DMMTAV DMDTAV環境用 DMAVを使用しての作製: 合成、精製、および確認

要約

本稿では dimethylmonothioarsinic 酸 (DMMTA^V) の実験的プロトコルの修正と dimethyldithioarsinic 酸 (DMDTA^V) の合成、DMA^{V の混合によってジメチルアルシン酸 (DMAV) なチオール化を誘導します。}、Na₂S と H₂₄。修正されたプロトコルは、それにより定量分析における実験的障害を引き起こしている可能性が合成手順の制限の克服、実験ガイドラインを提供します。

要約

ジメチルアルシン酸 (DMA^V) なチオール化の代謝経路によって生成される、dimethylmonothioarsinic 酸 (DMMTA^V) などの欠損 thioarsenicals および dimethyldithioarsinic 酸 (DMDTA^V) は最近ずっと環境だけでなく、人間の臓器で発見します。欠損 thioarsenicals と環境メディアの安定性の生態学的影響を判断する DMMTA^V DMDTA^Vを定量化することができます。これらの化合物の合成法は標準化され、挑戦的な先行研究を複製することです。さらに、化合物種変換なしのストレージを含むストレージの技術についての情報の欠如があります。また、合成法について限られた情報のみが使用できる標準化学物質を合成し、定量分析を実行するのに実験的な困難がある可能性があります。ここに提示されたプロトコル欠損 thioarsenicals、DMMTA^V DMDTA^V、実質的に変更された合成方法を提供し、高速液体を使用して種の分離分析の定量化に役立つ誘導結合プラズマ質量分析法 (高速液体クロマトグラフィー-ICP-MS) と組み合わせてクロマトグラフィー。化学試薬、ろ過方法、ストレージの準備に焦点を当てたこの手順の実験の手順が変更されました。

概要

ジメチルアルシン酸 (DMA^V)、急性毒性とメチル化と摂取^1,2時なチオール化による遺伝毒性の両方を展示する実証されているなチオール化ヒ素の代謝経路は集中的にされて学びの in vitroとin vivoの両方^3,4同様環境メディア (例えば、埋め立て地の浸出水)^5,6のように。以前の研究で発見した両方が減少し、リビングの DMA^Vのチオール類縁体細胞、dimethyldithioarsinic 酸 (dimethylmonothioarsinic 酸 (DMMTA^V)、例, dimethylarsinous 酸 (DMA^III)DMDTA^V)^7,8,9, 欠損 thioarsenicals DMMTA^V他の無機または有機ヒ素¹⁰知られているより大きい毒性の展示など。猛毒の thioarsenicals の豊富さは深刻な環境影響を以来、彼らは人間および高い硫化水素の条件¹¹の下で環境に危険をもたらす可能性があります。ただし、DMMTA^V DMDTA^V (トランス) 形成と環境中運命のメカニズムもさらなる研究が必要です。したがって、thioarsenicals の定量分析は、DMMTA^V DMDTA^Vの環境への影響の理解を改善するために必要です。

標準的な化学物質は、定量分析の重要な条件です、DMMTA^V DMDTA^Vの基準が他の種に種変換の高危険のための先行研究を複製することによって得ることが困難と要員の合成手順¹²。さらに、参照されるメソッドには、標準化学物質を合成し、定量分析を実行する実用的な困難につながる可能性があります制限があります。DMMTA^V DMDTA^V一般的で一定モル比¹またはバブリング H₂S₄ガス DMA^{V 13, 14}のソリューションを通じて、DMA^Vナ₂S、H₂を混合して用意しています。酸素の毒性が高く経験の浅いユーザーの制御が困難な H₂S ガスの直接供給を使用して硫黄のバブリング法機能置換。逆に、上記混合法¹DMMTA^V DMDTA^V環境研究^5,6,12の定性分析に広く使用機能のなチオール化H₂S のため直接と比較して₄ DMMTA^V DMDTA^V、対象化学物質を生成する化学量論的制御を簡単に作り出す Na₂S と H₂を混合することによって生成された DMA^VH₂S ガスを使用します。

つながる可能性があります彼らの重要な実験手順のいくつかでこの研究展示の制限に記載されている混合法手順^1,3,4,8,15参照実験に失敗しました。たとえば、特定溶媒 (すなわち、脱イオン水) 準備と抽出の詳細と合成のヒ素の結晶化が過剰省略または十分な細部で記述されていません。このような分散し、手順についての限られた情報が thioarsenicals と信頼性の定量化分析の一貫性のない形成につながる可能性があります。したがって、ここに開発された変更されたプロトコルは、DMMTA^Vと DMDTA^V定量的種の分離分析と原液の合成について説明します。

プロトコル

1. DMMTA^Vの合成

1. 化学準備とモル比混合 DMA^Vナ₂S、H₂SO₄
   注: DMA^V: Na₂S:H₂₄ = 1:1.6:1.6
   1. 40 mL の脱イオンと N₂の DMA^Vの 5.24 g を溶解-パージ (少なくとも 30 分はパージ) 50 mL 遠心管中の水。
   2. Na₂S·9H₂O で 50 mL の脱イオンと N₂の 14.41 g を溶解することにより Na₂S 試薬を準備-250 mL フラスコに水を削除します。
   3. 準備 H₂純水 40 mL に濃硫酸 (96%) の 3.3 mL を追加して₄試薬だと N₂-50 mL の遠心管中の水をパージします。
      注: DMA^Vの最終的なモル比: Na₂S:H₂SO₄ = 1:1.6:1.6 ^1,3,4,8,15。
   4. DMA^Vソリューション (ステップ 1.1.1) の準備 40 mL を 250 mL のフラスコ (ステップ 1.1.2) に含まれる Na₂S 溶液 50 mL に追加します。DMA^V 10 mL のパージされた水で管内を洗浄し、250 mL フラスコを同様にこれを追加します。
   5. ガラス管が装備 3 つ穴ゴム栓付けフラスコを閉じます。ガラスを使用して、N₂ガス流入、流出と H₂SO₄液入口それぞれチューブします。フラスコを閉じた直後にフラスコに N₂ガスの流れを許可します。
      注: 反応液の表面に飛散することがなく流れにガス圧を維持しなければなりません。
   6. 耐酸性チューブ H₂のガラス チューブにその₄液入口 H₂の準備の 40 mL を追加しに 50 mL 注射器を接続₄ソリューション (1.1.3 ステップ)。H₂の 40 mL を追加し、₄ソリューションでは、ゆっくりと段階的に。
      注意:硫酸を追加するには、時に白い煙が生成されます。換気ヒューム フードを使用します。
   7. 定期的に硫酸を加えている間フラスコ内で反応混合物の色の変化を監視します。だから、H₂の 4-5 mL の間隔が値下がりしましたを維持₄;混合物は、白い曇りのソリューションにする必要があります。
      注: 急速な濃硫酸添加による瞬時の黄色い沈殿物があります。
   8. 1.1.4 のステップの始まりから 1 時間立っている反応液を確認します。
2. DMMTA^V抽出液-液抽出法を用いて
   1. 1 時間後に、ジエチル エーテルの約 200 mL を含む, 漏斗に反応液を注ぐ。
   2. 5-10 分、活栓を切り替えることによって数回ガスを放出の漏斗を振る。
      注: 合成 DMMTA^Vはジエチル エーテル (0.713 g·mL^-1) の上位層に転送されます。
      注意:ジエチル エーテルのガスは有害かもしれない換気ヒューム フードを使用します。
   3. 、ビーカーに反応液を収集し、個別にボトルの DMMTA^Vを含むジエチル エーテルを収集します。同じ, 漏斗に反応液を置き、reshaking の新鮮なジエチル エーテルの約 200 mL を追加します。1.2.2 - 1.2.3 の手順を 3 回繰り返します。
   4. もう一度、同じ, 漏斗にステップ 1.2.3 から収集したジエチル エーテルを注ぐし、約 100 mL の N₂を追加-脱イオン水を削除します。5-10 分のために振るし、N₂破棄-純水と純度のためジエチル エーテルの数 mL をパージします。ガラス シャーレ (160 mm の最小内径) と最小の高さ 50 mm で残りのジエチル エーテルを収集します。
   5. 種変換を防ぐために N₂雰囲気グローブ ボックスにガラス シャーレを転送します。
      注意:パス ボックスのコンセントを通じて真空ポンプに溶媒を抜けないことを確認します。
   6. Dimethylmonothioarsinate の白色沈殿物まで乾燥 (結晶化 DMMTA^V) は、ガラス シャーレに形成されます。
      注: プロトコルはここで一時停止することができます。
3. 合成 DMMTA^Vおよび記憶域の検証
   1. DMMTA^Vの結晶の白色沈殿物を取るとを測定し、総重量を記録します。
      注意:硫化水素ガスを吸入しないように換気の良いヒューム フードやグローブ ボックスを使用します。
   2. ディゾルブ N₂の 50 mL の DMMTA^Vを結晶化-脱イオン水をパージ、0.2 μ m のシリンジ フィルターを介して黄色の沈殿物をフィルター処理します。
   3. 現在使用されている DMA^V合計は DMMTA^V、すなわち≈9、649 mg As· に変換されますと仮定L^-1。DMMTA^V ≈1 mg· に原液を希釈します。L^-1と ≈40 µg·エレクトロ スプレー イオン化を用いた検証解析 L^-1質量 Spectromtery (MS)、高速液体クロマトグラフィー-ICP-MS、それぞれ。
   4. DMMTA^V m/z 155 ポジティブ イオン モードで、 m/zマイナス イオン モード (表 1) で 153 MS^11,16とフラグメントを使用してのm/zを分析します。
      注: m/z (表 1) の参照値を参照してください。
   5. 適切な溶離液条件による高速液体クロマトグラフィー-誘導結合プラズマ質量^11,16,17原液の DMMTA^Vのクロマト グラムを分析および確認に記載されている保存時に大きなピークが検出、文学。
      注: 合成 DMMTA^Vの純度は、1.3.5 のステップから解析結果を用いた計算する必要があります。
   6. 酸分解¹¹後 ICP-MS を用いた総砒素濃度を分析し、合成 DMMTA^V原液希釈倍率と次式のように純度を使用して真の DMMTA^Vの濃度を計算します。
      濃度 (µg· として分析された合計L^-1) ·希釈係数 ·純度 (%) = True DMMTA^V DMMTA^V原液 (µg· 濃度L^-1)
   7. 暗闇のなかでさらに定量的なスペシエーション分析¹⁸DMMTA^V 4 ° C で原液を保存します。

DMDTA^Vの合成

1. 化学準備とモル比混合 DMA^Vナ₂S、H₂SO₄
   注: DMA^V: Na₂S:H₂₄ = 1:7.5:7.5
   1. 40 mL の脱イオン水 50 mL 遠心管中の DMA^Vの 1.38 g を溶解します。
   2. ナ₂250 mL フラスコ 50 mL の脱イオン水 S·9H₂O の 18.01 g を溶解することにより Na₂S 試薬を準備します。
   3. 40 mL の脱イオン水に濃硫酸 (96%) の 4 つの mL を追加して₄試薬は 50 mL の遠心管に含まれるように H₂を準備します。
      注: DMA^Vの最終的なモル比: Na₂S:H₂SO₄ = 1:7.5:7.5^1,3,4,8,15。
   4. DMA^Vソリューション (ステップ 2.1.1) の準備の 40 mL を 250 mL のフラスコ (ステップ 2.1.2) に含まれる Na₂S 溶液 50 mL に追加します。DMA^V 10 mL の脱イオン水で管内を洗浄し、250 mL フラスコを同様にこれを追加します。
   5. H₂の準備の 40 mL を追加し、₄ソリューション (2.1.3 ステップ)、ゆっくりとフラスコに、段階的に。
   6. 定期的に硫酸を加えている間フラスコ内で反応液の色の変化を監視します。だから、H₂の 4-5 mL の間隔が値下がりしましたを維持₄;混合物は、白/黄色曇りソリューションをする必要があります。
      注: 急速な濃硫酸添加により瞬時の黄色い沈殿物があります。
      注意:硫酸を追加するには、時に白い煙が生成されます。風通しヒューム フードを使用します。
   7. カバーなし一晩フラスコ反応液を維持します。
      注: プロトコルはここで一時停止することができます。
2. DMDTA^V抽出固相抽出 (SPE) を用いた
   1. 一晩立って反応後 C18 シリンジを使用して反応液をトラップするためにシリカ系の SPE の入力フィルターは合成樹脂に DMDTA^Vです。
      注意:換気ヒューム フードを使用します。
   2. 10 mM 酢酸アンモニウム (pH 6.3) を準備するには、1 L の脱イオン水に酢酸アンモニウム 0.77 g を溶解します。10 mM 酢酸アンモニウムの十分な量を溶出吸着 DMDTA^Vを抽出する C18 シリンジ (ステップ 2.2.1) を介して。ガラス シャーレ (160 mm の最小内径) と最小の高さ 50 mm でフィルター処理されたアンモニウム酢酸を収集します。
   3. 種変換を防ぐために N₂雰囲気グローブ ボックスにガラス シャーレを転送します。
      注意:パス ボックスのコンセントを通じて真空ポンプに溶剤を抜けないことを確認します。
   4. Dimethyldithioarsinate の白色沈殿物まで乾燥ガラス シャーレに (結晶化 DMDTA^V) を結成します。
      注: プロトコルはここで一時停止することができます。
3. 合成 DMDTA^Vおよび記憶域の検証
   1. 結晶 DMDTA^V、白色の沈殿物を取るし、総重量は、測定の記録を測定します。
      注意:硫化水素ガスを吸入しないように換気のヒューム フードやグローブ ボックスを使用します。
   2. ディゾルブ N₂の 50 mL の DMDTA^Vを結晶化-パージされた脱イオン水 50 mL にチューブを遠心し、0.2 μ m のシリンジ フィルターを介して任意の沈殿物をフィルター処理します。
   3. 現在使用されている DMA^V合計は DMDTA^V、すなわち≈2 539 mg As· に変換されると仮定します。L^-1。DMDTA^V ≈1 mg· に原液を希釈します。L^-1と ≈40 µg·それぞれ MS と高速液体クロマトグラフィー-ICP-MS を用いた検証解析 L^-1 。
   4. DMDTA^V m/z 171 ポジティブ イオン モードで、 m/zマイナス イオン モード (表 1) で 169 ESI MS^11,16とフラグメントを使用してのm/zを分析します。
      注: m/z (表 1) の参照値を参照してください。
   5. 適切な溶離液条件による高速液体クロマトグラフィー-誘導結合プラズマ質量^11,16,17原液の DMDTA^Vのクロマト グラムを分析し、「保持時間ピークがあることを確認文学。
      注: 合成 DMDTA^Vの純度は、2.3.5 のステップから解析結果を用いた計算する必要があります。
   6. 酸分解¹¹後 ICP-MS を用いた総砒素濃度を分析し、次の式として希釈倍率と純度を使用して合成の DMDTA^V在庫ソリューションで真の DMDTA^V濃度を計算します。
      濃度 (µg· として分析された合計L^-1) ·希釈係数 ·純度 (%) = True DMDTA^V DMDTA^V原液 (µg· 濃度L^-1)
   7. 暗闇のなかでさらに定量的なスペシエーション分析¹⁸DMDTA^V 4 ° C で原液を保存します。

結果

DMMTA^Vは、誤って DMA^III合成法¹⁹によって準備されている、合成 DMMTA^V DMDTA^Vの検証は合成、抽出と理想的な基準を決定するための重要なステップ化学物質。合成化学物質はピークの DMMTA^V (MW 154 g·mol^-1)、エレクトロ スプレー イオン化質量のいずれかの正または負のイオン モードを使用して DMDTA^V (17...

ディスカッション

開発されたプロトコルが重要なステップ、前研究^1,3,4,8,15省略または省略する難しさまたは中の障害になった可能性を明らかにDMMTA^V DMDTA^Vの合成。DMMTA^Vは酸化に敏感な^1、5その合成のための化学試薬調製 N...

資料

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