【正文】 1 第三章 氣相色譜分析 第一節(jié) 氣相色譜儀的流程 氣相色譜儀是一種多組分樣品的分離分析工具，它采用氣體為流動(dòng)相。其簡化的工作流程見下圖。載氣由高壓鋼瓶或氮?dú)獍l(fā)生器供給，經(jīng)減壓閥、流量表控制計(jì)量后，以穩(wěn)定的壓力、恒定的流速，連續(xù)流過氣化室、色譜柱、檢測器，最后放空。樣品進(jìn)樣后在氣化室高溫氣化，被栽氣帶入色譜柱進(jìn)行分離，被分離后的樣品組分再被栽氣帶入檢測器進(jìn)行檢測，最后檢測信號(hào)由工作站采集并記錄。 1載氣鋼瓶； 2減壓閥； 3凈化干燥管； 4針形閥； 5流量計(jì) 。6壓 力表； 4針形閥；5流量計(jì) 。6壓力表； 9熱導(dǎo)檢測器； 10放大器； 11溫度控制器； 12記錄儀。 填充柱 氣路 ： 毛細(xì)管柱 氣路 ： 氣化室 檢 測 器 工作站 載氣 進(jìn)樣 （以 FID 為檢測器時(shí)） Air H2 分流 補(bǔ)氣 氣化室 色譜柱 檢 測 器 工作站 載氣 進(jìn)樣 （以 FID 為檢測器時(shí)） Air H2 2 毛細(xì)管柱 氣相色譜 系統(tǒng)與填充柱 氣相色譜 系統(tǒng)的氣路顯著不同，毛細(xì)管柱的載樣量小，所需載氣流速也小 ~5ml/min，使用常規(guī)微量注射器進(jìn)樣時(shí)，柱子必然超負(fù)荷，得不到毛細(xì)管柱的高效分離能力。因此常用間接進(jìn)樣法，即分流進(jìn)樣法。分流進(jìn)樣法進(jìn)入柱子的 樣品量只是進(jìn)樣量的極小部分，因此不會(huì)超載。此外， 毛細(xì)管柱 氣路在柱后有 補(bǔ)氣（ makeup gas，又稱尾吹氣），即從柱尾向檢測器吹氣，使柱中的組分一出來便被送到檢測器，補(bǔ)氣的目的是防止峰展寬。 色譜柱是色譜儀的“心臟”，樣品中各組分的分離是在色譜柱中完成的。氣相色譜法中所采用的柱子分二類：一類為填充柱，另一類為毛細(xì)管柱。 圖 31 填充柱 3 色譜柱 填充柱 分析柱 制備柱：內(nèi)徑 6~500mm，長 2~6m 氣 — 固（吸附） 氣 — 液（分配） 內(nèi)徑 2~6mm，柱長 ~6m，填料 60~80目， 80~100目， 100~120目 毛細(xì)管柱：內(nèi)徑 ~，固定液膜厚 ~ m,長 10~100 m 圖 32 毛細(xì)管柱 填充柱：內(nèi)徑 2— 6mm，柱長 — 6m，柱內(nèi)填充一定粒度的填料，填料的粒度一般有三種規(guī)格，即 60— 80 目， 80— 100 目、或 100— 120 目。目為粒度單位，指一英吋長度上可排列的顆粒的數(shù)目。 在填充柱色譜中，填料如用固體吸附劑則為氣固填充柱色譜（ GSC），如用涂了固定液的擔(dān)體，則為氣液填充柱色譜（ GLC）。 毛細(xì)管柱（又稱 Golay 柱或空心柱），內(nèi)徑 — ，柱長 10— 100m，中空，內(nèi)壁涂布或鍵合有固定液。 4 第二節(jié) 填充柱 一．固定液 固定液是 GLC 的固定相，一般是高沸點(diǎn)有機(jī)物，有許多商品化的固定液可供用戶選擇，以適應(yīng)不同樣品的分析要求，柱中固定液的用量也可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行選擇，因此，固定液具有廣泛的 適用性。 （一）對(duì)固定液的要求： 1． 熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，在柱溫下不熱解，不應(yīng)與樣品組分、擔(dān)體、柱材料及載氣發(fā)生不可逆反應(yīng)。 2． 蒸氣壓低，在操作溫度下一般應(yīng)低于 ，否則固定液易流失，影響柱使用壽命、保留時(shí)間及檢測器。 3． 對(duì)樣品組分有一定的溶解度，否則樣品組分不被保留而得不到分離。 4． 對(duì)樣品組分具有選擇性，不同的組分有不同的分配系數(shù)，以利分離。 5． 對(duì)擔(dān)體有濕潤性，以利于在擔(dān)體表面形成均勻液膜，以增加柱效。 （二）固定液的使用溫度 固定液有最高使用溫度及最低使用溫度。 最高 —— 由固定液的熱穩(wěn)定性及蒸氣 壓決定。 最低 —— 由固定液的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)及粘度決定。 （三）樣品組分與固定液之間的分子作用力 組分分配系數(shù)的大小是 GC 中的關(guān)鍵問題，這取決于樣品組分與固定液之間的相互作用力。有關(guān) GC 分離的相互作用力有四種： 1．定向力 由極性分子的永久偶極間的靜電作用形成的。如極性組分與強(qiáng)極性固定液 PEG20M 等的作用力。 2．誘導(dǎo)力 在極性分子的永久偶極的電場作用下，鄰近的可極化的非極性分子可產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，因而兩分子間產(chǎn)生相互作用力，這種作用力通常較小。 3．色散力 5 非極性分子由于原子核和電子的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生 瞬間偶極，因而產(chǎn)生相互作用，這種力普遍存在，但非極性分子間的作用力僅此一種。此作用力更弱。 4．特殊作用力 主要來源于組分與固定液形成絡(luò)合物。例如含有 Ag+的固定液與烯烴可形成絡(luò)合物。 （四）固定液及其選擇 選擇固定液一般以“相似相容”為原則，即組分的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與固定液相似時(shí)，在固定相中的溶解度大，因而保留時(shí)間長；反之，溶解度小，保留時(shí)間短。如烴類化合物最好用烴類固定液（角鯊?fù)?、阿皮?L）。而極性化合物用極性固定液，如醇類可選用聚乙二醇為固定液。為此，固定液常以相對(duì)極性分類。 1． Rohrs Chneider 常數(shù)（羅氏常數(shù)） P Rohrs Chneider（羅氏）提出了一種固定相極性的分類法：以角鯊?fù)榈臉O性為零， β，β＇— 氧二丙腈的極性為 100，其它固定液的極性按下式計(jì)算： 式中， q 為丁二烯和正丁烷在固定液上的相對(duì)保留值之比的對(duì)數(shù)，即： q q q x 分別為待測物在氧二丙腈、角鯊 烷 及欲測固定液上的 q 值。按這一方法測出的相對(duì)極性，從 0 至 100 分為五級(jí)，每 20 為一級(jí)，用“＋”表示。 固定液的相對(duì)極性 P = 100－ 100 q 1 － q x q 1 － q 2 q = log tR39。 丁二烯 tR39。 正丁烷 固定液相對(duì)極性分級(jí)表 級(jí)別 + + + + + + + + + + + + + + + 相對(duì)極性 P 0~20 20~40 40~60 60~80 80~100 6 按上述方法不能反映出樣品組分與固定液之間的全部相互作用力，只是反映了色散力和誘導(dǎo)力。 2． McReynolds 常數(shù)（麥?zhǔn)铣?shù)） Mc Reynolds 改進(jìn)了羅氏的方法，采用下列十種化合物作為檢測物： 1．苯 [2] 6. 2－甲基－戊醇 7. 1－碘丁烷 [2] 9. 1， 4－二氧六環(huán) －四氫化茚 麥?zhǔn)铣?shù)△ I 的計(jì)算公式如下： △ I = Ip — Ia 式中， Ip 為 某組分在待測固定液上的保留指數(shù)， Ia 為同一組分在角鯊?fù)樯系谋Ａ糁笖?shù)，一種固定液在規(guī)定的十種組分上測得的各個(gè)△ I 值，體現(xiàn)了組分與固定液間的色散力、誘導(dǎo)力、定向力與氫鍵力。因而比較全面地反映了該固定液的分離特性。 由△ I 值可得出如下結(jié)論：當(dāng)固定液品種不同，但△ I 值均幾乎相同時(shí)，它們的分離特性也幾乎相同，如 SE30， OV1， OV101， DC410， SE96。當(dāng)固定液之間的△ I 值接近時(shí)，它們的分離特性也接近，如 DC710 與 OV17。當(dāng)固定液間的△ I 值差別大時(shí)，它們的分離特性也有很大差別。 3．固定液的 種類 （ 1）按極性分類 非極性固定液 如：角鯊?fù)? 0 弱極性固定液 如： SE30， OV1， OV17 +或 ++ 中極性固定液 如： QF1， OV225 +++ 強(qiáng)極性固定液 如：聚乙二醇類，聚酯類 ++++或 +++++ （ 2）按使用溫度分類 低溫固定液 50℃ 以下 如： β，β＇ — 氧二丙腈 中溫固定液 50~200℃ 如：角鯊?fù)椋?125℃） PEG 6000（ 200℃） 高溫固定液 200~300℃ 如： PEG20M（ 250℃） 7 （ 3）按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 烴類 如 阿皮松 L（混合烴），角鯊?fù)? 甲基硅酮類 如 SE30， OV17 等 聚乙二醇類 如 Carbowax 20M（即 PEG20M）等 聚酯類 如 DEGA， DEGS 等 在實(shí)際工作中選擇固定液時(shí)，除了應(yīng)用“極性”這一概念外，還應(yīng)仔細(xì)分析各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，充分利用組分與固定液分子間的各種相互作用力。以下對(duì)藥物分析中常用的幾種固定液簡介如下： 甲基硅酮（又稱甲基聚硅氧烷）：各種硅酮類是目前最廣泛使用的固定液，其可使用的溫度范圍大，對(duì)一般的有機(jī)化合物有較好的溶解能力。這類固定液在高溫下，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和氧氣能使硅氧鍵斷裂，所