Получение аналитической информации о соединении для проведения структурно-группового анализа по масс-спектрам отрицательных ионов

Для успешного функционирования экспертных систем, предназначенных для установления молекулярной структуры органических соединений по спектральным характеристикам, критически важным является наличие насколько возможно более полной исходной аналитической информации. Для получения такой информации желательно, а порой и необходимо использование данных различных аналитических методов. В настоящей работе продемонстрирована возможность получения новой информации об исследуемом соединении методом масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов с использованием серийного квадрупольного масс-спектрометра. Так, на примере нескольких фосфорсодержащих органических соединений наглядно показана возможность регистрации пиков, принадлежащих депротонированным молекулам, что очень важно для установления молекулярной массы и, соответственно, правильной идентификации вещества. В работе показаны успешные примеры получения информации о наличии в структуре соединений фрагментов с положительным сродством к электрону. Полученные методом масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов данные существенно отличаются от данных «классического» метода масс-спектрометрии электронной ионизации положительных ионов и являются дополнительной информацией о структуре соединений, которая может быть успешно использована в дополнение к результатам «классического» метода при проведении структурно-группового анализа. Описаны результаты экспериментов по регистрации масс-спектров отрицательных ионов, которые были получены с помощью устройства расширенного питания катода путем многократного изменения энергии ионизирующих электронов во время проведения анализа, что позволяет получать более качественный масс-спектр. Дополнительным преимуществом подхода, предложенного авторами, является возможность реализации обоих аналитических методов с использованием одного прибора.

1. Chen W. L. Chemoinformatics: Past, Present, and Future / J. Chem. Inf. Model. 2006. Vol. 46. P 2230-2255.

2. NIST/EPA/NIH, National Institute of Standards and Technology (NIST), U. S. Department of Commerce, Gaithersburg, MD, USA. NIST Mass Spectral Library’11 Version, 2011.

3. MDL Information Systems. CrossFire Commander Server, version 6.0, 2003.

4. Lindsay R., Buchanan B., Feigenbaum E., Lederberg J. Applications of Artificial Intelligence for Organic Chemistry: The DENDRAL Project. NY: McGraw-Hill, 1980.

5. Elyashberg M., Serov V, Martirosyan E., et al. An expert system for molecular structure elucidation based on spectral data / J. Mol. Struct. (Theochem). 1991. Vol. 230. P 191 - 203.

6. Elyashberg M., Karasev Y., Martirosian E., et al. Expert systems as a tool for the molecular structure elucidation by spectral methods. Strategies of solution to theproblems / Anal. Chim. Acta. 1997. Vol. 348. P 443 - 463.

7. Elyashberg M., Martirosian E., Karasev Y., et al. X-PERT: A user friendly expert system for molecular structure elucidation by spectral methods / Anal. Chim. Acta. 1997. Vol. 337. P. 265 - 286.

8. Elyashberg M., Blinov K., and Martirosian E. A new approach to computer-aided molecular structure elucidation: The expert system Structure Elucidator / Lab. Autom. Inf. Man. 1999. N 34. P. 15 - 30.

9. Christie B., Munk M. The role of two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy in computer-enhanced struc¬ture elucidation / J. Am. Chem. Soc. 1991. Vol. 113. P 3750 - 3757.

10. Funatsu K., Miyabayashi N., Sasaki S. Further develop¬ment of structure generation in the automated structure elucidation system CHEMICS / J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1998. Vol. 28. P 18 - 28.

11. Funatsu K., Sasaki S. Recent advances in the automated structure elucidation system, CHEMICS. Utilization of two-dimensional NMR spectral information and development of peripheral functions for examination of candidates / J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1996. Vol. 36. P 190 - 204.

12. Will M., Fachinger W., Richert J. Fully automated structure elucidation — a spectroscopist’s dream comes true / J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1996. Vol. 36. P 221 - 227.

13. Luinge H. J. EXSPEC: A Knowledge-Based System for Structure Analysis of Organic Molecules from Combined Spectral Data. PhD thesis, Universiteit Utrecht, 1989.

14. Luinge H. J., Maas J. Artificial intelligence for the interpretation of combined spectral data. Design and development of a spectrum interpreter / Anal. Chim. Acta. 1989. Vol. 223. P 135 - 147.

15. Lebedev K., Cabrol-Bass D. New computer aided methods for revealing structural features of unknown compounds using low resolution mass spectra / J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1998. Vol. 38. P 410 - 419.

16. Neudert R., Penk M. Enhanced structure elucidation / J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1996. Vol. 36. P 244 - 248.

17. Дерендяев Б. Г., Строков И. И., Лебедев К. С. Информационно-логическая система ХимАрт: от масс-спектра к строению органического соединения / Аналитика и контроль. 2005. Т. 9. № 1. С. 3 - 16.

18. Werther W., Lohninger H., Stancl F., and Varmuza K. Classification of mass spectra: A comparison of yes/no classification methods for the recognition of simple structural properties. Chemom. Intell. Lab. Syst. 1994. Vol. 22. N 1. P 63 - 76.

19. Самохин А. С., Ревельский И. А. Интенсивность пика молекулярного иона в масс-спектрах электронной ионизации / Масс-спектрометрия. 2012. Т. 9. № 1. С. 58 - 60.

20. Kireev A. F., Rybal’chenko I. V, Savchuk V I., Suvor- kin V. N. Chemical Ionization Methods in Selective Chromatography-Mass Spectrometry of Alkylphosphonic Acid Derivatives / J. Anal. Chem. 2002. Vol. 57. N 6. P. 529 - 536.

21. Родин И. А., Браун А. В., Ставрианиди А. Н. и др. Обнаружение маркеров нервно-паралитических отравляющих веществ методом ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии / Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 3. С. 254 - 259.

22. Терентьев А. Г., Хатымов Р. В., Иванова М. В. Применение масс-спектрометрии отрицательных ионов в аналитических целях на РХ-МС комплексе / Изв. Уфимского научного центра РАН. 2014. № 3. С. 86.

23. Хвостенко В. И. Масс-спектрометрия отрицательных ионов в органической химии. — М.: Наука, 1981. С. 163.

24. Мазунов В. А., Щукин П. В., Хатымов Р. В., Муфтахов М. В. Масс-спектрометрия отрицательных ионов в режиме резонансного захвата электронов: учебный обзор / Масс-спектрометрия. 2006. Т. 3. № 1. С. 11 - 32.

25. Лебедев А. T., Лебедев К. С., Мясоедов Б. Ф. и др. Масс-спектрометрическая идентификация высокотоксичных алкилфторфосфонатов / Масс-спектрометрия. 2006. Т. 3. № 4. С. 277 - 283.

26. База данных масс-спектров отрицательных ионов токсичных химикатов (varhbz). Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2015621486 от 24 сентября 2015 г.

27. Лебедев А. Т. Масс-спектрометрия в органической химии. — М.: Бином, 2015. — 493 с.

28. Гурвич Л. В. и др. Энергия разрыва химических связей. Потенциалы ионизаций и сродство к электрону. Академия наук СССР. — М.: Изд. Наука, 1974. С. 290 - 341.

29. Кикоин И. К. и др. Таблицы физических величин. Справочник под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1976. С. 421 - 423.

30. Григорьев И. С. и др. Физические величины. Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1991. С. 421 - 422.