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谈一谈保留指数

发布时间: 2020-06-29 17:45 来源:雪景电子科技(上海)有限公司

  之前经常有老师询问如何使用保留指数进行辅助定性,今天正好讲一下这个问题。


首先我们要搞清楚保留指数是什么,和保留时间有什么关系,以及它是用来做什么的?


这里我们假设有这样一种情况,我先用一根非极性的30m,0.25mm内径,0.25um膜厚的色谱柱对样品进行分离,得到了一系列目标物的保留时间。这些保留时间就用于对实际样品中这些目标物的定性。后来呢,甲方爸爸要求添加一些新的化合物,但我发现用原来的柱子有些新的化合物和原来的化合物已经分不开了,于是就用了一根60m的柱子,调整了分析条件,好不容易把所有物质都分开了。那问题来了,我能不能用之前30m柱子的保留时间用于新的60m柱子的定性呢?

 


这里就涉及到一个色谱常识问题,在不同的柱子(长度或内径差异)上,或者不同的色谱条件下,同一种化合物的保留时间是有差异的,一般来说无法通用。用了新的柱子后或者用了新的方法后,就需要重新把标样在这根柱子上或这个方法下跑一遍。但是这样一来增加了很多工作量,能不能有一种简单的方法统一这些不同色谱柱和不同色谱条件上的方法呢?



好在聪明的色谱科学家们想到了一个办法,就是使用保留指数(Retention Index, RI)而不是保留时间(Retention Time, RT)来对不同化合物进行定性。化合物的保留指数理论上只和化合物本身的性质和色谱柱固定相有关,和色谱条件以及色谱柱长度内径都没有关系。这样,用保留指数,就可以在不同规格的色谱柱(固定相需要一致)上统一使用了。


 


保留指数(一般我们使用线性保留指数,Linear Retention Index,LRI)是一种对保留时间进行标准化处理后的参数,事先定义一系列标准物质的保留指数(一般为正构烷烃系列,其保留指数为其碳数乘以100),然后对于其他物质,根据其在这些之前定义的标准物质保留时间的相对(线性)关系插值计算其保留指数。



说的形象一点,每个物质在色谱柱上的保留时间可以认为是它的特定长度,而这些正构烷烃的保留时间则定义为标准刻度,就像一把有了刻度的直尺。用这把标准尺度的直尺去衡量不同物质,他们的保留指数就可以用这些刻度单位表示出来。

 


打个比方,在某一根色谱柱上采用一种色谱条件分析正构烷烃,n-C11保留时间为24.0min(保留指数定义为11*100=1100),n-C12保留时间为26.0min(保留指数定义为12*100=1200)。而某个物质A,其保留时间为25.0min,正好在n-C11和n-C12中间馏出,于是根据插值计算,A的保留指数就是100*11+100*(25.0-24.0)/(26.0-24.0)=1150。



由于不同色谱柱和不同色谱条件下,这些正构烷烃的保留时间也会相应变化,所以这些标准“刻度”正好可以校正不同条件下保留时间的改变。所以,保留指数不受色谱条件和色谱柱规格影响(理论情况下,实际情况略有差异)。


有一个比较类似的情况,在地球上每个人的身高是固定的,到了接近光速的飞船上,根据相对论,同一个人的身高会变矮。但是你如果拿一根直尺去量,量出来的身高是不变的,因为直尺的刻度也变小了。


好了,有了保留指数这个神器,就可以在不同色谱柱上(再次提醒,固定相必须一致)或者不同色谱条件上使用统一的参数来定性了。只需要事先在同样的色谱柱上采用同样的色谱条件用正构烷烃标样分析一次(或者在样品中加入正构烷烃序列),就可以得到所有化合物的保留指数了。在FID或ECD这些常规检测器上,这个保留指数就可以替代保留时间用于定性。而对于质谱检测器,保留指数还可以用于对NIST匹配结果进行筛查,将计算得到的保留指数和NIST谱库里这些化合物的保留指数进行比对,排除一些保留指数明显不符的化合物,使匹配结果更加精准。


在雪景科技的Canvas全二维色谱数据处理软件上,保留指数计算和辅助定性功能可以轻松实现。在全二维色谱数据处理中,通常采用一维柱上的保留时间计算保留指数。


首先需要分析一个标样,含有一系列正构烷烃(这些正构烷烃需要覆盖所有我们需要分析的目标物质的保留时间),在Canvas上建立一个RI定义族,将一系列正构烷烃加入这个族。



在族类化合物列表中输入正构烷烃名称和保留指数,软件可以自动填充。点击保留指数栏,输入第一个正构烷烃的碳数和系列烷烃的碳数间隔数后,软件会自动填入化合物(用碳数表示)名称和保留指数(碳数 x 100)。



保存后,重新进行峰检测后,峰列表中所有化合物(在第一个和最后一个正构烷烃标样之间)的保留指数(RI)通过其保留时间可以计算出来。

 


如果是质谱数据,在“质谱设置”中选择“保留时间设置”,并勾选“使用保留指数比较对库搜索匹配结果进行校正”,输入误差范围和惩罚程度后,之后的NIST定性结果会根据保留指数的匹配结果进行筛选。




注意,由于不同固定相的色谱柱上,保留指数会有差别,必须选择相同的色谱柱(一维柱)进行计算。


另外,如果NIST中没有相应化合物的保留指数信息,则无法实现保留指数辅助定性功能。所以,这种方法一般用于比较常见化合物的定性。



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