南开化学百年贡献：计算机辅助色谱分离

该项目在1993年获国家教委科技进步二等奖。此项目是有机分析化学中采用计算机辅助方法研究色谱分离优化方法的研究。这是在20世纪80年代随着微型计算机的普及色谱分离方法崛起的最新研究领域。

王琴孙（男）教授是项目负责人，生于1934年1月，卒于2007年11月。1961年南开大学化学系研究生毕业，南开大学元素有机化学研究所教授、博士生导师。1983—1984年在美国加州大学戴维斯分校做访问学者，法国费朗什孔泰大学客座教授、全国农药标准化技术委员会副主任委员。基础研究方面，王琴孙教授主要从事计算机辅助色谱优化分离的研究，1993、1996年先后获国家教委科技进步二、三等奖，1996年获光华科技基金三等奖。应用研究方面，王琴孙教授主要从事痕量分析和农药分析研究，开创了我国农药全分析的先河，自1992年起作为项目负责人，课题组为国内外农药企业完成了218份全分析报告（96%以上用于境外登记），涉及139个农药原药品种，得到国际市场的认可和好评。

在20世纪80年代，分析化学经历了三次历史大变革，已发展到分析科学阶段，它要解决分析对象和分析方法的矛盾，这是分析科学发展的动力，研究和创新分析方法是方向之一，新的分析方法要具有高灵敏度、高选择性、快速、自动化、简便和经济等特点。该领域的科学家们致力于新的分析仪器和分析方法的研究。分析化学根据不同的对象可粗分为有机分析和无机分析，由于有机化合物的复杂性，它必将是分离和分析结合的方法。近年来各种色谱，如气相色谱、液相色谱、薄层色谱等已成为有机化合物分离分析最有效的手段，也逐步开始普及使用。

1985年元素所分析室在国家对元素所国家重点实验室百万资金的大力资助下，购置了气相色谱仪、液相色谱仪和薄层色谱仪，从此有机分析工作从化学分析方法转为仪器分析的新时代。但此时的色谱仪还不是计算机软件控制智能化和全自动化的，各种色谱分析的分离条件的选择仍是人工设计和操作，优化的色谱条件靠多次实验结果比较而获得，因此分析人员的经验的积累是色谱分离成功和分析速度的关键。此时，国际上已开始有色谱分离优化条件选择的研究的报道，计算机辅助方法的探索是研究的热点，也是分析化学发展的前沿领域。从1986年起课题组确立了“计算机辅助色谱最优化分离”为科研的方向和目标，在国家自然基金、教育部博士点基金和元素所重点实验室基金的资助下，在气相色谱、液相色谱、薄层色谱上，进行了计算机辅助色谱最优化分离的系统探索和研究。在色谱优化分离研究中首先要掌握影响分离的因素，影响各物质（称组分）的色谱保留值的因素很多，以液相色谱为例，如流动相组成和比例、流速、柱温、柱长和柱内固定相的性质（正相或反相）等。不同的组分在同一色谱条件下会有相同或不同的色谱保留值。用组分间的分离度作为色谱最优化分离的评判标准。我们通过设计不同的数学模式经计算机模拟计算实现了：（1）预示了组分保留值。（2）预示了分离度。（3）给出模拟的组分分离图，然后再经实际色谱实验来验证优化结果。此项目的研究核心是经过不断的努力摸索，经无数次失败成功设计出了不同优化模式的数学模式，编制出色谱优化分离的计算机程序软件。

经几年的努力，团队相继开发了对单因素、双因素及多因素优化的计算机软件（如同时单纯型法、重叠解析法和计算机统计扫描法等），用于气相、液相和薄层色谱优化分离获得成功。团队还使用液相色谱仪的二极管阵列检测器成功实现了对未知组分的色谱优化分离，从而实现了计算机辅助模拟替代人工大量探索色谱条件的试验。一般讲，单因素可替人工100次试验，双因素可替人工10000次，而三因素可替人工100万次，这也将大大降低了对技术经验的要求，从而节省了人力、物力和时间。(www.xing528.com)

项目的成果先后在国内外发表了50多篇论文，国外色谱学核心杂志上发表了25篇论文，得到国际同行专家的关注和认可。色谱杂志的主编特约我们在色谱优化专刊上发表我们的研究论文。有的论文插图被放在色谱杂志封面，有的论文被选作为祝贺国际著名科学家生日的献礼，先后有34个国家389人次来函索取抽印本。研究工作处于该领域世界领先水平。

目前，团队研究成果已应用到元素所重点农药项目的实际分析上，同时，该领域的最新进展和成果也进入到我们为化学学科研究生开设的“现代分离分析”课中，研究生也有机会参加该项目的研究工作，培养科研的创新和实践精神。

成果完成人：王琴孙、高如瑜、朱昌寿、颜炳文