הכנת DMMTAV ו- DMDTAV באמצעות DMAV עבור ישומים סביבתיים: סינתזה, טיהור ואישור
Summary
מאמר זה מציג ששונה פרוטוקולים ניסיוני עבור dimethylmonothioarsinic חומצה (VDMMTA) סינתזה חומצה (VDMDTA) dimethyldithioarsinic, גרימת dimethylarsinic thiolation חומצה (DMAV) באמצעות ערבוב של DMAV , נה2S ו- H2אז4. פרוטוקול שהשתנה מספק קו מנחה ניסיוני, ובכך להתגבר על מגבלות של השלבים סינתזה גרם כשלים ניסיוני ב אנליזה כמותית.
Abstract
Dimethylated thioarsenicals כגון חומצה dimethylmonothioarsinic (DMMTAV) וחומצה dimethyldithioarsinic (DMDTAV), המיוצרים על ידי מסלול מטבולי של thiolation (DMAV) חומצה dimethylarsinic, היה לאחרונה למצוא הסביבה וכן את האיברים האנושיים. ניתן לכמת DMMTAV ו- DMDTAV כדי לקבוע את השפעות אקולוגיות של dimethylated thioarsenicals ויציבות שלהם בתקשורת סביבתית. שיטת סינתזה עבור תרכובות אלו היא unstandardized, ביצוע שכפול מחקרים קודמים מאתגר. יתר על כן, יש חוסר מידע על טכניקות אחסון, לרבות אחסון של תרכובות ללא שינוי מין. יתר על כן, כי מידע מוגבל לגבי שיטות סינתזה זמין, ייתכנו קשיים ניסיוני סינתזה כימיקלים תקן ביצוע אנליזה כמותית. פרוטוקול שהוצגו במסמך זה מספק שיטה סינתזה שהשתנה למעשה thioarsenicals dimethylated, DMMTAV ו- DMDTAV, ולא יעזרו כימות של מינים ניתוח הפרדה באמצעות נוזל ביצועים גבוהים כרומטוגרפיה בשיתוף עם פלזמה inductively בשילוב ספקטרומטר מסה (HPLC-ICP-MS). השלבים ניסיוני של הליך זה שונו על-ידי התמקדות הכנת ריאקטיבים כימיים, שיטות סינון ואחסון.
Introduction
מאז dimethylarsinic חומצה (DMAV) הוכח שהפגינו רעילות חריפה והן genotoxicity עקב עוברת מתילציה, thiolation בעת בליעה1,2, יש מסלול מטבולי של ארסן thiolation היה אינטנסיבי למד גם במבחנה וגם ויוו3,4 גם כן כמו הסביבה לתקשורת (למשל, לנדפיל leachate)5,6. מחקרים קודמים מצאו שניהם מופחת thiolated אנלוגים של DMAV חי תאים, למשל, dimethylarsinous חומצה (DMAהשלישי), חומצה dimethylmonothioarsinic (VDMMTA) של dimethyldithioarsinic (חומצה DMDTAV)7,8,9, עם dimethylated thioarsenicals כמו DMMTAV מפגין רעילות גדול אחר הידוע arsenicals אורגניות או אי-10. השפע של thioarsenicals רעיל יש השלכות סביבתיות חמורות, שכן הם עשויים להוות סיכון לבני אדם ולסביבה תחת תנאים מאוד sulfidic11. עם זאת, המנגנונים DMMTAV ואת היווצרות DMDTAV (שקף) וגורלם בתקשורת סביבתית עדיין דורשים לימוד נוסף. לפיכך, ניתוח כמותי של thioarsenicals נדרשת כדי לשפר את ההבנה של השפעות סביבתיות DMMTAV ו- DMDTAV.
למרות כימיקלים תקן הדרישה מפתח עבור ניתוח כמותי, בסטנדרטים של DMMTAV ו- DMDTAV שקשה להשיג על-ידי שכפול מחקרים קודמים, בשל הסיכון גבוה של מינים הסתדרותי מינים אחרים, שגרות סינתזה unstandardized12. יתר על כן, השיטות הפניה יש מגבלות שעלולות להוביל קשיים מעשיים סינתזה הכימיקלים תקן ביצוע אנליזה כמותית. DMMTAV ו- DMDTAV מוכנים בדרך כלל על ידי ערבוב DMAV, נה2S ו- H2כדי4 מסוימים יחס טוחנת1 ובין אם H2S גז באמצעות פתרון של DMAV 13,14. מבעבע בשיטה כולל החלפה של חמצן על ידי גופרית באמצעות אספקה ישירה של גז2S H, אשר, הוא רעיל מאוד, קשה לשלוט למשתמש לא מנוסה. לעומת זאת, לעיל ערבוב שיטה1, בשימוש נרחב לניתוח איכותי של DMMTAV ו-6,DMDTAV sudies סביבתי5,12, כולל את thiolation של DMAV ב- H2S שנוצר על ידי ערבוב נה2S ו- H2כדי4 ו מפיק DMMTAV ו- DMDTAV, ומאפשר יותר קל stoichiometric הבקרה לייצר יעד כימיקלים, כמו בהשוואה ישירה שימוש גז2S H.
ההפניה ערבוב שיטת הליכים1,3,4,8,15 מוזכרת זה המחקר בנספח מגבלות חלק את צעדיהם ניסיוני קריטי, אשר עלול להוביל כשל ניסיוני. לדוגמה, את הפרטים של הממס ספציפי (קרי, יונים מים) הכנה והפקת ו התגבשות arsenicals מסונתזת יתר מקוצר או שאינה מתוארת בפירוט מספיק. כגון התפזרו, מידע מוגבל על ושלבי עלול להוביל להיווצרות לא עקבי thioarsenicals וניתוח כימות לא אמין. לכן, פרוטוקול ששונה פיתח בזאת מתאר את הסינתזה של DMMTAV ופתרונות DMDTAV מניות עם ניתוח הפרדה כמותית מינים.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול מפותחת יש מובהר שלבים קריטיים כי הקודם מחקרים1,3,4,8,15 מושמט או מקוצר, אשר ייתכן שהובילו קשיים או תקלה במהלך סינתזהV DMMTAV ו- DMDTA. כמו DMMTAV הוא רגיש חמצון1,<sup class="…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי תוכנית מחקר מדעי בסיסי (פרויקט מס: 2016R1A2B4013467) דרך לאומי מחקר קרן של קוריאה (ב- NRF) ממומן על ידי משרד המדע, ICT & 2016 תכנון העתיד, נתמכת גם על ידי מדע בסיסי קוריאה מכון תכנית המחקר (פרויקט מס: C36707).
Materials
| 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 |
References
- Suzuki, K. T., et al. Dimethylthioarsenicals as arsenic metabolites and their chemical preparation. Chem. Res. Toxicol. 17, 914-921 (2004).
- Kuroda, K., et al. Microbial metabolite of dimethylarsinic acid is highly toxic and genotoxic. Toxicol. Appl. Pharmacol. 198, 345-353 (2004).
- Naranmandura, H., Iwata, K., Suzuki, K. T., Ogra, Y. Distribution and metabolism of four different dimethylated arsenicals in hamsters. Toxicol. Appl. Pharmacol. 245, 67-75 (2010).
- Naranmandura, H., et al. Comparative toxicity of arsenic metabolites in human bladder cancer EJ-1 cells. Chem. Res. Toxicol. 24, 1586-1596 (2011).
- Wallschlager, D., London, J. Determination of methylated arsenic-sulfur compounds in groundwater. Environ. Sci. Technol. 42, 228-234 (2008).
- Zhang, J., Kim, H., Townsend, T. Methodology for assessing thioarsenic formation potential in sulfidic landfill environments. Chemosphere. 107, 311-318 (2014).
- Shimoda, Y., et al. Proposal for novel metabolic pathway of highly toxic dimethylated arsenics accompanied by enzymatic sulfuration, desulfuration and oxidation. Trace Elem. Med. Biol. 30, 129-136 (2015).
- Naranmandura, H., Suzuki, T. K. Formation of dimethylthioarsenicals in red blood cells. Toxicol. Appl. Pharmacol. 227, 390-399 (2008).
- Leffers, L., Ebert, F., Taleshi, S. M., Francesconi, A. K., Schwerdtle, T. In vitro toxicological characterization of two arsenosugars and their metabolites. Mol. Nutr. Food Res. 57, 1270-1282 (2013).
- Wang, Q. Q., Thomas, J. D., Naranmandura, H. Important of being thiomethylated: Formation, Fate and Effects of methylated thioarsenicals. Chem. Res. Toxicol. 25, 281-289 (2015).
- Kim, Y. T., Lee, H., Yoon, H. O., Woo, N. C. Kinetics of dimethylated thioarsenicals and the formation of highly toxic dimethylmonothioarsinic acid in environment. Environ. Sci. Technol. 50, 11637-11645 (2016).
- Cullen, W. R., et al. Methylated and thiolated arsenic species for environmental and health research – A review on synthesis and characterization. J. Environ. Sci. 49, 7-27 (2016).
- Fricke, M., et al. Chromatographic separation and identification of products form the reaction of dimethylarsinic acid with hydrogen sulfide. Chem. Res. Toxicol. 18, 1821-1829 (2005).
- Fricke, M., Zeller, M., Cullen, W., Witkowski, M., Creed, J. Dimethylthioarsinic anhydride: a standard for arsenic speciation. Anal. Chim. Acta. 583, 78-83 (2007).
- Suzuki, K. T., Iwata, K., Naranmandura, H., Suzuki, N. Metabolic differences between twon dimethylthioarsenicals in rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 218, 166-173 (2007).
- Jeong, S., et al. Development of a simultaneous analytical method to determine arsenic speciation using HPLC-ICP-MS: Arsenate, arsenite, monomethylarsonic acid, dimethylarsinic acid, dimethyldithioarsinic acid, and dimethylmonothioarsinic acid. Microchem. J. 134, 295-300 (2017).
- Li, Y., Low, C. -. K., Scott, A. J., Amal, R. Arsenic speciation in municipal landfill leachate. Chemosphere. 79, 794-801 (2010).
- Conklin, D. S., Fricke, W. M., Creed, A. P., Creed, J. T. Investigation of the pH effects on the formation of methylated thio-arsenicals, and the effects of pH and temperature on their stability. J. Anal. At. Spectrom. 23, 711-716 (2008).
- Hansen, H. R., Raab, A., Jaspara, M., Milne, F. B., Feldmann, J. Sulfur-containing arsenical mistaken for dimethylarsinous acid [DMA(III)] and identified as a natural metabolite in urine: major implications for studies on arsenic metabolism and toxicity. Chem. Res. Toxicol. 17, 1086-1091 (2004).
- Mandal, B. K., Suzuki, K. T., Anzai, K., Yamaguchi, K., Sei, Y. A SEC-HPLC-ICP-MS hyphenated technique for identification of sulfur-containing arsenic metabolites in biological samples. J. Chromatogr. B. 874, 64-76 (2008).
- Bartel, M., Ebert, F., Leffers, L., Karst, U., Schwerdtle, T. Toxicological characterization of the inorganic and organic arsenic metabolite thio-DMAV in cultured human lung cells. J. Toxicol. 2011, (2011).
- An, J., et al. Formation of dimethyldithioarsinic acid in a simulated landfill leachate in relation to hydrosulfide concentration. Environ. Geochem. Health. 38, 255-263 (2016).
- Chen, B., et al. Arsenic speciation in the blood of arsenite-treated F344 rats. Chem. Res. Toxicol. 26, 952-962 (2013).
- Alava, P., et al. HPLC-ICP-MS method development to monitor arsenic speciation changes by human gut microbiota. Biomed. Chromatogr. 26, 524-533 (2012).
- Kurosawa, H., et al. A novel metabolic activation associated with glutathione in dimethylmonoarsinic acid (DMMTAV)-induced toxicity obtained from in vitro reaction of DMMTAV with glutathione. J. trace Elem. Med. Biol. 33, 87-94 (2016).
