ИСТИНА

На сегодняшний день области применения и объемы производства азотсодержащих низкомолекулярных органических веществ растут с каждым днем. Они применяются как антикоррозионные добавки, ракетные топлива, ценные синтоны в химической и фармацевтической промышленности. Однако целый ряд факторов, таких как их высокая токсичность и выявление новых негативных эффектов их воздействия на здоровье человека и живую природу, повышение требований к качеству лекарственных форм фармпрепаратов, приводит к систематическому ужесточению нормативов, лимитирующих их содержание в различных объектах. В конечном итоге это ставит новые задачи перед аналитической химией по созданию еще более чувствительных и селективных методик определения таких низкомолекулярных биологически активных веществ, при этом идеальным решением была бы одновременная реализация дополнительных требований по снижению трудоемкости пробоподготовки и увеличению экспрессности анализа. Для высокочувствительного определения аминов и гидразинов, как правило, используют хроматографические методы с предварительной дериватизацией и спектрофотометрическим или флуориметрическим детектированием. Более перспективным для этой решения задачи выглядит использование метода жидкостной хроматографии с тандемным масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС), поскольку он обладает высочайшей селективностью даже при высоком содержании матричных компонентов, большой достоверностью и потенциально высокой чувствительность определения. Однако в любом варианте хроматографии с предварительной дериватизацией выбор реагента играет ключевую роль как для разделения, так и чувствительности последующего определения. Но специальных исследований по выбору реагентов для ВЭЖХ-МС/МС не проводится, что ограничивает возможности метода. Требуются систематическое изучение строения реагентов для обеспечения нового уровня - сознательного выбора реагентов для получения максимальной чувствительности в варианте тандемной жидкостной хромато-масс-спектрометрии. В последние годы в аналитической химии также возник интерес к применению наноорганизованных сред в анализе в качестве каталитических систем и эффективных экстрагентов с возможностью последующего концентрирования компонентов. Сочетание дериватизации в микроэмульсиях с ВЭЖХ-МС/МС окончанием является многообещающим направлением развития в области химического анализа, способствующем дополнительному повышению чувствительности комбинированного подхода при высокой экспрессности, простоте и большей экологичности (снижение объемов используемых органических растворителей при концентрировании). Проект посвящен созданию комбинированного подхода к определению низкомолекулярных азотсодержащих веществ, проявляющих высокую биологическую активность, таких как гидразины и алифатические короткоцепочечные амины, основанного на сочетании концентрирования и дериватизации in situ с помощью наноорганизованных сред и последующего ВЭЖХ-МС/МС анализа. Помимо прочего будет предложен системный подход к обоснованному выбору реагентов (класс соединения, положение функциональных групп, наличие доноров и акцепторов) для метода дериватизационной ВЭЖХ-МС/МС, с целью достижения наилучшей чувствительности метода, повышения общей эффективности применения дериватизирующих реагентов в разработке новых методик анализа. Будут предложены новые, менее трудоемкие варианты пробоподготовки с использованием наноорганизованных сред для образцов пищевых продуктов, объектов окружающей среды, технологической продукции и лекарственных форм фармпрепаратов, при этом обеспечивающие высокие коэффициенты извлечения целевых соединений одновременно с эффективной очисткой от мешающего влияния матричных компонентов и концентрированием, а также обеспечивающих дериватизацию in situ и совместимых с последующим высокочувствительным ВЭЖХ-МС/МС анализом. Планируется создание способов определения алифатических гидразинов и аминов на уровне 10-9 % и ниже на основе разработанного комбинированного подхода и их апробация на реальных объектах.

Nowadays, the fields of application and production volumes of nitrogen-containing low-molecular weight organic substances are growing every day. These compounds are used as anti-corrosion additives, rocket fuels, and valuable synthons in the chemical and pharmaceutical industries. However, there are several factors such as high toxicity of such compounds, identification of new negative effects of their impact on human health and wildlife, and novel requirements for the quality of pharmaceutical preparations, which leads to a systematic tightening of standards limiting their content in various objects. Ultimately, this creates new challenges for analytical chemistry to create even more sensitive and selective methods for determining such low-molecular weight biologically active substances, while the ideal solution would be the simultaneous implementation of additional requirements to reduce the sample preparation complexity and increase the speed of analysis. For highly sensitive determination of amines and hydrazines, chromatographic methods with preliminary derivatization and spectrophotometric or fluorimetric detection are usually applied. Liquid chromatography with tandem mass-spectrometric detection (HPLC-MS / MS) seems to be more promising solution, since it provides the highest selectivity even with high content of matrix components, high accuracy and potentially high sensitivity. However, in any mode of chromatography with preliminary derivatization the choice of reagent plays a key role in both the separation and sensitivity of the subsequent determination. However, no special studies on the choice of the reagents for HPLC-MS / MS are carried out, which limits the possibilities of the method significantly. A systematic study of the structure of reagents is required to ensure a new level, which should be a conscious selection of reagents for obtaining maximum sensitivity in the mode of tandem liquid chromatography-mass-spectrometry. In recent years, in analytical chemistry, an interest has arisen in using nano-organized media in the analysis as catalytic systems and effective extractants with the possibility of subsequent concentration of the components. The combination of derivatization in microemulsions with HPLC-MS / MS is a promising direction of the development in the field of chemical analysis contributing to an additional sensitivity increase for the combined approach together with high rapidity, simplicity, and greater environmental friendliness (reduction in the amount of organic solvents used for concentration). The project is devoted to the creation of a combined approach for the determination of low-molecular weight nitrogen-containing substances exhibiting high biological activity such as hydrazines and aliphatic short-chain amines, which is based on the combination of concentration and derivatization in situ using nano-organized media and subsequent HPLC-MS / MS analysis. In addition, a systematic approach to a reasonable choice of reagents (class of compounds, position of functional groups, presence of donors and acceptors) for HPLC-MS / MS with derivatization will be proposed for achieving the best sensitivity of the method and increasing the overall efficiency of using derivatizing reagents for developing novel techniques of analysis. Novel, less labor-intensive procedures for sample preparation using nano-organized media will be proposed for food samples, environmental objects, technological products, and pharmaceutical preparations to ensure high recovery rates of target compounds along with effective purification from the interfering influence of matrix components and concentration. Such procedures will provide in situ derivatization and will be compatible with subsequent highly sensitive HPLC-MS / MS analysis. Techniques for determining aliphatic hydrazines and amines at the level of 10–9% and below on the basis of the developed combined approach will be proposed and tested on the real samples.

В ходе реализации проекта будут получены следующие результаты: 1. Разработан систематический подход к обоснованному выбору дериватизирующего реагента для различных способов детектирования, в том числе МС/МС детектирования, что обеспечит расширение области теоретических знаний по дизайну определяемой формы аналитов с заданными свойствами и позволит более эффективно разрабатывать методики анализа с применением метода ВЭЖХ-МС-МС. 2. Будут предложены новые варианты пробоподготовки с использованием наноорганизованных сред для образцов пищевых продуктов, объектов окружающей среды, технологической продукции и лекарственных форм фармпрепаратов, обеспечивающих высокие коэффициенты извлечения целевых соединений одновременно с эффективной очисткой от мешающего влияния матричных компонентов и концентрированием, а также обеспечивающих дериватизацию in situ и совместимых с последующим высокочувствительным тандемным хромато-масс-спектрометрическим анализом. 3. Будут созданы новые простые и надежные комбинированные способы определения токсичных низкомолекулярных биологически активных веществ (алифатических гидразинов и аминов) в реальных объектах на уровне 10-9 % и ниже.

Имеется опыт по выбору дериватизирующих реагентов для определения гидразинов методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим и флуориметрическим детектированием и созданию подходов к их определению. Разработаны более 20 методик определения гидразина и 1,1-диметилгидразина в объектах окружающей среды методами ионной с амперометрическим и ВЭЖХ с УФ и флуориметрическим детектированием. Имеется опыт в разработке вариантов определения гидразинов и продуктов их трансформации методами прямого определения (без дериватизации) - ионной и ион-парной хроматографии - с масс-спектрометрическим детектированием. Имеется задел по выбору состава микроэмульсий для эффективного извлечения и концентрирования органических молекул.