专利名称：全二维气相色谱的制作方法
全二维气相色谱本发明涉及一种用于在全二维色谱分析中锁定化合物的二维保留时间以使它们 与在已知全二维色谱方法中定义的那些保留时间相匹配的方法。全二维气相色谱(GCXGC)是一项强大的分析技术，其用于分析复杂样品。 GCXGC的主要优点之一是高分离能力，这使得这项技术对于分离复杂混合物是理想 的。另一个优点在于，GCXGC提供了结构化的色谱图，其中具有类似化学性质的化合 物在2D色谱图中以不同组形式出现。目前，GCXGC用于解决所有存在于现实生活中的 各领域的分析问题，诸如石油化学样品、食品样品、环境样品和生物样品的分析。对于 GCXGC 技术的综述，读者可以参照 G0recki 等人的 “The evolution ofcomprehensive two dimensional gas chromatography” , J.Sep.ScL, 27; 359-379 (2004).如在一维GC(ID-GC)中那样，在GCXGC中的保留时间偏移也是不期望的。 例如，在使用2D模板用于组类分析时、在利用2D色谱图作为化学指纹时、或者在应用 所有种类的化学计量计算时，可重复的保留时间对于可视地比较2D色谱图是非常有利 的，甚至是必要的。在ID-GC中，保留时间偏移的问题可以通过被称为保留时间锁定(retention time locking RTL)的过程得以解决，该过程由Blumberg和Klee[美国专利5,987,959]介绍。 RTL允许相同的柱子或不同的柱子保持相同的保留时间，只要这两个柱子具有相同类型 的固定相和相同的相比(phase ratio)即可。通过使用RTL，色谱图可以从一个柱子到另 一个柱子精确地再现，或者从一个GC到另一个GC精确地再现。通过调节柱子注射处的 柱压头(column head pressure)来获得 RTL。然而，在全多维气相色谱仪(缩写为CMDGC，示例性地表示为GCX GC)中， 各维的保留时间可以或者将发生偏移。美国专利6,494,078已经提出CMDGC中的保留时间偏移同样可以通过应用基于 调节各维柱压头的RTL来校正。然而，在全多维气相色谱中，这种类型的RTL具有一些 缺陷在调制器前方需要额外的分割点(splitpoint)，这包括用于调节该点压力的额外电 压控制器。考虑到在GCXGC中基于柱压头调节的RTL不太令人满意这个事实，迄今 为止唯一可行的替代方式是数学分析后校准技术(mathematicalpost-imalysis alignment technique),正如 Zhang 等人[Anal.Chem.80 (8) .2664-2671 (2008) “ Two-dimensional Correlation Optimized Warping Algorithmfor Aligning GC X GOMS Data “]禾口 Skov 等 人[J Chormatogr.A (2009) " Handling within ran retention time shifts in two-dimensional chromatographydata using shift correction and modeling“]所 艮道的，该项技术消除两维的 保留时间偏移。本发明提供了一种消除或减少全二维气相色谱中的保留时间偏移的(自动)方 法。在名义相同条件(相同的柱组规格和GCXGC烘箱温度程序)下，本发明允许二维 保留时间从一个柱组到另一个柱组、从一个GCXGC到另一个GCXGC、或者从一个柱 出口压力到另一个柱出口压力再现。过程被描述为(自动)调节新的全二维气相色谱系统的初级柱子的压头和(有效)次级柱长，以补偿与已知现有全二维气相色谱系统的二维 保留时间差异。根据本发明的GCXGC保留时间锁定过程包括两个步骤，这两个步骤可以同时 应用或连续应用。一个步骤包括锁定第一维保留时间，另一个步骤包括锁定第二维 保留时间。第一维保留时间的锁定适于通过调节初级柱子的压头利用美国专利5,987,959所 描述的保留时间锁定过程进行。根据本发明的第二维保留时间的锁定适于通过逐步调节有效次级柱长进行。因此，根据本发明的优选实施方式，全二维气相色谱系统的第一维通过调节柱 压头锁定；而第二维通过调节有效次级柱长锁定。相应地，在一个实施方式中，本发明涉及一种方法，所述方法用于调节具有初 级柱子和次级柱子并且包含新初级柱子和/或新次级柱子的新全二维气相色谱系统的操 作参数以与包含现有初级柱子和现有次级柱子的已知全二维气相色谱系统的操作参数相 匹配，使得化合物在所述新二维气相色谱系统中的测定第一保留时间和第二保留时间与 该化合物在所述已知二维气相色谱系统中的现有第一保留时间和现有第二保留时间相匹 配，其中，所述新次级柱子的长度比所述现有次级柱子的长度要长，优选长5至20%， 其中，为了调节所述新初级柱子的操作参数，通过如下使所述化合物的测定第一保留时 间与所述化合物的现有第一保留时间相匹配多次注射具有目标化合物的标样，每次 注射在所述新初级柱子的多个柱压头之一下，以生成多个所述目标化合物的第一保留时 间，每个在不同的柱压头下；并建立校正曲线，所述校正曲线用于确定为实现第一保留 时间变化所必需的柱压头变化，所述第一保留时间变化足以使所述目标化合物在所述新 初级柱子中的所述第一保留时间与所述目标化合物的所述现有第一保留时间相匹配；然 后将所述新全二维气相色谱系统中的所述柱压头设定成为匹配所述目标化合物的原有第 一保留时间所必需的压头，并且其中，为了调节所述新次级柱子的操作参数，通过如下 使所述化合物的测定第二保留时间与所述化合物的现有第二保留时间相匹配多次注射 具有目标化合物的标样，每次注射在多个有效次级柱长之一下，以生成多个所述目标化 合物的第二保留时间，每个在不同的有效次级柱长下；并且建立校正曲线，所述校正曲 线用于确定为实现第二保留时间变化所必需的有效第二柱长的变化，所述第二保留时间 变化足以使所述目标化合物的测定第二保留时间与所述目标化合物的现有第二保留时间 相匹配；然后将所述新全二维气相色谱系统中的所述有效次级柱长设定成为匹配所述目 标化合物的现有第二保留时间所必需的有效次级柱长。在本发明的上下文中，有效次级 柱长被定义为调制器(在低温双喷调制器的情况下，为最后冷喷的位置)和检测器之间的 长度，换句话说，是次级柱中用于第二维分离的部分。本发明可以应用于所有类型的调制器，其中，次级柱长可以通过将次级柱子移 动通过调制器进行调节，或者可以通过移动调制器，从而调节有效次级柱长。本发明进一步涉及调节全二维气相色谱系统的操作参数的方法，所述方法包 括再注射标样，并确定所述目标化合物的被测第一保留时间；由被测第一保留时间和 所述校正曲线确定最终的柱压头，使得后续注射的被测第一保留时间与现有第一保留时 间相匹配。
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本发明进一步涉及上述用于调节全二维气相色谱系统的操作参数的方法，进一 步包括在再注射步骤之前，用不同柱子替换原始柱子的步骤。本发明进一步涉及上述用于调节全二维气相色谱系统的操作参数的方法，进一 步包括在再注射步骤之前，用不同柱组替换已知柱组的步骤。本发明进一步涉及上述用于调节全二维气相色谱系统的操作参数的方法，其 中，再注射标样、计算最终柱压头和设定所述最终柱压头的步骤利用不同的气相色谱进 行。本发明进一步涉及上述用于调节全二维气相色谱系统的操作参数的方法，其 中，所述最终柱压头遵循压力程序。次级柱长优选可以通过如下调节使所述次级柱子逐步滑动通过调制器，从而 调节其长度。然而，还可选择使调制器滑动，从而调节次级柱长。因此，本发明进一步涉及一种用于调节全二维气相色谱系统的操作参数的方 法，其中，使次级柱子滑动通过调制器，从而改变有效次级柱长，再注射标样，并确定 所述目标化合物的被测第二保留时间；由被测第二保留时间和校正曲线确定最终有效次 级柱长和/或确定次级柱子的最终滑动位置，使得后续注射的被测第二保留时间与现有 第二保留时间匹配，此后，将新全二维气相色谱系统的有效次级柱长设定成与目标化合 物的现有第二保留时间匹配所必需的有效次级柱长。在根据本发明用于调节全二维气相色谱的操作参数的方法中，可以利用不同的 气相色谱进行再注射标样以及确定最终有效次级柱长和/或确定次级柱子的最终滑动位 置的步骤。根据本发明用于调节全二维气相色谱的操作参数的方法可用于调节或优化第二 维分离。根据本发明，可以以手动方式或自动方式调节全二维气相色谱的操作参数，优 选通过软件控制的机构调节全二维气相色谱的操作参数。在本发明的上下文中，有效次级柱长被定义为调制器(在低温双喷调制器的情 况下，为最后冷喷的位置)和检测器之间的长度。对于典型的全二维气相色谱柱而言，调节有效次级柱长对第一保留时间不具有 显著效应，其对第二保留时间具有线性效应。业已发现，对于所有两维的保留时间而言，通过使用本发明可以使GCXGC保 留时间偏移(例如在更换柱组后发生)减少至小于0,5Wb (峰的4 0峰宽)。
图1示意性地表示通过滑动次级柱子(手动方式或自动方式)通过低温调制器 (cryomodulator)调节有效次级柱长。由(a)到(b)，有效次级柱长减小了 xcm ；相应地， 有效初级柱长增大了 xcm。图2是利用原始柱组A和新柱组B利用原始GCXGC方法获得的测试混合物的 2D色谱图的叠加图。柱组A的2D色谱图的波峰是红色的(椭圆形)，柱组B的波峰是 灰色的(矩形)。图3是在通过调节柱压头锁定第一维之前(a)和之后(b)，采用原始柱组A (红色波峰；椭圆形)和柱组B(灰色波峰；矩形)得到的2D色谱图的叠加图。图4是在锁定第一维保留时间和第二维保留时间之前(a)和之后(b)，采用原始 柱组A(红色波峰；椭圆形)和柱组B(灰色波峰，矩形)得到的2D色谱图的叠加图。图5:柱压头对第一保留时间的影响。图6 次级柱的第二维滑动长度对第二保留时间的影响。实施例和对比例为了表明本发明的应用性，禾Ij用原始柱组A(VF1MS 50m0 X 0.25mmX 0.4 μ m-VF17MS 1.5 X 0.IOmmX 0.2 μ m)和常规的色谱 GCXGC 方法分 析Grob测试混合物。在常规方法中，使用41.75psi的柱压头和1.50米的次级柱长。使 用传统柱组(A组)和原始压力(41.75psi)获得的保留时间被定义为原始保留时间(original retention time)。为了表明本发明的可行性，还利用不同的柱组(柱组B)分析测试混合物。柱 组B具有与常规柱子相同的柱子规格，但是第二维柱长比原始第二柱长约10%。采用原 始(未经锁定)GCXGC方法得到的二者的2D色谱图的叠加图示于图2中。从原始柱组 A到新柱组B，所有波峰(在该案例中)偏移到更高的第一保留时间和更高的第二保留时 间。在进行2D RTL STEPl (该步骤通过调节柱压头锁定第一维保留时间)之后，再 次分析测试混合物。锁定第一保留时间之后的2D色谱图的叠加图示于图3中。第一保 留时间偏移小于1个调制周期，其小于0,5Wb。在进行2D RTL STEP2 (该步骤通过调节有效次级柱长锁定第二维保留时间)之 后，再次分析测试混合物。锁定第一保留时间和第二保留时间之后的2D色谱图的叠加图 示于图4中。第一保留时间偏移和第二保留时间偏移都小于0,5Wb。对于进行的分析， STEP 2对第一保留时间没有显著影响。柱压头对第一维保留时间的影响示于图5中。有效次级柱长对第二保留时间的 影响(被绘制为次级柱滑动长度(以厘米计)对第二保留时间)示于图6中。次级柱滑 动长度被定义为已经移动通过调制器的次级柱总长度。
权利要求
1. 一种方法，用于调节具有初级柱子和次级柱子并且包含新初级柱子和/或新次级 柱子的新全二维气相色谱系统的操作参数以与包含现有初级柱子和现有次级柱子的已知 全二维气相色谱系统相匹配，使得化合物在所述新二维气相色谱系统中的测定第一保留 时间和第二保留时间与该化合物在所述已知二维气相色谱系统中的现有第一保留时间和 现有第二保留时间相匹配，其中，所述新次级柱子的长度比所述现有次级柱子的长度要 长，优选长5至20%，其中，a.为了调节所述新初级柱子的操作参数，通过如下使所述化合物的测定第一保留时 间与所述化合物的现有第一保留时间相匹配i.多次注射具有目标化合物的标样，每次在所述新初级柱子的多个柱压头之一下，以 生成所述目标化合物的多个第一保留时间，每个在不同的柱压头下；并且ii.建立校正曲线，用于确定为实现第一保留时间变化所必需的柱压头变化，所述第 一保留时间变化足以使所述目标化合物在所述新初级柱子中的所述第一保留时间与所述 目标化合物的所述现有第一保留时间相匹配；然后iii.将所述新全二维气相色谱系统中的所述柱压头设定成为匹配所述目标化合物的原 始第一保留时间所必需的压头，并且其中，b.为了调节所述新次级柱子的操作参数，通过如下使所述化合物的测定第二保留时 间与所述化合物的现有第二保留时间相匹配1.多次注射具有目标化合物的标样，每次在多个有效次级柱长之一下，以生成所述目 标化合物的多个第二保留时间，每个在不同的第二保留时间下；并且ii.建立校正曲线，用于确定为实现第二保留时间变化所必需的有效第二柱长的变 化，所述第二保留时间变化足以使所述目标化合物的测定第二保留时间与所述目标化合 物的现有第二保留时间相匹配；然后iii.将所述新全二维气相色谱系统中的所述有效次级柱长设定成为匹配所述目标化合 物的现有第二保留时间所必需的有效次级柱长。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述次级柱长通过调节所述调制器的位置设定。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述调制器的位置通过相对所述次级柱滑动 来调节。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述调制器是低温调制器。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中，所述有效次级柱长以自动方式调 节，优选通过软件控制的机构调节。
全文摘要
本发明提供了一种消除或减少全二维气相色谱(缩写为GC×GC)中的保留时间偏移的手动或自动方法。在名义相同条件(相同的柱组规格和GC×GC烘箱温度程序)下，本发明允许由一个柱组到另一个柱组、由一个GC×GC到另一个GC×GC、或者由一个柱出口压力到另一个柱出口压力再现二维保留时间。过程被描述为手动或自动调节初级柱子的压头和(有效)次级柱长，以补偿二维保留时间差异。
文档编号G01N30/46GK102016568SQ200980113538
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年4月17日
发明者恩泽·门格因克, 杰罗恩·艾伯特·安吉利科斯·瑙仁, 约翰内斯·海伦娜·迈克尔·默梅尔斯, 阿诺德·特奥多尔·玛丽·威尔伯斯 申请人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司