Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ СЕРИЙ ИОНОВ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ

Абрамов Е.И. Богатов Н.М. Буков Н.Н. Панюшкин В.Т.
Идентификация органических соединений необходима для решения задач экологии, фармакологии и медицины, химии, пищевой технологии и др. Особенно актуальна эта проблема при анализе суперэкотоксикантов, получивших свое название за способность разрушительно влиять на организм человека даже в микроскопических дозах [1]. В выбросах промышленных предприятий суперэкотосиканты перемешаны в различных сочетаниях, и зачастую в малых концентрациях. Поэтому проблема их распознавания достаточно сложна. Для обнаружения и идентификации суперэкотоксикантов используются методы масс-спектрометрии как достаточно чувствительные и информативные. Эти исследования стоят дорого, так как используется современная сложная экспериментальная техника, а анализ выполняют квалифицированные эксперты.

С целью повышения эффективности и достоверности анализа создана компьютерная экспертная система извлечения и структурирования знаний при анализе масс-спектров хлорорганических пестицидов (ХОП). Составной частью этой системы является программный модуль моделирования спектральных серий хлорсодержащих ионов.

При моделировании спектральных серий используется структурная зависимость интенсивностей сигналов мультиплета молекулярного иона (М+) от количества входящих в состав молекулы ХОП атомов хлора [2], позволяющая определять брутто-формулы химических соединений. Эта возможность основана на том, что интенсивности изотопных пиков мультиплета М+ определяются только элементным составом и относительным содержанием изотопов элементов, входящих в состав исследуемого вещества. Распознавание действующих веществ ХОП по мультиплетной (изотопной) структуре сигналов молекулярного иона оказывается успешным в тех случаях, когда интенсивность пика или группы пиков (мультиплета) молекулярного иона достаточно высока. То есть для пиков I-II уровней интенсивностей, согласно классификации [2].

Результаты расчета интенсивностей сигналов мультиплетов М+ для молекул, содержащих до восьми атомов хлора, сведены в табл. 1. Так как в состав молекул некоторых ХОП могут входить и атомы брома и серы, имеющие изотопный сигнал с приращением 2, то мы дополнили табл. 1 значениями интенсивностей для этих элементов.

Таблица 1. Расчетные интенсивности сигналов мультиплета молекулярного иона с различным содержанием атомов хлора, брома и серы в молекуле

N

Число атомов Cl, Br, S

∑mi

Положение и интенсивность пика в мультиплете

 

M+

M++2

M++4

M++6

M++8

M++10

M++12

M++14

1

Cl

35

100.0

32.0

 

 

 

 

 

 

2

Cl2

70

100.0

65.0

11.0

 

 

 

 

 

3

Cl3

105

100.0

97.0

31.0

3.0

 

 

 

 

4

Cl4

140

77.0

100.0

49.0

11.0

1.0

 

 

 

5

Cl5

175

63.0

100.0

64.0

20.0

3.0

0,2

 

 

6

Cl6

210

52.0

100.0

88.0

34.0

8.0

1.0

0.05

 

7

Cl7

245

45.0

100.0

96.0

51.0

16.0

3.0

0.3

0.02

8

Cl8

280

35.0

89.0

100.0

64.0

26.0

7.0

1.0

0.1*

9

Br

79

100.0

97.0

 

 

 

 

 

 

10

Br2

158

51.0

100.0

49.0

 

 

 

 

 

11

Br3

237

34.0

100.0

98.0

32.0

 

 

 

 

12

Br4

316

18.0

69.0

100.0

65.0

16.0

 

 

 

13

ClBr

114

77.0

100.0

24.0

 

 

 

 

 

14

Cl2Br

149

61.0

100.0

46.0

6.0

 

 

 

 

15

Cl3Br

184

52.0

100.0

64.0

17.0

2.0

 

 

 

16

ClBr2

193

44.0

100.0

69.0

13.0

 

 

 

 

17

Cl2Br2

228

39.0

100.0

89.0

31.0

4.0

 

 

 

18

ClBr3

272

27.0

86.0

100.0

48.0

8.0

 

 

 

19

S

32

100.0

4.0

0.02

 

 

 

 

 

20

S2

64

100.0

9.0

0.2

0.002

 

 

 

 

21

S3

96

100.0

13.0

1.0

0.01

0.001

 

 

 

22

S4

128

100.0

18.0

1.0

0.04

0.001

0.0001

 

 

* - интенсивности пика M++16 меньше 0.02% от максимального пика мультиплета и в таблице не приводится, т.к. на практике не регистрируется.

В экспериментальном мультиплете М+ наряду с сигналами с приращением +2 будут проявляться и сигналы с приращением +1, обусловленные наличием в составе молекул органических веществ атомов водорода, углерода, азота и кислорода. Однако, из-за того, что их интенсивность гораздо меньше, чем для рассматриваемых атомов галогенов и серы, при распознавании мультиплета их вкладами можно пренебречь. По сигналу М++1 определяется количество атомов углерода, входящих в состав исследуемой молекулы.

Сравнение результатов расчета c экспериментальными значениями интенсивностей (табл. 2) сигналов мультиплета М+ для таких ХОП, как ДДТ (C14H9Cl5), Альдрин (C12H8Cl6), Гексахлоран (C6H6Cl6), Гептахлор (c10H5Cl7) и Хлордан (C10H6Cl8), показывает малое (менее 1%) расхождение данных для теоретических изменений интенсивностей сигналов мультиплета. В экспериментальном спектре ДДТ мультиплет М+ несколько отличается от теоретического с сохранением общего образа мультиплета.

Таблица 2. Экспериментальные интенсивности сигналов мультиплета* молекулярных ионов ХОП

Брутто-формула пестицида

Положение и интенсивность пика в мультиплете

M+

M++2

M++4

M++6

M++8

M++10

M++12

M++14

C14H9Cl5

57.1

100.0

61.9

19.0

2.4

0.0

 

 

C6H6Cl6

52.0

100.0

80.0

32.0

8.0

0.0

0.0

 

C12H8Cl6

50.0

100.0

85.7

32.1

10.7

0.0

0.0

 

c10H5Cl7

44..5

100,0

96,2

51.5

16,6

3,2

0,35

0,017

C10H6Cl8

29.4

92.9

100.0

64.7

23.5

0.0

0.0

0.0

*- указаны только сигналы с ∆m/z = 2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. - М.: Химия, 1996. 319 с.
  2. Зенкевич И.Г., Иоффе Б.В. Интерпретация масс-спектров органических соединений Л.: Химия, 1986.- 176 с.

Библиографическая ссылка

Абрамов Е.И., Богатов Н.М., Буков Н.Н., Панюшкин В.Т. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ СЕРИЙ ИОНОВ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 9. – С. 100-101;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23601 (дата обращения: 27.05.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074