衍生化是一種利用化學變換把化合物轉化成類似化學結構的物質。一般來說,一個特定功能的化合物參與衍生反應,溶解度,沸點,熔點,聚集態或化學成分會產生偏離。由此產生的新的化學性質可用于量化或分離。
樣品的衍生化的作用主要是把難于分析的物質轉化為與其化學結構相似但易于分析的物質,便于量化和分離。當檢測物質不容易被檢測時,如無紫外吸收等,可以將其進行處理,如加上生色團等,生成可被檢測的物質。因而在儀器分析中被廣泛應用。氣相色譜中應用化學衍生反應是為了增加樣品的揮發度或提高檢測靈敏度,而高效液相色譜的化學衍生法是指在一定條件下利用某種試劑(通稱化學衍生試劑或標記試劑)與樣品組份進行化學反應,反應的產物有利于色譜檢測或分離。
一般化學衍生法主要有以下幾個目的:
提高樣品檢測的靈敏度;
改善樣品混合物的分離度;
適合于進一步做結構鑒定,如質譜、紅外或核磁共振等。
判斷衍生化反應的指標
1、反應是否迅速、定量進行,反應重復性好壞,反應條件是否溫和,是否容易操作。
2、反應選擇性高,最好只于目標化合物反應。
3、衍生化產物只有一種,反應的副產物和過量的衍生化試劑應不干擾目標化合物的分離和檢測。
4、衍生化試劑通用性好,價廉易得。
衍生化方法應用不當的弊端
1、柱上衍生化可能損傷色譜柱。
2、某些衍生化試劑需氮氣吹干。
3、衍生化不完全,影響靈敏度。
4、衍生化試劑不當,產物分子量過大。
GC/MS檢測中選用衍生化試劑時,除了和氣相色譜法相同的準則外,還應注意衍生物的質譜特性:質量碎片特征性強,分子量適中,適合質量型檢測器檢測,有利于與基質干擾物的分離。
衍生化分類:
衍生化反應從是否形成共價鍵來說,可分為兩種:標記和非標記反應。
標記反應是在反應過程中,被分析物與標記試劑之間生成共價鍵;所有其它類型的反應,如形成離子對、光解、氧化還原、電化學反應等都是非標記反應。
另一種區分衍生化反應是從衍生反應的場所來分,有柱前衍生化(pre-columnderivatization),柱上衍生化(on-columnderivatization)和柱后衍生化(post-columnderivatization)三種。
從是否與儀器聯機的角度來分有:在線(on-line)、離線(off-1ine)和旁線(at-line)(自動化)三種。
目前在HPLC中以離線的柱前衍生法(簡稱柱前衍生法)與在線的柱后衍生法(簡稱柱后衍生法)使用居多,旁線衍生化方法是發展方向。
柱前衍生和柱后衍生。
柱前衍生是在經過分析柱前使分析物與衍生劑反應,反應產物在分析柱上實現分離,實際分離的是衍生產物,檢測的也是衍生產物;
柱后衍生是分離物在分析柱中實現分離后,在衍生池內與衍生劑反應,在柱子中分離的是目的物,在檢測器處檢測的衍生產物。
兩種衍生方法的優缺點比較
柱前衍生法和柱后衍生法各有其優缺點。
柱前衍生法的優點是:
相對自由地選擇反應條件;
不存在反應動力學的限制;
衍生化的副產物可進行預處理以降低或消除其干擾;
容易允許多步反應的進行;
有較多的衍生化試劑可選擇;
不需要復雜的儀器設備。
缺點是:
形成的副產物可能對色譜分離造成較大困難;
在衍生化過程中,容易引入雜質或干擾峰,或使樣品損失。
柱后衍生法的優點有:
(1)形成副產物不重要,反應不需要完全,產物也不需要高的穩定性,只需要有好的重復性即可;
(2)被分析物可以在其原有的形式下進行分離,容易選用已有的分析方法。
缺點是:
(1)對于一定的溶劑和有限的反應時間來說,目前只有有限的反應可供選擇;
(2)需要額外的設備,反應器可造成峰展寬,降低分辨率。
GC/MS中的衍生化
在GC/MS方法分析樣品時,對羥基、胺基、羧基等官能團進行衍生化有十分重要的作用,主要表現在:
1、改善樣品的氣相色譜性質。如羥基、羧基等氣相色譜特性不好。
2、改善樣品的熱穩定性。
3、改善樣品的分子質量。分子量增大,有利于樣品與基質的分離。
4、改善樣品的質譜行為。
5、引入鹵素或吸電子基團,是樣品可用CI檢測,提高靈敏度。
6、分離手性化合物。
GC/MS方法中常用的衍生化方法:硅烷化、酯化、酰化和鹵化