【宝典】色谱分析中的衍生化技术4大知识点！

展源 2026-04-15

在色谱分析检测中（GC&HPLC），我们经常要使用到衍生化技术手段来达到对目标物质的定性定量分析，按照衍生化发生在色谱分析前后，分为柱前衍生和柱后衍生，今天我们就一起学习衍生化目的、原理、分类和应用等。

衍生化的目的

GC&HPLC

衍生化包括分析物与衍生化试剂之间发生的化学反应，其目的是改变该分析物的理化性质，主要有以下几个目的：

提高检测性能

改变分析物的分子结构或极性以获得更出色的色谱分离

增加挥发性

改变基质性质以实现更好的分离

稳定分析物

常用的衍生化试剂

GC&HPLC

1.硅烷化试剂硅烷基指三甲基硅烷Si(CH3)3或称TMS；

硅烷化作用是指将硅烷基引入到分子中，一般是取代活性氢；

活性氢被硅烷基取代后降低了化合物的极性，增强了挥发性和稳定性；

对于不挥发或者200-300℃的稳定性，可以使用硅烷化试剂衍生；

硅烷化试剂容易吸潮失效，因此在使用过程中需要对样品和试剂脱水。

2.酰基化衍生试剂

酰基化能降低羟基、氨基、巯基的极性，减小色谱峰拖尾，增强挥发性；

能增强某些容易氧化的化合物（如：儿茶酚胺）的稳定性；

引入含有卤离子的酰基，可以提高电子捕获检测器（ECD）的灵敏度 。

3.紫外衍生试剂

紫外衍生化试剂主要是给一些没有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物分子引入强紫外吸收的基团，使得目标物能被紫外检测器检测。

4.荧光衍生化试剂

液相色谱检测中荧光检测器的灵敏度要比紫外检测的灵敏度高出几个数量级，但是大多数化合物没有荧光，通过荧光衍生化试剂将目标物上接上能发出荧光的生色基团，以达到荧光检测的目的，由于荧光衍生物的激发波长与发射波长与衍生化试剂不同，即使衍生化试剂过量或者有副反应，也不干扰荧光衍生物的检测。

5.电化学衍生化试剂

电化学检测器（ECD）是根据电化学原理和物质的电化学性质进行检测的，在液相色谱中常用来检测无紫外和无荧光的，但是有电活性的化合物，其检测灵敏度高，选择性强，对于没有电活性的化合物，与电化学衍生试剂反应，生成具有电化学活性的衍生物就可以使用ECD检测，由于硝基具有电化学活性，因此常用来作为电化学衍生试剂，常见电化学衍生试剂化如下：

衍生化在HPLC及GC中的应用案例分享

GC&HPLC

HPLC中的应用案例-氨基甲酸酯农药检测（GB23200.112-2018）

甲奈威和克百威属于氨基甲酸酯一类的广谱杀虫剂，常用于水稻和玉米作物，其本身无荧光，通过高温碱性条件下，将其水解为甲基胺，再与邻苯二甲醛(OPA) 和2-巯基乙醇(RSH) 反应，生成具有强荧光性的异吲哚衍生物，可用于荧光检测，检测级别可到达ppt级别。

GB23200.112-2018中9种氨基甲酸酯类农药及其代谢物的柱后衍生谱图

GC中的应用案例-氯丙醇及其脂肪酸脂的检测（GB5009.191-2016）：

酰基化能降低羟基、氨基、巯基的极性，改善这些化合物的色谱性能（减少峰拖尾），并能提高这些化合物的挥发性，也能增强某些容易氧化的化合物的稳定性，当酰基化时引入了含有卤素离子的酰基时，还能提高使用ECD检测的灵敏度。

GBGB5009.191-2016中，采用七氟丁酰咪唑作为衍生化试剂，在温和的条件下将羟基钝化反应生成具较好稳定性、良好挥发性和强电负性的衍生物，并使用GCMS检测。

为什么有时候我们在色谱分析中需要用到衍生化呢？当检测物质不容易被检测时，如无紫外吸收等，这时可以将其进行处理，如加上生色团等，生成可被检测的物质。按衍生化反应发生在色谱分离之前还是之后进行，可将衍生化分为柱前衍生化和柱后衍生化。

柱前衍生法和柱后衍生法各有其优缺点

柱前衍生法的优点 ：

相对自由地选择反应条件；

不存在反应动力学的限制；

衍生化的副产物可进行预处理以降低或消除其干扰；

容易允许多步反应的进行；

有较多的衍生化试剂可选择；

不需要复杂的仪器设备。

缺点：

形成的副产物可能对色谱分离造成较大困难；

在衍生化过程中，容易引入杂质或干扰峰，或使样品损失。

柱后衍生法的优点 ：

形成副产物不重要，产物也不需要高的稳定性，只需要有好的重复性即可；

被分析物可以在其原有的形式下进行分离，容易选用已有的分析方法。

缺点：

需要额外的设备，对仪器要求比较高；

反应器可造成峰展宽，降低分辨率；有过量的试剂会造成干扰。

由于柱后衍生化法受仪器的制约，多数还是采用柱前衍生化法。下面详细介绍一下柱前衍生化法。

1. 柱前衍生化的目的

柱前衍生化就是在色谱分离之前将样品与一定的化学试剂发生化学反应，将样品中的目标化合物制备成适当的衍生物，然后再用色谱进行分离检测。

①将一些不适合某种色谱技术分析的化合物转化成可以用该种色谱技术分析的衍生物。 如某些无法气化或热不稳定的化合物不能用气相色谱分析，通过衍生化转化成可以汽化的或热稳定的衍生物，然后再用气相色谱分析。

②提高检测的灵敏度， 如很多化合物没有紫外吸收或紫外吸收很弱，而其它检测方法灵敏度又不够，这就可以通过衍生化反应给这些化合物接上一个有强紫外吸收的基团，以此来提高这些化合物的检测灵敏度。又如气相色谱的电子捕获检测器对含卤素的化合物有很高的灵敏度，可以通过衍生化反应将一些化合物接上卤素基团，提高这些化合物的检出灵敏度。

③改善分离度。 如一些异构体在色谱上很难分离，通过衍生化反应，使两个异构体生成的衍生物色谱性能产生较大差异而得到分离。对一些难分离的物质对也可以选用某些衍生化试剂，只使其中一个发生衍生化反应转化成衍生物，两者可得到分离。

④利用衍生化反应可以帮助化合物结构的鉴定， 这点在使用色谱-质谱，色谱-红外光谱和色谱-核磁共振波谱联用方法确定化合物结构时作用更加明显。

不同模式的色谱柱前衍生化的目的有不同的侧重，气相色谱中柱前衍生化主要是改善目标化合物的挥发性；而液相色谱和薄层色谱中柱前衍生化的主要目的是改善检测能力。所以不同模式的色谱柱前衍生化的方法和所用的衍生化试剂也略有不同。

2. 柱前衍生化的条件

色谱中柱前衍生化使用的衍生化反应应满足以下几个条件：

① 衍生化反应要既迅速又完全，便于计算衍生物的含量及定量计算。

② 反应的选择性高，最好只与目标化合物反应，即反应要有专一性。

③ 衍生化反应产物只有一种，反应的副产物和过量的衍生化试剂应不干扰目标化合物的分离与检测。

④ 衍生化试剂应方便易得，通用性好。

总之，柱前衍生化可以扩大色谱分析的应用范围，使色谱分析的结果能更令人满意，所以柱前衍生化是色谱样品处理的一个重要方法。

内容来源：网络

责任编辑：展源