Preparação de DMMTAV DMDTAV usando DMAV para aplicações ambientais: síntese, purificação e confirmação
Summary
Este artigo apresenta protocolos experimentais modificados por ácido dimethylmonothioarsinic (DMMTAV) e a síntese de ácido (DMDTAV) dimethyldithioarsinic, induzindo dimethylarsinic ácido (DMAV) thiolation através da mistura de DMAV , At2S e H2então4. O protocolo modificado fornece uma orientação experimental, desse modo, superando limitações as etapas de síntese que poderia ter causado falhas experimentais em análise quantitativa.
Abstract
Dimethylated thioarsenicals, tais como o ácido dimethylmonothioarsinic (DMMTAV) e ácido dimethyldithioarsinic (DMDTAV), que são produzidas pela via metabólica de dimethylarsinic ácido (DMAV) thiolation, tem sido recentemente encontrado o ambiente, bem como os órgãos humanos. DMMTAV e DMDTAV podem ser quantificado para determinar os efeitos ecológicos de dimethylated thioarsenicals e sua estabilidade em meios ambientais. O método de síntese para esses compostos é unstandardized, fazendo replicando desafiador de estudos anteriores. Além disso, há uma falta de informação sobre técnicas de armazenamento, incluindo armazenamento de compostos sem transformação de espécies. Além disso, porque apenas informações limitadas sobre métodos de síntese estão disponíveis, pode haver dificuldades experimentais em sintetizar produtos químicos padrão e realizar a análise quantitativa. O protocolo apresentado neste documento fornece um método de síntese praticamente modificado para o thioarsenicals dimethylated, DMMTAV e DMDTAVe ajudará na quantificação da análise de separação de espécies usando líquido de alto desempenho cromatografia em conjunto com a espectrometria de massa de plasma indutivo (HPLC-ICP-MS). Os passos deste procedimento experimentais foram modificados, centrando-se na preparação de reagentes químicos, métodos de filtração e armazenamento.
Introduction
Desde que o ácido dimethylarsinic (DMAV) demonstrou-se a expor tanto a toxicidade aguda e a genotoxicidade devido a sofrer metilação e thiolation após a ingestão de1,2, a via metabólica de arsênico thiolation tem foi intensamente estudado tanto in vitro e in vivo3,4 , bem como em meios ambientais (por exemplo, percolado de aterro)5,6. Estudos anteriores descobriram ambos reduziram e células thiolated análogos de DMAV na vida, por exemplo, dimethylarsinous ácido (DMAIII), ácido dimethylmonothioarsinic (DMMTAV) e dimethyldithioarsinic (ácido DMDTAV)7,8,9, com dimethylated thioarsenicals como DMMTAV apresentando toxicidade maior do que outro conhecido inorgânicos ou orgânicos arsenicals10. A abundância de thioarsenicals altamente tóxicos tem sérias implicações ambientais, uma vez que eles podem representar um risco para os seres humanos e o ambiente sob condições altamente sulfidic11. No entanto, os mecanismos de DMMTAV e DMDTAV (trans) formação e seus destinos em meios ambientais ainda exigem um estudo mais aprofundado. Assim, a análise quantitativa de thioarsenicals é necessário para melhorar a compreensão dos efeitos ambientais de DMMTAV e DMDTAV.
Embora produtos químicos padrão são o requisito-chave para análise quantitativa, os padrões de DMMTAV e DMDTAV são difíceis de obter, replicando a estudos anteriores, devido ao alto risco de transformação de espécies em outras espécies e procedimentos de síntese unstandardized12. Além disso, os métodos referenciados têm limitações que podem levar a dificuldades de ordem práticas em sintetizar os químicos padrão e realizar a análise quantitativa. DMMTAV DMDTAV comumente preparam e misturando DMAV, Na2S e H2para4 , em uma certa relação molar1 ou borbulhamento H2S de gás através de uma solução de DMAV 13,14. A substituição de recursos de método subida de oxigênio por enxofre usando um fornecimento directo de gás H2S, que é altamente tóxico e difícil de controlar para um usuário inexperiente. Por outro lado, o acima mistura método1, amplamente utilizado para a análise qualitativa de DMMTAV e DMDTAV em sudies ambiental5,6,12, apresenta o thiolation de DMAV com H2S gerados pela mistura Na2S e H2para que4 e produz DMMTAV e DMDTAV, permitindo mais fácil estequiométrico controle para produzir produtos químicos de alvo, como em comparação com o direto uso do gás de H2S.
A referência que mistura método procedimentos1,3,4,8,15 mencionado em limitações de exposição deste estudo em alguns dos seus passos críticos experimentais, que podem levar a falha experimental. Por exemplo, os detalhes da preparação de solvente específico (ou seja, água deionizada, água) e a extração e cristalização dos arsenicals sintetizados são excessivamente abreviados ou não descritas em detalhes suficientes. Tais dispersaram e informações limitadas sobre actos processuais podem levar à formação inconsistente de thioarsenicals e análise de quantificação confiável. Portanto, o protocolo modificado desenvolvido neste documento descreve a síntese de DMMTAV e DMDTAV soluções estoque com análise de separação quantitativa de espécies.
Protocol
Representative Results
Discussion
O protocolo desenvolvido clarificou passos críticos que estudos anteriores1,3,4,8,15 omitido ou abreviado, que pode ter levado a dificuldades com ou falha durante Síntese deV DMMTAV e DMDTA. Como DMMTAV é sensível à oxidação1,5, reagentes químicos para sua sínt…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de pesquisa de ciência básica (número do projecto: 2016R1A2B4013467) através do nacional pesquisa Fundação da Coreia (NRF) financiado pelo Ministério da ciência, TIC & futuro planejamento 2016 e também apoiada pela ciência básica de Coreia Instituir o programa de pesquisa (número do projecto: 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 |
Riferimenti
- 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).
