最新第十三章生物标记化合物及其地球化学意义汇总
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环状化合物
GC分析 GC－MS分析
一、GC-MS分析的重要性与质量色谱图
每个峰代表一种萜 烷 （ 能 出 191 质 量 色谱峰的）
191
甾烷和萜烷的峰 因 含 量 低 在 GC 图
217
上看不出来，但
色谱质谱上能检
测到
图13－2 饱和烃样品的GC谱图和GC/MS谱图对比
GC-MS分析同一油样得到甾烷和萜烷质量色谱图（上、下图）上可以 检测出因含量低在GC图（中）上看不到的甾烷和萜烷的峰
生物标志物藿烷与其前身物细菌藿烷四醇的成因关系
二、生物标志化合物的立体化学
描述有机化合物结构的各种化学标示法
环烷烃的结构表示方法
➢同分异构体
分子式相同而其结构基团的排列不同的化合 物称同分异构体。甲烷、乙烷和丙烷只有一种同 分异物体。然而，丁烷则有两种碳骨架结构，即 正丁烷和异丁烷，但其分子式均为C4H10。随着每 一化合物碳数的增加，同分异构体的数目呈指数 增加。如癸烷的可能同分异构体有75个。
第十三章 生物标志化合物及其地球化学意义
第一节 生物标志化合物的概念及立体化学基础 第二节 生物标志化合物的分析与鉴定 第三节 主要的生物标志化合物 第四节 生物标志化合物在油气地球化学中的应用
第二节 生物标志化合物的分析与鉴定
早期
主要是
饱和烃馏分
目前
快速发展的
芳烃馏分
链烃标记物 （如Pr、Ph）
质谱图十分有用，因为它们往往显示了分子的质 量（某些分子发生离子化，但不进一步裂解）以及用 于推断结构的特殊碎片型式。理想情形，每一个GC 峰只代表一种已分离的化合物，它只有唯一的一张质 谱图，可用于化合物鉴定。实际上，多数峰为两种或 多种未分开的化合物（共逸），此时其质谱图的解释 相当困难。
实际上，有经验的学者利用基峰质量色谱图上的 出峰位置及峰的组合关系即可实现对常规的生物标志 化合物（如甾、萜）的鉴别。但遇到未知化合物时， 临时鉴别通常可通过与标样共注和质谱图的对比完成 ，但更为可行的鉴定需要与核磁共振（NMR）谱学、 X衍射晶体学及其它知识的结合。
➢立体化学及命名
立体化学命名 （R，S）
R构型是指当最低质量的序位远离观 察者方向时，其余3个基团所具质量 数以顺时针方向降低；反之则为S。
C*—H代表“操纵杆”，弯曲箭头表示距观察者最近的三个取代基按优先权呈 顺时针由大到小的排序，即该三维结构表示了不对称碳原子的一个“R”构型 。
立体化学命名 （α和β）
2011第十三章生物标记化合物 及其地球化学意义
第十三章 生物标志化合物及其地球化学意义
第一节 生物标志化合物的概念及立体化学基础 第二节 生物标志化合物的分析与鉴定 第三节 主要的生物标志化合物 第四节 生物标志化合物在油气地球化学中的应用
第一节 生物标志化合物的概念 及立体化学基础
一、概念
生物标志化合物（biomarker），又称为：生 物标志物、分子化石、化学化石、分子标志物、地 球化学化石。
3）生物标志物的组合特征，如同系物；
4）生物标志物的分子同位素组成。
用分子标志化合物进行地化研究的依据：
陆地植物
来源于
分子标志物
海洋水生生物
湖泊水生生物
生物构型 转化 地质构型
结构上继承性使其具有标志有机质来源及原始 环境的作用；结构上的变异性，又使其能够追溯有 机质经历的演化过程。
王铁冠，地质大辞典中称生物标志物为系指存 在于地壳和大气圈中的有机化合物，其分子结构必 须与某种特定的天然先质化合物之间具有明确的联 系。
二、质谱图及化合物的鉴别
“质谱图”为恒定扫描数（与时间有关）m/z与 仪器响应值的关系图，是从GC中流出的每一种化合 物所形成的所有碎片离子的相对强度分布（图13-3） 。
检测器约在每3秒钟扫描一次特定的质量范围（ 通常为50~600amu）就可形成一个质谱图，因此， 每一张质谱图绘出了在扫描期间撞击在检测器上所有 离子的质/荷（m/z）比和响应值的关系。一个典型的 “扫描流程”需要约90分钟，按质谱仪每3秒一次扫 描设定的质量范围，每一个样品可以产生1800张质谱 图[ (90分×60秒/分/3（秒/扫描）]。
α：所指的键指向纸内（一 般用虚线或空心圆圈标识） β：所指的键指向纸外（一 般用实线或实心圆点标识）
生物标志化合物常见的修饰命名和其它命名（据 Peters and Moldowan, 1993）
中文 升二升-，三升-， 四升-
五升-，六升-
断降脱-A 异新α
β
R
S
英文 homobis-, tris-, tetrakis（ 或 di-, tri-, tetra-） petakis-, hexakis（ 或 penta-, hexa-） Seconordes-A（或 de-A） isoneo-
因此，确认为生物标志物的有机化合物应具备 以下特征：
1）具有生物成因的分子结构；
2）分子结构的基本骨架具有热稳定性；
3）有可能与属于特定的界、门、纲、目、科、 属或种的生物分子之间，可建立对应的“前身 物 — 地 质 产 物 ” （ precursor － product ） 关 系 。
生物标志物的前身物指的是在生物体中存在的 与生物标志物碳骨架结构一致的化合物，它们通常含 有官能团， 例如，在原核生物中广泛存在的细菌蒮 烷四醇即是地质体中蒮烷的前身物。
定义：是指原油和沉积有机质中源于活的生物 体，具有特征、稳定的碳骨架，在成岩和深成热解 作用过程中没有或很少发生变化，而基本保持能被 识别和追踪其原始先质的碳骨架的化合物 。
生物标志物主要因其结构的特殊性与复杂性而 比其它化合物含有更多的信息，其携带信息的方式 主要包括：
1）生物标志物的分子结构特征； 2）生物标志物的分子三维结构，包括结构异构 体和立体异构体；
α
β
R
S
对于生物标记化合物的意义 在结构上添加一个碳原子
添加二，三，四个碳原子
添加五wenku.baidu.com六个碳原子
特定的 C-C 键断开 在结构上失去一个碳原子 在结构上失去 A 一环 甲基在结构上移位 在藿烷中，甲基从 C-18 移到 C-17 在环上的不对称碳原子上的官能团（一 般为 H）方向朝下 在环上的不对称碳原子上的官能团（一 般为 H）方向朝上 非环部分的不对称碳原子，以顺时针方 向旋转（见图 15-2-4） 非环部分的不对称碳原子，以逆时针方 向旋转
GC分析 GC－MS分析
一、GC-MS分析的重要性与质量色谱图
每个峰代表一种萜 烷 （ 能 出 191 质 量 色谱峰的）
191
甾烷和萜烷的峰 因 含 量 低 在 GC 图
217
上看不出来，但
色谱质谱上能检
测到
图13－2 饱和烃样品的GC谱图和GC/MS谱图对比
GC-MS分析同一油样得到甾烷和萜烷质量色谱图（上、下图）上可以 检测出因含量低在GC图（中）上看不到的甾烷和萜烷的峰
生物标志物藿烷与其前身物细菌藿烷四醇的成因关系
二、生物标志化合物的立体化学
描述有机化合物结构的各种化学标示法
环烷烃的结构表示方法
➢同分异构体
分子式相同而其结构基团的排列不同的化合 物称同分异构体。甲烷、乙烷和丙烷只有一种同 分异物体。然而，丁烷则有两种碳骨架结构，即 正丁烷和异丁烷，但其分子式均为C4H10。随着每 一化合物碳数的增加，同分异构体的数目呈指数 增加。如癸烷的可能同分异构体有75个。
第十三章 生物标志化合物及其地球化学意义
第一节 生物标志化合物的概念及立体化学基础 第二节 生物标志化合物的分析与鉴定 第三节 主要的生物标志化合物 第四节 生物标志化合物在油气地球化学中的应用
第二节 生物标志化合物的分析与鉴定
早期
主要是
饱和烃馏分
目前
快速发展的
芳烃馏分
链烃标记物 （如Pr、Ph）
质谱图十分有用，因为它们往往显示了分子的质 量（某些分子发生离子化，但不进一步裂解）以及用 于推断结构的特殊碎片型式。理想情形，每一个GC 峰只代表一种已分离的化合物，它只有唯一的一张质 谱图，可用于化合物鉴定。实际上，多数峰为两种或 多种未分开的化合物（共逸），此时其质谱图的解释 相当困难。
实际上，有经验的学者利用基峰质量色谱图上的 出峰位置及峰的组合关系即可实现对常规的生物标志 化合物（如甾、萜）的鉴别。但遇到未知化合物时， 临时鉴别通常可通过与标样共注和质谱图的对比完成 ，但更为可行的鉴定需要与核磁共振（NMR）谱学、 X衍射晶体学及其它知识的结合。
➢立体化学及命名
立体化学命名 （R，S）
R构型是指当最低质量的序位远离观 察者方向时，其余3个基团所具质量 数以顺时针方向降低；反之则为S。
C*—H代表“操纵杆”，弯曲箭头表示距观察者最近的三个取代基按优先权呈 顺时针由大到小的排序，即该三维结构表示了不对称碳原子的一个“R”构型 。
立体化学命名 （α和β）
2011第十三章生物标记化合物 及其地球化学意义
第十三章 生物标志化合物及其地球化学意义
第一节 生物标志化合物的概念及立体化学基础 第二节 生物标志化合物的分析与鉴定 第三节 主要的生物标志化合物 第四节 生物标志化合物在油气地球化学中的应用
第一节 生物标志化合物的概念 及立体化学基础
一、概念
生物标志化合物（biomarker），又称为：生 物标志物、分子化石、化学化石、分子标志物、地 球化学化石。
3）生物标志物的组合特征，如同系物；
4）生物标志物的分子同位素组成。
用分子标志化合物进行地化研究的依据：
陆地植物
来源于
分子标志物
海洋水生生物
湖泊水生生物
生物构型 转化 地质构型
结构上继承性使其具有标志有机质来源及原始 环境的作用；结构上的变异性，又使其能够追溯有 机质经历的演化过程。
王铁冠，地质大辞典中称生物标志物为系指存 在于地壳和大气圈中的有机化合物，其分子结构必 须与某种特定的天然先质化合物之间具有明确的联 系。
二、质谱图及化合物的鉴别
“质谱图”为恒定扫描数（与时间有关）m/z与 仪器响应值的关系图，是从GC中流出的每一种化合 物所形成的所有碎片离子的相对强度分布（图13-3） 。
检测器约在每3秒钟扫描一次特定的质量范围（ 通常为50~600amu）就可形成一个质谱图，因此， 每一张质谱图绘出了在扫描期间撞击在检测器上所有 离子的质/荷（m/z）比和响应值的关系。一个典型的 “扫描流程”需要约90分钟，按质谱仪每3秒一次扫 描设定的质量范围，每一个样品可以产生1800张质谱 图[ (90分×60秒/分/3（秒/扫描）]。
α：所指的键指向纸内（一 般用虚线或空心圆圈标识） β：所指的键指向纸外（一 般用实线或实心圆点标识）
生物标志化合物常见的修饰命名和其它命名（据 Peters and Moldowan, 1993）
中文 升二升-，三升-， 四升-
五升-，六升-
断降脱-A 异新α
β
R
S
英文 homobis-, tris-, tetrakis（ 或 di-, tri-, tetra-） petakis-, hexakis（ 或 penta-, hexa-） Seconordes-A（或 de-A） isoneo-
因此，确认为生物标志物的有机化合物应具备 以下特征：
1）具有生物成因的分子结构；
2）分子结构的基本骨架具有热稳定性；
3）有可能与属于特定的界、门、纲、目、科、 属或种的生物分子之间，可建立对应的“前身 物 — 地 质 产 物 ” （ precursor － product ） 关 系 。
生物标志物的前身物指的是在生物体中存在的 与生物标志物碳骨架结构一致的化合物，它们通常含 有官能团， 例如，在原核生物中广泛存在的细菌蒮 烷四醇即是地质体中蒮烷的前身物。
定义：是指原油和沉积有机质中源于活的生物 体，具有特征、稳定的碳骨架，在成岩和深成热解 作用过程中没有或很少发生变化，而基本保持能被 识别和追踪其原始先质的碳骨架的化合物 。
生物标志物主要因其结构的特殊性与复杂性而 比其它化合物含有更多的信息，其携带信息的方式 主要包括：
1）生物标志物的分子结构特征； 2）生物标志物的分子三维结构，包括结构异构 体和立体异构体；
α
β
R
S
对于生物标记化合物的意义 在结构上添加一个碳原子
添加二，三，四个碳原子
添加五wenku.baidu.com六个碳原子
特定的 C-C 键断开 在结构上失去一个碳原子 在结构上失去 A 一环 甲基在结构上移位 在藿烷中，甲基从 C-18 移到 C-17 在环上的不对称碳原子上的官能团（一 般为 H）方向朝下 在环上的不对称碳原子上的官能团（一 般为 H）方向朝上 非环部分的不对称碳原子，以顺时针方 向旋转（见图 15-2-4） 非环部分的不对称碳原子，以逆时针方 向旋转