Введение к работе
Актуальность пр г'леми. Особое место масс-спектрометрпи среди аналитических методов определяется цслшл рядом обстоятельств. Среди них: воз:.ю;;ш&сть анализа вещества в любом агрегатном состоянии, глсок.ая чувствительность и информативность метода, наличие хромато-масе-епектраяы-шх комплексов и применимость результатов анализа к различным областям науки и техники.
Среда разнообразных видов масс-снектрометрин и способов ионизации изучасного вецества наиболее широкое распространение в аналитической практике находит масс-епектрометрия низкого разрешения с ионизацией молекул .вещества электронами с энергией 5C-7G ов. Получаемая спектральная пн-Тормация во многих случаях является основной для решения одной из наиболее ыассо-вііх аналитических задач - установления строения анализируемого соединения.
Вместе с этим известные трудности интерпретации получаемых данных, обусловленные неоднозначностью спектро-структурных корреляций, наличием разнообразных правіш и исключений, описывающих диссоциативный распад соединений различных классов, значительно ограничивают области применения метода.
Ситуация усугубляется тем, что в случае масс-спектрометрии влияние условий регистрации спектров отражается на характеризующем соединение спектральном образе. Указанные обстоятельства объясняют проявляемый в последние года интерес к созданию машинных слотом анализа масс-спектральных данных, способных оказывать исследователю помощь при интерпретацкг экспериментальных результатов. Б этих исследованиях выделяются две "горячие точки": необходимость разработки эффективных иа^юрмаци-ошю-поисковых систем, способных идентифицировать соединение по спектру вне зависимости от условий его регистрации и наличия ііримесей, и потребность создания новых алгоритмов анализа
спектров с целью- виявлення молекулярной массы л особенностей строения исследуемого соединения.
Актуальность решения этих задач обусловлена радой обстоятельств, Ешішеіише из которых: необходимость создания доступных и эффективных средств информационного обеспечения масс-спектрадыых исследований с целью интенсификации труда анали-тиков, возросший социальный запрос на расширение областей использования масс-спектршетрии при решения экологических про- -блем, контроля технологии и качества продукции химических производств, агропромышленного комплекса и-т.п.
цель работы. Данное исследование выполнено в рамках планов работ Новосибирского института органической химии СІМОХ) и Научно-технического центра химической кн/орматики (НТЦ ХИ) СО All СССР, связанных с разработкой машинных методов анализа и интерпретации различных видов молекулярных спектров (номер го-сударственной регистрации СІ.&6.С ІС40ІІ). Оно преследовало решение следукдах двух основних задач:
разработка алгоритмов а создание високо з Y-ективной ин.Торма-ционно-иоисковой системы (ЖІС) на основе банка масс-спект-радьных дшшых, содержащего наряду с полной, существенным образо:.: сокращенную спектральную информацию;
разработка и реализация нових методов автоматизированного анализа исследуемых спектров в абсолютных и относительных школах массовых чисел .с целью извлечения информации о строении индивидуального или содержащего примеси соединения.
Ка;,-чная новизна работы определяется, во-первых, разработкой и реализацией алгоритмов ип^юрмационно-поисковых систем, сопоставляющих предъявленные спектры и спектры баз данных в абсолютных шкалах массовых чисел с учетом экспериментальных погрешностей метода. Во-вторых, разработкой новых и сравнительно быстрых алгоритмов ИЇЇС для поиска структурных аналогов исследуемого соединения.^путем сопоставления спектров в относительных шкалах масс. В третьих, разработкой принципиально нового алгоритма предсказания по предъявленному спектру молекулярных
масс (ММ) индивидуальных соединений пли соединений, содержащих примеси. Наконец, із доказательстве возможности распознания i.L.I соединения, содержащего примеси, даже в случаях отсутствия в спектре его молекулярных ионов.
Практическая значимость работы заключается в создании высокоэффективной ІШС по масс-спектрометрии для мшш-ЭВЫ типа СМ, позволяющей оказывать исследователям помощь прц решении наиболее массовых аналитических задач установлешія молекулярной массы изучаемого соединения и особенностей его строения. Разрабо-танные в ходе исследования программы пропіли испытание в НИОХ п НТЦ XII СО All СССР и внедрены (в том числе с экономическим эффектом) в пршетику 6 организаций, включая Ленинградский технологический институт им. Ленсовета, Институт токсикологии І.Е СССР (Ленинград), Институт алеыенто-органических соединений АН СССР, Институт молекулярной генетики (г.Москва), СІСБ ЛП НТО АН СССР (г.Ленинград), Институт химии им. В.И.Никитина Таджикской ССР (г.Дуианбе). Информационно-поисковая система по масс-спектрометрии на базе ЭВМ СЦ-4 (ШІС Ж-СМ) вошла в состав математического обеспечешт отечественной системы обработки данных масс-спектрометрического эксперимента ИВК АП-03, выпускаемой Черноголовским опытно-эксперимьнтальным заводом АН СССР.
На защиту выносится:
метод учета экспериментальных погрешностей при сопоставлении масс-спектров базы данпых и исследуемого соединения с целью его идентификации;
алгоритм автоматизированного сопоставления спектров в относительных шкалах массовых чисел для отбора из машинного каталога спектров соединений структурно-родственных исследуемому;
новый метод определения молекулярных масс соединений по масс-спектрам, осложненным влиянием примесей, и результаты его испытаний;
высокоэффективная инрормационно-поисковая система по масс-спектрометрии на базе мшш-ОВМ.
Публикации и апробации работы. По материалам диссертации
опубликовано 6 печатных 'работ. Основные результаты долокены на III и ІУ Всесоюзных конференциях- по ыасс-спектрометрии (Ленинград, 1981 г., Суш, 1986 г.), ІІІ+УІ, УІІІ Всесоюзных семиїїарах-копференциях "Применение ЭВМ в спектроскопии молекул" (Новосибирск 1975, 1977, І9Б0, 1983, 1989 г.г.), Зональной научной конференции "Аналитическая химия Сибири" (Тюмень, 1982 г.), Международной конференции "Использование ЭВМ в химии и химическом образовании" (Новосибирск, 1978 г.), 8 Международной конференции ПЕТРОМАСС-БВ (Таллинн, 1988 г.), на масс-спектрометри-чоской секции УІІІ, IX и XI Сибирского аналитического семинара (Новосибирск, 1984, IS85 и 1989 г.г.).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения ( 9 актов внедрения), изложена на 169 страницах, содержи 13 таблиц'и 32 рисунка. Основной текст диссертации занимает 104 страниц . Библиографический список включает 169 наименований.
