氣相色譜中的衍生試劑及其新進展

關于氣相色譜中的衍生試劑及其新進展第1頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五氣相色譜中化學衍生的重要性

改善樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性改善樣品的峰形提高分離性能增加分離檢測的選擇性和靈敏度

第2頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五氣相色譜衍生試劑的主要類型

硅烷化試劑

烷基化試劑(包括酯化試劑)

?；噭┢渌苌噭?手性試劑等)第3頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五1硅烷化試劑凡含有活潑氫的化合物都能與硅烷化試劑反應.最重要的是三甲基硅衍生試劑.三甲基硅（TMS）衍生試劑與待測物的反應方程式：

被衍生化合物的各極性官能團接受硅烷基的能力依次為:

醇(伯>仲>叔)>酚>羧酸>胺(一級胺>二級胺)>酰胺第4頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五常見的三甲硅烷化試劑reagents

abbreviation

structurehexamethyldisilazaneHMDStrimethylchlorosilaneTMCSN-methyl-N-TMS-acetamideMSAN-methyl-N-TMS-trifluoroacetamideMSTFAN,O-Bis-TMS-acetamideBSAN,O,bis-TMS-trifluoroacetamideBSTFATrimethylsilylimidazoleTMSIM第5頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五N-甲基-N-三甲硅基三氟乙酰胺（MSTFA），N，O-雙三甲硅基乙酰胺（BSA），N，O-雙三甲硅基三氟乙酰胺（BSTFA），三甲硅基咪唑（TMSIM）的反應性較強。

MSTFA衍生物的揮發(fā)性最好。

TMSIM易與羥基及羧羥基反應，但與脂肪胺不反應，也不能促進烯醇-TMS醚的形成，主要適于衍生有空間障礙的羥基化合物。綜合各試劑的反應性、選擇性、揮發(fā)性和副產物的形成等因素，BSTFA和MSTFA二種試劑應用最多。第6頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五三甲基硅烷衍生物的優(yōu)點:

熱穩(wěn)定性好，揮發(fā)性強，易于制備，色譜性能好，應用最廣。所有硅烷化試劑制備衍生物后，可直接進行GC分析，節(jié)省了樣品制備時間。三甲基硅烷衍生物的缺點：對水和酸不穩(wěn)定，易分解；由于氧化硅的沉積，易污染FID檢測器第7頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五

應用Mongillo等[1]研究了HMDS,BSTFA,乙酸酐,五氟丙酸酐(PFPA)與阿司匹林及其代謝產物的衍生條件,發(fā)現HMDS與分析物在90oC反應1h,乙酸酐與分析物在75oC反應30min,PFPA與分析物在70oC反應45min均形成混合衍生物,而BSTFA與分析物分別在室溫,60oC,90oC反應1h均能與所有羥基反應形成單一衍生物。

第8頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五三甲硅烷衍生試劑與醇、酚類化合物反應的影響因素1.立體效應:伯醇>仲醇>叔醇2.催化劑常用的催化劑:三甲基氯硅烷（TMCS），TMSIM，三甲碘硅烷（TMSI）和乙酸鉀

Wang等

[2]

測定了頭發(fā)、血液、唾液及尿液中的海洛因及其六種代謝產物，樣品經固相萃取處理后，加入衍生試劑BSTFA+1%TMCS

在70oC反應20min，檢出限可達1ng/ml。

第9頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五其它烷基取代的甲硅烷化試劑1.二甲硅烷化衍生試劑（DMS）

N-甲基-N-特丁基二甲硅烷基三氟乙酰胺（MTBSTFA）該試劑可用于衍生羥基、羧基、巰基、一級胺和二級胺中的活潑氫，形成特丁基二甲硅烷基（TBDMS）衍生物。反應形成的副產物易于揮發(fā)。

TBDMS衍生物在質譜中易于失去特丁基形成高豐度的[M-57]+特征離子，適于MS定量分析。二甲硅烷化衍生物比三甲硅烷化衍生物揮發(fā)性好，對水更穩(wěn)定（但仍不穩(wěn)定），能給出有用的質譜碎片。第10頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五2.鹵烷基二甲硅基試劑

X=CChloromethyldimethylsilyl（CMDMS）；

X=BrBromomethyldimethylsilyl（BMDMS）；X=IIodomethyldimethylsilyl（IMDMS）；Y=Cl，chlorosilane；Y=NHSi（CH3）2CH2X，disilazane該類試劑能增加衍生物的親電力,適用于靈敏度很高的電子捕獲檢測器.第11頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五硅烷化衍生試劑的特點-小結應用范圍廣:凡含有活潑氫的化合物都能與硅烷化試劑發(fā)生反應.2.形成的衍生物熱穩(wěn)定性好，揮發(fā)性強，易于制備，色譜性能好.3.衍生反應完成后,可直接進行氣相色譜分析.4.溶劑的選擇：使用非質子化溶劑如吡啶，乙腈，二甲亞砜，四氫呋喃和N，N-二甲基甲酰胺等.5.衍生物因硅的沉積易玷污FID檢測器.6.反應需無水條件.第12頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五2烷基化試劑

烷基化反應是衍生試劑分子中的烷基取代化合物中的酸性氫.X為鹵素或其它易離去基團。衍生物是醚，酯，硫醚，N-烷基胺，N-烷基酰胺;

弱酸基團的烷基化需強堿催化劑，酚羥基和羧酸羥基等酸性較強,需弱堿催化劑。第13頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五常見烷基化試劑及典型反應條件

TypeofreagentTypicalreactionconditionGroupsderivatizedDiazoalkaneNon-polarsolventAcidicOHandNHAlkylhalide-strongbaseDMSOAlcohols,amidesAlkylhalide-weakbaseK2CO3-acetoneThiols,phenols,acids,amines,acidicNHAlkylhalide-weakbase-ionophoreK2CO3-18-crown-6Thiols,phenols,acids,amines,acidicNHAlkylhalide–quaternaryammoniumsaltPhasetransferThiols,phenols,acids,amines,acidicNHQuaternaryammoniumOn–columnderivatizationThiols,phenols,acids,amines,acidicNH第14頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五重氮烷烴烷化1.類型:

目前主要有三種.

重氮甲烷:應用最為廣泛。該試劑與化合物的衍生條件溫和、反應迅速、高效、無副產物，但它毒性大，不易貯存，制備時有發(fā)生爆炸的危險。

三甲硅基重氮甲烷（TMSDM）:是一種在安全性上優(yōu)于重氮甲烷的試劑，但TMSDM的衍生速率及衍生產率均低于重氮甲烷，且易于形成三甲基硅的副產物。

五氟苯基重氮甲烷:

用于前列腺素類化合物的衍生，用ECD和MS檢測，靈敏度高。2.應用:

羧酸，磺酸，酚，烯醇等含-OH和-NH-化合物的烷基化。第15頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五

主要是一些低分子量的脂肪鹵化物，如CH3，C2H5，n-C3H7，i-C3H7etc.，芐基和取代芐基溴化物等。其中以五氟芐基溴（PFB-Br）的應用最多。烷基衍生物可通過在有機介質中反應、相轉移反應及固相萃取衍生等途徑來制備。相轉移反應也稱為“萃取烷基化”。衍生試劑常用CH3I，相轉移試劑為硫酸氫四已基胺或氫氧化四丁基胺。固相萃取衍生是目前制備烷基化衍生物的一種非常有發(fā)展前景的方法,根據樣品的性質，可選擇陰離子交換樹脂，C18等作固相萃取劑，常用的衍生試劑是PFB-Br。該方法已廣泛應用于生物醫(yī)學和食品檢測等領域。烷基鹵化物的烷化第16頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五萃取烷化水相

Ar-OH+R4N+X-ArO-R4N++HX

有機相

Ar-OR/+R4N+X-ArO-R4N++R/X

該方法可以使萃取，衍生同時進行.使酸性化合物以陰離子形式進入非質子化的有機相，裸露的陰離子對烷基化試劑反應性強，容易快速，高效生成衍生物。

常用于生物樣品的測定,樣品的純化與衍生可一步完成。第17頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五季銨鹽-熱解烷基化第18頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五衍生方法：直接將分析物與試劑的甲醇溶液的混合物注入氣相色譜的進樣口，熱解產生烷基化衍生物。特點：衍生效率高，但腐蝕性強，可能會損壞色譜柱。據報道四烷基銨氟化物無腐蝕性，衍生效率與相應的氫氧化物相當.(1-5)所示的試劑已商品化。(6-8)是幾種性能較好的芐基銨鹽試劑,可用作酸、酚類化合物的在柱烷基化衍生試劑,生成芐基酯和芐基醚衍生物。季銨鹽-熱解烷基化第19頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五3.?；苌噭；苌噭┲饕絮｛u，酸酐、?；溥?、酰胺及烷基氯甲酸酯等?？捎糜谘苌?、酚、硫醇、胺、酰胺、磺酰胺等化合物。衍生反應的實質是衍生試劑的?；〈鷺O性化合物中的活性氫。酸酐衍生反應方程式如下:第20頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五酰鹵和酸酐特點：衍生反應一般在吡啶、二甲胺吡啶或其它可接受酸副產物的溶劑中進行。酰鹵和酸酐與被測物的衍生反應完成后，過量的試劑和副產物損壞色譜柱，必須在GC分析前除去。常用試劑：三氟醋酐（TFAA),五氟丙酐（PFPA),七氟丁酐（HFBA)應用：Rohrich等[3]

以丙酸酐(PSA)和三氟乙酸酐(TFAA)為衍生試劑,測定了頭發(fā)中的苯異丙胺及其代謝產物,研究表明,PSA衍生物的穩(wěn)定性比TFAA衍生物好,但TFAA衍生物在質譜中特征離子的豐度更高。以4-乙酯基六氟丁酰氯[4]為衍生試劑，可測定血清中的芐醇。因衍生物分子量高，用GC-MS特征離子檢測時，可以免受血清中其它干擾物質的影響，得到很好的分離。該試劑還可用于尿液中苯酚的測定[5]。第21頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五酰基咪唑和酰胺酰鹵和酸酐與被測物的衍生反應產生酸副產物，對一些易酸解的化合物，衍生試劑可選用?；溥?。該反應的副產物是堿性離去基團，不會引起衍生物的分解。咪唑試劑易于水解，當衍生物穩(wěn)定性高時，可用水洗去多余的試劑。五氟丙酰三唑（PFPT)：廣泛用于兒茶酚胺類和吲哚胺類的衍生化，形成單一穩(wěn)定、穩(wěn)定的衍生物。酰胺如N-甲基雙三氟乙酰胺（MBTFA）:揮發(fā)性好，副產物不損壞色譜柱，衍生反應完成后可直接進行GC分析。第22頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五鹵代?；噭┨攸c：增加化合物的親電力，使衍生物適于靈敏的ECD或NCl-MS檢測。用MS檢測時，碎片離子在高的質荷比處豐度高，分析時可以免受低分子量化合物的干擾。應用：全氟酰衍生物如三氟乙酰（TFA），五氟丙酰（PFP）和七氟丁酰（HFB）實際應用最廣。第23頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五第24頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五烷基氯甲酸酯

類型:

烷基氯甲酸酯主要包括甲基、乙基、丙基、異丁基氯甲酸酯（MCF，ECF，PCF,IBCF）及一些含鹵試劑如三氯乙基氯甲酸酯（TCECF），五氟芐基氯甲酸酯（PFBCF）。特點：該類試劑與酚、胺的衍生反應可以直接在水相中進行，衍生產物是碳酸酯和氨基甲酸酯。氯甲酸酯作為胺的?；噭苌a物色譜性能優(yōu)良。

該類試劑的衍生反應產率高，速度極快，只需幾秒-幾分。衍生反應完成后,必需去除過量試劑及副產物.

第25頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五烷基氯甲酸酯應用:以乙基氯甲酸酯為衍生試劑。在水相中衍生氨基酸和二肽，用氣相色譜-陽離子化學電離質譜（GC-PCI-MS）和GC-NCI-MS檢測。二肽的衍生和分析時間加起來是10min[6]。Namera等[7]以乙基氯甲酸酯為衍生試劑,測定了尿液中15種氨基酸,線性范圍1.0-300μg/ml,檢出限0.5ng/ml.第26頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五第27頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五4.其它衍生試劑

形成環(huán)狀衍生物的試劑含多個極性官能團的藥物可與環(huán)化試劑反應生成環(huán)狀衍生物。被測藥物常為順式1，2-和1，3-位二官能團化合物。常用環(huán)化試劑：烷基取代硼酸。主要有甲基、丁基、苯基、環(huán)己基硼酸。丁基硼酸最好。該類反應條件溫和，反應迅速，反應混合物可直接用于GC分析。第28頁，共33頁，2022年，5月20日，4點35分，星期五2)手性衍生試劑一些手性試劑在藥物和毒物分析中的應用derivatizationreagentscompoundsRef.S-(-)-heptafluorobutyrylprolylchloridefenfluramine，methylphenidateanditsmetabolite[8-9](-)-mentylchloroformatemethadone,amphetamin