【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)屬于有機(jī)化學(xué)，具體涉及一種基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)輔助分析系統(tǒng)方法。
技術(shù)介紹
1、有機(jī)分子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工化學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)藥研發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域。通過分析分子結(jié)構(gòu)能幫助研究人員深入了解物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)機(jī)制，為化學(xué)工業(yè)合成或分離、新材料的研發(fā)和應(yīng)用提供重要參考。
2、目前，采用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(gc-ms)技術(shù)可較為準(zhǔn)確的確定混合物中小分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)式，這得益于小分子有機(jī)物質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜指紋的匹對(duì)可快速實(shí)現(xiàn)小分子有機(jī)混合物物質(zhì)成分分析。但針對(duì)重質(zhì)大分子有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)分析效率較低，隨著國(guó)家對(duì)綠色環(huán)保、節(jié)能降碳等理念的深入踐行，推進(jìn)了重質(zhì)組分含量較高、粘度較大的頁(yè)巖油以及致密油等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)利用工作；同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了化工產(chǎn)生過程的大量重質(zhì)大分子有機(jī)釜?dú)埼U的資源化轉(zhuǎn)化工作的重要性，降低危廢焚燒處理的比例。不同地域非常規(guī)原油的物性狀態(tài)不一樣，開采以及預(yù)處理階段所需要的壓裂液和破乳劑種類不一樣，而這一匹配過程需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)試，給開采部門帶來巨大的工作壓力。于此同時(shí)，面對(duì)重質(zhì)組分較多且組分不確定的化工釜?dú)埼U，實(shí)現(xiàn)其資源化利用需要對(duì)其進(jìn)行多方位結(jié)構(gòu)表征分析，探究其物理、化學(xué)以及毒理性質(zhì)已實(shí)現(xiàn)釜?dú)埼U的化學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。如何快速預(yù)判重質(zhì)非常規(guī)原油以及重質(zhì)化工釜?dú)埼U等大分子重質(zhì)有機(jī)物的物化性質(zhì)是一項(xiàng)深入研究的課題。
3、得益于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)算力的提升，可采用分子動(dòng)力學(xué)模擬手段以及量子化學(xué)計(jì)算模擬方法基于化合物沸點(diǎn)、溶解度、粘度、二元交互作用參數(shù)等基本物理性質(zhì)
4、但現(xiàn)階段針對(duì)重質(zhì)組分種類較多、成分復(fù)雜的有機(jī)混合物的分子結(jié)構(gòu)分析建立在多重表征之上，需要核磁共振、質(zhì)譜、光譜等多種表征共同分析，分析效率低下且工作量較大。且由于原油或化工釜?dú)埖葟?fù)雜重質(zhì)大分子物種種類眾多，并且基于它們的結(jié)構(gòu)分析研究幾乎沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，針對(duì)它們的分子結(jié)構(gòu)—質(zhì)譜譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)不夠完善或基本沒有，導(dǎo)致基于液質(zhì)聯(lián)用(lc-ms)的比對(duì)檢索方法沒有可以應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)輔助分析系統(tǒng)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)重質(zhì)組分有機(jī)混合物的分子結(jié)構(gòu)分析建立在多重表征之上，分析效率低下且工作量較大，缺少有機(jī)重質(zhì)復(fù)雜大分子的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)，無法快速分析出重質(zhì)混合物平均分子結(jié)構(gòu)或幾種重要組分的分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第一方面提供了一種基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)的輔助分析方法，包括：
3、構(gòu)建分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)，所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)包括不同碳原子個(gè)數(shù)的分子片段，所述分子片段的類型包括環(huán)狀結(jié)構(gòu)官能團(tuán)、直鏈結(jié)構(gòu)官能團(tuán)、端基雜原子官能團(tuán)、多向鏈接官能團(tuán)、嵌入式官能團(tuán)、含雙鍵官能團(tuán)和含三鍵官能團(tuán)；
4、基于目標(biāo)分子式中各元素的原子個(gè)數(shù)，由所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中提取分子片段，得到符合要求的若干個(gè)分子片段組，其中，每一分子片段組包括的各分子片段的任一元素原子個(gè)數(shù)之和與所述目標(biāo)分子式中該元素的原子個(gè)數(shù)一致，所述目標(biāo)分子式為重質(zhì)有機(jī)物的平均分子式或重質(zhì)有機(jī)物的組份的分子式；
5、遍歷所述分子片段組，對(duì)當(dāng)前遍歷到的所述分子片段組中的各分子片段進(jìn)行拼接組合，得到對(duì)應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)模型收集至結(jié)構(gòu)集合中；
6、對(duì)所述結(jié)構(gòu)集合中的分子結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行去重；
7、比對(duì)所述結(jié)構(gòu)集合中的分子結(jié)構(gòu)模型的模擬核磁數(shù)據(jù)和所述重質(zhì)有機(jī)物的真實(shí)核磁數(shù)據(jù)，輸出分析結(jié)果。
8、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述基于目標(biāo)分子式中各元素的原子個(gè)數(shù)，由所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中提取分子片段，得到符合要求的若干個(gè)分子片段組的步驟包括：
9、基于預(yù)設(shè)的分子片段種類數(shù)量以及所述目標(biāo)分子式，構(gòu)建方程組，所述方程組用于描述所述分子片段組中各分子片段的任一元素的原子數(shù)量的函數(shù)關(guān)系；
10、求解所述方程組，得到若干個(gè)整數(shù)解解集，所述整數(shù)解解集包括所述分子片段組中各分子片段的任一元素的原子數(shù)量以及每一分子片段的選擇個(gè)數(shù)；
11、遍歷所述整數(shù)解解集，獲取當(dāng)前遍歷到的整數(shù)解解集對(duì)應(yīng)的所述分子片段組中各分子片段的分子式，并由所述分子式數(shù)據(jù)庫(kù)中提取滿足所述分子式的分子片段，得到若干分子片段組。
12、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述目標(biāo)分子式為cmhnopnqsr，所述基于預(yù)設(shè)的分子片段種類數(shù)量以及所述目標(biāo)分子式，構(gòu)建方程組的步驟中，所述方程組如下：
13、
14、式中，a為預(yù)設(shè)的分子片段種類數(shù)量，xi為第i種分子片段的選擇個(gè)數(shù)，i＝1，2，3…a，cmihniopinqisri為第i種分子片段的分子式，
15、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一分子片段標(biāo)記有拼接位點(diǎn)，且所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意兩個(gè)分子片段的結(jié)構(gòu)不同或拼接位點(diǎn)不同，所述拼接位點(diǎn)布置在類型為環(huán)狀結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的所述分子片段的一個(gè)碳?xì)滏I的碳原子處或與氫成鍵的雜原子處，以及其他類型的所述分子片段的一個(gè)或多個(gè)末端碳?xì)滏I的碳原子處或者與氫成鍵的雜原子處。
16、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述對(duì)當(dāng)前遍歷到的所述分子片段組中的各分子片段進(jìn)行拼接組合的步驟包括：
17、基于優(yōu)先級(jí)依序遍歷所述分子片段組中的分子片段，其中，所述分子片段按照類型進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，且同一類型的所述分子片段中碳原子數(shù)量越大的優(yōu)先級(jí)越高；
18、每遍歷到一個(gè)目標(biāo)分子片段時(shí)，掃描當(dāng)前母體的所有碳?xì)滏I以及與氫成鍵的雜原子位置作為連接位點(diǎn)，其中，所述母體為已拼接的分子片段組成的分子結(jié)構(gòu)；
19、遍歷所述當(dāng)前母體的連接位點(diǎn)，每遍歷到一個(gè)目標(biāo)連接位點(diǎn)時(shí)，將所述目標(biāo)分子片段的拼接位點(diǎn)逐個(gè)與所述目標(biāo)連接位點(diǎn)拼接，遍歷完成后，得到若干新的母體；
20、繼續(xù)遍歷所述分子片段組中下一優(yōu)先級(jí)的分子片段，遍歷完成后，得到所述分子片段組對(duì)應(yīng)的若干分子結(jié)構(gòu)模型。
21、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述分子片段的類型的優(yōu)先級(jí)由大至小排序如下：環(huán)狀結(jié)構(gòu)官能團(tuán)、直鏈結(jié)構(gòu)官能團(tuán)、端基雜原子官能團(tuán)、多向鏈接官能團(tuán)、嵌入式官能團(tuán)、含雙鍵官能團(tuán)、含三鍵官能團(tuán)；和/或，
22、若所述當(dāng)前母體無碳?xì)滏I以及與氫成鍵的雜原子，則刪除所述當(dāng)前母體。
23、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述對(duì)所述結(jié)構(gòu)集合中的分子結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行去重的步驟包括：
24、基于所述結(jié)構(gòu)集合中分子結(jié)構(gòu)模型的模擬核磁數(shù)據(jù)，判斷所述結(jié)構(gòu)集合中是否存在重復(fù)的分子結(jié)構(gòu)模型；
25、若是，刪除重復(fù)的分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)的輔助分析方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述基于目標(biāo)分子式中各元素的原子個(gè)數(shù)，由所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中提取分子片段，得到符合要求的若干個(gè)分子片段組的步驟包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輔助分析方法，其特征在于，所述目標(biāo)分子式為CMHNOPNQSR，所述基于預(yù)設(shè)的分子片段種類數(shù)量以及所述目標(biāo)分子式，構(gòu)建方程組的步驟中，所述方程組如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一分子片段標(biāo)記有拼接位點(diǎn)，且所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意兩個(gè)分子片段的結(jié)構(gòu)不同或拼接位點(diǎn)不同，所述拼接位點(diǎn)布置在類型為環(huán)狀結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的所述分子片段的一個(gè)碳?xì)滏I的碳原子處或與氫成鍵的雜原子處，以及其他類型的所述分子片段的一個(gè)或多個(gè)末端碳?xì)滏I的碳原子處或者與氫成鍵的雜原子處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助分析方法，其特征在于，所述對(duì)當(dāng)前遍歷到的所述分子片段組中的各分子片段進(jìn)行拼接組合的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助分析方法，其特征
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述對(duì)所述結(jié)構(gòu)集合中的分子結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行去重的步驟包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述目標(biāo)分子式為所述重質(zhì)有機(jī)物的平均分子式；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述目標(biāo)分子式為所述重質(zhì)有機(jī)物的組份的分子式；
10.一種基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)的輔助分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：
11.一種電子設(shè)備，包括：
12.一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有可執(zhí)行指令，所述指令當(dāng)被執(zhí)行時(shí)使得所述機(jī)器執(zhí)行如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)的輔助分析方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于窮舉算法有機(jī)重質(zhì)大分子分子結(jié)構(gòu)的輔助分析方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述基于目標(biāo)分子式中各元素的原子個(gè)數(shù)，由所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中提取分子片段，得到符合要求的若干個(gè)分子片段組的步驟包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輔助分析方法，其特征在于，所述目標(biāo)分子式為cmhnopnqsr，所述基于預(yù)設(shè)的分子片段種類數(shù)量以及所述目標(biāo)分子式，構(gòu)建方程組的步驟中，所述方程組如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助分析方法，其特征在于，所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一分子片段標(biāo)記有拼接位點(diǎn)，且所述分子片段數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意兩個(gè)分子片段的結(jié)構(gòu)不同或拼接位點(diǎn)不同，所述拼接位點(diǎn)布置在類型為環(huán)狀結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的所述分子片段的一個(gè)碳?xì)滏I的碳原子處或與氫成鍵的雜原子處，以及其他類型的所述分子片段的一個(gè)或多個(gè)末端碳?xì)滏I的碳原子處或者與氫成鍵的雜原子處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助分析方法，其特征在于，所述對(duì)當(dāng)前遍歷到的所述分子片段組中的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜金澤，從海峰，馬俊，蔡苗苗，李研，曹妍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)浙江研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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