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分析化学作业 题 目 色谱分离与分子间的相互作用力 学 院 化学与化工学院 专 业 量子化学 姓 名 王裕平 学 号 2015021477 2016年1月 目录 题目 3 摘要 3 关键词 3 引言. 3 1.分子间相互作用力的研究预测色谱保留值. 4 1.1色谱保留值预测模型的发展 4 1.2反相液相色谱保留方程 5 1.2.1反相液相色谱保留方程的数据计算 5 1.3体系能量与色谱保留时间的关系 6 2色谱分离原理模拟 9 2.1色谱分离过程的Gaussian模拟 9 3结论与展望 12 参考文献 12 色谱分离与分子间的相互作用力 摘要：色谱分离技术是基于不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，在采用流动相洗脱过程中呈现不同保留时间，从而实现分离。保留值的大小主要取决于溶质与固定相分子之间的相互作用力有关。本文综述了从分子结构方面对色谱保留值预测的典型模型（Quantitative structure-retention relationships, QSRR）以及对色谱分离过程的模拟。关键词：色谱保留值、QSRR、色谱分离过程模拟、分子间相互作用引言 目前，色谱分离技术无论是在工业生产还是在化学分析方法领域都有着极其重要的地位。因此，对此方面的研究是具有重大的实际价值意义的。近年来，有关领域的研究也是一个极大的热点。而且，色谱分析法也极其容易与质谱法联用，从而实现多组分的同时测定[1]。比如以传统的人参药材为研究对象，建立一种同时检测人参中46 种农药多残留的基质固相分散-超高效液相色谱-串联质谱(MSPD-UPLC-MS/MS)方法该方法标准偏差(RSD)小于15% (n＝3)定量限小于0.01 mg/kg能够满足农药多残留分析要求。并且通用性强、选择性好、灵敏度高、简单廉价[2]。将高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术联用，可以在15min内完成测定富硒食品中6 种硒形态[3]。 随着人们对科学的深入研究，分析化学已经成为众多科学的眼睛。分析化学通常被用来测定物质的物理、化学性质以及相关动力学过程的变化[4]。色谱分离技术在分析化学中一个重要的应用就是定量分析，对其定性分析，主要是依靠保留值的不同来确定的。随着色谱分离性能的提高,即使结构有微小差异的分子也可得到分离[5]。与此同时，色谱分析中最费劲的是定性分析。目前，大多数色谱分析的定性仍靠标准样。但标样定性有其不足之处：首先是必须有大量的色谱标准样，这对一般的实验室有一定的难度；其次是定性的可靠性不高，因为有多种物质可在同一时间出峰，一个色谱峰可能对应多个标准样，究竟是哪个组分，还须靠不同极性的双柱或其它手段进行确定，工作量极大。因此，为了减少大量的实验工作以及提高定性结果的可靠性，我们必须从理论上作出进一步的研究，从而对某些化合物的色谱保留值作出预测。 我们知道物质结构决定性质，而结构则是与相关的相互作用力密切相关的。所以，在此必须要对分子间的相互作用力作出深入的研究——量子化学在此为我们提供了有力的方法，比如结合能、偶极矩、平衡构型等结构参数的计算[6,7,8]。尤其是两个分子之间通过非键力结合时的相互作用能，它的大小可以间接反映出色谱保留值的大小[9]。偶极矩也在一定程度上反映了色谱保留值的大小。通过一系列量子化学对分子间相互作用力的计算，我们可以建立很多与之相关的色谱保留值预测模型以及相关的分离过程模拟。分子结构-色谱保留相关(Quantitative structure-retention relationships, QSRR)作为QSAR研究中的重要组成部分，对于建立分子结构与色谱保留的变化规律，估计与预测化合物的物理化学性质与生物活性、选择分离条件及深入探索色谱保留机理具有重要意义[10]。由于结构决定性质，因此所有的模拟和预测都必须以几何构型优化为基础。在QSRR研究中，重要的一些智能优化算法（计算包括软计算和硬计算，软计算没有严格的数学模型，它主要是通过模仿一些自然现象或生物现象来建立的算法，也称智能算法；硬计算就是指有严格数学模型的算法。）包括：遗传学算法(GA)，粒子群算法 (PSO)，蜜蜂迁移模拟算法(ABC)，蝴蝶算法 (FA)，花授粉算法 (FPA)等[11]。1.分子间相互作用力的研究预测色谱保留值 分子是由众多的原子核和大量的电子所构成的一个多体系统。由于电荷间的相互作用，故分子与分子之间也存在着相互作用。分子间的相互作用力包括：氢键、取向力、诱导力、色散力、交换力、