陈俊阳、杨若宸等:使用正相液相色谱扩展原油大分子杂原子化合物的检测能力

陈俊阳、杨若宸等在《Fuel》发表研究论文:使用正相液相色谱扩展原油大分子杂原子化合物的检测能力。论文借助正相液相色谱及柱后补偿,将石油中的羧酸类化合物与其他化合物进行分离,并显著提高了各种杂原子化合物可以被检测的分子量范围,并且使用全新的液相色谱数据可视化方案,在一定程度上区分了杂原子化合物的不同结构特点。

石油中的大分子化合物通常由于其相对较弱的极性和显著较低的含量而在电喷雾电离源中被显著的抑制。然而,电喷雾电离的能力与正相液相色谱的保留性质具有相似性:极性弱的化合物在正相色谱中不容易被保留而优先流出,而它们正是在电喷雾电离源中被显著电离抑制。因此正相液相色谱可以实现石油杂原子化合物电离抑制的解除。借助这一手段,在对原油的分子组成分析过程中,原本属于减压渣油馏分但是直接注入质谱无法分析得到的大分子杂原子化合物可以得到解析,可以被检测到的最大碳数甚至达到了100。

 

图1 扩展后的原油中非碱性氮类化合物分子量范围

为了更好地解析石油分子在正相色谱中的保留能力与结构的关系,本工作提出了一种创新的可视化方案:多离子选择离子色谱图(MI-EIC),将所有的杂原子分子同时在质荷比、保留时间两个维度上进行可视化,同时结合了液相色谱图和碳数-DBE分布图的优势,可以辅助分析不同样品之间相同类型化合物的分子组成分布差异。基于这一可视化方案,在Ma-L1041H井页岩油观察到了特殊碳数的咔唑类化合物优势,可能是特殊的生物标志物;在不同原油中,同时观察到了酚类化合物具有复杂的异构体分布,这意味着每一个原油样品都可能存在显著不同的酚类化合物结构特点。

总而言之,正相色谱不仅能够解除大分子难电离杂原子化合物受到的电离抑制,同时还能在不同原油的结构组成方面给出新的认识。基于全新的MI-EIC可视化方案,实验室的高分辨质谱数据处理软件同步更新了LC-MS的数据分析能力,兼容Orbitrap MS的raw数据格式,可以在石油的LC-MS分析中实现高通量的结构组成分析。

 

图2 正相液相色谱分析得到的不同类型化合物MI-EIC图及其保留性质。

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Expanding the Detectable Molecular Weight Range of Crude Oil Heteroatomic Compounds via Normal-Phase LC-MS

使用正相液相色谱扩展原油大分子杂原子化合物的检测能力

Junyang Chen, Ruochen Yang, Shuofan Li, Wenting Yang, Yida Wang, Yahe Zhang, Quan Shi

陈俊阳,杨若宸,李硕凡,杨雯婷,王一达,张亚和,史权

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2026.141666