Бензилтрихлорацетимидаты как производные фосфоновых кислот, родственных нервно-паралитическим веществам ЭИ

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21299 (2022) Цитировать эту статью

918 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Представлено применение бензилтрихлорацетимидатов для бензилирования маркеров нервно-паралитического действия фосфоновой кислоты в нейтральных, основных и слабокислых условиях. Производные бензила фосфоновые кислоты были обнаружены и проанализированы методом электронной ионизационно-газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ЭИ-ГХ-МС). В качестве фосфоновых кислот, использованных в работе, использовались этил-, циклогексил- и пинаколилметилфосфоновая кислота, продукты гидролиза первого прохождения нервно-паралитических веществ этил N-2-диизопропиламиноэтилметилфосфонотиолат (VX), циклозарин (GF) и зоман (GD) соответственно. Оптимизация параметров реакции бензилирования включала время реакции и растворитель, температуру и влияние отсутствия или присутствия каталитической кислоты. Оптимизированные условия для дериватизации фосфоновых кислот специально для их бензилирования включали как нейтральную, так и каталитическую кислоту (<5 мол%) и бензил-2,2,2-трихлорацетимидат в избытке в сочетании с нагреванием смеси до 60 °C в ацетонитриле. на 4 часа. Хотя нейтральные условия метода оказались эффективными для получения п-метоксибензиловых эфиров фосфоновых кислот, кислотно-катализируемый процесс, по-видимому, обеспечивает гораздо более низкие выходы продуктов по сравнению с его бензильным аналогом. Эффективность метода была проверена при успешной дериватизации и идентификации пинаколилметилфосфоновой кислоты (ПМПА) как ее бензилового эфира, когда она присутствует в концентрации ~ 5 мкг/г в матрице почвы, представленной Организацией по запрещению химического оружия (ОЗХО). 44-я проверка квалификации (ПТ). Кроме того, протокол использовался для обнаружения и идентификации ПМПА при добавлении его в концентрации ~ 10 мкг/мл в жидкую матрицу, богатую жирными кислотами, представленную во время 38-й сессии ОЗХО-ПТ. Бензильное производное ПМПА было частично подтверждено внутренней спектральной библиотекой прибора NIST и центральной аналитической базой данных ОЗХО (OCAD v.21_2019), но однозначно идентифицировано путем сравнения с синтезированным аутентичным стандартом. Значения MDL (LOD) метода для бензильной и п-метоксибензилпинаколилметилфосфоновой кислот были определены как 35 и 63 нг/мл соответственно, тогда как предел количественного определения (LOQ) метода был определен как 104 и 189 нг/мл соответственно. в почвенной матрице ОЗХО-PT.

В последнее время преднамеренное использование фосфорорганических агентов нервно-паралитического действия (ОПНА) в успешных и неудачных попытках убийства в мире1,2,3 привело к возобновлению исследовательских усилий по разработке медицинских контрмер против этих смертельных химикатов4,5,6 , методы их обезвреживания7,8 и более эффективные, альтернативные способы их анализа и обнаружения различными аналитическими методами9,10. В рамках OPNA агенты серий G и V представляют собой одни из наиболее часто используемых исторически как внутри, так и за пределами военных конфликтов. Тремя важными мировыми событиями, которые иллюстрируют их использование против гражданских целей, являются использование зарина во время атаки на систему метро Токио11,12, химическая атака в Гуте в Сирии13,14 и использование VX при убийстве Ким Чен Нама в аэропорту Куала-Лумпура. в Малайзии15. Нервно-паралитические агенты можно обнаружить с помощью ГХ-МС в их неповрежденной форме, поскольку они представляют собой жидкости при температуре окружающей среды и, следовательно, летучие при воздействии высоких температур в приборе. Теперь, несмотря на то, что некоторые нервно-паралитические агенты обладают более выраженным профилем стабильности, чем другие, механизм, по которому все они разлагаются в основных или окислительных условиях, довольно предсказуем16. Следовательно, все OPNA, принадлежащие к G- и V-сериям, подвергаются гидролизу, характеризующемуся разрывом связей PF (например, GD, GF) или P-CN (например, GA) в агентах на основе G, тогда как большая часть Гидролитический путь агентов V-серии (например, VX, VR) будет включать разрыв связи P-S16,17,18. Событие гидролиза приводит к образованию полуэфиров метилфосфоновой кислоты, которые из-за их непосредственной связи с нервно-паралитическим агентом стали одним из наиболее изученных видов в области анализа химического оружия с помощью ГХ-МС19,20 (рис. 1а), а также как и в анализе сигнатур химической атрибуции OPNA с помощью различных аналитических методов21,22,23,24. Однако прямое обнаружение этих продуктов гидролиза затруднено из-за их низкой летучести, поэтому было разработано несколько методов их дериватизации, включающих силилирование25,26 и алкилирование в форме метилирования27,28,29,30 и бензилирования31,32. Эти методы оказались важными химическими инструментами в области анализа продуктов разложения ГХ-МС и OPNA, и поэтому использовались во многих исследовательских проектах по разработке эффективных агентов дериватизации для их успешного анализа ГХ-МС16. В частности, один метод, бензилирование, стал основной реакцией дериватизации фосфоновых кислот, образуя аддукты, которые придают фосфоновой кислоте более высокую молекулярную массу и, следовательно, более длительное время удерживания в колонке, а также повышенную летучесть33. Установленный метод введения бензильной группы включает использование основания, обычно карбоната натрия или калия, для депротонирования фосфоновой кислоты с последующей реакцией с бензилгалогенидом (например, бензилбромидом) при нагревании в течение ночи при 70 °С34 (рис. 1б). Эта реакция эффективна и хорошо работает в основных условиях, что может создать некоторые проблемы при работе с чувствительными к основаниям веществами, присутствующими в матрице, которые могут быть связаны с другим представляющим интерес боевым отравляющим веществом. С этой целью протокол бензилирования фосфоновых кислот в нейтральных или слабокислых условиях может предоставить аналитикам альтернативный способ введения бензильной группы в фосфоновые кислоты. В предлагаемом методе для образования бензиловых эфиров фосфоновых кислот, родственных ОПНА, используются два реагента: бензил- и п-метоксибензил-2,2,2-трихлорацетимидат (рис. 1в).