非离子型表面活性剂质谱的计算机模式识别

非离子型表面活性剂质谱的计算机模式识别 非离子型表面活性剂质谱的计算机模式识 别 V 第 o 2 l 3卷第4期 -『(1…篙I,提sc1ENcE. 23No.4No4JOURNALu上.^^LYIILEALLlLlLL 2007年8月 Aug.2007 文章编号:1006—6144(2007)04—0481—03 非离子型表面活性剂质谱的计算机模式识别 胡志平,朱凤英,俞茧儿,王复 (华东理工大学能源系,上海200237) 摘要:测定主要类型非离子型表面活性剂的电子轰击质谱(EI)和电喷雾质谱(ESI), 并对其质谱行为进行归纳和总结,得到相应的质谱数据分布表.采用C++语言编制 计算机识别软件并将这些数据集成在这个程序中,通过EI和ESI两种检索方式相结合 可以快速确定非离子型表面活性剂的类别和化学结构. 关键词:非离子型表面活性剂;计算机模式识别;电子轰击质谱(EI,MS);电喷雾质谱 (ESI—MS) 中图分类号:0657.63文献标识码:A 表面活性剂是分子内含有亲水基和亲油基,可降低表面张力和不相容两相问界面能的物质.它具有 洗涤,湿润,渗透,分散,乳化,破乳,增溶,消泡,润滑,增稠,杀菌,匀染,防腐蚀,防锈,防静电,柔软等多方 面作用和功能,在轻工,纺织,印染,石油,采矿,冶金,农业,食品,造纸,化纤,建筑等工农业生产领域都有 广泛应用,也是分析化学中常用的化学物质之一_】].由于表面活性剂同时具有亲水基和亲油基,较难进行 分离.在其工业生产中,还会衍生出一系列副产物共存于待测样品中而增加了分析复杂性.我们在总结 主要类型非离子型表面活性剂的电子轰击质谱,电喷雾质谱数据基础上,将具有规律分布的数据整合在一 个自编的C++语言程序中,以实现非离子表面活性剂质谱的计算机模式识别. 1数据来源 从非离子型表面活性剂的EI质谱,获得其特征离子,可以此判断非离子型表面活性剂的类型.而从 非离子型表面活性剂的ESI质谱可获得其分子量的信息_2],并以此确定非离子型表面活性剂的烷基链 长和聚合度.为了能直接从所得非离子型表面活性剂的EI或ESI质谱数据得到其所属表面活性剂类型 及其聚合度,需要建立一个既能存储所有规则分布的EI和ESI数据,又能提供外部检索的程序.将实验 中得出的具有规则分布的非离子型表面活性剂的ESI及EI数据做成单个的.txt文档作为检索的数据文 件,分别存储于独立的EIDATA及ESIDATA两个数据文件夹中.在实验过程中,由于样品的保存,转 移,稀释等步骤均涉及溶剂和玻璃仪器,溶剂和玻璃中所含的钠,钾离子会进入到样品中去,尽管其浓度极 低,但是在电喷雾质谱中,非离子表面活性剂分子中的亲水基团易与带正电荷的钠,钾离子结合形成加合 离子,在谱图中显现出一定强度加钠或加钾离子的谱峰.基于此,在实验时向样品 中加入1滴0.1 NaC1溶液,以使其ESI质谱离子的质/荷比均是EM+ha3.表1,4列出不同类型非离子型表面活性剂 的ESI质谱与钠加成离子的质荷比与烷基链长()和聚合度()的关系. 2实验与结果 利用本系统对所用的四大类非离子型表面活性剂随机挑选的数据进行识别获得了十分满意的结果. 也可用其他类型的非离子型表面活性剂数据对其进行扩充,提高其使用范围. 程序共设定了三种检索方式,分别为ESI,EI数据以及自设定表格.ESI,EI数据用于未知样品的类 收稿日期:2006—09—13修回日期:2006—10—13 通讯联系人:王复,男,高级工程师,主要从事有机结构及成分分析. 481 第4期胡志平等:非离子型表面活性剂质谱的计算机模式识别第23卷 型和烷基链长(),聚合度()识别,而自设定表格仅用于确定非离子型表面活性剂的烷基链长()和聚合 度().以AEO一9为例,其ESI质谱图如图1.选取其中最强的二个质荷比605和649输入到检索窗口, 检索结果显示,该样品为脂肪醇聚氧乙烯醚,其烷基为C.H,m/z605,649的聚合度分别为9和10,并可 依此推算出其他质荷比离子的聚合度. EI数据检索以图2NP一4的EI数据为例,图中NP一4的EI特征峰有223,267,以这两个数据来检索, EI数据检索结果显示,该样品为烷基酚聚氧乙烯醚,在本程序中,EI数据是作为ESI的补充手段出现,而 且大部分的非离子型表面活性剂EI质谱很难得到与ESI质谱类似的有规律的分子离子分布谱图,故在检 索时将.27,的显示窗口隐藏. 如果出现检索有二种以上结果,应通过其它的数据,如EI质谱,红外光谱数据等先确认未知化合物的 归属.如果需要确定烷基链长()和聚合度(),再使用"检索路径"中的自定义表格进行检索. 非离子型表面活性剂计算机识别程序为识别未知非离子型表面活性剂提供了一个快速,准确的检索 平台.程序中现有的四类非离子表面活性剂数据可以为这些非离子型表面活性剂提供检索,而且还为日 后数据库的扩容留下了余地.对新出现的有规律可寻的样品,只要知道其结构就可以在分析前建立相应 的ESI数据库.未来更可以将质谱数据和其他的分析数据如红外光谱相结合,为非离子型表面活性剂的 482 第4期分析科学第23卷 分析提供一种快速而有效的识别方法. 参考文献: 铺? 5… . I…....66k."I'1.1【,"/ Fig.1Positive-ionmodeESI—MSspectrumofAEO-9 m/z Fig.2Positive-ionmodeEI—MSspectrumofNP-4 [13LIUCheng(刘程)etc.Applicati.n.fSurfactant(表面活性剂的应用大全)[M]. Beijing(北京):BeijingIndustryuni versityPress(~L京工业大学出版社),1997. [23LIUZhuang—jun(刘壮峻),CHENWei—dong(陈卫东),ZHUFeng—ying,etal(朱风英等). JournalofEastChinaUniver sityofScienceandTechnology(华东理工大学)[J],2006,31(6):825. [33VailsM,BayonaJM.Fresenius'JournalofAnalyticalChemistry[J],1991,339:212. ComputerIdentificati0nofNon—ionic SurfactantMassSpectrum HUZhi—ping,ZHUFeng—ying,YUJian—er,WANGFu (DepartmentofEnergy,EastChinaUniversityofScienceandTechnolog,Shng矗n200237) Abstract:Non—ionicSUrfactantsareagroupofchemicalswithSUrfaceactivity .Onthebasisofanalyzing thetypicalnon—ionicsurfactantsbyEI—MSandESI— MS,therelativedistributiontablesofdateregular patterncanbegotaftersummarizingmassspectrometricbehaviorofthesesurfactants.Byinte gratingaII datatOaprogrambyC++,non—ionicsurfactantscanbeidentifiedeasily. Keywords:EI—MS;ESI—MS;Non—ionicsurfactant;Recognitionprogram 483 \u口Bp口I1《^IIa暴u口Bp口I1D《^lIa