高速液体クロマトグラフィー ESI Q TOF MS と光誘起分解によるエリスロマイシンの除去を使用して水生環境における医薬品の識別

固相抽出の結果として暗い緑のソリューションに黄色がクロロフィルを含むの存在を示されているすべてのケースで得られた物質 (図 1)。この水のサンプルに含まれる医薬品がその濃度から目に見える着色につながるだろうし、その吸光度は、一般的に低すぎるでしょう。医薬品の発生では、高速液体クロマトグラフィーと高分解能質量分析法を使用して分析する必要があります。 非ターゲット分析、高速液体クロマトグラフィー-ESI-Q-TOF-MS が各化合物のイオンのための正確な質量を取得することができますその卓越した質量精度のため使用されました。実行される分析の質量検出クロマト グラムは、クロマト グラフの分離のコースに記録されている各質量スペクトルの最も強烈なピークを表示する基本ピーク クロマト グラム (BPC)、表されました。図 2に示す例では、ライン川から水のサンプルの BPC を示します。 売り込みには、異なる m/z 値、7 件は、BPC でマークされた、それ故にさまざまな化合物を反映して 25 歳以上ピークが含まれています。物質が不明な先験的頃、分子式を導出する通常識別する最初のステップで構成されます。同位体パターンは環境試料中濃度を低いサンプルのためのすべてのケースでは観測されないことが、これは正確な質量と TOF 検出によって提供される同位体パターンによって実現されます。ドイツ環境庁 (姥) 約 630 化合物を含む環境で医薬品などの公共データベースの助けを借りて、候補者の小さなグループの予備 id が成功した多くの場合。最終的な証拠のためか、市販の基準との比較を行うことができるまたは MS/MS の断片化パターンは、考慮されるかもしれない (図 3)。 この作品は、保存期間に関する基準との比較は非常に多くドイツの地表水は、医薬品の同定を占めています。これらの物質は、メトプロ ロール、β ブロッカー、カルバマゼピン、鎮痛薬、マクロライド系抗生物質のエリスロマイシン A A. エリスロマイシンは、さらに本研究で検討した例として機能の派生物 anhydroerythromycin に含まれます。研究のライン川サンプルいた 7.6 の pH および 16.5 ° c. の平均温度この pH では、試料水に存在する anhydroerythromycin を予想でしょう。詳細な分析のための試料水抽出イオン クロマト グラム (Eic) は基準 (図 4) と比較しました。 比較は、メトプロ ロール、カルバマゼピン、anhydroerythromycin の保持時間と観測の analytes の良い一致を示しています。参照の標準的な anhydroerythromycin の EIC には、2 つのピーク、脱水がエリスロマイシンの 2 つの異なるサイトで起きた 2 種類の化合物が表示されます。しかし、1 つだけ anhydroerythromycin の異性体はライン川のサンプルで確認されました。エリスロマイシン自体のみトレースに存在していた。したがって、MS/MS スペクトルを取得できませんでした。抗生物質とその dehydrate の正確な質量は、表 2に与えられています。EIC、従って m/z 値と保持時間、メトプロ ロール、carbamazepin を使用してライン川サンプルではエリスロマイシンと anhydroerythromycin を識別できます。 水生環境について、下水処理場を通過し、地表水に入るから医薬品を防ぐために重要です。効果的な除去のための探求、異なる pH 値で紫外線照射実験を行ったエリスロマイシンの例として。濃度-時間 (t c) 図は対時間質量領域を使用して記録された Eic に由来するプロット。劣化は、式 2 によって記述されていた。エリスロマイシンは、エリスロマイシン A および B および anhydroerythromycin A の後者の 2 つの異性体で構成されます。エリスロマイシン A の計算適合c t曲線は図 5のとおりです。PH 7 で加速の低下が観察されました。これは、すべて 4 つの化合物を学び、示されていないデータに適用されます。結果として、エリスロマイシンの光誘起劣化は、中性 pH の周り実施されなければなりません。ライン川のサンプルの場合、pH 調整は必要でした。 医薬品の紫外線も特定されたすべての 3 つの pH 値であった。彼らの対応する構造の提案と紫外線の概要については、表 3 で与えられます。紫外線、m/z 製品の速度論的解析の例として 720 サーブを =。紫外線は、反応中間体としてよく記述できます。したがって、紫外線は、aconsecutive とそれに続くフォロー アップの反応の面で記述されていた。中間体の結果の種類の決定は、適切なソフトウェア、(2R) の係数と残差平均二乗誤差 (RMSE) が基準として撮影された計算適合に基づいています。エリスロマイシンは、酸不安定、という事実のために分解される照射時に照射する前にプレゼントをされました。方程式 3 と 4 の結果は、有限の開始濃度だった。したがって、要因は、方程式に追加されました。図 6に示す実験データとフィットは、3 と 4 式に従って計算されます。 中間のこの例は、指数関数的減衰が続く s 字の上昇と集中の増加を示した。これはそれに続くフォロー アップの反応中間体の指標です。連続反応中間体では、s 字状の増加は表示されません。統計品質パラメーターはまたそれに続くフォロー アップ反応モデルによるとフィットの若干優れた契約を示されます。連続反応の定量 R2の係数 0.9898、0.9976 をされているそれに続くフォロー アップの反応のそれより低く、従って。したがって、検査された紫外線は、その後フォロー アップの反応の中間体として解釈されました。K 値に起因する計算のフィットと同様、半減期が計算される次の方程式 5。すべての関連する速度論的パラメーターは表 3に収集されます。 最速の劣化は、pH 7、pH 3 (図 5) の遅い低下を認め、pH 9、続いてで観察されました。この発見は、形成と観測の劣化にも適用されます。3 紫外線が観察されました。M/z 値が 750.46 Ery F、Ery c 720.45 ・ DPEry192、エリスロマイシンの構造 (図 7) の glycosidically バインドされた砂糖に 192.12 に対応します。紫外線の劣化でなかった DPEry192 の pH で 3 と 9 と Ery f pH 9 で。これらの場合、照射時間は長く、中間製品の総低下を観察するのに十分でした。それにもかかわらず、生成速度定数は、式 5、最終製品に対応するを使用して判断でした。 図 1.SPE (左) 後ライン川からのサンプルの比較と超純水 water(right) 治療。緑の着色はの示しているクロロフィル含有物質。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 図 2.SPE 測定高速液体クロマトグラフィー ESI Q TOF さん後水サンプルの BPCすべてのクロマト グラムは、最高峰に正規化されました。説明 m/z の値は対応する MS スペクトルから得られるマークされます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 図 3.エリスロマイシン A の Q TOF MS スペクトル (下) とイオン m/z MS/MS スペクトル 734.4689 (トップ) を =。スペクトルは 30 eV 適用衝突エネルギーでエリスロマイシン A その同位体パターンとフラグメントの擬分子イオンを示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 図 4.(A) メトプロ ロール、カルバマゼピン (B)、(C) エリスロマイシン A および (D) anhydroerythromycin A ライン川サンプル (青) では、参照化合物 (赤) から純水の Eic を正規化します。参照化合物と水サンプルにおける医薬品のものの保持時間は、同じです。メトプロ ロール (A) と anhydroerythromycin (D) の信号対雑音比は、カルバマゼピン (B)、後者の跡でだけ存在していたことを示しますエリスロマイシン (C) のものよりも高くなっています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 図 5.エリスロマイシン A 3 (赤)、pH 7 (緑) と pH 9 (青) での光分解におよぼす濃度-時間曲線を正規化します。ソリューションは、10 分間照射しました。Ph 7、エリスロマイシンは、サンプルから完全に削除されました。一次運動方程式を用いた濃度-時間曲線を記述する可能性があります。反応速度定数が 0.10 (pH 3) 0.59 (pH 7) = 0.21 (pH 9)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 図 6.エリスロマイシン m/z の photoprodegradates の濃度-時間曲線のフィットの比較 = ph 9 720 次方程式 (A) と (B) 4 3 。連続反応 (A) 適合の: R2 = 0.9898、RMSE = 4.645E + 04 とその後のフォロー アップの反応 (B): R2 09976、RMSE を = = 2.366E + 04。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 図 7.自社 photdegradation 製品と anhydroerythromycin B エリスロマイシン エリスロマイシン A の構造します。この図は、フォークトらから変更されています。27. 製品の UVC 照射 10 分後形成され、HPLC Q-TOF MS、MS さんを使用して識別されますこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 液体クロマトグラフィー 列: 逆相 C-18 列: CoreShell 列; 列: 2.6 μ m 粒子径 50 mm x 2.1 mm 寸法 カラム温度 40 ° C 注入量: 5 Μ L フロー: 0.3 mL/min 移動相: 溶剤 a: 水含む 0.1% ギ酸 0.1% ギ酸を含む溶剤 b: メタノール グラデーションのプログラム: 時間最低 0 1 10 11.1 11.2 12 A:B 溶媒の比 性ストリーマ 70: 30 25: 75 1:99 1:99 性ストリーマ 質量分析法 ソース: デュアルの AJS ESI (肯定的なモード) ガスとソース ガス温度 300 ° C 乾燥ガス: 8.0 L/分 ネブライザー: 14 psig シース ガス温度: 300 ° C シースフロー ガス: 8 L/分 質量範囲: 100 – 1000 m/z アクイジション ・ レート: 1 スペクトル/s 取得時間: 1000 ms/スペクトル 過渡/スペクトル 10014 対象となる MS 法の 衝突エネルギー (CE): 0 eV 質量 – テーブルを優先 734.4685 MS/MS (通常自動 MS/MS モード) の 衝突エネルギー (CE): 30 eV 絶対しきい値 3000 カウント 相対しきい値 0.01% 質量範囲: 100 – 100 m/z アクイジション ・ レート: 1 スペクトル/s 取得時間: 1000 ms/スペクトル 過渡/スペクトル 9964 ターゲットを絞った MS/MS 法の 質量 – テーブルを優先 734.4685 テーブル 1。条件と水行列における医薬品の HPLC ESI Q TOF 質量分析のために使用するパラメーターです。2 つの分析間純粋な超純水のサンプルを実行する、またはすべての物質を溶出するためにガスクロマト グラフ法の実行時間を拡張を通じてガスクロマト グラフ実行の間洗浄のステップを導入することをお勧めします。 表 2。医薬品の保持時間は、理論的にライン川のサンプルで発見され、[M + H] を観察+ とその構造.ESI モードは陽性に設定されていたので、[M + H]+-イオンが検出されました。保持時間は、通常実験的知られている理由のため最小限に異なる場合があります。 pH 3 pH 3 pH 7 pH 7 pH 7 pH 7 pH 7 pH 7 pH 9 pH 9 pH 9 pH 9 製品 k1 [min-1] t1/2 【 分 】 (1) k1 [min-1] k2 [min-1] k3 [min-1] t1/2 【 分 】 (1) t1/2 【 分 】 (k2) t1/2 【 分 】 (3k) k1 [min-1] k2 [min-1] t1/2 【 分 】 (1) t1/2 【 分 】 (k2) Ery A 0.1 6.81 0.59 – – 1.18 – – 0.21 – 3.37 – Ery B 0.05 14.23 0.66 – – 1.04 – – 0.22 – 3.21 – Ery-H2Oa 0.11 6.53 0.59 – – 1.17 – – 0.19 – 3.72 – Ery-H2Ob 0.15 4.76 1.11 – – 0.63 – – 0.21 – 3.35 – Ery F 認められなかった – 0.89 0.35 – 0.78 1.98 – 1.09* – 0.64 – Ery C 未定 – 0.74 5.27 0.78 0.94 0.13 0.89 0.17 0.18 4.04 3.92 DPEry192 0.35* 1.97 認められなかった – – – – – 0.30* – 2.34 – * 以上の劣化観察 表 3。反応速度定数とエリスロマイシンとフォークトから適応その紫外線の分解半減期対応する et al.27. エリスロマイシンは、エリスロマイシン A、エリスロマイシン B および anhydroerythromycin の 2 つのフォームで構成されます。3 紫外線が観察されました。そこ Ery F, Ery C DEry192 とに呼ばれます。