EI에 의한 신경작용제와 관련된 포스폰산의 유도체화제로서의 벤질 트리클로로아세트이미데이트

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 21299(2022) 이 기사 인용

918 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

중성, 염기성 및 약산성 조건에서 포스폰산 신경 작용제 마커의 벤질화를 위한 벤질 트리클로로아세트이미데이트의 사용이 제시됩니다. 벤질 유래 포스폰산은 전자 이온화 가스 크로마토그래피-질량 분석법(EI-GC-MS)으로 검출 및 분석되었습니다. 이 연구에 사용된 포스폰산에는 에틸-, 시클로헥실- 및 피나콜릴 메틸포스폰산이 포함되었으며, 각각 신경제 에틸 N-2-디이소프로필아미노에틸 메틸포스포노티올레이트(VX), 시클로사린(GF) 및 소만(GD)의 1차 통과 가수분해 생성물이 포함되었습니다. 벤질화를 위한 반응 매개변수의 최적화에는 반응 시간, 용매, 온도, 촉매산의 유무에 따른 영향이 포함되었습니다. 특히 벤질화를 위한 포스폰산의 유도체화를 위한 최적화된 조건에는 중성 및 촉매산(< 5 mol%) 및 벤질 2,2,2-트리클로로아세트이미데이트가 과량 포함되어 혼합물을 아세토니트릴에서 60°C로 가열합니다. 4시간 동안. 이 방법의 중성 조건은 포스폰산의 p-메톡시벤질 에스테르를 제조하는 데 효율적인 것으로 입증되었지만, 산 촉매 공정은 벤질 대응물에 비해 훨씬 낮은 수율의 제품을 제공하는 것으로 나타났습니다. 이 방법의 효율성은 화학무기금지기구(OPCW)에서 선정한 토양 매트릭스에 약 5μg/g의 농도로 존재하는 피나콜릴 메틸포스폰산(PMPA)을 벤질 에스테르로 성공적으로 유도체화하고 식별하는 과정에서 테스트되었습니다. 제44회 능력시험(PT)입니다. 또한 이 프로토콜은 제38회 OPCW-PT 동안 지방산이 풍부한 액체 매트릭스에 ~10 μg/mL 농도로 스파이크되었을 때 PMPA의 검출 및 식별에 사용되었습니다. PMPA의 벤질 유도체는 기기의 내부 NIST 스펙트럼 라이브러리 및 OPCW 중앙 분석 데이터베이스(OCAD v.21_2019)를 통해 부분적으로 확증되었지만 합성된 실제 표준과의 비교를 통해 명확하게 식별되었습니다. 벤질 및 p-메톡시벤질 피나콜릴 메틸포스폰산에 대한 분석법의 MDL(LOD) 값은 각각 35 및 63ng/mL로 결정된 반면, 분석법의 정량 한계(LOQ)는 각각 104 및 189ng/mL로 결정되었습니다. OPCW-PT 토양 매트릭스에서 평가되었습니다.

최근 전 세계적으로 성공 및 실패한 암살 시도에서 유기인 기반 신경 작용제(OPNA)를 고의적으로 사용함으로써 이러한 치명적인 화학 물질에 대한 의학적 대책 개발을 위한 연구 노력이 다시 부각되었습니다4,5,6 , 오염 제거 방법7,8 및 다양한 분석 방법9,10을 통한 분석 및 탐지를 위한 보다 효과적이고 대체적인 방법. OPNA의 범위 내에서 G 시리즈 및 V 시리즈 에이전트는 역사적으로 군사 분쟁 내외에서 가장 일반적으로 사용되는 에이전트 중 하나를 나타냅니다. 민간인 표적에 대한 사용을 보여주는 세 가지 중요한 세계 사건은 도쿄 지하철 시스템 공격 중 사린 사용11,12, 시리아 구타 화학 공격13,14, 쿠알라룸푸르 공항에서 김정남 암살 시 VX 사용입니다. 말레이시아15. 신경 작용제는 주변 온도에서 액체이므로 기기 내 고온에 노출되면 휘발성이 있으므로 손상되지 않은 형태로 GC-MS 방법으로 검출할 수 있습니다. 이제 일부 신경 작용제는 다른 신경 작용제보다 더 뚜렷한 안정성 프로필을 누리고 있지만 기본 또는 산화 조건에서 이러한 모든 분해 메커니즘은 상당히 예측 가능합니다16. 결과적으로, G- 및 V-시리즈에 속하는 모든 OPNA는 G 기반 제제에서 PF(예: GD, GF) 또는 P-CN(예: GA) 결합의 절단을 특징으로 하는 가수분해를 겪습니다. V 시리즈 제제(예: VX, VR)의 가수분해 경로에는 PS 결합의 절단이 포함됩니다. 가수분해 사건은 신경 작용제와의 즉각적인 관계로 인해 GC-MS19,20(그림 1a)에 의한 화학전 분석 분야에서 가장 많이 연구된 종 중 하나가 된 메틸포스폰산 반에스테르의 형성으로 이어집니다. 다양한 분석 방법21,22,23,24에 의한 OPNA의 화학적 속성 시그니처 분석에서와 같습니다. 그러나 이러한 가수분해 생성물의 직접적인 검출은 낮은 휘발성으로 인해 문제가 되며, 실릴화25,26 및 메틸화27,28,29,30 형태의 알킬화 및 벤질화31,32를 포함하는 유도체화를 위한 여러 방법이 개발된 이유입니다. 이러한 방법은 GC-MS 및 OPNA 분해 산물 분석 분야에서 필수적인 화학 도구임이 입증되었으며 성공적인 GC-MS 분석을 위한 효율적인 유도체화제 개발에 대한 수많은 연구 벤처를 즐겼습니다. 특히 한 가지 방법인 벤질화는 포스폰산에 더 높은 분자량을 부여하여 컬럼에서 더 긴 체류 시간과 향상된 휘발성을 부여하는 부가물을 제공하는 포스폰산에 대한 주요 유도체화 반응이 되었습니다33. 벤질기 도입을 위한 확립된 방법은 염기(일반적으로 탄산나트륨 또는 탄산칼륨)를 사용하여 포스폰산을 탈양성자화한 후 벤질 할로겐화물(예: 벤질 브로마이드)과 반응시키면서 70°C에서 밤새 가열하는 것입니다(그림 .1b). 이 반응은 효율적이며 관심 있는 다른 화학전 작용제와 관련될 수 있는 매트릭스에 존재하는 염기에 민감한 종을 처리할 때 몇 가지 문제를 일으킬 수 있는 기본 조건에서 잘 작동합니다. 이를 위해 중성 또는 약산성 조건을 포함하는 포스폰산의 벤질화에 대한 프로토콜은 분석가에게 벤질 부분을 포스폰산에 도입하는 대체 방법을 제공할 수 있습니다. 여기에 소개된 방법은 OPNA와 관련된 포스폰산의 벤질 에스테르를 형성하기 위해 벤질- 및 p-메톡시벤질-2,2,2-트리클로로아세트이미데이트라는 두 가지 시약을 사용합니다(그림 1c).