兵庫県立健康環境科学研究センター 中野 武
DESCRIPTION
低臭素化ダイオキシン類の 異性体分析. 兵庫県立健康環境科学研究センター 中野 武. 現状. PCDD/DF 分析法は、毒性係数の示されている 17 異性体、 4 ~ 8 塩素化 DD/DF のみを対象. 低塩素化 DD/DF の異性体分布は、生成機構や分解過程の解明、毒性評価、起源推定などに非常に重要な情報を提供する. 低塩素化ダイオキシン類 の異性体分析. ● SP-2331 ● DB-DIOXIN ● DB5-MS. Column;. SP-2331 and DB-DIOXIN. Polarity: DB-DIOXIN < SP-2331 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
兵庫県立健康環境科学研究センター中野 武
低臭素化ダイオキシン類の異性体分析
PCDD/DF 分析法は、毒性係数の示されている 17異性体、 4~ 8塩素化 DD/DF のみを対象
低塩素化 DD/DF の異性体分布は、生成機構や分解過程の解明、毒性評価、起源推定などに非常に重要な情報を提供する
現状
低塩素化ダイオキシン類の異性体分析
● SP-2331 ● DB-DIOXIN● DB5-MS
SP-2331 and DB-DIOXIN
Polarity: DB-DIOXIN < SP-2331 DB-Dioxin 44% methyl, 28% phenyl, 20% cyanopropyl 8% polyoxyethyleneSP-2331
90% biscyanopropyl10% phenylcyanopropyl
Column;
Standard:
a) Authentic standards: 13, 27, 23, 36, 28, 26, 34, 46-DiCDFs
Authentic standards of 136,138,146,147,149,236,238,246,267,346 -TrCDFs
b) Synthesis of PCDD by pyrolysis phenols in presence of KOH at temperature between 250C-300C
c) Synthesis of PCDF by pyrolysis of respective Phenols in pyrex ampoule (370-400C, 15-30min)
d) Synthesis of PCDF by pyrolysis of PCB in pyrex ampoule (400-450C, 15min)
Phenol 2-MCP 3-MCP 4-MCP 23-DCP 24-DCP 25-DCP
Phenol 4-F 1/3-F 2-F 34-F 24-F 14-F
2-MCP 46-F 16/36-F 26-F 346-F 246-F 146-F
3-MCP 17/37/19-F 18/27-F 167/347-F 168/247-F 147/149-F
4-MCP 28-F 267-F 248-F 148-F
PCDF formation from chlorophenols
Synthesis PCDF
Synthesis of single isomers (in one homolog): 2-chloroPhenol : 4,6-DiCDF
Synthesis of mixtures 3,4-dichloroPhenol (result in 1,2- and 2,3-fragment) 3-chloroPhenol (result in 1- and 3-fragment)
O
Cl
ClCl
O
ClCl
Cl
OH
Cl
OH
Cl
Cl
2,3,8-
1,2,8-+
4-MCP
3,4-DCP2,3,8-TrCDF
1,2,8-TrCDF
O
Cl
O
OH
OH
Cl
1,4,7-
1,4,9- Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
OH
OH
O
Cl
1,4,6- Cl
O
Cl
1,4,8- Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Synthesis of 1,4,X-T3CDF isomers from chlorophenol
Authentic standard (1,4,7- : NMR)
2,5-DCP
4-MCP
3-MCP
2-MCP
1,4,6-TrCDF
1,4,8-TrCDF
1,4,9-TrCDF
1,4,7-TrCDF
NMR 1,4,7-TrCDF
Authentic standard
H9
H6
H8
H2 ; H3
H2
H3
H6
H8
H9
Cl7
Cl1
Cl4
Synthesis PCDD
Synthesis of single isomers 1-MCDD, 2-MCDD, 12-DCDD, 13-DCDD, 23-DCDD, 123-TCDD, 124-TCDD, 236-TCDD, 237-T3CDD
Most cases simple PCDD mixtures with two isomers (smiles rearangement): 2,3+2,3,4 result in 1,2,6- and 1,2,9-T3CDD
Assignment in mixture of two isomers: With the same ring fragment substitution the more polar compound elutes later.
Synthesis PCDD
Chromatogram on Columns; Comparison Retention Behavior Chromatograms - DB-Dioxin - SP2331 column
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1
4
2
3
MCDF
13 17
1418
1612
3727
36
46
3426
28
24
19
23
137
DiCDF
TrCDF
138
346
129
267
347/
236
137
237/
149
246
248
136 16
813
412
4/14
7
178
148
126
128
247
167
139/
127
146
123
Ambient air SP-2331
DB-DIOXIN
26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 30.0 30.5 31.0 31.5 32.0
D2CDF
13
17
37
16
12
27
28
36
34
26 46
19
23
24
14
18
32 33 34 35 36 37 38 39
T3CDF
137
138 13
6
167/
248 12
6/1
28/
246
237
238
347/236/234
267
346
129
124
148/
127
178
/14
6/12
3
134/
147
168
247
139 14
9
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1
4
2
3
MCDF
13 17
1418
1612
3727
36
46
3426
28
24
19
23
137
DiCDF
TrCDF
138
346
129
267
347/
236
137
237/
149
246
248
136 16
813
412
4/14
7
178
148
126
128
247
167
139/
127
146
123
SP-2331
GC/MS-SIM chromatogram of PCDF
D2CDF
D2CDF
T3CDF
T3CDF
13
137
19
46
13
129137
346
DB-DIOXIN
28.0 28.4 28.8 29.2 29.6 30.0 30.4 30.8 31.2 31.6 32.0
D 2 CDD
13
14
17
1
8
16
12
19
2
7/2
8
23
34.0 34.4 34.8 35.2 35.6 36.0 36.4 36.8 37.2 37.6 38.0 38.4 38.8
T3CDD
129
126
137
138
123/
178
237
136
147
124
139
127
1
28
146
SP-2331
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
MCDD
DiCDD
TrCDD2
1
13
27/
23/2
814
/17
18
16 1
2
19
137
138
136
124
139/
237
147
129
126
127
17812
3
128 14
6
GC/MS-SIM chromatogram of PCDD
T3CDD
T3CDD
137129
137 129
D2CDD
D2CDD
13
19
1913
Assignment for MCDD/F to T3CDD/F
MCDD TrCDD MCDF DCDF TrCDF TrCDF2 23.76 137 34.18 1 22.57 23 29.87 124 33.80 238 36.331 24.69 138 34.24 3 23.09 28 29.96 127 34.43 347 36.88
DCDD 136 34.61 2 23.56 36 30.16 148 34.43 236 36.8813 28.51 124 35.07 4 24.51 26 30.69 123 34.63 234 36.8827 29.57 139 35.40 DCDF 34 31.09 146 34.65 149 36.9828 29.57 147 35.60 13 26.43 46 31.31 178 34.65 267 37.3723 29.73 237 35.63 17 27.71 19 31.46 247 34.75 346 37.7314 30.05 123 36.19 14 28.48 TrCDF 139 35.08 129 38.4917 30.26 178 36.24 18 28.65 137 31.77 248 35.2218 30.39 146 36.65 24 28.96 138 32.58 167 35.2316 30.85 127 36.86 37 29.08 136 32.87 126 35.4812 31.26 128 37.00 16 29.28 168 33.44 128 35.4819 31.77 126 37.31 12 29.34 134 33.52 246 35.58
129 38.21 27 29.49 147 33.52 237 35.94
The No. of separation peaks
isomer ULTRA-2 DB-5MS SP-2331 DB-DIOXIN
MCDD 2 2 2 2 2 D2CDD 10 5 4 8 9 T3CDD 14 6 5 12 12
Separation of low chlorinated DD
The No. of separation peaks
isomer ULTRA-2 DB-5MS SP-2331 DB-DIOXIN
MCDF 4 4 4 4 4 D2CDF 16 8 10 15 16 T3CDF 28 8 10 23 21
Separation of low chlorinated DF
SP-2331 and DB-DIOXIN
Elution order on DB-DIOXIN
2,4-, 3,7- isomers : earlier
1,2-, 1,6-, 1,9- isomers : later
compare with SP-2331
PCDF
R.T. Behavior : Substitution Fragments
26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 30.0 30.5 31.0 31.5 32.0
D2CDF
13
17
37
16
12
27
28
36
34
26 4
6 1
9
23
24
14
18
DB-Dioxin
24
3719
12
16
GC/MS-Chromatogram of D2CDF
SP
-233
1
SP
-233
1
32 33 34 35 36 37 38 39
T3CDF 13
7
138 13
6
167
/24
8 126
/128
/24
6 23
7
238
347/236/234
267
346
129
124
148
/12
7 1
78/1
46/1
23
134
/14
7 16
8
247
139 14
9
DB-Dioxin
129
149
139
GC/MS-Chromatogram of T3CDF
SP
-233
1
SP
-233
1
SP-2331 and DB-DIOXIN
Elution order on DB-DIOXIN
1,4- isomers : earlier
compare with SP-2331
PCDD
R.T. Behavior : Substitution Fragments
28.0 28.4 28.8 29.2 29.6 30.0 30.4 30.8 31.2 31.6 32.0
D2 CDD 13
14 17
18
16
12
19
27/2
8 23
DB-Dioxin
14
GC/MS-Chromatogram of D2CDD
SP
-233
1
DB
-Dio
xin
34.0 34.4 34.8 35.2 35.6 36.0 36.4 36.8 37.2 37.6 38.0 38.4 38.8
T3CDD
129
126
137
138 12
3/17
8
237
136
147
124
139
127
128
146
DB-Dioxin
147146
GC/MS-Chromatogram of T3CDD
低臭素化ダイオキシン類の異性体分析
● SP-2331 (95%cyanopropyl 5%phenyl-siloxane)
● BPX-35 (35%phenylpolysilphenylene-siloxane)
O Si
C H3 6
CN
O Si
C H3 6
CN
C H3 6
CN
Si Si O Si
CH3
O
CH3
CH3
CH3
CH3 x
y
yx
Standards. For the PBDF mixture all three monobromophenol isomers, Phenol and 2, 4-DBP were pyrolysed at 370ºC (15 minutes) in the presence of trace amounts of CuBr2.
Authentic standards 2,7-D2BDF, 2,8-D2BDF, 2,3,8-T3BDF,
合成した臭素化 DF 標品混合物は、
使用した 2-/3-/4- ブロモフェノールの量を反映し、 2->1-,3->4-(4:2:2:1) であった。
DiBrDF の場合、 24- 以外に 28-, 18-, 27- , 17-, 19-, 26-, 37- , 16-, 36- , 46- が含まれ、
TrBrDF は、 248- , 168- , 247- , 246- 、
TeBrDF の場合、 2468- が主要な異性体である。
低臭素化 DD/DF 異性体について、市販標品の RT 、標品混合物中の異性体予測生成比、異性体の溶出順序の規則性から、推定した。
11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 Retention Time
0
1587256
M1BDF
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Retention Time
0
497896
D2BDF
24 26 28 30 32 34 Retention Time
0
102569
T3BDF
46
17
13
18
1637
24
27
36
28
26
247
248
246
346
238
138/136
137 168
1 3
2
4
M1BrDF
D2BrDF
T3BrDF
347/236
237/149
M1BrDF ~ T3BrDF の GC/MS-SIM クロマトグラム SP2331 ; 60m x 0.32mmid. 0.20um; 120°C (1 min.), 20°C/min. to 200°C, 2°C /min. to 260°C (30min).; He 1.2mL/min.
BPX-35 ; 30m x 0.32mm id. 0.25um; 120°C (2 min.), 20°C/min. to 180°C,
2°C /min. to 220°C, 10°C /min. to 300°C (10min).; He 1.0mL/min.
10 11Retention Time (min)
0
2726152
Inte
nsity
M1BDF / Average
13 14 15Retention Time (min)
503
14887
Inte
nsity
BrClDF / Average
16 17 18 19Retention Time (min)
0
792528
Inte
nsity
D2BDF / Average
1 3
2
4
1346
24
27
28
2617
18
BPX-35 ; 30m x 0.32mm id. 0.25um; 120°C (2 min.), 20°C/min. to 180°C,
2°C /min. to 220°C, 10°C /min. to 300°C (10min).; He 1.0mL/min.
26 27 28 29
Retention Time (min)
0
312320
Inte
nsity
T3BDF / Average
31 32 33
Retention Time (min)
0
87023
Inte
nsity
T4BDF / Average
Standards. The PBDD standards were synthesized by pyrolysis of bromophenols in Pyrex ampoules.
The PBDD was synthesized by condensation of 2-monobromo phenol, 2, 4- and 2, 6- dibromophenol (DBP) and 2, 4, 6-tribromophenol (TBP) at 350ºC (30 min).
Authentic standards:2,7/2,8-D2BDD, 2,3,7-T3BDD.
合成した臭素化 DD 標品混合物は、
DiBrDD は、 13- 、 27/28- 、
TrBrDD は、 137-, 138- 、 136-, 139-
TeBrDD は、 1368-, 1379- が含まれていた。
11 12 13 14 15 16 Retention Time
0
3095833
M1BDD
16 17 18 19 20 21 22 23 24 Retention Time
0
760425
D2BDD
25 26 27 28 29 30 31 32 Retention Time
0
398216
T3BDD
138124
237129
136
137
2
1
13
19
12
27/28/23
18
16
14/17
M1BrDD
D2BrDD
T3BrDD
M1BrDD ~ T3BrDD の GC/MS-SIM クロマトグラムSP2331 ; 60m x 0.32mmid. 0.20um; 120°C (1 min.), 20°C/min. to 200°C, 2°C /min. to 260°C (30min).; He 1.2mL/min.
BPX-35 ; 30m x 0.32mm id. 0.25um; 120°C (2 min.), 20°C/min. to 180°C, 2°C /min. to 220°C, 10°C /min. to 300°C (10min).; He 1.0mL/min.
10.4 10.8
Retention Time (min)
0
4457267
Inte
nsity
M1BDD / Average
14 15 16
Retention Time (min)
524
9893
Inte
nsity
BrClDD / Average
17 18 19
Retention Time (min)
0
2389477
Inte
nsity
D2BDD / Average
2
1
13
27/28
BPX-35 ; 30m x 0.32mm id. 0.25um; 120°C (2 min.), 20°C/min. to 180°C,
2°C /min. to 220°C, 10°C /min. to 300°C (10min).; He 1.0mL/min.
27 28 29
Retention Time (min)
0
1307231
Inte
nsity
T3BDD / Average
31.0 31.5 32.0 32.5
Retention Time (min)
0
191064
Inte
nsity
T4BDD / Average
1368
1379
PCB 濃度が高い場合、DiBrDF(323.8785, 325.8765) は
PeCB(323.8834,325.8805) の妨害を受ける。
排ガス試料
臭素系 DD/DF はBrDF>>BrClDF > BrCl2DF 、BrDD>>BrClDD > BrCl2DD
16 20 24
Retention Time (min)
0
649323
16 20 24
Retention Time (min)
0
568627
D2BrDF
D2BrDF
STD mix
Sample
27
28
#118
#105#114
28
27
GC/MS-SIM クロマトグラム (D2BrDF) SP2331 ; 60m x 0.32mmid. 0.20um; 120°C (1 min.), 20°C/min. to 200°C, 2°C /min. to 260°C (30min).; He 1.2mL/min.
PCB 濃度が高い場合、 DiBrDF(323.8785, 325.8765) は PeCB(323.8834,325.8805) の妨害を受ける。
14 16 18 20
Retention Time (min)
0
171522
14 16 18 20
Retention Time (min)
0
86858
BrClDF
BrClDF
Sample-B
Sample-A
GC/MS-SIM クロマトグラム (BrClDF)SP2331 ; 60m x 0.32mmid. 0.20um; 120°C (1 min.), 20°C/min. to 200°C, 2°C /min. to 260°C (30min).; He 1.2mL/min.
臭素系 DD/DF は BrDF>>BrClDF > BrCl2DF 、 BrDD>>BrClDD > BrCl2DD