專利名稱：一種氣相色譜二階程序升溫色譜峰保留時間預測的方法
技術領域：
本發明涉及一種氣相色譜二階程序升溫色譜峰保留時間預測的方法，屬分 析化學的技術領域。
背景技術：
隨著藥學等生命科學相關學科的發展，分析工作者面臨的分析對象的組成 越來越復雜。氣相色譜是一種高效能、高選擇性、高靈敏度、操作簡單、應用廣 泛的分離分析方法。程序升溫是氣相色譜廣泛采用的實驗技術，但是，升溫條件 的確定需經反復摸索實驗條件而獲得，缺乏理論指導，工作量大。因此，如果能 對不同升溫條件下的色譜峰進行保留時間的預測，在此基礎上建立最佳的色譜條 件，則可以減少實驗次數，縮短實驗時間。
目前，日本學者實現了對氣相色譜一階程序升溫色譜峰保留時間的預測 (T.kaneko， Analytical Science 2008， 24, 419)。但是，在實際工作中，只采用一階 程序升溫并不能保證實現最佳的分離效果，二階及多階程序升溫才是分析復雜體 系的有效方式。因此，本發明對該方法進行了改進，使之可以用于二階程序升溫 中色譜峰保留時間的預測。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是推出了一種氣相色譜二階程序升溫色譜峰保 留時間預測的方法。該方法克服了背景技術的缺點，色譜峰保留時間預測值準確 度高、工作量小，為氣相色譜最佳分離條件的選擇提供可行途徑。
為解決上述技術問題，本發明采用以下的技術方案。通過待測樣品中的目 標組分在預設的兩個二階程序升溫氣相色譜條件下的保留時間值，預測其在其他 二階程序升溫氣相色譜條件下的保留時間值，且預測結果準確可靠。
現詳細說明本發明的技術方案。 一種氣相色譜二階程序升溫色譜峰保留時
間預測的方法，其特征在于，具體操作步驟 第一步設定一階程序升溫條件根據待測樣品中組分的沸點不同，并參考相關文獻和依據實驗者的經驗， 為待測樣品設定一階程序升溫條件，即起始溫度7^、升溫速率^和終點溫度7>， 用所述的一階程序升溫條件將待測樣品在氣相色譜儀上分析從起始溫度To起， 以A的升溫速率將柱溫升至7>在該條件下目標組分色譜峰的保留時間記為Qo， 起始溫度r。、升溫速率/ 。和終點溫度T/分別設定50。C、 8'C/min和220。C;
第二步設定二階程序升溫條件
保持起始溫度K不變，仍將A作為第一階程序升溫的升溫速率，將第一步 中目標組分的保留時間^朋之前的基線區域，即無色譜峰區域中的任一點作為第 一階程序升溫的終點和第二階程序升溫的起始點，保留時間記為/ 朋」，與其對
應的柱溫記為rm， rw=r。+Q。_/XA，然后根據色譜條件調整的目的，設定第二
階程序升溫的升溫速率A和A， / -應，如果希望目標組分色譜峰的保留時間
比^朋提前，則A(應)〉/ o，如/ 尸10。C/min，"產12。C/min， / 。=8°C/min，反之， A(^)〈A)，如〃尸2"/min，々2=4°C/min， A=8°C/min，在第二階程序升溫速率為
/ /和/ 2的條件下，將柱溫最終升至終點溫度r ， 7 =7>，可得到對應的目標組分
色譜峰的保留時間值分別為Q;和^^; 第三步有關參數的計算
將第二步中的^和7;代入下列公式，可求出r,: 1 1,1 1 、
—= 一(——+ —) 7; 2 rm r"
將7^、 7;、 r,、 A源坊分別代入下列公式，得對應于/ /的t/和&，以及對 應于A的fe和
將上述&、 //7和&、 ^分別代入下列公式，得^和^:
將&w、 ^ 2、 ^和^分別代入下列方程，
解之，得y值;
5第四步預測第二階程序升溫為其他升溫速率下目標組分色譜峰的保留時
間
仍以K作為第一階程序升溫的起始溫度，A作為第一階程序升溫的升溫速
率，升溫至第一階程序升溫的終點溫度rw，然后將第二階程序升溫的升溫速率
設定為A， A可通過觀察第二步中第二階升溫速率為^和^時目標組分色譜峰的
分離效果來確定，第二階程序升溫的終點溫度為r ，最后將4、 7;和/ 3代入公 i 1,1 i 、
一 =一(一+—) f —2f
式7; 2 rm r" ， ^ =(7;,7;)// 3， 、 — ;)/A和^ = ,~ 2 "，得
^ ，并將第三步得到的^或^和^值代入方程式
(i + D'"-1 —(i + U"-i(i +仏,-i:(i +仏,-1解 "i + " "",) — "i + "—"i+" '
之，得"w， A^即為通過計算得到的第二階升溫速率為A時目標組分色譜峰的
保留時間預測值；
第五步預測值的驗證
以r"乍為第一階程序升溫的起始溫度，A)作為第一階程序升溫的升溫速率， 升溫至第一階程序升溫的終點溫度rw，然后將^作為第二階程序升溫的升溫速 率，繼續升溫至第二階程序升溫的終點溫度r ，將待測樣品進行氣相色譜分析， 得到目標組分色譜峰的保留時間實測值^，將第四步中的預測值/"w減去實測值 4，得偏差值，偏差值除以實測值即為目標組分色譜峰的相對偏差，以此來對預 測結果進行驗證。
本發明的方法具有以下積極效果和優點
1、 在原有方法的基礎上，實現了二階程序升溫色譜峰保留時間的預測，為 優化氣相色譜的分離條件提供了可行方案。
2、 從預測結果得知，采用本發明提出的二階程序升溫色譜峰保留時間預測 的方法，其預測的準確度比背景技術中的文獻方法有顯著提高。
圖1為中藥辛夷揮發油從起始溫度r0=50°C(323.15K)，以8°C/min的第一階 升溫速率升溫至^-ll(TC(383.15K)，再以14°C/min的第二階升溫速率升溫至終點溫度7^22(TC(493.15K)的氣相色譜圖。
具體實施方式
下面根據附圖和實施例詳細說明本發明的技術方案。 實施例
以中藥辛夷揮發油為例。實驗儀器氣相色譜儀為島津GC-14C，色譜柱
SupelcoSPBTM-l毛細管柱(30mx0.25mmx0.25ixm)，載氣純度>99.99%的高純氮
氣，燃氣氫氣，助燃氣空氣，檢測器氫火焰離子檢測器(fid)。
以圖1的4號色譜峰為例，根據其在第二階程序升溫的升溫速率為1(TC/min 和12'C/min時獲得的結果，預測其在第二階程序升溫的升溫速率為14'C/min時 4號色譜峰的保留時間，計算過程如下
第一步設定一階程序升溫條件
根據辛夷揮發油中成分的沸點不同及相關文獻的報道，對辛夷揮發油的一
階程序升溫條件進行摸索，最終選定其一階程序升溫條件起始溫度
r0=50°C(323.15K)，以^^8r/min的速率升溫至7}=220°C(493.15K)， 在該條件 下4號色譜峰的保留時間&朋=11.498 min;
第二步設定二階程序升溫條件
保持起始溫度rf50t:(323.15K)不變，仍將A^8'C/min作為第一階程序升 溫的升溫速率，將第一步中4號色譜峰之前基線區域，即無色譜峰區域中的 7.50min對應的柱溫Tw作為第二階程序升溫的起始點， rm=323.15+7.50x8=383.15K。然后設定第二階程序升溫的升溫速率"尸l(TC/min 和/ fl2'C/min，終點溫度均為7^220。C(493.15K)，通過上述的第二階程序升溫 條件下，可得到與第二階升溫速率歷和/ 2對應的4號色譜峰的保留時間值 /"y 尸l 1.149 min和^ 產10.898 min;
第三步有關參數的計算
將7^383.15K和7;-493.15K代入公式丄-丄(丄+丄)，得r,=431.25K，
t; 2 rm r
將rw=383.15K， r =493.15K， 7;=431.25K，々尸l(TC/min和"產12。C/min分別代
入公式q=(7>rm)/A ， 、 =cr —rm)/A ， 、=(7;-7;)/々2和、=(r -rm)/A ，得^產4.81， &=11; fe=4.01， //2=9.17，代入公式 t' G —2f。
/2 .。
禾口 Q ，得f產0.0596和《2=0.0715，將Q尸l 1.149 min， Q產10.898 min，
^=0.0596和^=0.0715代入方程、——=、"""——，解之，得
嚴0.5550;
第四步預測第二階程序升溫的升溫速率為/%時色譜峰的保留時間 以r^5(TC(323.15K)作為第一階程序升溫的起始溫度，A=8°C/min作為第 一階程序升溫的升溫速率，升溫至第一階程序升溫的終點溫度 rw=110°C(383.15K);因"尸10。C/min和"尸12。C/min時目標組分色譜峰的保留時 間仍偏后，故將第二階程序升溫的升溫速率設定為A^4'C/min;第二階終點溫
丄=丄(丄+丄)
度r =220°C(493.15K)，將rm 、 r 和A代入公式K 2 & & ，
G3 = (7; — rm)// 3 ， 、 = (L —乙)/ A和& = ■。
2 u ，得r,=431.25， ^=3.436，
^=7.857和6=0.0834 ，將第三歩得到的或勁和y值代入方程式 (l + ^陶產-I = (1 + "J" _1或d + "w產-1 ， -l角軍
之，得第二階程序升溫的升溫速率應44tVmin時4號色譜峰的保留時間預測值 "=10.671min。
第五步預測值的驗證
以7^5(TC(323.15K)作為第一階程序升溫的起始溫度，A=8°C/min作為第 一階程序升溫的升溫速率，升溫至第一階程序升溫的終點溫度 rm=110°C(383.15K)，然后將P產14'C/min作為第二階程序升溫的升溫速率，繼續 升溫至第二階程序升溫的終點溫度r =220°C(493.15K)，將待測樣品進行氣相色 譜分析，得到4號色譜峰的保留時間實測值"=10.657 min，預測值^ =10.671 min， 4與^a的相對偏差為0.131 %。表l為在一階程序升溫(采用文獻方法進行預測)和二階程序升溫(采用本發 明方法進行預測)條件下，圖1中1 4號色譜峰的保留時間實測值與預測值的相對 偏差值結果。其中， 一階程序升溫的條件為起始柱溫5(TC，終止溫度220。C，利 用l(TC/min和12r/min的升溫速率下4號色譜峰的保留時間值，來預測其在 14'C/min的升溫速率下的保留時間值；二階程序升溫的條件為起始柱溫5(TC，以 第一階程序升溫的升溫速率8"C/min升溫至ll(TC，然后利用第二階程序升溫的 升溫速率1 (TC/min和12'C/min下14號色譜峰的保留時間值，來預測其在第二階升 溫速率為14'C/min時保留時間值的結果。表2是l 4號色譜峰在二階程序升溫條件 下的預測值及與實測值的比較。
表l 一階和二階程序升溫條件下 色譜峰1 4保留時間的實測值與預測值的相對偏差
色譜峰一階程序升溫預測(文獻方 法)的相對偏差(％)二階程序升溫預測(本方法) 的相對偏差(％)
1-0.280-0.056
2-0.236-0.010
3-0.6370.148
4-0.7730.131
表2 二階程序升溫條件下色譜峰1 4保留時間的
實測值與預測值的比較
色譜峰保留時間(min)偏差相對偏差(％)
實測值預測值18.8658細-0.005-0.056
29.6159.6160細0.010
310.10710.1220.0150.148
410.65710.6710.0140.13權利要求
1、一種氣相色譜二階程序升溫色譜峰保留時間預測的方法，其特征在于，具體操作步驟第一步設定一階程序升溫條件根據待測樣品中組分的沸點不同，并參考相關文獻和依據實驗者的經驗，為待測樣品設定一階程序升溫條件，即起始溫度T0、升溫速率β0和終點溫度Tf，用所述的一階程序升溫條件將待測樣品在氣相色譜儀上分析從起始溫度T0起，以β0的升溫速率將柱溫升至Tf，在該條件下目標組分色譜峰的保留時間記為tnR0，起始溫度T0、升溫速率β0和終點溫度Tf分別設定50℃、8℃/min和220℃；第二步設定二階程序升溫條件保持起始溫度T0不變，仍將β0作為第一階程序升溫的升溫速率，將第一步中目標組分的保留時間tnR0之前的基線區域，即無色譜峰區域中的任一點作為第一階程序升溫的終點和第二階程序升溫的起始點，保留時間記為tnR0_1，與其對應的柱溫記為Tm，Tm＝T0+tnR0_1×β0，然后根據色譜條件調整的目的，設定第二階程序升溫的升溫速率β1和β2，β1≠β2，如果希望目標組分色譜峰的保留時間比tnR0提前，則β1(β2)>β0，如β1＝10℃/min，β2＝12℃/min，β0＝8℃/min，反之，β1(β2)<β0，如β1＝2℃/min，β2＝4℃/min，β0＝8℃/min，在第二階程序升溫速率為β1和β2的條件下，將柱溫最終升至終點溫度Tn，Tn＝Tf，可得到對應的目標組分色譜峰的保留時間值分別為tnR1和tnR2；第三步有關參數的計算將第二步中的Tm和Tn代入下列公式，可求出Ts將Tm、Tn、Ts、β1和β2分別代入下列公式，得對應于β1的ts1和tf1，以及對應于β2的ts2和tf2ts1＝(Ts-Tm)/β1 ts2＝(Ts-Tm)/β2tf1＝(Tn-Tm)/β1 tf2＝(Tn-Tm)/β2將上述ts1、tf1和ts2、tf2分別代入下列公式，得ξ1和ξ2 將tnR1、tnR2、ξ1和ξ2分別代入下列方程，解之，得γ值；第四步預測第二階程序升溫為其他升溫速率下目標組分色譜峰的保留時間仍以T0作為第一階程序升溫的起始溫度，β0作為第一階程序升溫的升溫速率，升溫至第一階程序升溫的終點溫度Tm，然后將第二階程序升溫的升溫速率設定為β3，β3可通過觀察第二步中第二階升溫速率為β1和β2時目標組分色譜峰的分離效果來確定，第二階程序升溫的終點溫度為Tn，最后將Tm、Tn和β3代入公式ts3＝(Ts-Tm)/β3，tf3＝(Tn-Tm)/β3和得ξ3，并將第三步得到的ξ1或ξ2和γ值代入方程式或解之，得tnR3，tnR3即為通過計算得到的第二階升溫速率為β3時目標組分色譜峰的保留時間預測值；第五步預測值的驗證以T0作為第一階程序升溫的起始溫度，β0作為第一階程序升溫的升溫速率，升溫至第一階程序升溫的終點溫度Tm，然后將β3作為第二階程序升溫的升溫速率，繼續升溫至第二階程序升溫的終點溫度Tn，將待測樣品進行氣相色譜分析，得到目標組分色譜峰的保留時間實測值te，將第四步中的預測值tnR3減去實測值te，得偏差值，偏差值除以實測值即為目標組分色譜峰的相對偏差，以此來對預測結果進行驗證。
全文摘要
一種氣相色譜二階程序升溫色譜峰保留時間預測的方法，屬分析化學的技術領域。該方法通過待測樣品中的目標組分在預設的兩個二階程序升溫氣相色譜條件下的保留時間值，預測其在其他二階程序升溫氣相色譜條件下的保留時間值，有色譜峰保留時間預測值準確度高、工作量小，為氣相色譜最佳分離條件的選擇提供可行途徑等優點。
文檔編號G01N30/00GK101509905SQ200910046980
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月4日 優先權日2009年3月4日
發明者亓云鵬, 吳玉田, 曲麗萍, 范國榮 申請人:中國人民解放軍第二軍醫大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
