Preparazione di MAURIZIOBANDIERIV e DMDTAV mediante DMAV per applicazioni ambientali: sintesi, purificazione e conferma

Riepilogo

Questo articolo presenta modificati protocolli sperimentali per l'acido dimethylmonothioarsinic (MAURIZIOBANDIERI^V) e la sintesi di acido (DMDTA^V) dimethyldithioarsinic, inducendo dimethylarsinic acido (DMA^V) thiolation attraverso la miscelazione di DMA^V , Na₂S e H₂SO₄. Il protocollo modificato fornisce una guida di riferimento sperimentale, superando così le limitazioni i passaggi di sintesi che hanno causato errori sperimentali in analisi quantitativa.

Abstract

Dimetilata thioarsenicals come l'acido dimethylmonothioarsinic (MAURIZIOBANDIERI^V) e l'acido dimethyldithioarsinic (DMDTA^V), che sono prodotti dalla via metabolica del dimethylarsinic acido thiolation (DMA^V), sono stati recentemente trovate l'ambiente, nonché di organi umani. MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V può essere quantificata per determinare gli effetti ecologici di dimetilata thioarsenicals e la loro stabilità in matrici ambientali. Il metodo di sintesi per questi composti è unstandardized, rendendo la replica precedenti studi impegnativi. Inoltre, c'è una mancanza di informazioni sulle tecniche di conservazione, tra cui deposito di composti senza trasformazione di specie. Inoltre, poiché soltanto le informazioni limitate sui metodi di sintesi sono disponibile, ci possono essere difficoltà sperimentali nella sintesi di prodotti chimici standard e l'esecuzione di analisi quantitativa. Il protocollo presentato qui fornisce un metodo di sintesi praticamente modificate per il thioarsenicals dimetilata, MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^Ve vi aiuterà nella quantificazione dell'analisi di separazione specie utilizzando liquido ad alte prestazioni cromatografia in combinazione con spettrometria di massa di plasma accoppiato induttivamente (HPLC-ICP-MS). La procedura sperimentale di questa procedura sono stata modificata concentrandosi sulla preparazione di reagenti chimici, i metodi di filtrazione e stoccaggio.

Introduzione

Poiché l'acido dimethylarsinic (DMA^V) è stata dimostrata ad esporre sia la tossicità acuta e genotossicità dovuto in fase di metilazione e thiolation su ingestione^1,2, la via metabolica di arsenico thiolation ha stato intensamente studiato sia in vitro che in vivo^3,4 , nonché come in media ambientali (ad es., percolato di discarica)^5,6. Gli studi precedenti hanno trovato entrambi ridotti e chitosani analoghi di DMA^V nella vita delle cellule, per esempio, dimethylarsinous acido (DMA^III), acido dimethylmonothioarsinic (MAURIZIOBANDIERI^V) e dimethyldithioarsinic (acido DMDTA^V)^7,8,9, con dimetilata thioarsenicals come MAURIZIOBANDIERI^V esibendo una maggiore tossicità rispetto altri noti arsenicali organici od inorganici¹⁰. L'abbondanza di thioarsenicals altamente tossico ha gravi implicazioni ambientali, dal momento che potrebbero presentare un rischio per gli esseri umani e all'ambiente in condizioni altamente solo nei confronti di¹¹. Tuttavia, i meccanismi di MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V (trans) formazione e i loro destini in media ambientali richiedono ulteriore studio. Così, l'analisi quantitativa di thioarsenicals è necessaria per migliorare la comprensione degli effetti ambientali di MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V.

Anche se i prodotti chimici standard sono il requisito fondamentale per l'analisi quantitativa, gli standard di MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V sono difficili da ottenere replicando gli studi precedenti, a causa dell'elevato rischio di trasformazione della specie in altre specie e procedure di sintesi Unstandardized¹². Inoltre, i metodi di riferimento hanno limitazioni che possono portare a difficoltà pratiche nel sintetizzare le sostanze chimiche standard e l'esecuzione di analisi quantitativa. MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V sono comunemente preparato mescolando DMA^V, Na₂S e H₂così₄ in un certo rapporto molare¹ o bolle H₂S gas attraverso una soluzione di DMA^{V 13,14}. La sostituzione di caratteristiche metodo ribollimento di ossigeno da zolfo utilizzando una fornitura diretta di gas di H₂S, che è altamente tossico e difficile da controllare per un utente inesperto. Al contrario, il sopra miscelazione metodo¹, ampiamente usato per l'analisi qualitativa di MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V in studi ambientali^5,6,12, dispone il thiolation di DMA^V con H₂S generato mescolando Na₂S e H₂così₄ e produce MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V, consentendo un più facile controllo di stechiometrico per produrre sostanze chimiche di destinazione, come rispetto al diretto uso di H₂S gas.

Il riferimento di miscelazione metodo procedure^1,3,4,8,15 citato in questo studio mostra limitazioni in alcuni dei loro passaggi critici sperimentale, che potrebbero condurre ad errore sperimentale. Ad esempio, i dettagli della preparazione di solvente specifico (cioè, deionizzata acqua) e l'estrazione e la cristallizzazione l'arsenicali sintetizzati sono sovra-abbreviati o non descritto in modo sufficientemente dettagliato. Tale dispersi e informazioni limitate su passaggi procedurali potrebbero condurre alla formazione incoerente di thioarsenicals e l'analisi di quantificazione inaffidabile. Pertanto, il protocollo modificato sviluppato questo documento descrive la sintesi di MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V soluzioni di riserva con analisi di separazione quantitativa specie.

Protocollo

1. sintesi di MAURIZIOBANDIERI^V

1. Preparazioni chimiche e rapporto molare di miscelazione di DMA^V, Na₂S e H₂SO₄
   Nota: DMA^V: Na₂S:H₂così₄ = 1:1.6:1.6
   1. Sciogliere g 5,24 di DMA^V in 40 mL deionizzata e N₂-eliminato l'inceppo (epurato per almeno 30 min) acqua in un tubo di centrifuga da 50 mL.
   2. Preparazione del reagente₂S Na sciogliendo 14,41 g di Na₂S·9H₂O in 50 mL deionizzata e N₂-eliminate l'acqua in un pallone da 250 mL.
   3. Preparazione H₂così₄ reagente aggiungendo 3,3 mL di acido solforico concentrato (96%) a 40 mL di deionizzata e N₂-eliminate l'acqua in un tubo di centrifuga da 50 mL.
      Nota: Finale rapporto molare di DMA^V: Na₂S:H₂SO₄ = 1:1.6:1.6 ^1,3,4,8,15.
   4. Aggiungere il preparato 40 mL di soluzione DMA^V (punto 1.1.1) 50 mL della soluzione di Na₂S contenuta nella beuta di 250 mL (punto 1.1.2). Sciacquare il tubo contenente DMA^V con 10 mL di acqua eliminata l'inceppo e aggiungere questo al pallone da 250 mL pure.
   5. Tappare il recipiente con un tappo di gomma tre fori con tubi di vetro. Utilizzare il vetro tubi per H₂, deflusso e afflusso di gas di N₂ entrata di soluzione SO₄ , rispettivamente. Immediatamente dopo aver chiuso il pallone, permettere il flusso di gas di₂ N nel pallone.
      Nota: Pressione del Gas dovrebbe essere effettuate per flusso sopra la superficie della soluzione di reazione senza schizzi.
   6. Collegare la tubazione resistente all'acido per il tubo di vetro di H₂dell'ingresso SO₄ soluzione con una siringa da 50 mL aggiungere il preparato 40 mL di H₂così₄ soluzione (punto 1.1.3). Aggiungere 40 mL di H₂così₄ soluzione, lentamente e in modo graduale.
      Attenzione: Al momento l'aggiunta di acido solforico, fumi bianchi saranno generati; utilizzare una cappa ben ventilata.
   7. Monitorare il cambiamento di colore della miscela di reazione nel pallone durante l'aggiunta di acido solforico a intervalli regolari. Mantenere un intervallo di 4-5 mL gocce di H₂così₄; la miscela deve essere una soluzione bianca nuvolosa.
      Nota: Precipitazione giallo istantanea potrebbe apparire a causa della rapida aggiunta di acido solforico concentrato.
   8. Garantire che la soluzione di reazione è stato in piedi per 1 h dall'inizio del passaggio 1.1.4.
2. Estrazione di^V MAURIZIOBANDIERI utilizzando il metodo di estrazione liquido-liquido
   1. Dopo 1 h, versare la soluzione di reazione in un imbuto separatore contenente circa 200 mL di etere etilico.
   2. Agitare l'imbuto per 5-10 min, liberando il gas più volte passando il rubinetto.
      Nota: Sintetizzato MAURIZIOBANDIERI^V verrà trasferito allo strato superiore di etere etilico (0.713 g·mL^-1).
      Attenzione: Etere etilico gas potrebbe essere nocivo; utilizzare una cappa ben ventilata.
   3. Raccogliere la soluzione di reazione in un becher e raccogliere separatamente l'etere etilico contenente MAURIZIOBANDIERI^V in una bottiglia. Rimettere la soluzione di reazione nell'imbuto separatore stessa e aggiungere circa 200 mL di etere etilico fresco per riscuotendo. Ripetere i passaggi 1.2.2 - 1.2.3 tre volte.
   4. Versare l'etere etilico raccolto dal punto 1.2.3 nell'imbuto separatore stesso nuovamente e aggiungere circa 100 mL N₂-eliminato l'inceppo acqua deionizzata. Agitare per 5-10 min e scartare il N₂-eliminato l'inceppo acqua deionizzata e pochi mL di etere etilico per scopi di purezza. Raccogliere l'etere etilico rimanente in un piatto di petri di vetro (diametro interno minimo di 160 mm) e altezza minima di 50 mm.
   5. Trasferimento di Petri di vetro in una scatola di guanto N₂ atmosfera per impedire la trasformazione di specie.
      Attenzione: Garantire che il solvente non è tirato nella pompa del vuoto attraverso l'uscita della finestra di passaggio.
   6. Asciutto fino ad un precipitato bianco di dimethylmonothioarsinate (cristallizzato MAURIZIOBANDIERI^V) è formata su di Petri di vetro.
      Nota: Il protocollo può essere messo in pausa qui.
3. Verifica di sintetizzato MAURIZIOBANDIERI^V e deposito
   1. Prendere il precipitato bianco cristallizzato MAURIZIOBANDIERI^Ve misurare e registrare il suo peso totale.
      Attenzione: Utilizzare una cappa ben ventilata o portaoggetti per impedire l'inalazione di gas di idrogeno solforato.
   2. Sciogliere cristallizzato MAURIZIOBANDIERI^V in 50 mL di N₂-eliminato l'inceppo acqua deionizzata e filtrare il precipitato giallo attraverso un filtro per siringa da 0,2 µm.
   3. Si supponga che il totale a partire dal usate DMA^V viene convertito in MAURIZIOBANDIERI^V, cioè≈9, 649 mg As· L^-1. Diluire la soluzione di riserva MAURIZIOBANDIERI^V a ≈ 1 magnesio · L^-1 e ≈40 µg· L^-1 per l'analisi di verifica tramite ionizzazione Electrospray Spectromtery di massa (ESI-MS) e HPLC-ICP-MS, rispettivamente.
   4. Analizzare m/z di MAURIZIOBANDIERI^V mediante ESI-MS^11,16 e frammenti a m/z 155 in modalità ioni positivi o a m/z 153 in modalità negativo-ione (tabella 1).
      Nota: Vedi i valori di riferimento di m/z (tabella 1).
   5. Analizzare il cromatogramma di MAURIZIOBANDIERI^V in soluzione di riserva mediante HPLC-ICP-MS^11,16,17 con condizioni di eluente appropriato e un picco maggiore è stato trovato presso il tempo di ritenzione descritto nella conferma la letteratura.
      Nota: Purezza di sintetizzato MAURIZIOBANDIERI^V deve essere calcolato utilizzando i risultati dell'analisi dal punto 1.3.5.
   6. Analizzare la concentrazione di arsenico totale mediante ICP-MS dopo digestione acida¹¹ e calcolare la concentrazione effettiva di MAURIZIOBANDIERI^V in soluzione di riserva di MAURIZIOBANDIERI^V sintetizzati utilizzando fattori di diluizione e purezza, come nella seguente equazione:
      Totale analizzato come concentrazione (µg· L^-1) · Fattore di diluizione · Purezza (%) = True MAURIZIOBANDIERI^V concentrazione in soluzione di riserva MAURIZIOBANDIERI^V (µg· L^-1)
   7. Conservare al buio per ulteriori quantitativi speciazione analisi¹⁸MAURIZIOBANDIERI^V soluzione a 4 ° C.

2. sintesi di DMDTA^V

1. Preparazioni chimiche e rapporto molare di miscelazione di DMA^V , Na₂S e H₂SO₄
   Nota: DMA^V: Na₂S:H₂così₄ = 1:7.5:7.5
   1. Sciogliere 1,38 g di DMA^V in 40 mL di acqua deionizzata in un tubo di centrifuga da 50 mL.
   2. Preparazione del reagente₂S Na sciogliendo 18,01 g di Na₂S·9H₂O in un 50 mL di acqua deionizzata in un pallone da 250 mL.
   3. Preparare, H₂così₄ reagente con l'aggiunta di 4 mL di acido solforico concentrato (96%) a 40 mL di acqua deionizzata contenuta in un tubo di centrifuga da 50 mL.
      Nota: Finale rapporto molare di DMA^V: Na₂S:H₂SO₄ = 1:7.5:7.5^1,3,4,8,15.
   4. Aggiungere il preparato 40 mL di soluzione DMA^V (punto 2.1.1) 50 mL della soluzione di Na₂S contenuta nella beuta di 250 mL (punto 2.1.2). Sciacquare il tubo contenente DMA^V con 10 mL di acqua deionizzata e aggiungere questo al pallone da 250 mL pure.
   5. Aggiungere il preparato 40 mL di H₂così₄ soluzione (punto 2.1.3), lentamente e in modo graduale, nel pallone.
   6. Monitorare il cambiamento di colore della miscela di reazione nel pallone durante l'aggiunta di acido solforico a intervalli regolari. Mantenere un intervallo di 4-5 mL gocce di H₂così₄; la miscela deve essere una soluzione nuvolosa bianco/giallo.
      NOTE: Precipitazione giallo istantaneo può essere visualizzati a causa di una rapida aggiunta di acido solforico concentrato.
      Attenzione: Al momento l'aggiunta di acido solforico, fumi bianchi saranno generati; utilizzare una cappa ben ventilata.
   7. Mantenere la soluzione di reazione nel pallone durante la notte senza copertura.
      Nota: Il protocollo può essere messo in pausa qui.
2. Estrazione di^V DMDTA utilizzando il metodo di estrazione in fase solida (SPE)
   1. Dopo la reazione in piedi durante la notte, filtro, la soluzione di reazione usando una siringa C18 digitare SPE a base di silice per intrappolare sintetizzato DMDTA^V sulla resina.
      Attenzione: Utilizzare una cappa ben ventilata.
   2. Preparate l'acetato di ammonio 10 mM (pH 6,3) sciogliendo 0,77 g di ammonio acetato in 1 L di acqua deionizzata. Eluire un volume sufficiente di acetato di ammonio 10 mM tramite la siringa C18 (punto 2.2.1) per estrarre l'adsorbiti DMDTA^V. Raccogliere l'acetato di ammonio filtrato in un bicchiere di Petri (diametro interno minimo di 160 mm) e altezza minima di 50 mm.
   3. Trasferimento di Petri di vetro in una scatola di guanto N₂ atmosfera per impedire la trasformazione di specie.
      Attenzione: Garantire il solvente non è tirato nella pompa del vuoto attraverso l'uscita della finestra di passaggio.
   4. Asciugare fino a quando un precipitato bianco di dimethyldithioarsinate è formata (cristallizzato DMDTA^V) del piatto di petri di vetro.
      Nota: Il protocollo può essere messo in pausa qui.
3. Verifica di sintetizzato DMDTA^V e deposito
   1. Prendere il precipitato bianco cristallizzato DMDTA^Ve misurare il suo peso totale, la misura di registrazione.
      Attenzione: Utilizzare una cappa ben ventilata o portaoggetti per impedire l'inalazione di gas di idrogeno solforato.
   2. Sciogliere cristallizzato DMDTA^V in 50 mL di N₂-eliminato l'inceppo acqua deionizzata in un 50 mL Centrifuga tubo e filtrare qualsiasi precipitato attraverso un filtro per siringa da 0,2 µm.
   3. Si supponga che il totale a partire dal usate DMA^V viene convertito in DMDTA^V, cioè≈2, 539 mg As· L^-1. Diluire la soluzione di riserva DMDTA^V a ≈ 1 magnesio · L^-1 e ≈40 µg· L^-1 per l'analisi di verifica mediante ESI-MS e HPLC-ICP-MS, rispettivamente.
   4. Analizzare m/z di DMDTA^V mediante ESI-MS^11,16 e frammenti a m/z 171 in modalità ioni positivi o a m/z 169 nella modalità negativo-ione (tabella 1).
      Nota: Vedi i valori di riferimento di m/z (tabella 1).
   5. Analizzare il cromatogramma di DMDTA^V della soluzione stock mediante HPLC-ICP-MS^11,16,17 con condizioni di eluente appropriato e che è stato trovato un picco al tempo di ritenzione descritto nella conferma la letteratura.
      Nota: Purezza di sintetizzato DMDTA^V deve essere calcolato utilizzando i risultati dell'analisi dal punto 2.3.5.
   6. Analizzare la concentrazione di arsenico totale mediante ICP-MS dopo digestione acida¹¹ e calcolare la concentrazione effettiva di DMDTA^V DMDTA^V sintetizzato soluzione stock utilizzando fattori di diluizione e purezza come la seguente equazione:
      Totale analizzato come concentrazione (µg· L^-1) · Fattore di diluizione · Purezza (%) = concentrazione di vero DMDTA^V DMDTA^V in soluzione di riserva (µg· L^-1)
   7. Conservare la soluzione stock di DMDTA^V a 4 ° C al buio per ulteriori quantitativi speciazione analisi¹⁸.

Risultati

Poiché MAURIZIOBANDIERI^V è stato erroneamente preparato da DMA^III sintesi metodo¹⁹, verifica di sintetizzato MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA^V è un passo fondamentale per la sintesi e di estrazione e di determinare lo standard ideale materiali chimici. Sostanze chimiche sintetizzate possono essere verificate dal picco di MAURIZIOBANDIERI^V (154 MW g · mol^-1) e DMDTA^V (MW 170 g · mol^-1

Discussione

Il protocollo sviluppato ha chiarito i passaggi critici che precedenti studi^1,3,4,8,15 omesso o abbreviato, che potrebbero aver condotto a difficoltà con o errore durante Sintesi^V MAURIZIOBANDIERI^V e DMDTA. Come MAURIZIOBANDIERI^V è sensibili all'ossidazione^1,5, reagen...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cacodylic acid	Sigma-Aldrich	20835-10G-F
Sodium sulfide nonahydrate	Sigma-Aldrich	S2006-500G
Sulfuric acid 96%	J.T.Baker	0000011478
Ammonium acetate	Sigma-Aldrich	A7262-500G
Formic acid 98%	Wako Pure Chemical Industries, Ltd.	066-00461
Diethyl ether (Extra Pure)	Junsei Chemical	33475-0380
Adapter cap for 60 mL Bond Elut catridges	Agilent Technologies	12131004	Syringe type of SPE
Bond Elut C18 cartridge	Agilent Technologies	14256031	Syringe type of SPE
HyPURITY C-18	Thermo Scientific	22105-254630	5 um, 125 x 4.6 mm
Glovebox	Chungae-chun, Rep. of Korea		Customized
Agilent 1260 Infinity Bio-inert LC	Agilent Technologies	DEAB600252, DEACH00245
Agilent Technologies 7700 Series ICP-MS	Agilent Technologies	JP12031510
Finnigan LCQ Deca XP MAX Mass Spectrometer System	Thermo Electron Corporation	LDM10627