生物标志化合物

第十章
生物标志化合物
第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 2、正构烷烃地质分布特征：
（3）正构烷烃常存在碳优势分而现象。
Ci 6Ci 2 Ci 4 OEP 4Ci 1 4Ci 4
( 1)i1
第十章
生物标志化合物
第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 2、正构烷烃地质分布特征：
第十章
生物标志化合物
第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 1. 色谱分析法 （2）主要概念及术语 色谱图：是化合物 经色谱分离并经检 测器对其检测后， 得到的一系列化合 物相对强度（电信 号）与其保留时间 之间的二维关系图。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （1）方法和原理
H
H
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法
色谱(GC)分析法 色谱/质谱(GC/MS)分析法 色谱/质谱/质谱(GC/MS/MS)分析法
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第一节 基本概念和理论基础
三、生物标志物的常用分析方法 1. 气相色谱分析法
气相色谱是一种有机混合物的分离和检测方法。 可对有机化合物进行定性、定量分析，是油气组成常 用的分析方法。
扫描模式：也叫操作模式，指在化合物在色谱分离 并经过离子化作用后，对电离后的离子（或碎片） 进行质量检测的方式。分多离子检测和全扫描两种 扫描模式。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （2）主要概念及术语 多离子检测（MID）：也称之为选择离子监测（SIM）， 检测过程只对研究中感兴趣的离子进行检测。由于在一 次扫描过程中检测的离子数目较少，有充分的时间对不 同的离子进行扫描，有利于提高仪器的灵敏度和信噪比， 使定量更准确。其不足是不能得到化合物的质谱图。
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生物标志化合物 CH3 H CH3 H H CH3
r-1反2,顺3-三甲基环己烷
第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 1.顺、反异构 (2)环状化合物的顺、反异构体
CH3 CH3
H
H
CH3
CH3
H
CH3
H
CH3
H H
CH3
顺1,2-二甲基环己烷 反1,2-二甲基环己烷 r-1顺2,顺3-三甲基环己烷
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第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 2.对映异构
我们把具有“实物”与“镜影”这种特征的现象称之为 “手征性”。当与碳原子连接的四个原子（或基团）的空问分布 具有手征性特征子，这个碳原子就叫手征性碳原子。 对应异构体用R、S标记，R表示Ractus,意思是“右”; S 为Sinirtar,意为“左” ，拉丁文。 S、R的确定采用“序列规则”法。首先，根据将与手征性 碳原子相连的四个原子（或基团）确定一个先后顺序，即按与手 征性碳原子相连的原子的原子序数由小到大排列，分别用1到4 表示。将标为1的基团放在观察者的最远位置，再从基团4开始， 按4、3、2的顺序，如果是顺时针方向排列，则称“R”构型，若 是反时针方向，则为S构型。生物有机质常以R构型为主。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 m/z 369 （2）主要概念及术语 化合物电离方式：
R
m/z 148+R m/z 191
藿烷系列产生的碎子示意图
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （2）主要概念及术语 常用图件 质谱图： 总离子流图（或重建离子流图）： 质量色谱图：
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第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 3、正构烷烃的生物标志意义 （3）成熟度意义
当原油或烃源岩可溶有机质的正构烷烃 的CPI或OEP明显大于1或小于1时，说明成熟 度较低。当CPI或OEP接近或等于1时，说明原 油或烃源岩已进入成熟阶段。
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第二节 饱和烃馏份中的 生物标志化合物
主要化合物类型
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第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物
一、正构烷烃
正构烷烃，即饱和的直链烷烃，通式为：CnH2n+2。 1、正构烷烃的色谱特征和质谱特征：
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第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物
一、正构烷烃
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第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 1.顺、反异构 分子产生顺、反异构现象，在结构上在分子中存 在限制旋转的因素，如分子中存在双键或环。 (1)含双键化合物的顺、反异构体
A B 顺式 A B A
C==C
B
A B A B
B C==C 反式 C==C A A D
A
C==C D
（3）正构烷烃常存在碳优势分而现象。
造成碳优势分布现象的原因：与生物有机质中直链脂 肪酸、醇的碳优势特征有关。在成岩作用阶段，在一 般的还原环境条件下直链酸、醇向烃类转化的过程中， 当脱羧（或脱羟）基作用超过还原作用时，烃类出现 比生物有机质中少一个碳的碳优势分布现象。在强还 原的碳酸盐岩和盐湖相沉积环境，这些直链酸、醇类 以还原作用为主，常形成与生物有机质相同的碳优势 分布现象，即常呈现偶碳优势，CPI、OEP<1，相应 的Pr/Ph(姥/植)也小于1。随成熟度的升高，碳优势分 布现象逐渐消失，CPI、OEP接近1
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第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 2、正构烷烃地质分布特征：
（1）常具有一定的峰态分 布特征 由于不同来源的正 构烷烃的碳数范围存在差别， 使得原油或烃源岩可溶有机 质的正构烷烃存在峰态分布 特征。此时通常表示有机质 的双重输入特征：前峰C15C21范围的正构烷烃为低等 生源的贡献，后峰C23-C35范 围的正构烷烃为高等生源的 贡献。当成熟度较高时，均 表现为单峰态分布特征。 双峰态
数据处理 样品分离 接口 离子化 质量分析 离子检测
计算机
传输线
色谱
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （2）主要概念及术语 化合物电离方式：不同结构类型的化合物，在不同的电 离方式作用下产生离碎片的特征是存在差别的。常用的 方法是电子轰击（EI）。化合物在一定能量的电子轰击 下，会产生形形色色的离子。不同结构特征的化合物， 产生的这些离子是存在差别的。这种差别就是质谱分析 方法的基础。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 1. 色谱分析法 （1）基本原理
放大器 载气 记录仪
数据系统
色谱柱
色谱炉
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 1. 色谱分析法 （2）主要概念及术语 保留时间：是指化合物滞留在色谱柱的时间，也就是 从进样品器进入到色谱柱后经色谱分离并到达检测器 的时间。保留时间的长短跟化合物的色谱保留行为有 关。化合物的分子半径越小、内能越低，其色谱的保 留时间越短。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （2）主要概念及术语 全扫描：对化合物在电离过程中产生的所有离子进行检 测。由于在一次扫描过程中检测的离子数目较少，有充 分的时间对不同的离子进行扫描，有利于提高仪器的灵 敏度和信噪比，使定量更准确。其不足是不能得到化合 物的质谱图。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 常用图件
总离子流图(RIC) （或重建离子流图） 每次质量分析（扫描） 采集到的各种离子强 度叠加起来叫总离子 流强度。总离子流强 度与时间（或扫描次 数）的对应关系构成 了总离子流图。
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生物标志化合物 CH3 C
第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 1.顺、反异构 (2)环状化合物的顺、反异构体
H
C C H CH3
C
C
当环上有两个或两个以上的碳原子连 （顺式） H CH3 着两个不同的原子或基团时，就存在顺、 C H 反异构。若两个相同的基团都在环平面的 C 同一方叫顺式（C is-), 在不同一方的叫反 C CH3 式（trans-）。 一般，基团分布在环平面 C 上方的键用实线表示，分布在下方的用虚 C 线表示。 （反式）
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （2）主要概念及术语 常用图件 质谱图：化合物在电子的 轰击后会，根据化合物的 结构属性离解成不同质量 的碎片。依据碎片质量大 小的相对顺序和每一碎片 的相对强度得到的碎片质 量的频数分布图叫质谱图
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第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 3.构象异构体
1 3
2 5
6 1 4 4
2 6
3
5
环己烷的椅式和船式构象
说明构象与构型区别的分子模型
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第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 3.构象异构体 当环状化合物由多个环稠合而成时，部分碳上 只联一个氢。当C-H键在环平面上方时，用实线或 实心园点表示，称为β （H），在平面下时，用虚 线或空心园点表示，称α （H）。
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第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 2.对映异构
H HO 1
当分子中有n个手征性碳 原子时，有2n个异构体
H
C
乳酸
CH3
H
COOH
R构型
4 HO 3 COOH CH3 2
S构型
HO COOH
CH3
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第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 3.构象异构体 同一构型的化合物，由于单键的旋转产生的分子 中各原子或基团在空间的不同排列形式叫构象。 构型和构象都是表示分子中原子或基团的空间分 布，但构型仅指相对的空间分而关系，不会因为键的 旋转而使分子结构有所改变。因此，分子中存在具有 构型特征的结构单元的存在，是形成具有构象异构体 化合物的基本特征。
第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 常用图件 质量色谱图 某一质量（或 某一质量范围）离 子流强度的总和与 时间（或扫描次数） 的对应关系图叫质 量色谱图。
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第一节 基本概念和理论基础 三、生物标志物的常用分析方法 2. 色谱/质谱分析法 （2）主要概念及术语
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生物标志化合物
第一节 基本概念和理论基础 二、立体异构体的概念 有机化合物的同分异构体分为两类：结构异构体 和立体异构体。立体异构是指化合物的结构式相同但 立体构型不同的现象。立体异构体又可分为：顺、反 异构（或几何异构）、对映异构（或旋光异构）和构 象异构三种形式。生物有机质中的化合物常存在立体 异构现象。
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生物标志化合物
第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 3、正构烷烃的生物标志意义 （1）生源意义
第十章
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第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 3、正构烷烃的生物标志意义 （2）指相意义
当原油或烃源岩的正构烷烃存在偶碳优势时， 表明烃源岩形成盐湖或弱碱性的还原性很强 的。此时的Pr/Ph常明显低于1。
第十章
生物标志化合物
第一节 基本概念和理论基础 一、概念 生物标志化合物（Biomarkers)是指沉积有机质或 矿物燃料（如原油和煤）中那些来源于活的生物体，在 有机质的演化过程中具有一定的稳性、基本保存了原始 化学组份的碳架特征、没有或较少发生变化，记录了了 原始生物母质的特殊分子结构信息的有机化合物，具有 特殊的标志性意义。 生物标志化合物的意义主要体现在下述几个方面： 指示有机质的生物来源特征；指示有机质的沉积环境意 义；反映有机质的成熟演化特征；研究油藏原油的次生 作用程度。
单峰态
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生物标志化合物
第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 2、正构烷烃地质分布特征：
（2）正构烷烃的碳数分布范围，常与生源输入特征和成熟度有 关
单峰态
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生物标志化合物
第二节 饱和烃馏份中的生物标志化合物 一、正构烷烃 2、正构烷烃地质分布特征：
（3）正构烷烃常存在碳优势分布现象。