[发明专利]预测多阶程序升温条件下伸舌色谱峰形的方法

摘要

本发明公开了一种预测多阶程序升温条件下伸舌色谱峰形的方法。其方法主要包括：根据虚拟死时间求不同温度下的色谱保留因子值；根据非线性塔板理论，利用计算机程序搜索出恒温条件下的峰形参数值psp；基于不同恒温条件下待测化合物的保留因子和峰形参数，回归分析分别建立二者与温度之间的函数关系；设定升温程序，通过计算机运算得出预测的伸舌色谱峰形，并与相同程序升温条件下获得的实验峰形进行比较。本发明对于伸舌峰这一类色谱峰形的定性提供了重要依据，优化了色谱分离条件，同时对实验室中常见的重叠色谱峰的准确定量提供了新的途径。此外，该发明适用范围广，预测精度高。

主权项

一种预测多阶程序升温条件下伸舌色谱峰形的方法，该方法是以非线性塔板理论为基础，针对HP6890气相色谱仪及非极性的HP‑5色谱柱，预测过程中采用任意恒定的虚拟死时间，其特征在于包括以下过程：1)虚拟死时间τ的设定：色谱柱设定温度变化范围为30‑250℃，测定待测化合物在T1＝30℃、T2＝50℃、T3＝100℃、T4＝150℃、T5＝200℃和T6＝250℃六个恒温下的保留时间tR1、tR2、tR3、tR4、tR5和tR6，确定其中最小保留时间值，以小于该最小保留时间值的任意一个时间值均可作为虚拟的死时间；2)恒温条件下保留因子k的计算：根据步骤1)测定的六个恒温下的保留时间tR1、tR2、tR3、tR4、tR5、tR6和已经确定的虚拟死时间τ，采用式1，计算六个恒温下对应的保留因子：k1、k2、k3、k4、k5和k6，k＝(tR‑τ)/τ                         式1式1中：k为保留因子，       τ为虚拟的死时间，       tR为对应各个温度点的保留时间；3)恒温条件下峰形参数(peak shape parameter，psp)的计算：峰形参数psp定义为基于非线性塔板理论建立的待测化合物在同一块塔板上固定相与流动相中的浓度之间的函数关系中的系数，函数关系如下式： C S = psp · C M 2 + ( k + 1 ) · C M 式2CS+CM＝Cn                            式3式2中：psp为峰形参数值；       CS、CM为待测化合物在同一块塔板上固定相和流动相中的浓度；式3中：Cn为待测化合物在同一块塔板上固定相与流动相中浓度之和；以下述计算机程序运行，计算不同温度条件下的峰形参数值：首先在程序中输入已知参数：恒温条件下色谱柱温度T、待测化合物的初始浓度CM00、待测化合物在该温度条件下的保留因子k、理论塔板数N以及跳跃次数l；再利用式2和式3，输入三个不同的峰形参数值，分别对比计算机程序运行获得的峰形与实验峰形，得出峰形参数与峰形大小之间变化趋势的关系；不断调整输入的峰形参数值的大小，直到获得的该恒温条件下的峰形与实验峰形完全吻合时，该数值便为该待测化合物在该温度条件下的实际峰形参数值；利用第i次跳跃对应的保留因子ki，以及设定的峰形参数值psp，根据式4和式5，分 别计算待测化合物在第1、2、3...n...N块塔板中固定相和流动相的浓度： C Sni = psp · C Mni 2 + ( k + 1 ) · C Mni 式4CSni+CMni＝Cni                        式5式4中：CSni和CMni分别为跳跃次数为i时，待测化合物在第n块塔板中固定相和流动相中的浓度；式5中：Cni为跳跃次数为i时，待测化合物在第n块塔板中的总浓度，它由式6确定：Cni＝CS(n‑1)i+CM(n‑1)(i‑1)           式6CM00＝1μg/mL式6中：CM00为待测化合物的起始浓度，       CS(n‑1)i为跳跃次数为i时，待测化合物在第n‑1块塔板的固定相中的浓度，       CM(n‑1)(i‑1)为跳跃次数为i‑1时，待测化合物在第n‑1块塔板的流动相中的浓度；当待测化合物跳跃至最后一块塔板时，待测化合物仍按照式4、式5关系进行分配，当进行下一次跳跃时，最后一块塔板上流动相中的待测化合物流出，记录该时刻流出的浓度值，固定相中的待测化合物与上一塔板流动相带入的待测化合物重新进行分配，如此，直至达到设定的跳跃次数，保证待测化合物全部流出色谱柱，由此得到待测化合物在每一次跳跃时对应流出浓度值的数据点，并由这些数据点构成的图形即为预测的伸舌色谱峰形；在上述计算机程序中分别设定T1、T2、T3、T4、T5和T6六种温度数值，并由此得到相应的峰形参数值psp1、psp2、psp3、psp4、psp5和psp6；4)确定待测化合物在程序升温条件下色谱柱内任意一次跳跃时，对应的温度Ti：(1)以式6确定每次跳跃需要的时间Δτ，Δτ＝τ/(N‑1)                        式6式6中：τ为虚拟的死时间，由步骤1)已确定，        N为色谱柱固有的理论塔板数；(2)待测化合物在色谱柱内跳跃i次，共需时间ti，由式7计算，ti＝i×Δτ                           式7式7中，i是跳跃次数；(3)在多阶程序升温中，计算多阶程序升温的总时间t：t＝th1+t1+th2+t2                        式8式8中：th1为起始温度的保持时间，经验数值为：1‑5min，       th2为第一阶段程序升温的终止温度的保持时间，经验数值为：1‑5min，       t1为第一阶段程序升温的需要时间，       t2为第二阶段程序升温的需要时间，       t1和t2分别由式6和式7计算得到：t1＝(Tm‑T0)/r1                         式9t2＝(Tf‑Tm)/r2                         式10式9中：Tm为第一阶段程序升温的终止温度，       T0为起始温度，       r1为第一阶段程序升温的升温速率；式10中：Tf为第二阶段程序升温的终止温度，        r2为第二阶段程序升温的升温速率，其中，r1和r2的经验取值范围为5‑30℃/min；(4)确定待测化合物第i次跳跃时，此时色谱柱对应的温度Ti：当ti＜th1，则柱温Ti＝T0，当th1＜ti＜(th1+t1)，则柱温Ti＝r1×(ti‑th1)+T0，当(th1+t1)≤ti≤(th1+t1+th2)，则柱温Ti＝Tm，当(th1+t1+th2)＜ti＜t，则柱温Ti＝r2×(ti‑t1‑th1‑th2)+Tm，当ti＞t，则柱温Ti＝Tf；5)多阶程序升温条件下保留因子k及峰形参数psp与温度关系的确定：(1)利用六个恒温温度值T1、T2、T3、T4、T5和T6以及步骤2)中求得的相应的保留因子k1、k2、k3、k4、k5和k6，通过回归分析，得到保留因子k与温度T之间的函数关系式为式11：ln k＝aT3+bT2+cT+d           式11其中参数a、b、c和d均为定值；由此计算出程序升温中任意温度点Ti对应的保留因子ki；(2)利用六个恒温温度值T1、T2、T3、T4、T5和T6以及步骤3)中获得的相应的峰形参数值psp1、psp2、psp3、psp4、psp5和psp6，通过回归分析，得到峰形参数psp与温度T之间的函数关系式为式12：ln psp＝a′T3+b′T2+c′T+d′            式12式12中，参数a′、b′、c′和d′均为定值；由此计算出程序升温中任意温度点T1对应的峰形参数psp；6)多阶程序升温条件下待测化合物预测峰形的获得：在计算机程序中输入以下数据：柱相比β、待测化合物起始浓度CM00、理论塔板数N、跳跃次数n、六个恒温温度值、虚拟的死时间τ、保留因子和峰形参数与温度关系式中的各参数、多阶程序升温的初始温度、第一阶段终止的温度、第二阶段终止的温度、第一阶段的升温速率、第二阶段的升温速率、初始温度下保持的时间和第一阶段程序升温终止温度下保持的时间；通过步骤3)中所述的计算机运行程序，得到待测化合物在该程序升温条件下的预测的伸舌色谱峰形。