DMMTAV 및 환경 응용 프로그램에 대 한 DMAV 를 사용 하 여 DMDTAV 의 준비: 합성, 정화, 및 확인

요약

이 문서에서는 dimethylmonothioarsinic 산 (DMMTA^V)에 대 한 수정된 실험 프로토콜 제공 및 dimethyldithioarsinic 산 (DMDTA^V) 합성을 유도 하는 DMA^{V의 혼합을 통해 dimethylarsinic 산 (DMAV) thiolation} , 나₂S, 그리고 H₂이렇게₄. 수정된 프로토콜 합성 단계 정량 분석에서 실험 오류 발생 수의 한계를 극복 함으로써 실험 지침을 제공 합니다.

초록

Dimethylmonothioarsinic 산 (DMMTA^V) 등 Dimethylated thioarsenicals 및 dimethyldithioarsinic 산 (^VDMDTA), dimethylarsinic 산 (DMA^V) thiolation의 대사 경로 의해 생산, 최근 되었습니다. 환경 뿐만 아니라 인간 장기에서 발견. DMMTA^V 및 DMDTA^V dimethylated thioarsenicals 및 환경 미디어에서 그들의 안정성의 생태 효과 결정 하기 위해 측정할 수 있습니다. 이 화합물에 대 한 합성 방법은 표준화 된, 이전의 연구 도전 복제 만들기입니다. 또한, 스토리지 기술, 종 변환 없이 화합물의 스토리지를 포함 하 여에 대 한 정보의 부족이 이다. 또한, 합성 방법에 대 한 제한 된 정보만 사용할 수 있기 때문에, 표준 화학 물질 합성 및 정량 분석 실험 어려움이 있을 수 있습니다. 여기에 소개 하는 프로토콜 dimethylated thioarsenicals, DMMTA^V 및 DMDTA^V, 실질적으로 수정 된 합성 방법을 제공 하 고 고성능 액체를 사용 하 여 종 분리 분석의 정량화에 도움이 될 것입니다. 유도 결합된 플라즈마 질량 분석 (HPLC-ICP-MS)와 함께에서 착 색 인쇄기. 이 절차의 실험 단계 화학 시 약, 여과 방법, 및 스토리지의 준비에 집중 하 여 수정 되었습니다.

서문

때문에 dimethylarsinic 산 (DMA^V) 급성 독성 및 메 틸 화 및 섭취^1,2시 thiolation 인 genotoxicity 입증 되었습니다, 비소 thiolation의 대사 경로 되어 집중적으로 공부 하는 생체 외에서 그리고 vivo에서^3,4 도 환경 미디어 (예: 매 립 지 침 출 수)^5,6. 모두 감소 하 고 생활에 DMA^V 의 thiolated 아날로그 세포, 예를 들어, dimethylarsinous 산 (DMA^III), dimethylmonothioarsinic 산 (DMMTA^V), 및 dimethyldithioarsinic 산 (이전 연구 발견 DMDTA^V)^7,,89, dimethylated thioarsenicals DMMTA^V 무기 또는 유기 arsenicals¹⁰알려진 다른 것 보다 더 큰 독성을 전시 등으로. 매우 독성 thioarsenicals의 풍부한이 있다 심각한 환경 영향, 그들은 인간과 매우 sulfidic 조건¹¹환경에 위험을 초래할 수 있기 때문. 그러나, DMMTA^V DMDTA^V (트랜스) 형성 및 환경 미디어에 그들의 운명을의 메커니즘은 여전히 추가 연구가 필요합니다. 따라서, thioarsenicals의 정량 분석 DMMTA^V 및 DMDTA^V의 환경에 미치는 영향의 이해를 개선 하기 위해 필요 합니다.

DMMTA^V 및 DMDTA^V 의 기준은 다른 종으로 종 변환의 높은 위험 때문에 이전 연구를 복제 하 여 얻기 어려운 표준 화학 물질은 정량 분석에 대 한 주요 요구 사항, 그리고 unstandardized 합성 절차¹². 또한, 참조 하는 방법 제한이 표준 화학 물질 합성 및 정량 분석에 실질적인 어려움을 이어질 수 있습니다. DMMTA^V 및 DMDTA^V 는 일반적으로 특정 어 금 니 비율¹ 또는 버블링 H₂S₄ 의 DMA^{V 13,14의}솔루션을 통해 가스 그래서 DMA^V, 나₂S, 그리고 H₂를 혼합 하 여 준비 됩니다. 버블링 메서드 기능 대체 황 H₂S 가스는 매우 독성 하 고 미숙한 사용자에 대 한 제어 하기 어려운의 직접적인 공급을 사용 하 여 산소의. 반대로, 위의 혼합 방법¹, DMMTA^V 및 환경 sudies^5,DMDTA^{V 6,12}, 질적 분석을 위해 널리 이용 되는 thiolation의 특징 DMA^V H₂S₄ 와 DMMTA^V 및 DMDTA^V,으로 대상 화학 물질을 생산 하는 화학 량 론 제어 쉽게 수 있도록 생산 하 고 직접에 비해 너무 나₂S와 H₂를 혼합 하 여 생성 된 사용 하 여 H₂S 가스의.

일부 발생할 수 있습니다 그들의 중요 한 실험 단계에서이 연구 전시 한계에 언급 된 방법 절차^1,3,4,,815 혼합 참조 실험적 오류입니다. 예를 들어 특정 용 매 (즉, 이온을 제거 된 물) 준비 및 추출의 세부 사항 및 합성된 arsenicals의 결정 화-약식 또는 충분 한 세부 사항에 설명 되지 않은. 이러한 분산 및 절차 단계에 대 한 제한 된 정보 thioarsenicals 및 신뢰할 수 없는 정량화 분석의 일관성 형성으로 이어질 수 있습니다. 따라서, 본 개발 수정된 프로토콜 DMMTA^V 및 DMDTA^V 재고 솔루션 양적 종 분리 분석의 종합을 설명 합니다.

프로토콜

1입니다. DMMTA^V 의 합성

1. 화학 준비 및 어 금 니 비율 혼합 DMA^V, 나₂, S 및 H₂이렇게₄
   참고: DMA^V: 없음₂S:H₂이렇게₄ = 1:1.6:1.6
   1. 5.24 g DMA^V 40 mL 이온된과 N₂의 분해-제거 (적어도 30 분 동안 제거) 50 mL 원심 분리기 튜브에 물.
   2. 나₂S·9H₂O 50 ml 이온과 N₂의 14.41 g을 용 해 하 여 Na₂S 시 약 준비-250 mL 플라스 크에 물 제거.
   3. 그래서₄ 시 약 40 mL에 집중된 한 황산 (96%)의 3.3 mL를 추가 하 여 이온 H₂와 N₂준비-50 mL 원심 분리기 튜브에서 물 제거.
      참고: DMA^V의 마지막 어 금 니 비율: 없음₂S:H₂등₄ = 1:1.6:1.6 ^1,,34,,815.
   4. 250 mL 플라스 크 (1.1.2 단계)에 포함 된 없음₂S 솔루션 50 mL를 DMA^V 솔루션 (1.1.1 단계)의 준비 40 mL를 추가 합니다. DMA^V 제거 물 10 mL와 함께 들어 있는 튜브를 헹 구 고 뿐만 아니라 250 mL 플라스 크에 이것을 추가.
   5. 유리 튜브 장착 3 홀 고무 마 개와 함께 플라스 크를 닫습니다. 유리를 사용 하 여 튜브 N₂ 가스 유입, 유출, 변조 및 H₂이렇게₄ 솔루션 입구, 각각. 즉시 플라스 크를 닫은 후 플라스 크에 N₂ 가스 흐름을 허용 합니다.
      참고: 가스 압력 없이 튀는 반응 솔루션의 표면 흐름 유지 되어야 한다.
   6. 산 성 저항 튜빙 H₂의 유리 튜브 등₄ 솔루션 입구 그래서 H₂의 준비 된 40 mL를 추가 하려면 50 mL 주사기와 연결₄ 솔루션 (1.1.3 단계). 그래서 H₂의 40 mL를 추가₄ 솔루션, 천천히 그리고 stepwise 방식에서.
      주의: 황산, 추가 시 흰색 가스 생성 됩니다; 환기가 연기 후드를 사용 합니다.
   7. 정기적으로 황산을 추가 하는 동안 플라스 크에서 반응 혼합물의 색상 변화를 모니터링 합니다. 그래서 H₂의 상품 4-5 mL의 간격 유지₄. 혼합물은 흰색 흐린 솔루션 이어야 한다.
      참고: 즉각적인 노란색 강 수 집중된 한 황산의 빠른 추가 인해 나타날 수 있습니다.
   8. 반응 솔루션 단계 1.1.4의 시작 이후 1 시간 서 있다 확인 하십시오.
2. DMMTA^V 추출 액체-액체 추출 방법을 사용 하 여
   1. 1 시간 후 반응 솔루션을 diethyl 에테르의 약 200 mL를 포함 하는 separatory 깔때기에 붓는 다.
   2. 자 지를 전환 하 여 여러 번 가스를 방출 하는 5-10 분에 대 한 퍼 널을 흔들어.
      참고: 합성된 DMMTA^V diethyl 에테르 (0.713 g·mL^-1)의 상위 계층에 전송 됩니다.
      주의: Diethyl 에테르 가스 해로울 수 있습니다; 환기가 연기 후드를 사용 합니다.
   3. 비 커에 반응 솔루션을 수집 하 고 별도로 수집 diethyl 에테르 DMMTA^V 병에 포함 된. 다시 동일한 separatory 깔때기에에서 반응 솔루션을 놓고 신선한 diethyl 에테르 reshaking의 약 200 mL를 추가 합니다. 단계 1.2.2-1.2.3 세 번 반복 합니다.
   4. 다시, 동일한 separatory 깔때기로 1.2.3 단계에서 수집 된 diethyl 에테르를 부 어 고 추가 약 100 mL N₂-이온된 수를 제거. 5-10 분 동안 흔들어 하 고 N₂를 삭제-이온된 수와 순수성을 위해 diethyl 에테르의 몇 mL를 제거. (최소 내경 160 m m) 및 50 mm의 최소 높이 유리 페 트리 접시에 나머지 diethyl 에테르를 수집 합니다.
   5. 종 변화를 방지 하기 위해 N₂ 분위기 장갑 상자에 유리 페 트리 접시를 전송 합니다.
      주의: 용 매는 통과 상자의 콘센트를 통해 진공 펌프에 뽑아 하지 있는지 확인 합니다.
   6. Dimethylmonothioarsinate의 백색 침전까지 건조 (crystalized DMMTA^V) 유리 페 트리 접시에 형성 된다.
      참고: 프로토콜 수 수 일시 중지 여기.
3. 합성된 DMMTA^V 및 스토리지의 확인
   1. 받아 crystalized DMMTA^V의 백색 침전 및 측정 하 고 그것의 총 무게를 기록.
      주의: 황화 수소 가스의 흡입을 방지 하기 위해 통풍이 잘 연기 후드 나 글로브 박스를 사용 합니다.
   2. 디졸브 crystalized DMMTA^V N₂의 50 ml-이온된 수를 제거 하 고 노란색 침전 0.2 µ m 주사기 필터를 통해 필터링.
   3. 가정 사용된 DMA^V 로 총 DMMTA^V, 즉≈9, 649 mg As·로 변환 됩니다 L^-1 ≈1 mg· DMMTA^V 재고 솔루션을 희석 L^-1 과 ≈40 µg· L^-1 분무 이온화를 사용 하 여 검증 분석에 대 한 질량 Spectromtery (ESI-석사)와 HPLC-ICP-MS, 각각.
   4. DMMTA^V 긍정적인 이온 모드에서 m/z 155 또는 부정적인 이온 모드 (표 1)에서 m/z 153 ESI MS^11,16 와 조각을 사용 하 여의 m/z 를 분석 합니다.
      참고: m/z (표 1)의 참조 값을 참조 합니다.
   5. HPLC-ICP-MS^11,,1617 를 사용 하 여 적절 한 eluent 조건 재고 솔루션에서 DMMTA^V 의 크로마를 분석 하 고 확인 하는 주요 피크에 설명 된 보존 기간에서 발견 되는 문학입니다.
      참고: 합성된 DMMTA^V 의 순 결 해야 계산 단계 1.3.5에서에서 분석 결과 사용 하 여.
   6. 산 성 소화¹¹ 후 ICP-MS를 사용 하 여 총 비소 농도 분석 하 고 희석 요인 및 다음 방정식에서 순도 사용 하 여 합성된 DMMTA^V 재고 솔루션에 진정한 DMMTA^V 농도 계산:
      농도 (µg·로 분석 된 총 L^-1) · 희석 비율 · 순도 (%) = DMMTA^V 재고 솔루션 (µg·에서에서 진정한 DMMTA^V 농도 L^-1)
   7. 추가 양적 speciation 분석¹⁸어둠 속에서 4 ° C에서 DMMTA^V 재고 솔루션을 저장 합니다.

2입니다. DMDTA^V 의 합성

1. 화학 준비 및 어 금 니 비율 혼합 DMA^V , 나₂, S 및 H₂이렇게₄
   참고: DMA^V: 없음₂S:H₂이렇게₄ = 1:7.5:7.5
   1. 1.38 g 40 이온된 물 50 mL 원심 분리기 튜브에서에 DMA^V 의 분해.
   2. 나₂S·9H₂O 250 mL 플라스 크에 물 50 mL 이온된의 18.01 g을 용 해 하 여 Na₂S 시 약을 준비 합니다.
   3. 그래서 이온된 물 40 mL에 집중된 한 황산 (96%)의 4 개 mL를 추가 하 여₄ 시 약 50 mL 원심 분리기 튜브에 포함 된 H₂를 준비 합니다.
      참고: DMA^V의 마지막 어 금 니 비율: 없음₂S:H₂등₄ = 1:7.5:7.5^1,,34,,815.
   4. 250 mL 플라스 크 (단계 2.1.2)에 포함 된 없음₂S 솔루션 50 mL를 DMA^V 솔루션 (2.1.1 단계)의 준비 40 mL를 추가 합니다. 이온된 수 10 mL와 DMA^V 를 포함 하는 튜브를 헹 구 고 뿐만 아니라 250 mL 플라스 크에 이것을 추가.
   5. 그래서 H₂의 준비 된 40 mL를 추가₄ 솔루션 (2.1.3 단계) 천천히 그리고 플라스 크에 stepwise 방식에서.
   6. 정기적으로 황산을 추가 하는 동안 플라스 크에서 반응 혼합물의 색상 변화를 모니터링 합니다. 그래서 H₂의 상품 4-5 mL의 간격 유지₄. 혼합 백색/황색 흐린 솔루션 이어야 한다.
      참고: 즉각적인 노란색 강 수 집중된 한 황산의 빠른 추가 인해 나타날 수 있습니다.
      주의: 황산, 추가 시 흰색 가스 생성 됩니다; 통풍이 잘 연기 후드를 사용 합니다.
   7. 덮 음 없이 하룻밤 플라스 크에서 반응 솔루션을 유지 관리 합니다.
      참고: 프로토콜 수 수 일시 중지 여기.
2. 고체 상 추출 (SPE) 메서드를 사용 하 여 DMDTA^V 추출
   1. 밤새 서 반응 후 반응 솔루션 C18 주사기를 사용 하 여 트랩 하려면 실리 카 기반 SPE를 입력 필터 합성 수 지에 DMDTA^V .
      주의: 환기가 연기 후드를 사용 합니다.
   2. 0.77 g 염화 아세테이트 이온 물 1 L에 용 해 하 여 10 m m 염화 아세테이트 (pH 6.3)을 준비 합니다. C18 주사기 (단계 2.2.1) 추출 흡착된 DMDTA^V를 통해 충분 한 양의 10 m m 염화 아세테이트 elute. 필터링 된 암모늄 아세테이트 페 트리 접시 (최소 내경 160 m m)와 최소 높이 50 m m의 유리에서를 수집 합니다.
   3. 종 변화를 방지 하기 위해 N₂ 분위기 장갑 상자에 유리 페 트리 접시를 전송 합니다.
      주의: 용 매는 통과 상자의 콘센트를 통해 진공 펌프에 뽑아 하지 있는지 확인 합니다.
   4. Dimethyldithioarsinate의 백색 침전 될 때까지 건조 (crystalized DMDTA^V) 유리 페 트리 접시에 형성.
      참고: 프로토콜 수 수 일시 중지 여기.
3. 합성된 DMDTA^V 및 스토리지의 확인
   1. Crystalized DMDTA^V의 백색 침전을 측정 기록의 총 무게를 측정.
      주의: 황화 수소 가스의 흡입을 방지 하기 위해 통풍이 잘되는 증기 두건 또는 장갑 상자를 사용 합니다.
   2. 디졸브 crystalized DMDTA^V N₂의 50 ml-제거 이온된 물 50 mL 튜브, 원심 및 어떤 침전 0.2 µ m 주사기 필터를 통해 필터링.
   3. 가정 사용된 DMA^V 로 총 DMDTA^V, 즉≈2, 539 mg As·로 변환 됩니다 L^-1 ≈1 mg· DMDTA^V 재고 솔루션을 희석 L^-1 과 ≈40 µg· ESI-MS와 HPLC-ICP-MS, 각각 사용 하 여 확인 분석을 위해 L^-1
   4. M/z DMDTA^V 사용 하 여 ESI MS^11,16 조각 긍정적인 이온 모드에서 m/z 171 또는 부정적인 이온 모드 (표 1)에서 m/z 169의 분석.
      참고: m/z (표 1)의 참조 값을 참조 합니다.
   5. HPLC-ICP-MS^11,,1617 를 사용 하 여 적절 한 eluent 조건 재고 솔루션에서 DMDTA^V 의 크로마를 분석 하 고 피크에 설명 된 보존 기간에서 발견 된다 확인 문학입니다.
      참고: 합성된 DMDTA^V 의 순 결 해야 계산 단계 2.3.5에서에서 분석 결과 사용 하 여.
   6. 산 성 소화¹¹ 후 ICP-MS를 사용 하 여 총 비소 농도 분석 하 고 다음 방정식으로 희석 요인 및 순도 사용 하 여 합성된 DMDTA^V 재고 솔루션에 진정한 DMDTA^V 농도 계산:
      농도 (µg·로 분석 된 총 L^-1) · 희석 비율 · 순도 (%) = 재고 솔루션 (µg· DMDTA^V 의 진정한 DMDTA^V 농도 L^-1)
   7. 추가 양적 speciation 분석¹⁸어둠 속에서 4 ° C에서 DMDTA^V 재고 솔루션을 저장 합니다.

결과

DMMTA^V 실수로 DMA^III 합성 방법¹⁹준비 되었습니다, 합성된 DMMTA^V 및 DMDTA^V 의 확인 이므로 합성 및 추출 및 이상적인 표준 결정에 대 한 중요 한 단계 화학 재료입니다. 합성된 화학 물질 피크의 DMMTA^V (MW 154 g·mol^-1) 및 DMDTA^V (MW 170 g·mol^-1) 질량 대 전 비 (m/z) 분무 이온화 질량의 포지티브 또?...

토론

개발된 프로토콜은 중요 한 단계는 이전 연구^1,,34,,815 생략 또는 약식, 수 있다 이끌어 어려움 또는 중 오류를 명확히 DMMTA^V 및 DMDTA^V 합성. 화학 시 약의 합성에 대 한 N₂를 사용 하 여 준비 DMMTA^V 는 산화에 민감한^1,

자료

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