环境样品前处理-第6章衍生化
衍生化操作流程
衍生化操作流程Derivatization is an essential process in chemical synthesis and analysis. It involves the transformation of a molecule into a derivative, which can possess different chemical or physical properties compared to the original molecule. 衍生化是化学合成和分析中必不可少的过程。
它涉及将分子转化为衍生物，衍生物可能具有与原始分子不同的化学或物理性质。
In organic chemistry, derivatization is used to make certain molecules easier to study or manipulate. This can involve adding functional groups to a molecule to alter its reactivity, or converting a molecule to a different form to make it more compatible with a particular analysis technique. 在有机化学中，衍生化被用于使某些分子更容易研究或操纵。
这可能包括向分子添加官能团以改变其反应性，或将分子转化为不同形式，使其更与某种分析技术兼容。
One benefit of derivatization is that it can make molecules more stable or volatile, depending on the needs of the analysis. This can be particularly useful in gas chromatography, where volatile derivatives can be easily analyzed. 衍生化的一个好处是，它可以使分子更稳定或更易挥发，这取决于分析的需要。
色谱分析中的样品前处理技术
环境 食品 其他 植物性 动物性 人体 土壤、固体废弃物、沉积物、污泥、 蔬 菜 、 水 果 食 鱼、肉、蛋 肌肉、骨骼、 垃圾等 用菌、米谷物 头发、指甲、 生等陆生和水 各种组织器 生植物 官 各种水体（河水、湖水、海水、生活 污水、工业废水、地下水、雨水、自 来水等） 大气和室内空气 （气体组分、 气溶胶、 大气颗粒物、挥发性金属化合物） 饮料、酒类、奶类、酱油、 醋调味品、油 食物的蒸煮、焙烤发酵香气、 恶臭气体 汗液、血液、 尿液、胆汁、 胃液
源、种类、状态和采集 时间而变化，为是导致分析复杂化的二个根源之一。 因此在设计前处理方法必须考虑： （1）样品的状态和品种
状态 固态
定义 为分离因子则如果完全分离， =1；全不分离，趋于0 =（组分：A多B少）/（组分：A少B多） 在实际中根据： •分析目的对灵敏度和准确度要求 •实验室条件 •待测物有色谱流出位置无干涉峰 •降低检测限 •减少待测物无损失（回收率）
将待测组分从样品中分离，达到仪器能检 测的状态 除去样品中的干涉杂质。使待测目标化合物达到可 检测的范围；使其溶于可进行分析的介质及转换成 可检测的形式等 保护仪器设备以及相关的分析部件，如色谱柱等
（五）食品样品的制备
3 . 罐头 水果罐头在捣碎前须清除果核；肉禽罐头应预先 清除骨头、鱼类罐头要将调味品（葱、辣椒等）去除 后再捣碎。常用的捣碎工具有高速组织捣碎机等 *制备好的样品如果需要保存，应放在密闭洁净的容器 内，置于干燥、通风、阴暗处保存，如谷物类。易腐 烂变质的样品应保存在0～ 5℃冰箱内，如水果、蔬菜。 禽肉类及鱼类样品须在 -18℃冷冻保存，同时根据样品 自身特性来规定适宜的保存期
奶
蛋
（2）样品特点
尿 大部是水，呈黄色、 PH4、 含大量无机盐有机酸 和含氮硫代谢物尿素 嘌呤酸类固醇等 水占 90-93% ，其他成 分较尿液复杂，可溶 性蛋白质、脂肪、糖 类、氨基酸、酶 样品中药物浓 度受生成量和 肾功能影响变 化较大。 与组织浓度相 关性差 除脂肪随日粮 量有关外，其 他理化成分性 质与组织液相 似，比较稳定， 调节PH、 水解代谢物的 轭合态
气相色谱中的衍生化技术PPT
GC中的衍生化
由于篇幅限制，在此仅介绍一例：形成环状衍生物 对含多个官能团的化合物,如很多生物来源的有机化合物—氨 基酸、碳水化合物，皮质甾酮，前列腺素等一般都具有两个 或两个以上的极性官能团。某些特定的衍生试剂能同时与两 个反应性近似的基团反应生成环状衍生物。最常见的一类环 状衍生物是硼酸与顺式1,2-和1,3-位二醇反应生成的环状硼酸 酯。其它化合物如B-酮胺、羟基酸等也能发生类似的反应。
除了广泛使用的三甲硅烷化试剂外,还有其它烷基取代的甲硅烷化试剂。 如：二甲硅烷化衍生物(DMS)，特丁基二甲硅烷基(TBDMS)衍生物， N-甲基-N-特丁基二甲硅烷基三氟乙酰胺(MTBSTFA)等。
GC中的衍生化
烷基化
适用化合物：含羧酸、磺酸、酚、烯醇等含酸性OH和-NH化合物。
烷基化试剂主要由重氮烷烃、烷基卤、季胺盐、醇类、烷基 氯甲酸酯等。重氮甲烷应用最为广泛。三甲硅基重氮甲烷是 一种在安全性上优于重氮甲烷的试剂,该试剂已被用于多种基 质中苯氧基乙酸的快速,高效衍生,GC-MS测定。五氟苯基重 氮甲烷用于前列腺素类化合物的衍生,用ECD和GC-NICl-MS （阴离子化学电离质谱）检测,灵敏度高。烷基卤化物主要是 低分子量的脂肪卤化物(如CH3-、C2H5-、n-C3H7-、iC3H7--etc.)、苄基和取代苄基溴化物。其中以五氟苄基溴的 应用最多。
GC中的衍生化
硅烷化
适用化合物：
含羟基、羧基、巯基、氨基及亚氨基的活泼氢化合物,衍生 产物是硅醚或硅酯。几乎所有含这些活泼氢的化合物都能 与硅烷化试剂发生衍生反应,活性顺序为:醇>酚>羧酸>胺> 酰胺。反应通式为：
生物样品前处理
第四节 生物样品分析的前处理技术一般要在测定之前进行样品的前处理，即进行分离、纯化、浓集，必要时还需对待测组分进行化学衍生化，从而为测定创造良好的条件。
生物样品进行前处理的目的在于：1．药物进入体内后，经吸收、分布、代谢，然后排出体外。
在体液、组织和排泄物中除了游离型（原型）药物之外，还有药物的代谢物、药物与蛋白质形成的结合物、以及药物或其代谢物与内源性物质，如葡萄糖醛酸、硫酸形成的葡萄糖醛酸甙（glucuronides）、硫酸酯（sulphates）缀合物等多种形式存在，需要分离后测定药物及代谢物；2．生物样品的介质组成比较复杂。
如在血清中既含有高分子的蛋白质和低分子的糖、脂肪、尿素等有机化合物，也含有Na ＋、K＋、X-等无机化合物］。
其中影响最大的是蛋白质，若用HPLC法测定药物浓度时，蛋白质会沉积在色谱柱上发生堵塞，严重影响分离效果。
因此，为了保护仪器，提高测定的灵敏度，必须进行除蛋白等前处理。
一、常用样品的种类、采集和贮藏生物样品包括各种体液和组织，但实际上最常用的是比较容易得到的血液（血浆、血清、金血）、尿液、唾液。
在一些特定的情况下选用乳汁、脊髓液、精液等。
（一）血样血浆（plasma）和血清（serum）是最常用的生物样品。
血浆中的药物浓度反映了药物在体内（靶器官）的状况，因而血浆浓度可作为作用部位药物浓度的可靠指标。
供测定的血样应能代表整个血药浓度，因而应待药物在血液中分布均匀后取样。
由采集的血液制取血浆或血清。
血浆的制备 将采取的血液置含有抗凝剂（如：肝萦、草酸盐、拘橡酸盐、EDTA、氟化钠等）的试管中，混合后，以2500～3000rpm离心5min使与血细胞分离，分取上清液即为血浆。
血清的制备 将采取的血样在室温下至少放置30min到1h，待凝结出血饼后，用细竹捧或玻璃棒轻轻地剥去血饼，然后以2000～3000rpm离心分离5～10min，分取上清液．即为血清。
血浆比血清分离快，而且制取的量多，其量约为全血的一半。
样品的前处理方法.PPT
研磨 ❖ ⑤对具有坚韧细胞壁的微生物，常用自溶、冷热
交替、加砂研磨、超声波和加压处理等方法。
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细胞破碎方法的分类
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3.生物大分子的提取
❖ 提取生物大分子样品时条件的选择： （1）溶剂
❖用强极性溶剂洗脱不想要的组份
❖用极性弱些的溶剂洗脱第一组感兴趣的组份
❖用极性更弱的溶剂洗脱剩下的感兴趣的组份
确认回收率
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各种SPE小柱（三）
❖ 离子交换
使用方法
❖可先用6到10倍柱体积的去离子水或弱缓冲液 平衡，
❖样品溶解在去离子水或弱缓冲液中
❖加入样品 ❖用弱缓冲液洗脱不想要的组份 ❖用强一些缓冲液（改变pH或离子强度）洗脱第
❖ 固相萃取技术（SPE）的重要性 实验室中60~80%的成本及工作量在样品制备上
加速样品的制备时间 降低样品前处理的成本
提高分析的准确性及回收率
更容易自动化
减少样品处理步骤
降低对不稳定样品的影响 提高安全性
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SPE小柱
❖ SPE 小柱的应用领域 除去杂质及干扰组份 把样品分成不同极性的组进行分析 富集微量的组份
❖ SPE 小柱的主要种类 反相 正相 离子交换
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SPE小柱的种类
固定相 溶剂
反相
正相
非极性
极性
从极性到非极性 从非极性到极性
离子交换 带电荷 PH或离子强度（低到高）
☞根据SPE小柱的种类及样品的性质，选洗脱
乙酰乙酸乙酯_衍生化_hplc_概述及解释说明
乙酰乙酸乙酯衍生化hplc 概述及解释说明1. 引言1.1 概述引言部分将介绍乙酰乙酸乙酯衍生化HPLC的概念、背景以及其在化学分析中的重要性。
乙酰乙酸乙酯是一种常见的有机物，在许多工业和科学领域中被广泛应用。
它具有良好的稳定性和挥发性，适用于涂料、溶剂、香精香料等领域。
然而，由于其本身比较难以直接检测和分离，需要通过衍生化处理来增强其检测灵敏度和分离效果。
1.2 文章结构在这篇文章中，我们将依次介绍乙酰乙酸乙酯衍生化的定义与原理，包括常见的衍生化方法和衍生化在实际应用中的重要性。
接着，我们将探讨HPLC（高效液相色谱）的基本原理与技术，并介绍HPLC在物质检测中的应用举例。
此后，我们将详细研究乙酰乙酸乙酯衍生化HPLC分析方法的研究概述，包括前期研究回顾、最新的研究进展与技术创新综述，以及对衍生化HPLC方法在定量分析上的准确性和可靠性评价指标进行讨论。
最后，我们将对本文进行结论总结，并对未来研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍乙酰乙酸乙酯衍生化HPLC的原理、方法和应用，尤其聚焦于乙酰乙酸乙酯衍生化HPLC分析方法的研究进展。
通过探索这一主题，我们希望能够为科学家和研究人员提供关于该领域的深入了解，并为相关领域的实际应用提供参考依据。
通过对衍生化HPLC方法在定量分析上准确性和可靠性评价指标的讨论，我们还希望为改进现有方法和开发更有效的测量手段提供启示。
2. 乙酰乙酸乙酯的衍生化2.1 衍生化定义与原理衍生化是指通过在分子结构上引入一种或多种化学基团，从而改变物质的性质和特征。
对于乙酰乙酸乙酯（Ethyl acetate），衍生化是指在其分子结构上引入其他官能团或基团，以增强其检测、分离和定量等方面的性能。
乙酰乙酸乙酯的衍生化主要基于以下原理：通过与具有反应活性的试剂进行反应，可以在乙酰乙酸乙酯分子中引入新的官能团或基团。
这样做的目的是使其在色谱柱上具有较好的保留性、扩展分离度，并提高检测灵敏度。
常见样品前处理方法汇总
利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离。离子交换剂可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂（离子交换树脂）
㈤共沉淀法
溶液中一种难溶化合物在形成沉淀的过程中，将共存的某些痕量组分一起载带出来的现象。共沉淀的原理基于表面吸附，形成混晶，异电核胶态物质相互作用及包藏等。
1.利用吸附作用的共沉淀分离：常用载体有Fe（OH）3、Al(OH)3、Mn（OH）2及硫化物等。
目的：1.除去填料中可能存在的杂质；2.使填料溶剂化，提高固相萃取的重现性
加样
1.为防止分析物的流失，试样溶剂浓度不宜过高；2.以反相机理萃取时，以水或缓冲剂作为溶剂，其中有机溶剂量不超过10%（V/V）；3.为克服加样过程中分析物流失，可采用弱溶剂稀释试样、减少试样体积、增加SPE柱中的填料量和选择对分析物有较强保留的吸附剂等手段。
2.生物液的成分复杂，含有大量的蛋白质，在分析之前需要预处理试样除去蛋白质。
药物分析
临床分析
食品饮料分析
固相微萃取
概述
由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来。SPE是一个柱色谱分离过程，在分离机理、固定相和溶剂的选择等方面与高效液相色谱（HLPC）有许多相似之处。SPE的填料粒径（＞40μm）要比HLPC（3～10μm）。因此，SPE只能用于分离保留性质有很大差别的化合物。
2.影响采样的因素有采样时间、温度、纤维深入度等。
3.保持响应值与分析物初始浓度之间的线性关系，试样浓度不能过高，试样体积不能太小，使萃取处于吸附等温线的线性范围内。
4.向试样中加入电解质能增加溶液的离子强度，从而使分析物的溶解度降低，提高萃取效率；改变试样的PH对酸、碱性物质的萃取率有较大的影响。注：盐的加入在微萃取中的作用有时不同于常规的液-液萃取，需要优化实验条件。
样品前处理
样品前处理一、为什么要进行样品前处理1、富集浓缩被测痕量组分（ppm，ppb，ppt 级）的作用，提高方法的灵敏度，降低最小检测限。
2、消除基体对测定的干扰，提高方法的选择性3、使被测组分从复杂的样品中分离出来，制成便于测定的溶液形式4、通过衍生化的前处理方法，可以使一些在正常检测器上没有响应或响应值较低的化合物转化为具有很高效应值的化合物。
5、样品经前处理后就变得容易保存和运输6、可以除去对仪器或分析系统有害的物质，如强酸或强碱性物质，如生物大分子等，延长仪器使用寿命，使分析测定能长期保持在稳定、可靠的状态下进行。
二、有哪些要求1.样品是否要预处理，如何进行预处理，采样何种方法，应根据样品的性状、检验的要求和所用分析仪器的性能第方面加以考虑。
2.应尽量不用或少使用预处理，以便减少操作步骤，加快分析速度，也可减少预处理过程中带来的不利影响，如引入污染、待测物损失等。
3.分解法处理样品时，分解必须完全，不能造成被测组分的损失，待测组分的回收率应足够高。
4.样品不能被污染，不能引入待测组分和干扰测定的物质。
5.试剂的消耗应尽可能少，方法简便易行，速度快，对环境和人员污染少。
三、传统的样品前处理方法1、沉淀分离法原理：根据溶度积，利用某种沉淀剂有选择性地沉淀一些离子缺点：操作繁琐且费时，分离选择性较差（1）常量组分的分离①NaOH沉淀分离法可使两性氢氧化物溶解，从而与其他氢氧化物分离②硫化物沉淀法利用生成硫化物进行沉淀分离的方法称为硫化物沉淀分离法。
能形成难溶硫化物沉淀的金属离子约有40余种：碱金属和碱土金属的硫化物能溶于水外，重金属离子分别在不同的酸度下形成硫化物沉淀。
因此可将上述两类物质分开。
③有机沉淀剂沉淀分离法（2）痕量组分的分离：共沉淀分离共沉淀分离法是加入某种离子与沉淀剂生成沉淀作为载体（沉淀剂），将痕量组分定量地沉淀下来，然后将沉淀分离（溶解在少量溶剂中、灼烧等方法），以达到分离和富集的目的的一种分析方法。
药物分析-样品的前处理
品的净化。
浓缩方法与技巧
蒸发浓缩法
冷冻干燥法
将样品溶液加热至沸腾，使溶剂蒸发， 留下目标成分。适用于热稳定性好的 样品。
将样品溶液冷冻成固体，然后在真空 条件下使冰直接升华，留下目标成分。 适用于热敏性、易氧化样品。
富集目标物质
对于量较低的目标物质，通过前处理进行富集， 以提高检测灵敏度和分析效率。
改变样品性质
通过前处理改变样品的物理或化学性质，使其更适 合后续的分析方法或仪器要求。
样品前处理的流程
01
样品接收与登记
接收样品并进行详细登记，包括样品名称、来源、数 量、保存条件等信息。
02
样品制备
根据分析方法的要求，对样品进行适当的制备，如研 磨、均质、稀释等。
旋转蒸发法
在减压条件下，通过旋转样品瓶使溶 液形成薄膜，加快溶剂蒸发速度。适 用于易挥发、热稳定性差的样品。
净化与浓缩的注意事项
在进行样品净化时，应 根据目标成分的性质选 择合适的净化方法，避 免目标成分的损失。
在进行样品浓缩时，应 注意控制加热温度和真 空度，避免目标成分的 分解或挥发。
在操作过程中应注意防 止交叉污染和实验室污 染，保证结果的准确性 。
03
提取与分离
采用适当的提取方法将目标物质从样品中提取出来， 并进行必要的分离和纯化。
04
浓缩与富集
对提取液进行浓缩和富集，以提高目标物质的浓度和 检测灵敏度。
05
定容与保存
将处理后的样品定容至适当体积，并按要求保存以备 后续分析。
样品前处理的重要性
01
衍生化-磁固相萃取高效液相色谱荧光检测内分泌干扰物
衍生化-磁固相萃取高效液相色谱荧光检测内分泌干扰物孙怡琳;亢洋;郑龙芳;张琬茹;马爱新;赵建;王晓;赵先恩【摘要】食品与环境中的极微量内分泌干扰物即可严重干扰人体的内分泌功能,对人类健康构成巨大威胁.本研究通过荧光衍生化和磁固相萃取(MDSPE)样品前处理技术,建立了高效液相色谱荧光检测(HPLC-FLD)三氯生(TCS)、β-雌二醇(E2)、壬基酚(NP)和4-辛基酚(OP)的分析方法.以2'-甲酰氯罗丹明(RHB-Cl)为柱前衍生试剂,考察并优化了衍生化和MDSPE实验条件.结果表明,最优的衍生化条件为在室温(20℃)、pH 9.5的Na2 CO3-NaHCO3缓冲液条件下,衍生反应5 min得到衍生产物.磁性氧化石墨烯作为MDSPE吸附剂,用量15 mg,萃取时间15 min,洗脱剂为甲醇-乙酸(9:1,V/V)、洗脱时间3 min,能够实现4种内分泌干扰物衍生物的富集与净化.在优化的色谱条件下,12 min内实现了4种衍生物的分离.荧光激发和发射波长分别为554和570 nm,方法检出限为1.1～1.9 ng/L,定量限为4.0～7.5 ng/L,线性、精密度和回收率良好.与已报道的方法相比,本方法具有简便、快速、灵敏度高等优势,可用于牛奶、牙膏、生活废水中TCS、E2、NP和OP的测定,为食品和饮用水安全监督提供了一种新方法.【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2019(047)001【总页数】7页(P86-92)【关键词】磁性氧化石墨烯;分散固相萃取;衍生化;高效液相色谱;内分泌干扰物;牛奶;环境水样【作者】孙怡琳;亢洋;郑龙芳;张琬茹;马爱新;赵建;王晓;赵先恩【作者单位】曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165;曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165;齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省分析测试中心,山东省中药质量控制技术重点实验室,济南250014;曲阜师范大学化学与化工学院,山东省绿色天然产物与医药中间体高校重点实验室,曲阜273165【正文语种】中文1 引言近年来，三氯生(TCS)、β-雌二醇(E2)、壬基酚(NP)和4-辛基酚(OP)作为典型的环境内分泌干扰物(EDCs)引起了人们的广泛关注[1]。
六-衍生化技术
电化学衍生化
指样品与某些试剂反应，生成具有电化学 活性的衍生物，以便在电化学检测器上有 较高的相应。
环境介质对电化学反应有较大影响，如离 子强度，pH值和溶剂组成等
常用电化学衍生化试剂
还原衍生试剂 ➢ 如带硝基的芳香化合物 氧化衍生试剂 ➢ 如芳氨基、酚羟基
手性衍生化
用手性试剂与外消旋体反应，在分子内导 入另一手性中心，柱前衍生反应生成一对 非对映异构体，两者间无镜相关系，物理 化学性质不同，可用常规的色谱分离条件 进行分离
应用范围
不宜直接拆分，如游离胺类在手性固定相 上往往呈较弱的色谱性质，生成中性化合 物则获得显著改善
添加某些基团，可增加色谱系统的对映异 构选择性
荧光衍生化 电化学衍生化 手性衍生化 固定化酶反应器（IMER）
紫外衍生反应
在液相色谱中，紫外吸收检测器是最常见 的一种高灵敏度检测器。但很多化合物在 紫外可见光谱区无吸收，而不能被检测。 将它们与带有紫外吸收基团的衍生化试剂 在一定条件下发生化学反应，使反应产物 带有发色基团而能被仪器检测
苯基异硫氰酸酯的反应：与氨基酸、醇类反应 苯基磺酰氯的反应：与伯胺、仲胺反应 有机酸的酯类反应：有机酸与酰溴基试剂反应成酯 羰羟基化合物的反应：醛类、酮类的羰基与2,4-二硝基
苯肼反应，生成苯腙衍生物；与对硝基苄基羟胺反应。
荧光衍生反应
在液相色谱中，荧光检测器是一种高灵敏 度、高选择性的检测器，比紫外检测器的 灵敏度要高10-1000倍。因此，可以检测痕 量非荧光物质，常将它与荧光衍生化试剂 反应，生成荧光物质，用荧光检测器检测
微量有机合成，选择反应产率高，重复性好的反应 过量试剂和杂质若干扰色谱分析和检测，则要进行纯化分离
环境样品前处理技术幻灯片PPT
1、正相固相萃取原理
•取决于目标化合物的极性官能团与吸附剂表面的 极性官能团之间相互作用，其中包括了氢键， π—π键相互作用，偶极－偶极相互作用和偶极－ 诱导偶极相互作用以及其他的极性－极性作用。 •用比样品本身更极性的溶剂洗脱吸附的分析物质。
2、常用正相固相萃取柱
① 极性官能团键合硅胶 LC-CN， LC-NH2， LC-Diol
（一）、反相固相萃取
流动相：极性（水溶液）或中等极性 固定相：非极性。 分离对象：中等到非极性物质。
1、反相固相萃取原理
分析物中的CH键 + 硅胶表面官能团→吸附→极 性溶液中的有机分析物→保留在SPE。所用的吸
附剂和目标化合物通常是非极性的或极性较弱的， 主要是靠非极性－非极性相互作用，是范德华力或 色散力。
固相萃取分离法
基本原理
固相萃取(SPE)，又称固液微处理小柱技术。 它是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色 谱分离原理，使液体样品通过一吸附剂小柱， 保留其中某些组分，再选用适当的溶剂冲洗 杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱，从而达到 快速分离净化与浓缩的目的。固相萃取微处
理小柱通常由粒径为40μm的各种不同的填
料（活性炭、硅藻土、氧化铝、硅胶、反相、 离子交换等）压缩于聚丙烯塑料管
固相萃取仪
优点： 它们具有分离速度快、操作简单、萃取效 率高、无乳化等特点，在环境分析、药物 分析、形态分析等方面有广泛应用，尤其 适用色谱分析样品前处理。
固相萃取(Solid-phase extraction，SPE) 和固相微萃取(Solid-phase microextraction，SPME)是两种从各类 复杂样品中提取净化微量待测组分的新技 术
* 干扰
* 有些样品不能直接进样、无响应、污染测试系统 • 样品前处理的目的
衍生化
衍生化衍生化是一种利用化学变换把化合物转化成类似化学结构的物质。
一般来说，一个特定功能的化合物参与衍生反应，溶解度，沸点，熔点，聚集态或化学成分会产生偏离。
由此产生的新的化学性质可用于量化或分离。
样品的衍生化的作用主要是把难于分析的物质转化为与其化学结构相似但易于分析的物质，便于量化和分离。
当检测物质不容易被检测时，如无紫外吸收等，可以将其进行处理，如加上生色团等，生成可被检测的物质。
在仪器分析中被广泛应用。
气相色谱中应用化学衍生反应是为了增加样品的挥发度或提高检测灵敏度，而高效液相色谱的化学衍生法是指在一定条件下利用某种试剂(通称化学衍生试剂或标记试剂)与样品组份进行化学反应，反应的产物有利于色谱检测或分离。
一般化学衍生法主要有以下几个目的：提高样品检测的灵敏度；改善样品混合物的分离度；适合于进一步做结构鉴定，如质谱、红外或核磁共振等。
进行化学衍生反应应该满足如下要求：对反应条件要求不苛刻，且能迅速、定量地进行；对样品中的某个组份只生成一种衍生物，反应副产物及过量的衍生试剂不于扰被测样品的分离和检测；化学衍生试剂方便易得，通用性好。
我们一般是遇到-NH -OH极性基团，才进行衍生化，改善色谱行为-NH 一般加TFA-OH 一般加TMS分类分衍生化常用的反应有酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等。
虽然气相色谱已有许多衍生化方法，但它有一个致命的缺点是不能用于热不稳定化合物。
此外，对于一些有复杂基质的实际样品，除分离上的困难外，还容易污染进样器和损坏柱子。
衍生化反应从是否形成共价键来说，可分为两种：标记和非标记反应。
标记反应是在反应过程中，被分析物与标记试剂之间生成共价键；所有其它类型的反应，如形成离子对、光解、氧化还原、电化学反应等都是非标记反应。
另一种区分衍生化反应是从衍生反应的场所来分，有柱前衍生化(pre-columnderivatization)，柱上衍生化(on-columnderivatization)和柱后衍生化(post-columnderivatization)三种。
样品前处理技术
样品前处理技术：1）溶剂萃取液体样品最常用的萃取技术之一是溶剂萃取，通常叫做液液萃取。
据调查，在分析化学实验室中几乎半数的人员常常使用液液萃取。
在固体或者气体中含有的某些物质，也可以使用溶剂将它们溶解出来，这样的方法也称作溶剂萃取。
根据基质的不同，可分为液液萃取、液固萃取和液气萃取（溶液吸收）。
其中，使用最为广泛的是液液萃取。
液液萃取技术利用样品中不同组分分配在两种不混溶的溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、提取或纯化的目的。
现在的液液萃取技术已不只是传统的使用分液漏斗的一步液液萃取，它还包括连续萃取、逆流萃取、微萃取、萃取小柱技术、在线萃取技术、自动液液萃取等方式。
其中，连续萃取和逆流萃取有利于处理含有低分配系数物质的样品；微萃取技术有利于提高灵敏度和减少溶剂用量，但回收率方面还有待提高；萃取小柱技术模仿了传统的液液萃取技术，而且使样品收集变得非常容易，同时避免了样品乳化问题；在线萃取和自动液液萃取等方式能够减小人为误差，有利于处理大体积样品。
2）蒸馏蒸馏是一种使用广泛的分离方法，根据液体混合物中液体和蒸汽之间混合组分的分配差异进行分离。
蒸馏技术是挥发性和半挥发性有机物样品精制的第一选择。
对于复杂的环境样品前处理而言，很少会用到简单的常压蒸馏，更多使用的是分馏、水蒸气蒸馏、真空蒸馏、抽提蒸馏与液液萃取或升华等技术的联用。
3）固相萃取固相萃取就是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，使其与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。
与液液萃取等传统的分离富集方法相比，具有如下优点：（1）高的回收率和富集倍数。
大多数固相萃取体系的回收率较高，可达70％～100％；另外，富集倍数一般很高，很多体系很容易就能达到几百倍，少数体系甚至能达到几千或几万倍。
（2）使用的高纯有毒有机溶剂量很少，减少了对环境的污染，是一种对环境友好的分离富集方法。
（3）无相分离操作，易于收集分析物组分，能处理小体积试样。
《样品前处理技术与ICP-MS联用检测环境中的痕量金属元素》
《样品前处理技术与ICP-MS联用检测环境中的痕量金属元素》一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境中的痕量金属元素污染问题日益突出。
为了准确、快速地检测环境样品中的痕量金属元素，科学家们不断探索新的分析技术。
其中，样品前处理技术与ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）联用技术因其高灵敏度、高分辨率和高通量等优点，在环境监测领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍样品前处理技术及其与ICP-MS联用的方法，并探讨其在检测环境中的痕量金属元素中的应用。
二、样品前处理技术样品前处理是分析化学中一个至关重要的步骤，它直接影响到分析结果的准确性和可靠性。
针对环境样品中的痕量金属元素检测，样品前处理技术主要包括以下几个方面：1. 样品采集与保存：根据不同的环境类型和检测目的，选择合适的采样方法和采样设备，确保样品的完整性和代表性。
同时，要采取适当的措施防止样品在采集、运输和保存过程中受到污染。
2. 样品破碎与研磨：将采集的样品破碎成粉末状，以便进行后续的化学处理。
同时，研磨过程中要避免样品的损失和污染。
3. 酸浸提法：将破碎后的样品与酸进行混合，使金属元素从固相中解离出来。
选择合适的酸种类和浓度对提高金属元素的提取率具有重要意义。
4. 净化与富集：通过一系列的化学处理步骤，如共沉淀、离子交换、吸附等，去除干扰物质，富集目标金属元素。
这可以提高分析的灵敏度和准确性。
三、ICP-MS技术ICP-MS是一种基于电感耦合等离子体的高灵敏度质谱技术，具有高分辨率、高灵敏度和高通量等特点。
它可以将离子化后的金属元素以质谱的形式进行检测，具有很高的分析精度和可靠性。
ICP-MS技术主要包括以下几个步骤：1. 样品引入：将经过前处理的样品引入到ICP-MS系统中。
通常采用微注射器或喷雾器等设备将样品溶液引入到等离子体中。
2. 离子化：在电感耦合等离子体的作用下，样品中的金属元素被离子化成为带电的离子。
3. 质谱分析：离子化的金属元素经过质量分析器进行分离和检测，得到各元素的质谱图。
衍生化技术-HPLC
伯氨基
参考氨基酸的测定方法，选择合适的衍 生化试剂衍生化后测定。
例、福多司坦血药浓度测定物的激发波长为338 nm，发 射反波应长过为程：450 nm；
O
H H O
+ HOCH2CH2CH2SCH2CHCOOH OHCH2CH2SH
例、酰氯类衍生化试剂
苯甲酰氯及其衍生物可与胺类化合物反应 生成强紫外吸收的苯甲酸酯类衍生物。 反应式：
二、荧光衍生反应
在液相色谱法中，荧光检测器是一种高 灵敏度、高选择性的检测器，比紫外检测器 的灵敏度要高10到1000倍，因此，为了检测 痕量非荧光物质，常将它与荧光衍生化试剂 反应，生成荧光物质，然后用荧光检测器检 测．
最常用的还原衍生试剂是带硝基的芳香化合 物。
这些带硝基的衍生物能分别与羟基、氨基、 羧基、羰基化合物反应生成具有电化学活性的衍 生物。尽管这些衍生物都可用紫外检测器，但电 化学检测的灵敏度高，选择性更好。
⑵氧化衍生试剂
氧化衍生基团有芳氨基、酚羟基等。氧化 衍生反应时，氧不干扰测定。许多紫外和荧光 衍生试剂同样可用于电化学衍生。
后，有可能产生多种衍生化产物给色 谱分离带来困难。
柱后衍生化
将样品先注入色谱柱，按选定的色谱条件使样 品组分得以分离，当各个组分从色谱柱流出后， 分别与衍生化试剂相遇，在一定的反应条件下， 生成具有某种检测特性的衍生化产物再进入检测 器。
要求： （1）对流动相的选择更严格，必须考虑衍生化
试剂、反应产物的溶解度，以及它们与流 动相可能发生的副反应； （2）由于在高效液相色谱中采用高流速，因此 反应速率必须很快（小于30s）； （3）检测器对衍生化试剂不能有响应。
衍生化—气相色谱—质谱法测定饮用水中的二甲胺
水 解 多 余 的 BSC,需 在 充 分 反 应 后 加 入 ５ mL４００
８０ ℃ )下 继 续 搅 拌 ３０
g/L的 NaOH,在 高 温 状 态 (
mi
n. 当 溶 液 冷 却 至 室 温 后 ,调 节 pH 为５．
０~５．
５.
(
３)依 次 加 入 ２０ mL DCM 萃 取 ２ 次 ,以 去 除 多 余
较多,分 离 效 果 不 佳;
GC— MS法 灵 敏 度 高、定 量 准
确,适用于饮用 水 中 痕 量 二 级 胺 类 物 质 的 检 测. 但
,其 中 检 出 最 多、浓 度 最 高 的 是 NＧ亚 硝 基 二
大部分研究检 出 限 为 微 克 或 毫 克 级 别,本 实 验 采 用
.研究
生化温度、
１．
３ 实验条件
采用 GC— MS检 测,其 中 色 谱 柱 选 用 安 捷 伦
HP
Ｇ
５ 系列 的 弹 性 石 英 毛 细 管 柱,规 格 为 ３０．
０ m×
;
色
谱
柱
箱
升
温
过
程:
０．
２５ mm×０．
２５μm
４０ ℃ 保 持
５ mi
n,以 ２０ ℃/mi
n的 速 率 升 温 至 １２０ ℃ (保 持 ２
NaHCO３ 、
NaOH 均 为
分析纯.
１．
２ 主要仪器
７８９０ 型GC— MS仪,HHＧ
６型磁力搅拌恒温水
浴锅,
Sa
r
t
o
r
i
usBT２５S 型微量天平,
LDOＧ
９２４０A 型
烘箱,
SX７５１ 型便携式 多 参 数 测 量 仪,HPS
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• 酶的固定化可分为化学和物理两种方法，化学 法是指在酶和载体之间生成共价键，并保留其 生物活性，而物理方法仅是吸附在固体表面。
2. 固定化酶
•对载体的要求：对酶应有较高的亲和力和较大的容量、易 再生。一般大孔径、大表面积的载体容量大，而容量越大 ，固定化酶的活性越高，寿命越长。 •硅球、玻璃微球、氧化铝、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝胶、琼 脂糖凝胶和纤维素等都可以作为载体。如纤维素或葡聚糖 凝胶与溴化氰反应，然后用酶处理 ：
记 录 仪
衍生化试剂泵
•柱后反应器
1. 毛细管式 2. 空气分割式 3. 填充柱式
P143图6-2
1. 固相化学反应剂
6.2.4 固相化学衍生化法
（1）还原型固相反应剂
2. 固定化酶
6.2.4 固相化学衍生化法
• 酶是一种具有特殊三度空间构象的蛋白质，能 够催化某一底物进行特异性化学反应，生成特 定的反应产物。
•P135表6-1
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R3Si—R` + H—X
2. 酯化衍生化方法
大多数 有机酸 挥发性、热稳定性差。在 GC分析之前衍生为相应的酯。 ① 甲醇法
酯化 反应
② 重氮甲烷法 ③ 三氟乙酸酐法
① 甲醇法
甲醇法：有机酸与甲醇在催化剂的存在下加 热，可以发生酯化反应，生成有机酸甲酯
催化剂 RCOOH + CH3OH △ 催化剂 RCOOCH3 + H2O
其它类
9-(2-羟乙基)-吖啶酮 HEA 4-氨甲基-6，7-二甲基香豆素 (ADMC)
（3）电化学衍生化反应
• 样品与某些试剂反应，生成具有电化学活 性的衍生物，以便在电化学检测器上有较 高的响应。 • 环境介质对电化学反应有很大影响，如离
子强度、pH值和溶剂组成等 。
常用的电化学衍生化试剂 ：
反应过程：
O H H O
+
HOCH2CH2CH2SCH2CHCOOH NH2
OHCH2CH2SH PH 10.4
SCH2CH2OH N CHCOOH CH2SCH2CH2CH2OH
衍生化产物的激发 波长为338 nm，发 射波长为450 nm
荧光衍生试剂
• 常用的荧光衍生化试剂（亦称荧光探针 ）有：
• 手性衍生化分离通常基于以下原因：
⑴不宜直接拆分，如游离胺类在手性固定 相上往往呈颇弱的色谱性质，生成中性化合物 则获得显著改善．
⑵添加某些基团，以增加色谱系统的对映 异构选择性． ⑶提高紫外或荧光检测的效果．
6.3 衍生化技术在环境分析中的应用
• P144
作业
1.画出柱后衍生流程示意图。 2.用表格形式总结气相色谱柱前衍生化的 方法原理和化学反应式
（三）羰基化合物的衍生试剂:
肼类 DNs-HCEOC-H
氨基类 氨基甲基芘
（四）羧酸类化合物的衍生试剂:
(4-溴甲基-7-甲氧基香豆素) 溴甲基类 BrMMC
哌嗪基类 DBD-Pz
7-N-哌嗪-4-二甲氨基苯并呋喃
（四）羧酸类化合物的衍生试剂:
重氮甲烷基类 ADAM 9-蒽重氮甲烷
•分类：柱前衍生化和柱后衍生化。 •流程：
1. 柱前衍生化：衍生化反应→定量生成→色谱分析。
2. 柱后衍生化：色谱柱分离→衍生化反应→检测。
• 机理
分离-衍生产物
柱前衍生化
衍 生 化
检测-衍生产物 分离-待测物本体 检测-衍生产物
柱后衍生化
6.1.1衍生化的目的
• 提高目标物可检测性：
1. LC:提高检测灵敏度与选择性 2. GC:改善色谱分离，通过增强目标物挥 发性或者改善目标物极性 3. 提高理化稳定性
•
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3. 酰化衍生化方法
（1）乙酰化法：提高挥发性 • 试剂：乙酸酐（AA）
• 样品：糖类
• 介质：多为非水
• 催化剂：吡啶等碱性化合物
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3. 酰化衍生化方法
（2）多氟酰化法：引入卤素！ • 试剂：三氟乙酸酐（TFA）、五氟丙酸酐
（PFP）、七氟丁酸酐（HFB）、N-甲基双（三
结 构 特 点
1、福多司坦结构式:
HOCH2CH2CH2SCH2CHCOOH NH2
3、结构特点：
•为半胱氨酸衍生物； • 没有强的紫外吸收， • 没有荧光； • 分子量小，极性大。
羧基
伯氨基 2、半胱氨酸结构式：
HSCH2CHCOOH NH2
参考氨基酸的测定方法，选择合适的衍生化试剂
衍生化后测定：
硫酸、盐酸-加热 三氟化硼BF3-室温
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② 重氮甲烷法
•非水介质中CH2N2与有机酸反应，生成有机酸甲酯
RCOOH + CH2N2
RCOOCH3 + N2
•重氮甲烷不稳定，有爆炸性，有毒！！
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③ 三氟乙酸酐法
•醇或酚与有机酸反应，生成酯：
三氟乙酸酐
RCOOH + R'OH
（一）胺的衍生试剂：
邻苯二甲醛 OPA
4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并恶二唑 NBD-基酰氯
6-氨喹啉基琥珀酰亚胺碳酸酯AQC
（二） 醇、酚的衍生试剂:
羰基氯类： FMOC, CEOC 磺酰氯类: DNs-Cl
卤代三嗪类: EDTN
1-乙氧基-4-(二氯-三嗪)萘（EDTN）
（1）带硝基的芳香化合物：P141表6-4
（2）芳氨基、酚羟基等 •上述试剂与羟基、氨基、羧基、羰基化 合物反应生成具有电化学活性的衍生物。
6.2.3 柱后衍生过程
• 将样品先注入色谱柱，按选定的色谱条件 使样品组分得以分离； • 当各个组分从色谱柱流出后，分别与衍生 化试剂相遇，在一定的反应条件下，生成具 有某种检测特性的衍生化产物
荧光衍生试剂的基本构成
取代基
荧光团（试剂分子母体）
反应基团
胆磺酰肼 DNS-H
常用的荧光衍生试剂
荧光衍生化试剂亦称荧光探针
P140表6-3
1.丹磺酰氯（1-二甲氨基萘-5-磺酰氯）
2.丹酰肼（1-二甲氨基萘-5-磺酰肼）
荧光衍生化试剂的分类：
（一） 胺的衍生试剂 （二） 醇、酚的衍生试剂 （三） 羰基化合物的衍生试剂 （四）羧酸类化合物的衍生试剂
RCOOR' +H2O
•适合空间位阻较大的化合物。
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3. 酰化衍生化方法
在-OH、-SH、-NH等含有活泼氢的化合物上引 入酰基→转化为弱极性的酯、硫酯或酰胺→改善 挥发性和稳定性，含有卤离子的羰基基团可增强 ECD响应。 • 优点： 1. 保护不稳定基团； 2. 提高糖类，氨基酸等物质的挥发性和热稳性； 3. 有助于混合物分离； 4. 使用ECD检测，分析物检测下限可降低很多。
（5）转变成合适的衍生物，可使分离度改进。
缺点:
（1）操作过程繁琐，容易影响定量准确性。 （2）当一个复杂组分样品经过衍生化反应 后，有可能产生多种衍生化产物给色 谱分离带来困难。
（1）紫外衍生化反应
• 液相色谱法中，紫外吸收检测器是最常见 的一种高灵敏度检测器 • 很多化合物在紫外可见光谱区无吸收
氟乙酸酐）咪唑（MBTFA）、1-(三氟乙酰)咪唑 （TFAI） • 样品：药物等大分子 • 介质：非水
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4. 卤化衍生化方法
• 引入卤素→ECD检测器→改善挥发性和稳定性。
（1）卤素法：加成或取代
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4. 卤化衍生化方法
（2）卤化氢法：加成或置换 （3）NBS法：烯丙位取代 •P137
• 进入检测器测定。
•
要求：
试剂、反应产物的溶解度，以及它们与流
动相可能发生的副反应；
（1）对流动相的选择更严格，必须考虑衍生化
（2）在高效液相色谱中采用高流速，因此 反应速率必须很快（小于30s）； （3）检测器对衍生化试剂不能有响应。
•柱后衍生流程图
泵
进 样 阀
色 谱 柱
检 衍生化反应器 测 器
4. 为结构鉴定提供依据
6.1.2 衍生化的条件
1. 柱前衍生化反应需满足的条件： ① 反应迅速、定量、重复、条件不苛刻、易操作；
② 选择性高、具有专一性；
③ 反应产物只有一种，无干扰；
④ 衍生化试剂易得、通用性好。
6.1.2 衍生化的条件
2. 柱后衍生化反应需满足的条件： ① 反应迅速、定量、重复；
环境样品前处理
第6章 衍生化技术
6.1 衍生化目的与条件
定义：借助化学反应将待测组份接上某种 特定基团，从而改善其检测灵敏度和分离 效果的方法。 作用：把难于分析的物质转化为易于分析 的物质，通过对反应产物的检测间接分析 目标化合物。 过程：化学反应→定量转化→适于分析。
6.1 衍生化目的与条件
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HPLC化学衍生化分类
在线化学衍生化 ★是否与HPLC系统联机 离线化学衍生化 柱前衍生化 ★发生衍生化发应的先后
柱后衍生化
6.2.2 液相色谱柱前衍生化
1. 紫外衍生化反应
2．荧光衍生化反应 3．电化学衍生化反应
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优点： （1）对用作流动相的溶剂体系没有限制； （2）反应条件，反应速率不受限制； （3）通过选择合适的试剂以及萃取方法，可以 消除许多干扰； （4）过量溶剂、试剂容易除去；
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（2）荧光衍生化反应
•定义：用含有芳香环或杂环的大基团取代被测
化合物分子中的一个或几个原子，以此将荧光物
标记入分子，此时被测分子的结构基本不变
•特点：高选择性、高灵敏度