气相色中用保留值定性的方法

ghsunmer

2018/10/18

私聊

气相色谱（GC）

1.利用己知物直接对照进行定性分析
利用已知物直按对照法定性是一种最简单的定性方法，在具有已知标准物质的情况下常使用这一方法。将未知物和已知标准物在同一根色谱柱上，用相冋的色谱操作条件进行分析，作出色谙图后进行对照比较。当然，这种推测只是初步的，如要得到准确的结论，有时还需要进一步的确认。在利用已知纯物质直接对照进行定性时是利用保留时间（tR）直接比较，这时要求载气的流速，载气的温度和柱温度一定要恒定。载气流速的微小波动，载气温度和柱温度的微小变化，都会使保留值改变，从而对定性结果产生影响。使用保留体积（VR）定性，虽可避免载气流速变化的影响，但实际使用是很困难的，因为保留体积的直接测定是很困难的，一般都是利用流速和保留时间来计算保留体积。
为了避免载气流速和温度的做小变化而引起的保留时间的变化对定性分析结果带来的影响，可采用以下两个方法：
（1）用相对保留值定性
由于相对保留是被测组分与加入的参比组分（其保留值应与被测组分相近）的调整保留值之比，因此，当载气的流速和温度发生微小变化时，被测组分与参比组分的保留值冋时发生变化，而它们的比值——相对保留值则不变。也就是说，相对保留值只受柱温和固定相性质的影响，而柱长，固定相的填充情祝（即固定相的紧密情况）和载气的流速均不影响相对保留值（ris）。因此在柱温和固定相一定时，相对保留值（ris）为定值，可作为定性的较可靠参数。
（2）用已知物增加峰高法定性
在得到未知样品的色谱图后，在未知样品中加入一定量的已知纯物质，然后在同样的色谱条件下，作已加纯物质的未知样品的色谱图。对比两张色谱图，哪个峰加高了，则该峰就是加入的已知纯物质的色谱峰。这一方法既可避免载气流速的微小变化对保留时间的影响而影响定性分析的结果，又可避免色谱图图形复杂时准确测定保留时间的困难。这是在确认某一复杂样品中是否含有某一组分的最好办法。
2.利用文献值对照进行定性分析
在利用已知标准物直接对照定性时，已知标准物质的得到往往是一个很困难的问题。一个实验室也不可能备有很多的，各种各样的已知标准物质。为此，1958年匈牙利色谱学家E.Kovats首先提出用保留指数（I）（retention index）作为保留值的标准用于定性分析，这是使用最泛广并被国际上公认的定性指标。它具有重现性好（精度可达±0.1指数单位或更低一些），标准物统一及温度系数小等优点。
保留指效仅与柱温和固定相性质有关，与色谱条件无关。不同的实验室测定的保留指数的重现性较好，精度可达±0.03个指数单位。所以，以保留指数定性是有一定的可靠性。
用保留指数定性时需知道被测的未知物是属于哪一类的化合物，然后查找分析该类化合物所用的固定相和柱温等色谱条件。一定要用色谱条件来分析未知物，并计算它的保留指数，然后再与文献中给出的保留指数值进行对照，给出未知物的定性分析结果。
保留指数定性与用已知物直接对照定性相比，虽避免了寻找已知标准物质的困难，但它也有一定的局限性，对一些多官能团的化合物和结构比较复杂的天然产物是无法釆用保留指数定性的。
同一物质在同一柱上的保留指数与柱温的关系通常是线性的，利用这一规律可以用内插法求出不同温度下的保留指数。例如某物质的保留指数，在100℃时为654，150℃时为688，用内插法可求得在125℃时为671。
由于不同物质的这一线性关系往往不平行。因此可以利用两个或三个不同温度时的保留指数进行对照，使定性分析的结果更为可靠。
保留指数定性与用已知物直接对照定性一样，定性结果的准确度往往也需用其他方法再加以确认。
随着计算机技术的发展，大量的保留指数可以贮存在计算机中，并可以通过计算将贮存在计算机中的标准保留指数转换成用户色谱条件下的保留指数和保留时间，然后用计算机的检索功能进行定性分析。
3.利用保留值规律进行定性分析
如前所述，无论采用已知物直接对照定性，还是采用（保留指数）对照定性，其定性的准度都不是很高的，往往还需要其他方法加以确认。如果将已知物直接对照定性与保留值规律定性结合，则可以大大提高定性分析结果的准确度
（1）双柱定性
采用已知物直接对照定性，在同一根柱子上进行分析比较来让进行定性分析。这种定性分析结果的准确度往往不高，特别对一些同分异构体往往区分不出。如1-丁烯与异丁烯在阿皮松、硅油等非极性柱上有相冋的保留值，这时如改用极性柱，1-丁烯与异丁烯将有不同的保留值，所以，可以在两根不同极性的柱子上，将未知物的保留值与已知物的保留值进行对比分析，这样就可以大大提高定性分析结果的准确度。
实验表明：各类同系物在两根极性不同的色谱柱上的比保留体积（Vg）有如下关系。

可见，同系物在两根极性不同的色谱柱上的比保留体积Vg的对数有线性关系，不同的同系物A1和C1值不同，图2-2-2就是根据某些化合物在2，4-二甲基-2-（2-羟基乙氧基）-1.5-戊二醇柱（Ⅰ）和邻苯二甲酸二异葵酯柱（Ⅱ〕上的比保留体积的对数绘制的。如对一个可能含有正构烷烃、酮、伯醇、仲醇和叔醇的样品进行定性分析。样品经过邻苯二甲酸二异葵酯柱（柱Ⅱ）分离后，在lgVg=2.0的位置上有一未知峰。由图2-2-2查，未知物可能是正构烷烃，伯醇和仲醇。此时再将该未知物在2，4-二甲基-2-（2-羟基乙氧基）-1，5-戊二醇柱（柱Ⅰ）上进行分离。此时该未知峰的lgVg为2.18，从以上两对数值的交点表明，该峰不是正构烷和伯醇，可能是仲醇。
在用双柱定性时，所选择的两根柱子的极性差别应尽可能大，极性差别越大，定性分析结果的可信度越高。
由于非极性柱上各物质出峰顺序基本上是按沸点高低出峰，而在极性柱上各物质的出峰顺序则是主要由其化学结构所决定。因此双柱定性在同分异构体的确认中有很重要的作用。
在双柱选择上还可以选择氢键缔合能力有较大差异的不同柱子对一些形成能力不同的化合物进行定性分析。
两个纯化合物在性能（极性或氢键形成能力等）不同的二根或多根色谱柱上有完全相同的保留值（在不同柱上的保留时间不同），则这两个纯化合物本上可以认定为同一个化合物。使用的柱子越多，可信度越高。
（2）碳数规律定性
大量实验结果表明：同系物间，在一定温度下，调整保留值（也可用比保留值，相对保留值）的对数与该分子的碳数成线关系，即

图2-2-3为几类化合物的比保留体积（lgVR）与碳原子数的关系。

利用碳数规律可以在已知同系物中几个组分保留值的情况下，推出同系物中其他组分的保留值，然后与未知物的色谱图进行对比分析。
在用碳数规律定性时，应先判断未知物类型，才能寻找适当的同系物。与此同时，要注意当碳原子数n=1或2时，以及碳数较大时，可能与线性关系发生偏差。
这一规律适用于任何同系物或假同系物，如有机化合物中含有的硅、硫、氮、氧等元素的原子数及某些重复结构单元（如苯环，C=C键，亚胺基等）的数目均与调整保留值的对数成线性关系。
（3）沸点规律定性
大量实验表明：同族具有相同碳原子数目的碳链异构体的调整保留值（也可用比保留值或相对保留值）的对数值与沸点成线性关系，即

图2-2-4为三类卤代甲烷——CX4，CHX3，CH2X2（X代表F，Cl或Br）的lgVR~Tb关系曲线。根据色谱图上未知峰的VR值，从图2-2-4中查出该组分的可能沸点，参考文献上有关沸点的数据，就可以推断该组分为何种化合物。与利用碳数规律进行定性一样，对碳链异构体也可以根据其中几个已知组分的调整保留值的对数与相应的沸点作图，然后根据未知组分的沸点，在图上求其相应的保留值，与色谱图上未知峰对照进行定性分析。

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