ヒ素化合物の形態別抽出による新規系統的ＧＣ／ＭＳ分析法の確立

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24659302
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 長尾 正崇 広島大学, 医歯薬保健学研究院, 教授 (80227991)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 衛生 / 分析化学 / 産業衛生

Research Abstract

本研究では、ガスクロマトグラフ/質量分析計（GC/MS）による、生体試料中ヒ素化合物（ヒ酸、亜ヒ酸、メチルアルシン酸）の同定・定量分析に至るまでのハイスループット分析法の開発を目的とするが、本年度は、前処理の最適条件を確立するために、以下４項目を検討した。対象とするヒ素化合物は、食餌の影響を受け難く、モニタリングに適しているとされている３種類のヒ素化合物（亜ヒ酸、ヒ酸、メチルアルソン酸）とした。
１）誘導体化剤の検討：誘導体化剤として、チオグリコール酸メチル、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、2,3-ジチオ-1-プロパノール（BAL）などのSH基誘導体化剤を検討したが、GC/MSでの検出にはBALが適していた。
２）誘導体の構造解析：本研究で検出されたBAL誘導体が、既報で報告されているマススペクトルと異なったことから誘導体を単離し、NMRなどでの構造推定を行った。これまでは、ヒ素化合物とBALとの反応生成物は、1,3-dithia-2-arsacyclopentaneの5員環構造をとるとされていたが、本研究で得られた生成物は1,3-dithia-2-arsacyclohexaneの6員環構造であることが示唆された。そこで、1,3-ジチオ-2-プロパノールを誘導体化剤として使用し、構造確認を行っている。
３）還元剤の検討：ヨウ化カリウムなどの無機系還元剤、アスコルビン酸などの有機系還元剤を中心に検討を行ったが、5価のヒ素を3価に還元するには、塩化スズ+塩酸（0.5％）とヨウ化カリウム（20％）を溶液で添加する方法が適しており、操作上も簡便であった。
４）抽出溶剤の検討：ヘキサン、酢酸エチルなど一般的に使用される溶剤を検証した結果、ベンゼン、トルエン、ジクロロメタンで良好な回収率が得られたため、毒性や溶剤分取の操作性などを考慮して抽出溶剤はジクロロメタンとした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

交付申請書に記載したとおり、当初の目的は概ね順調に進行している。
ただし、生成したヒ素とBAL誘導体（反応生成物）が既報の構造と異なることが示唆されるデータが得られたため、詳細な構造確認を行っていく予定である。必要に応じて、既存の高速液体クロマトグラフ/質量分析計などの機器を使用して構造確認に必要なデータを採取していく予定である。また、既報の構造と異なる誘導体が如何にして生成するかなどの挙動や反応条件による生成率の差などについても詳細に検討を加える予定である。

Strategy for Future Research Activity

前年度検討した結果をもとに一つの試料から系統的にヒ素化合物を抽出し、形態分析を可能とする方法やスケールダウン、確立した分析法のバリデーションデータの収集を検討する。
１）系統的化学形態別抽出法の検討：抽出の選択性を高めるとともに少量の検査試料からの検査実施は、将来の健康診断などへの適用を考慮すると不可欠な課題である。本検討においては、最近少量の試料調製手法として注目されているMonoSpinを活用し、スケールダウンを検討する。抽出の選択性を高めるためには、MonoSpinの吸着剤の性質が大きく影響すると考えられるため、オクタデシルスルホン基（ODS,C18）以外にもイオン交換など性質の異なった吸着剤の適用を検討する。また、ヒ素の原子価数の違いによる誘導体化能、MonoSpinへの吸着能の違いを利用し、少量の検査試料からの系統的化学形態別抽出法を確立する。
２）生体試料中ヒ素分析のバリデーションデータの収集：確立した分析法の精度や再現性を検討する必要があるため、米国保健福祉省食品医薬品局にて公開されている「Guidance for Industry Bioanalytical Method Validation」の基準に従って、バリデーションデータを集積する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

交付申請書に記載したとおり、全て消耗品費として使用する予定である。消耗品は、試薬以外に、最近少量の試料調製手法として注目されているMonoSpinを活用し、スケールダウンを検討する目的で、抽出用のカラムを購入する予定である。分析対象物の挙動を解析するために、特性の異なる種々のカラムを購入する予定である。