A reliable algorithm for calculating stoichiometry parameters in the hard modeling of spectrophotometric titration data
A reliable algorithm for calculating stoichiometry parameters in the hard modeling of spectrophotometric titration data
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分光光度滴定数据硬建模中计算化学计量参数的可靠算法
DOI：
10.1002/cem.3409
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发表时间：
2022
影响因子：
2.4
通讯作者：
Vander Griend, Douglas A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kazmierczak, Nathanael P.;Chew, Joyce A.;Vander Griend, Douglas A.
从分光光度滴定数据计算结合常数是化学计量学硬建模的一个非常普遍的应用。但是，如果没有使用正确的绑定模型，计算出的值就会产生误导。鉴于许多感兴趣的超分子系统具有未知物种形成的特征，结合化学计量学的先验确定是化学计量学中一个重要的未解决的问题。我们提出了一种新的、可靠的算法来完成这项任务，该算法使用混合粒子群优化技术实现。同时优化的化学计量比和结合常数允许在短短几分钟内计算出具有多达四个反应的系统的最佳结合模型。模拟数据研究表明，该算法可以在没有噪声的情况下找到多达9个反应的正确化学计量，包括准确确定具有不寻常化学计量的物种，如H2G5。对四个实验数据集的应用表明，该算法对各种化学体系和结合模型的实验误差具有较强的鲁棒性。该算法将有助于发现复杂的结合模型，提高滴定分析的效率，避免错误的化学计量模型，从而提高分光光度滴定中结合常数信息的可靠性。
Computation of binding constants from spectrophotometric titration data is a very popular application of chemometric hard modeling. However, the calculated values are misleading if the correct binding model is not used. Given that many supramolecular systems of interest feature unknown speciation, a priori determination of binding stoichiometry constitutes an important unsolved problem in chemometrics. We present a new and reliable algorithm for accomplishing this task, implemented using a hybrid particle swarm optimization technique. Simultaneous optimization of stoichiometry ratios and binding constants allows the optimal binding model to be calculated in just a few minutes for systems with up to four reactions. Simulated data studies demonstrate that the algorithm finds the correct stoichiometry with up to nine reactions in the absence of noise, including accurately determining species with unusual stoichiometry, such as H2G5. Application to four experimental datasets shows the algorithm is robust to experimental errors for a variety of chemical systems and binding models. This algorithm will facilitate the discovery of complex binding models, increase efficiency in titration analysis, and avert incorrect stoichiometry models, thereby improving the reliability of binding constant information in spectrophotometric titrations.
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通讯作者：
M. Javůrek
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发表时间：
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