Summary
Dit artikel presenteert een gewijzigde experimentele protocollen voor dimethylmonothioarsinic zuur (DMMTAV) en dimethyldithioarsinic zuur (DMDTAV) synthese, dimethylarsinic zuur (DMAV) thiolation door het mengen van DMAV inducerende , Na2S en H2zo4. Het gewijzigde protocol biedt een experimentele richtsnoer, waardoor het overwinnen van beperkingen van de synthese stappen die hebben geleid experimentele mislukkingen in kwantitatieve analyse tot kunnen.
Abstract
Dimethylated thioarsenicals zoals dimethylmonothioarsinic zuur (DMMTAV) en dimethyldithioarsinic zuur (DMDTAV), die worden geproduceerd door de metabolische weg van dimethylarsinic zuur (DMAV) thiolation, onlangs geweest gevonden in zowel het milieu als de menselijke organen. DMMTAV en DMDTAV kan worden gekwantificeerd om te bepalen van de ecologische effecten van dimethylated thioarsenicals en hun stabiliteit in milieucompartimenten. De methode van de synthese van deze verbindingen is unstandardized, waardoor eerdere studies uitdagende repliceren. Bovendien is er een gebrek aan informatie over opslagtechnieken, met inbegrip van de opslag van stoffen zonder soorten transformatie. Bovendien, omdat alleen beperkte informatie over synthesemethoden beschikbaar is, kunnen er experimentele problemen in de synthese van standaard chemicaliën en het uitvoeren van kwantitatieve analyse. De hier vermelde protocol biedt een praktisch gemodificeerde synthese-methode voor de dimethylated thioarsenicals, DMMTAV en DMDTAV, en zal helpen bij de kwantificering van soorten scheiding analyse met behulp van krachtige vloeistof chromatografie in combinatie met inductief gekoppeld plasma massaspectrometrie (HPLC-ICP-MS). De experimentele stappen van deze procedure werden gewijzigd door zich te concentreren op de voorbereiding van chemische reagentia, methoden van de filtratie en opslag.
Introduction
Aangezien dimethylarsinic zuur (DMAV) heeft aangetoond dat vertonen zowel acute toxiciteit en genotoxiciteit te wijten aan het ondergaan van methylation en thiolation bij inslikken1,2, heeft de metabolische weg van arseen thiolation is intensief studeerde zowel in vitro als in vivo3,4 zo goed als in de milieucompartimenten (bijv stortplaats percolaat)5,6. Eerdere studies hebben beide verminderd en thiolated-analogen van DMAV in levende cellen, voor voorbeeld, dimethylarsinous zuur (DMAIII), dimethylmonothioarsinic zuur (DMMTAV) en dimethyldithioarsinic zuur (gevonden DMDTAV)7,8,9, met dimethylated thioarsenicals zoals DMMTAV grotere toxiciteit dan andere anorganische of organische arsenicals10bekende exposeren. De overvloed aan giftige thioarsenicals heeft ernstige gevolgen voor milieu, aangezien zij een risico voor de mens en het milieu onder zeer sulfidic voorwaarden11 inhouden kunnen. Nochtans, de mechanismen van DMMTAV DMDTAV (trans) vorming en hun lot in milieucompartimenten nog nader moeten worden onderzocht. De kwantitatieve analyse van de thioarsenicals moet dus, verbetering van het inzicht van de milieu-effecten van DMMTAV DMDTAV.
Standaard chemicaliën weliswaar de basisvereiste voor kwantitatieve analyse, de normen van DMMTAV DMDTAV zijn moeilijk te verkrijgen door te repliceren van eerdere studies, vanwege het hoge risico van soorten omvorming tot andere soorten en unstandardized synthese procedures12. Bovendien, de methoden verwezen hebben beperkingen die tot praktische problemen leiden kunnen in de synthese van de standaard chemische en kwantitatieve analyse uit te voeren. DMMTAV en DMDTAV zijn meestal bereid door het mengen van DMAV, Na2S en H2, dus4 in een bepaalde molaire verhouding1 of doorborrelen H2S gas door middel van een oplossing van DMAV 13,14. De borrelende methode functies vervanging van zuurstof door zwavel met behulp van een directe levering van H2S gas, dat is zeer giftig en moeilijk te controleren voor een onervaren gebruiker. Omgekeerd, de bovenstaande mengen methode1, op grote schaal gebruikt voor de kwalitatieve analyse van DMMTAV enV DMDTA in milieu sudies5,6,12, beschikt over de thiolation van DMAV met H2S gegenereerd door het mengen van nb2S en H2dus4 en produceert DMMTAV en DMDTAV, waardoor gemakkelijker stoichiometrische controle tot doel chemicaliën, als ten opzichte van de directe gebruik van H2S gas.
Het mengen van de methode procedures1,3,4,8,15 referentie vermeld in deze studie tentoonstelling beperkingen in sommige van hun kritische experimentele stappen, die tot leiden kunnen experimentele mislukking. Bijvoorbeeld, zijn de details van specifieke oplosmiddel (dat wil zeggen, gedeïoniseerd water) voorbereiding en de extractie en kristallisatie van de gesynthetiseerde arsenicals overdreven afgekort of niet voldoende gedetailleerd beschreven. Dergelijke verspreide en beperkte informatie over procedurele stappen zou kunnen leiden tot de inconsistente vorming van thioarsenicals en onbetrouwbare kwantificering analyse. Daarom wordt het gewijzigde protocol ontwikkeld hierin beschreven de synthese van DMMTAV en DMDTAV voorraadoplossingen met kwantitatieve soorten scheiding analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. synthese van DMMTAV
-
Chemische preparaten en molaire verhouding mengen van DMAV, Na2S en H2SO4
Opmerking: DMAV: Na2S:H2zo4 = 1:1.6:1.6- Los 5.24 g DMAV in 40 mL gedeïoniseerd en N2-gezuiverd (verwijderd voor minstens 30 min) water in een centrifugebuis 50 mL.
- NB2S reagens te bereiden door ontbinding 14.41 g Na2S·9H2O in 50 mL gedeïoniseerd en N2-gezuiverd water in een erlenmeyer van 250 mL.
- H2dus4 reagens door 3,3 mL geconcentreerd zwavelzuur (96%) toe te voegen aan 40 mL gedeïoniseerd en N2voorbereiden-gezuiverd water in een centrifugebuis 50 mL.
Opmerking: Definitieve molaire verhouding van DMAV: Na2S:H2SO4 = 1:1.6:1.6 1,3,4,8,15. - Voeg de bereid 40 mL DMAV oplossing (stap 1.1.1) aan de 50 mL nb2S oplossing in de erlenmeyer van 250 mL (stap 1.1.2). Spoel de buis met DMAV met 10 mL gezuiverd water en voeg dit toe aan de kolf van 250 mL zo goed.
- Sluit de kolf of fles met een rubberstop van drie holes voorzien van glazen buizen. Gebruik de glazen buizen voor H-2, N2 gas instroom en uitstroom SO inlaat voor de oplossing van de4 , respectievelijk. Onmiddellijk na het sluiten van de kolf, toestaan N2 gasstroming in de kolf.
Opmerking: Gasdruk moet worden gehandhaafd te stromen over het oppervlak van de reactie-oplossing zonder spatten. - Sluit zuurbestendige buizen aan de glazen buis van de H2SO4 oplossing inlaat met een 50 mL injectiespuit om toe te voegen de bereid 40 mL H2dus4 oplossing (stap 1.1.3). Voeg 40 mL H2dus4 oplossing, langzaam en op een stapsgewijze manier.
Let op: Na toevoeging van zwavelzuur, worden witte dampen gegenereerd; Gebruik een goed geventileerde zuurkast. - Monitor kleur te veranderen van het reactiemengsel in de kolf terwijl het toevoegen van zwavelzuur met regelmatige tussenpozen. Handhaven een interval van 4-5 mL druppels H2dus4; het mengsel moet een witte bewolkt oplossing.
Opmerking: Noodstopbewaking geel neerslag mogelijk weergegeven als gevolg van snelle toevoeging van geconcentreerd zwavelzuur. - Zorgen voor dat de reactie-oplossing heeft gestaan voor 1 h sinds het begin van stap 1.1.4.
-
DMMTAV extractie met behulp van de extractiemethode van de vloeistof-vloeistof
- Giet de reactie-oplossing in een separatory trechter met ongeveer 200 mL diethylether na 1 uur.
- Schud de trechter voor 5-10 min, vrijgeven van gas meerdere malen door de afsluiter over te schakelen.
Opmerking: Samengestelde DMMTAV zal worden overgedragen aan de bovenste laag van diethylether (0.713 g·mL-1).
Let op: Diethylether gas mogelijk schadelijk; Gebruik een goed geventileerde zuurkast. - Verzamelen van de reactie-oplossing in een bekerglas en afzonderlijk verzamelen de diethylether met DMMTAV in een fles. Plaats van de reactie-oplossing terug in de dezelfde separatory trechter en voeg ongeveer 200 mL verse diethylether voor reshaking. Herhaal stap 1.2.2 - 1.2.3 driemaal.
- Giet de verzamelde diethylether uit stap 1.2.3 in de dezelfde separatory trechter opnieuw en voeg ongeveer 100 mL N2-gedeïoniseerd water gezuiverd. Schud gedurende 5-10 minuten, en gooi de N2-gezuiverd gedeïoniseerd water en een paar mL diethylether oog op zuiverheid. Het verzamelen van de resterende diethylether in een glazen petrischaaltje (minimale inwendige diameter van 160 mm) en de minimale hoogte van 50 mm.
- Breng de petrischaal glas in een handschoenenkastje voor N2 sfeer om te voorkomen dat soorten transformatie.
Let op: Zorg ervoor dat het oplosmiddel wordt niet in de vacuümpomp via het stopcontact van de pass-doos getrokken. - Droge tot een witte neerslag van dimethylmonothioarsinate (crystalized DMMTAV) wordt gevormd op de petrischaal glas.
Opmerking: Het protocol kan hier worden gepauzeerd.
-
Verificatie van gesynthetiseerde DMMTAV en opslag
- Het witte neerslag van crystalized DMMTAV, nemen en meten en registreren van het totale gewicht.
Let op: Met een goed geventileerde zuurkast of handschoenenkastje voorkomen dat inhalatie van waterstofsulfide gas. - Los crystalized DMMTAV in 50 mL N2-gedeïoniseerd water gezuiverd, en filtreer de gele neerslag over een 0,2-µm spuit filter.
- Neem aan dat de totale vanaf gebruikte DMAV wordt omgezet in DMMTAV, dat wil zeggen≈9, 649 mg As· L-1. Verdun DMMTAV stamoplossing te ≈1 mg· L-1 en ≈40 µg· L-1 voor verificatie analyse met behulp van Electrospray ionisatie massa Spectromtery (ESI-MS) en HPLC-ICP-MS, respectievelijk.
- Analyseren m/z DMMTAV met behulp van ESI-MS11,16 en fragmenten op m/z 155 in de positieve-ion-modus of op m/z 153 in de negatieve-ion modus (tabel 1).
Opmerking: Zie de referentiewaarden voor m/z (tabel 1). - Analyseren van chromatogram van DMMTAV in de stockoplossing met behulp van HPLC-ICP-MS11,16,17 met passende eluens voorwaarden en bevestigen een grote piek is gevonden bij de retentietijd die is beschreven de literatuur.
Opmerking: Zuiverheid van gesynthetiseerde DMMTAV moet worden berekend met behulp van de resultaten van de analyse uit stap 1.3.5. - De concentratie van de totale arseen met behulp van ICP-MS na zure vertering11 analyseren en berekenen van de werkelijke concentratie van de DMMTAV in gesynthetiseerde DMMTAV -stockoplossing met behulp van verdunningsfactoren en zuiverheid, zoals in de volgende vergelijking:
Geanalyseerde totaal als concentratie (µg· L-1) · Verdunning factor · Zuiverheid (%) = True DMMTAV concentratie in de DMMTAV -stockoplossing (µg· L-1) - DMMTAV stockoplossing bij 4 ° C in het donker voor verdere kwantitatieve soortvorming analyse18opslaan.
- Het witte neerslag van crystalized DMMTAV, nemen en meten en registreren van het totale gewicht.
2. synthese van DMDTAV
-
Chemische preparaten en molaire verhouding mengen van DMAV , Na2S en H2SO4
Opmerking: DMAV: Na2S:H2zo4 = 1:7.5:7.5- Los 1.38 g DMAV in 40 mL gedeïoniseerd water in een centrifugebuis 50 mL.
- NB2S reagens te bereiden door ontbinding 18.01 g Na,2S·9H,2O in een 50 mL gedeïoniseerd water in een erlenmeyer van 250 mL.
- Voorbereiding H2dus4 reagens door 4 mL geconcentreerd zwavelzuur (96%) toe te voegen aan 40 mL gedeïoniseerd water in een centrifugebuis 50 mL opgenomen.
Opmerking: Definitieve molaire verhouding van DMAV: Na2S:H2SO4 = 1:7.5:7.51,3,4,8,15. - Voeg de bereid 40 mL DMAV oplossing (stap 2.1.1) aan de 50 mL nb2S oplossing in de erlenmeyer van 250 mL (stap 2.1.2). Spoel de buis met DMAV met 10 mL gedeïoniseerd water en voeg dit toe aan de kolf van 250 mL zo goed.
- Voeg de bereid 40 mL H2dus4 oplossing (stap 2.1.3), langzaam en op een stapsgewijze manier, in de kolf.
- Monitor de kleur te veranderen van het reactiemengsel in de kolf terwijl het toevoegen van zwavelzuur met regelmatige tussenpozen. Handhaven een interval van 4-5 mL druppels H2dus4; het mengsel mag wit/geel bewolkt oplossing.
Opmerking: Noodstopbewaking geel neerslag mogelijk weergegeven als gevolg van een snelle toevoeging van geconcentreerd zwavelzuur.
Let op: Na toevoeging van zwavelzuur, worden witte dampen gegenereerd; Gebruik een goed geventileerde zuurkast. - Het handhaven van de reactie-oplossing in de kolf 's nachts zonder bekleding.
Opmerking: Het protocol kan hier worden gepauzeerd.
-
DMDTAV extractie met behulp van de extractiemethode solid-phase (SPE)
- Na de overnachting staande reactie, filter de reactie-oplossing met een C18-injectiespuit Typ silica gebaseerde SPE om val gesynthetiseerd DMDTAV op de hars.
Let op: Gebruik een goed geventileerde zuurkast. - 10 mM ammoniumacetaat (pH 6.3) voor te bereiden door ontbinding 0.77 g ammoniumacetaat op in 1 L gedeïoniseerd water. Elueer een voldoende volume van 10 mM ammoniumacetaat via de C18-spuit (stap 2.2.1) om uit te pakken van de geadsorbeerde DMDTAV. Het verzamelen van de gefilterde ammoniumacetaat op in een glazen petrischaaltje (minimale inwendige diameter van 160 mm) en de minimale hoogte van 50 mm.
- Breng de petrischaal glas in een handschoenenkastje voor N2 sfeer om te voorkomen dat soorten transformatie.
Let op: Zorgen oplosmiddel wordt niet in de vacuümpomp via het stopcontact van de pass-doos getrokken. - Droog totdat een witte neerslag van dimethyldithioarsinate wordt gevormd (crystalized DMDTAV) op de petrischaal glas.
Opmerking: Het protocol kan hier worden gepauzeerd.
- Na de overnachting staande reactie, filter de reactie-oplossing met een C18-injectiespuit Typ silica gebaseerde SPE om val gesynthetiseerd DMDTAV op de hars.
-
Verificatie van gesynthetiseerde DMDTAV en opslag
- Neem de witte neerslag van crystalized DMDTAV, en meten van het totale gewicht, opname van de meting.
Let op: Met een goed geventileerde zuurkast of handschoenenkastje voorkomen dat inhalatie van waterstofsulfide gas. - Los crystalized DMDTAV in 50 mL N2-gezuiverd gedeïoniseerd water in een 50 mL Centrifugeer buis en filtreer een eventueel neerslag over een 0,2-µm spuit filter.
- Neem aan dat de totale vanaf gebruikte DMAV wordt omgezet in DMDTAV, dat wil zeggen≈2, 539 mg As· L-1. Verdun DMDTAV stamoplossing te ≈1 mg· L-1 en ≈40 µg· L-1 voor verificatie analyse met behulp van ESI-MS en de HPLC-ICP-MS, respectievelijk.
- Analyseren m/z DMDTAV met behulp van ESI-MS11,16 en fragmenten op m/z 171 in de positieve-ion-modus of op m/z 169 in de negatieve-ion modus (tabel 1).
Opmerking: Zie de referentiewaarden voor m/z (tabel 1). - Analyseren van het chromatogram van DMDTAV in de stockoplossing met behulp van HPLC-ICP-MS11,16,17 met passende eluens voorwaarden en bevestigen dat een piek is gevonden bij de retentietijd die is beschreven in de literatuur.
Opmerking: Zuiverheid van gesynthetiseerde DMDTAV moet worden berekend met behulp van de resultaten van de analyse uit stap 2.3.5. - De concentratie van de totale arseen met behulp van ICP-MS na zure vertering11 analyseren en berekenen van de werkelijke concentratie van de DMDTAV in gesynthetiseerde DMDTAV -stockoplossing verdunningsfactoren en zuiverheid als de volgende vergelijking gebruikt:
Geanalyseerde totaal als concentratie (µg· L-1) · Verdunning factor · Zuiverheid (%) = True DMDTAV concentratie van de stockoplossing (µg· DMDTAV L-1) - DMDTAV stockoplossing bij 4 ° C in het donker voor verdere kwantitatieve soortvorming analyse18opslaan.
- Neem de witte neerslag van crystalized DMDTAV, en meten van het totale gewicht, opname van de meting.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Aangezien DMMTAV ten onrechte is opgesteld door de DMAIII synthese methode19, is verificatie van gesynthetiseerde DMMTAV en DMDTAV een cruciale stap voor de synthese en de winning en het bepalen van de ideale standaard chemische stoffen. Kunstmatige chemische stoffen kunnen worden geverifieerd door de piek van de DMMTAV (MW 154 g·mol-1) en de DMDTAV (MW 170 g·mol-1) massa-naar-charge verhouding (m/z) ofwel de positief of negatief ion modus van electrospray ionisatie-massa spectrometer (ESI-MS) door middel van real-time injectie. De referentiewaarden voor m/z zijn vermeld in tabel 119. Aanvullende verificatie van de geslaagde synthese van DMMTAV en DMDTAV werd uitgevoerd door het vergelijken van de resultaten van de analyse van het scheiding soorten van de retentietijd (RT) van grote pieken te verwijzen naar gegevens met behulp van HPLC-ICP-MS. Figuur 1 toont van soortgelijke RT van primaire en secundaire pieken, DMAV en DMMTAV (Figuur 1a) of DMDTAV (Figuur 1b), met behulp van 1,0 mL·min-1 5 mM mierenzuur als een eluens en een C18 vloeibare chromatografie (LC) kolom zoals beschreven in17. Merk op dat de RT van de grote toppen kan variëren afhankelijk van de instrumentaal en eluens omstandigheden, en welke kolom LC wordt gebruikt. Soorten opgenomen in de voorraadoplossingen van DMMTAV DMDTAV moeten vóór elke analyse, worden onderzocht, hoewel dit protocol suggereert opslagvoorwaardenvoor 4 ˚C in het donker, die onderhoudt gesynthetiseerde DMMTAV en DMDTA V met, respectievelijk, 2,2% en 5,8% transformatie tijdens de 13 weken voor analyse (Figuur 2).
Figuur 1: HPLC-ICP-MS chromatogram van de gesynthetiseerde DMMTAV en DMDTAV. 1: DMAV, 2: DMDTAV, en 3: DMMTAV werden gemeten als grote pieken bij 3.8 min, 5.9 min en 8.0 min in elke voorraadoplossingen van DMMTAV a: en b: DMDTAV, die waren overeenkwam met die gemeld door Li et al. in 201017. Instrumentale voorwaarden voor ICP-MS waren 1550 V RF power en 50 µL geïnjecteerde volume. Een C18-kolom werd met 5 mM mierenzuur een eluens17gebruikt. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: Stabiliteit van DMMTAV en DMDTAV bij 4 ˚C in het donker. Veranderingspercentages van als soort verdeling in elk van de stamoplossingen DMMTAV (een) en DMDTAV (b) voor 13 weken. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
| Gesynthetiseerd stockoplossing | Ion-modus | Fragmenten | m/z | Verwijzingen |
| DMMTAV | Positieve | [Me2As (SH) OH] + | 155 | 13,14,19,17,21,24 |
| [Me2As (OH) 2] + | 139 | 19,17 | ||
| [Me2AsS] + | 137 | 13,19,17,24 | ||
| [Me2As (S) SAsMe2] + | 275 | 13 | ||
| Negatieve | [Me2AsOS]- | 153 | 17,5,23 | |
| [MeAsSO]- | 138 | 17,5 | ||
| [AsSO]- | 123 | 17,5 | ||
| DMDTAV | Positieve | [Me2As (SH) 2] + | 171 | 19,17 |
| [Me2As (SH) OH] + | 155 | 19 | ||
| [Me2AsS] + | 137 | 19,17 | ||
| Negatieve | [Me2AsS2]- | 169 | 20,17,5,22 | |
| [MeAsS2]- | 154 | 20,17,5 | ||
| [AsS2]- | 139 | 17,5,22 |
Tabel 1: Structuur van gesynthetiseerde DMMTAV DMDTAVen kleine fragment ionen voorgesteld door positieve en/of negatief ion modus van ESI-MS. De lijst van DMMTAVDMDTAVen kleine fragmenten m/z gemeten door ESI-MS werd gereproduceerd van literatuur5,13,14,17,19 ,20,21,22,23,24. Merk op dat m/z pieken met instrumentale voorwaarden en/of matrices van de stamoplossingen variëren kunnen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het ontwikkelde protocol heeft verduidelijkt kritische stappen dat eerdere studies1,3,4,8,15 weggelaten of afgekort, die kunnen hebben geleid tot problemen met of falen tijdens DMMTAV en DMDTAV -synthese. Aangezien DMMTAV oxidatie-gevoelige1,5, chemische reagentia voor zijn synthese bereid waren met behulp van N2-gezuiverd gedeïoniseerd water (stappen 1.1.1 - 1.1.3) om te voorkomen dat de mogelijke vertraging van DMAV thiolation en de oxidatie van DMMTAV. DMMTAV opgesteld op basis van dit protocol had een zuiverheid van 92%. De verwijzing DMDTAV extractiemethode featured silica gebaseerde C18 kolom extractie met ammonium acetaat of fosfaat bufferoplossing als een eluens,3,4,7,8 met de zuiverheid van de aldus voorbereide DMDTAV variëren afhankelijk van de compartimenten van de kolom gebruikt, die niet wordt beschreven in verwijzingen studies,3,,4,8. In tegenstelling, het gebruik van wegwerp SPE in het ontwikkelde protocol (stap 2.2.1) toegestaan de winning van 88% zuiver DMDTAV. Daarnaast vorige methoden van DMDTAV kristalliseren verwezen slechts een freeze-drying procedure20, overwegende dat in dit protocol, eenvoudige drogen van de uitgepakte DMDTAV -oplossing in een sfeer van N2 binnen de handschoen vak (stap 2.2.3) geproduceerd een witte residu van crystalized dimethyldithioarsinate.
Verificatie van de identiteit van de gesynthetiseerde DMMTAV en DMDTAV is een cruciale stap voor het bepalen van de ideale standaard chemische. In onze eerdere werk16 op basis van dit protocol, grote fragmenten op m/z 155 in de modus van de positieve-ion en m/z 169 in de negatieve-ion modus werden ontdekt door ESI-MS analyse van als-gesynthetiseerd DMMTAV en DMDTAV, respectievelijk. Het laatste fragment werd toegeschreven aan [l3]2AsS(=S) S]- (d.w.z., [M-H]-), in goede overeenkomst met vorige resultaten5,17,20,22 , terwijl het fragment op m/z 155 werd toegewezen aan [l3]2As(=S)(OH) + H]+ (d.w.z., [M + H]+), nogmaals, in overleg met verwijzingen13,14, 17,19,21,24. Aangezien ESI-MS analyse kan niet worden gebruikt als de enige verificatiemethode, werden grote pieken in de chromatogrammen van DMMTAV DMDTAV stamoplossingen verkregen door HPLC-ICP-MS vergeleken met die gemeld door Li et al. 17 (Figuur 1). Hoewel DMAIII staat bekend als een intermediair geproduceerd in de eerste fase van DMMTAV vorming1,7,8,25, vertoont het lage stabiliteit, verdwijnen binnen 70 min19 en is derhalve niet aantoonbaar met deze procedure (Figuur 1).
Een ander doel van deze studie was om te suggereren opslagcondities voor DMMTAV en DMDTAV voorraadoplossingen met minder onzuiverheden te voorkomen sulfide-naar-oxide conversie en aldus grotere stabiliteit18te verwezenlijken. Omstandigheden bij de opslag hier gebruikt (dat wil zeggen, 4 ˚C in het donker) waarbinnen het behoud van de gesynthetiseerde DMMTAV en DMDTAV als belangrijkste vissoorten in stamoplossingen (Figuur 2) vier weken, met geen drastische ontleding waargenomen ook na 13 weken. Hoewel de oplosmiddelen pH (dat wil zeggen, met gedeïoniseerd water) kan gevolgen hebben voor de transformatie van soorten tijdens de opslag als gevolg van de aanwezigheid van inheemse10 en overtollige sulfide vissoort van oorsprong uit chemische reagentia zoals HS- of H2 S, de voorraadoplossingen onderhouden neutrale pH zonder belangrijke transformatie van de daarin opgenomen soorten (Figuur 2). Daarom kon stamoplossingen bij 4 ˚C in het donker worden bewaard voor 13 weken vóór de analyse van de kwantitatieve soortvorming.
In deze studie, was de referentiemethode voor het mengen van molaire verhouding van synthese DMMTAV en DMDTAV 1,3,4,8,15 aangepast zodat het produceren van stabiele DMMTAV en DMDTAV stamoplossingen voor HPLC-ICP-MS kwantitatieve analyse. Als gevolg van een gebrek aan kritieke stap details, waaronder niet alleen chemisch reagens voorbereiding, extractie, en kristallisatie stappen, maar ook omstandigheden bij de opslag van DMMTAV DMDTAV, moest stamoplossingen worden aangepast en geoptimaliseerd. Daarom voorraadoplossingen, bereid met behulp van dit protocol gelden voldoende voor kwantitatieve analyse van DMMTAV en DMDTAV voor milieudoeleinden toezicht.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit onderzoek werd gesteund door fundamentele wetenschap Research program (nummer Project: 2016R1A2B4013467) door de nationale onderzoek Stichting van Korea (NRF) gefinancierd door het ministerie van wetenschap, ICT & toekomst Planning 2016 en ook ondersteund door Korea basiswetenschap Instituut Research Program (nummer Project: C36707).
Materials
| 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 |
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).
