专利名称：一种气相色谱二阶程序升温色谱峰保留时间预测的方法
技术领域：
本发明涉及一种气相色谱二阶程序升温色谱峰保留时间预测的方法，属分 析化学的技术领域。
背景技术：
随着药学等生命科学相关学科的发展，分析工作者面临的分析对象的组成 越来越复杂。气相色谱是一种高效能、高选择性、高灵敏度、操作简单、应用广 泛的分离分析方法。程序升温是气相色谱广泛采用的实验技术，但是，升温条件 的确定需经反复摸索实验条件而获得，缺乏理论指导，工作量大。因此，如果能 对不同升温条件下的色谱峰进行保留时间的预测，在此基础上建立最佳的色谱条 件，则可以减少实验次数，縮短实验时间。
目前，日本学者实现了对气相色谱一阶程序升温色谱峰保留时间的预测 (T.kaneko， Analytical Science 2008， 24, 419)。但是，在实际工作中，只采用一阶 程序升温并不能保证实现最佳的分离效果，二阶及多阶程序升温才是分析复杂体 系的有效方式。因此，本发明对该方法进行了改进，使之可以用于二阶程序升温 中色谱峰保留时间的预测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是推出了一种气相色谱二阶程序升温色谱峰保 留时间预测的方法。该方法克服了背景技术的缺点，色谱峰保留时间预测值准确 度高、工作量小，为气相色谱最佳分离条件的选择提供可行途径。
为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案。通过待测样品中的目 标组分在预设的两个二阶程序升温气相色谱条件下的保留时间值，预测其在其他 二阶程序升温气相色谱条件下的保留时间值，且预测结果准确可靠。
现详细说明本发明的技术方案。 一种气相色谱二阶程序升温色谱峰保留时
间预测的方法，其特征在于，具体操作步骤 第一步设定一阶程序升温条件根据待测样品中组分的沸点不同，并参考相关文献和依据实验者的经验， 为待测样品设定一阶程序升温条件，即起始温度7^、升温速率^和终点温度7>， 用所述的一阶程序升温条件将待测样品在气相色谱仪上分析从起始温度To起， 以A的升温速率将柱温升至7>在该条件下目标组分色谱峰的保留时间记为Qo， 起始温度r。、升温速率/ 。和终点温度T/分别设定50。C、 8'C/min和220。C;
第二步设定二阶程序升温条件
保持起始温度K不变，仍将A作为第一阶程序升温的升温速率，将第一步 中目标组分的保留时间^朋之前的基线区域，即无色谱峰区域中的任一点作为第 一阶程序升温的终点和第二阶程序升温的起始点，保留时间记为/ 朋」，与其对
应的柱温记为rm， rw=r。+Q。_/XA，然后根据色谱条件调整的目的，设定第二
阶程序升温的升温速率A和A， / -應，如果希望目标组分色谱峰的保留时间
比^朋提前，则A(應)〉/ o，如/ 尸10。C/min，"产12。C/min， / 。=8°C/min，反之， A(^)〈A)，如〃尸2"/min，々2=4°C/min， A=8°C/min，在第二阶程序升温速率为
/ /和/ 2的条件下，将柱温最终升至终点温度r ， 7 =7>，可得到对应的目标组分
色谱峰的保留时间值分别为Q;和^^; 第三步有关参数的计算
将第二步中的^和7;代入下列公式，可求出r,: 1 1,1 1 、
—= 一(——+ —) 7; 2 rm r"
将7^、 7;、 r,、 A源坊分别代入下列公式，得对应于/ /的t/和&，以及对 应于A的fe和
将上述&、 //7和&、 ^分别代入下列公式，得^和^:
将&w、 ^ 2、 ^和^分别代入下列方程，
解之，得y值;
5第四步预测第二阶程序升温为其他升温速率下目标组分色谱峰的保留时
间
仍以K作为第一阶程序升温的起始温度，A作为第一阶程序升温的升温速
率，升温至第一阶程序升温的终点温度rw，然后将第二阶程序升温的升温速率
设定为A， A可通过观察第二步中第二阶升温速率为^和^时目标组分色谱峰的
分离效果来确定，第二阶程序升温的终点温度为r ，最后将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
^ ，并将第三步得到的^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^即为通过计算得到的第二阶升温速率为A时目标组分色谱峰的
保留时间预测值；
第五步预测值的验证
以r"乍为第一阶程序升温的起始温度，A)作为第一阶程序升温的升温速率， 升温至第一阶程序升温的终点温度rw，然后将^作为第二阶程序升温的升温速 率，继续升温至第二阶程序升温的终点温度r ，将待测样品进行气相色谱分析， 得到目标组分色谱峰的保留时间实测值^，将第四步中的预测值/"w减去实测值 4，得偏差值，偏差值除以实测值即为目标组分色谱峰的相对偏差，以此来对预 测结果进行验证。
本发明的方法具有以下积极效果和优点
1、 在原有方法的基础上，实现了二阶程序升温色谱峰保留时间的预测，为 优化气相色谱的分离条件提供了可行方案。
2、 从预测结果得知，采用本发明提出的二阶程序升温色谱峰保留时间预测 的方法，其预测的准确度比背景技术中的文献方法有显著提高。
图1为中药辛夷挥发油从起始温度r0=50°C(323.15K)，以8°C/min的第一阶 升温速率升温至^-ll(TC(383.15K)，再以14°C/min的第二阶升温速率升温至终点温度7^22(TC(493.15K)的气相色谱图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例详细说明本发明的技术方案。 实施例
以中药辛夷挥发油为例。实验仪器气相色谱仪为岛津GC-14C，色谱柱
SupelcoSPBTM-l毛细管柱(30mx0.25mmx0.25ixm)，载气纯度>99.99%的高纯氮
气，燃气氢气，助燃气空气，检测器氢火焰离子检测器(fid)。
以图1的4号色谱峰为例，根据其在第二阶程序升温的升温速率为1(TC/min 和12'C/min时获得的结果，预测其在第二阶程序升温的升温速率为14'C/min时 4号色谱峰的保留时间，计算过程如下
第一步设定一阶程序升温条件
根据辛夷挥发油中成分的沸点不同及相关文献的报道，对辛夷挥发油的一
阶程序升温条件进行摸索，最终选定其一阶程序升温条件起始温度
r0=50°C(323.15K)，以^^8r/min的速率升温至7}=220°C(493.15K)， 在该条件 下4号色谱峰的保留时间&朋=11.498 min;
第二步设定二阶程序升温条件
保持起始温度rf50t:(323.15K)不变，仍将A^8'C/min作为第一阶程序升 温的升温速率，将第一步中4号色谱峰之前基线区域，即无色谱峰区域中的 7.50min对应的柱温Tw作为第二阶程序升温的起始点， rm=323.15+7.50x8=383.15K。然后设定第二阶程序升温的升温速率"尸l(TC/min 和/ fl2'C/min，终点温度均为7^220。C(493.15K)，通过上述的第二阶程序升温 条件下，可得到与第二阶升温速率历和/ 2对应的4号色谱峰的保留时间值 /"y 尸l 1.149 min和^ 产10.898 min;
第三步有关参数的计算
将7^383.15K和7;-493.15K代入公式丄-丄(丄+丄)，得r,=431.25K，
t; 2 rm r
将rw=383.15K， r =493.15K， 7;=431.25K，々尸l(TC/min和"产12。C/min分别代
入公式q=(7>rm)/A ， 、 =cr —rm)/A ， 、=(7;-7;)/々2和、=(r -rm)/A ，得^产4.81， &=11; fe=4.01， //2=9.17，代入公式 t' G —2f。
/2 .。
禾口 Q ，得f产0.0596和《2=0.0715，将Q尸l 1.149 min， Q产10.898 min，
^=0.0596和^=0.0715代入方程、——=、"""——，解之，得
严0.5550;
第四步预测第二阶程序升温的升温速率为/%时色谱峰的保留时间 以r^5(TC(323.15K)作为第一阶程序升温的起始温度，A=8°C/min作为第 一阶程序升温的升温速率，升温至第一阶程序升温的终点温度 rw=110°C(383.15K);因"尸10。C/min和"尸12。C/min时目标组分色谱峰的保留时 间仍偏后，故将第二阶程序升温的升温速率设定为A^4'C/min;第二阶终点温
丄=丄(丄+丄)
度r =220°C(493.15K)，将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 ，将第三歩得到的或劲和y值代入方程式 (l + ^陶产-I = (1 + "J" _1或d + "w产-1 ， -l角军
之，得第二阶程序升温的升温速率應44tVmin时4号色谱峰的保留时间预测值 "=10.671min。
第五步预测值的验证
以7^5(TC(323.15K)作为第一阶程序升温的起始温度，A=8°C/min作为第 一阶程序升温的升温速率，升温至第一阶程序升温的终点温度 rm=110°C(383.15K)，然后将P产14'C/min作为第二阶程序升温的升温速率，继续 升温至第二阶程序升温的终点温度r =220°C(493.15K)，将待测样品进行气相色 谱分析，得到4号色谱峰的保留时间实测值"=10.657 min，预测值^ =10.671 min， 4与^a的相对偏差为0.131 %。表l为在一阶程序升温(采用文献方法进行预测)和二阶程序升温(采用本发 明方法进行预测)条件下，图1中1 4号色谱峰的保留时间实测值与预测值的相对 偏差值结果。其中， 一阶程序升温的条件为起始柱温5(TC，终止温度220。C，利 用l(TC/min和12r/min的升温速率下4号色谱峰的保留时间值，来预测其在 14'C/min的升温速率下的保留时间值；二阶程序升温的条件为起始柱温5(TC，以 第一阶程序升温的升温速率8"C/min升温至ll(TC，然后利用第二阶程序升温的 升温速率1 (TC/min和12'C/min下14号色谱峰的保留时间值，来预测其在第二阶升 温速率为14'C/min时保留时间值的结果。表2是l 4号色谱峰在二阶程序升温条件 下的预测值及与实测值的比较。
表l 一阶和二阶程序升温条件下 色谱峰1 4保留时间的实测值与预测值的相对偏差
色谱峰一阶程序升温预测(文献方 法)的相对偏差(％)二阶程序升温预测(本方法) 的相对偏差(％)
1-0.280-0.056
2-0.236-0.010
3-0.6370.148
4-0.7730.131
表2 二阶程序升温条件下色谱峰1 4保留时间的
实测值与预测值的比较
色谱峰保留时间(min)偏差相对偏差(％)
实测值预测值18.8658細-0.005-0.056
29.6159.6160細0.010
310.10710.1220.0150.148
410.65710.6710.0140.13权利要求
1、一种气相色谱二阶程序升温色谱峰保留时间预测的方法，其特征在于，具体操作步骤第一步设定一阶程序升温条件根据待测样品中组分的沸点不同，并参考相关文献和依据实验者的经验，为待测样品设定一阶程序升温条件，即起始温度T0、升温速率β0和终点温度Tf，用所述的一阶程序升温条件将待测样品在气相色谱仪上分析从起始温度T0起，以β0的升温速率将柱温升至Tf，在该条件下目标组分色谱峰的保留时间记为tnR0，起始温度T0、升温速率β0和终点温度Tf分别设定50℃、8℃/min和220℃；第二步设定二阶程序升温条件保持起始温度T0不变，仍将β0作为第一阶程序升温的升温速率，将第一步中目标组分的保留时间tnR0之前的基线区域，即无色谱峰区域中的任一点作为第一阶程序升温的终点和第二阶程序升温的起始点，保留时间记为tnR0_1，与其对应的柱温记为Tm，Tm＝T0+tnR0_1×β0，然后根据色谱条件调整的目的，设定第二阶程序升温的升温速率β1和β2，β1≠β2，如果希望目标组分色谱峰的保留时间比tnR0提前，则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，在第二阶程序升温速率为β1和β2的条件下，将柱温最终升至终点温度Tn，Tn＝Tf，可得到对应的目标组分色谱峰的保留时间值分别为tnR1和tnR2；第三步有关参数的计算将第二步中的Tm和Tn代入下列公式，可求出Ts将Tm、Tn、Ts、β1和β2分别代入下列公式，得对应于β1的ts1和tf1，以及对应于β2的ts2和tf2ts1＝(Ts-Tm)/β1 ts2＝(Ts-Tm)/β2tf1＝(Tn-Tm)/β1 tf2＝(Tn-Tm)/β2将上述ts1、tf1和ts2、tf2分别代入下列公式，得ξ1和ξ2 将tnR1、tnR2、ξ1和ξ2分别代入下列方程，解之，得γ值；第四步预测第二阶程序升温为其他升温速率下目标组分色谱峰的保留时间仍以T0作为第一阶程序升温的起始温度，β0作为第一阶程序升温的升温速率，升温至第一阶程序升温的终点温度Tm，然后将第二阶程序升温的升温速率设定为β3，β3可通过观察第二步中第二阶升温速率为β1和β2时目标组分色谱峰的分离效果来确定，第二阶程序升温的终点温度为Tn，最后将Tm、Tn和β3代入公式ts3＝(Ts-Tm)/β3，tf3＝(Tn-Tm)/β3和得ξ3，并将第三步得到的ξ1或ξ2和γ值代入方程式或解之，得tnR3，tnR3即为通过计算得到的第二阶升温速率为β3时目标组分色谱峰的保留时间预测值；第五步预测值的验证以T0作为第一阶程序升温的起始温度，β0作为第一阶程序升温的升温速率，升温至第一阶程序升温的终点温度Tm，然后将β3作为第二阶程序升温的升温速率，继续升温至第二阶程序升温的终点温度Tn，将待测样品进行气相色谱分析，得到目标组分色谱峰的保留时间实测值te，将第四步中的预测值tnR3减去实测值te，得偏差值，偏差值除以实测值即为目标组分色谱峰的相对偏差，以此来对预测结果进行验证。
全文摘要
一种气相色谱二阶程序升温色谱峰保留时间预测的方法，属分析化学的技术领域。该方法通过待测样品中的目标组分在预设的两个二阶程序升温气相色谱条件下的保留时间值，预测其在其他二阶程序升温气相色谱条件下的保留时间值，有色谱峰保留时间预测值准确度高、工作量小，为气相色谱最佳分离条件的选择提供可行途径等优点。
文档编号G01N30/00GK101509905SQ200910046980
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者亓云鹏, 吴玉田, 曲丽萍, 范国荣 申请人:中国人民解放军第二军医大学