JP2549744B2 - Method for quantifying α-keto acid - Google Patents

Method for quantifying α-keto acid

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JP2549744B2 JP2083317A JP8331790A JP2549744B2 JP 2549744 B2 JP2549744 B2 JP 2549744B2 JP 2083317 A JP2083317 A JP 2083317A JP 8331790 A JP8331790 A JP 8331790A JP 2549744 B2 JP2549744 B2 JP 2549744B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は非常に敏感な化学発光試薬として4,5−ジア
ミノフタルヒドラジドを用いることを特徴とするα−ケ
ト酸の定量方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for quantifying α-keto acid, which comprises using 4,5-diaminophthalhydrazide as a highly sensitive chemiluminescent reagent.

(従来の技術) 液体クロマトグラフィーを用いて分光測定検出又は螢
光測定検出によりα−ケト酸を定量する際に用いられる
ラベル化試薬(derivatization reagent)がこれまでに
いくつか報告されている。
(Prior Art) Some labeling reagents (derivatization reagents) used for quantifying α-keto acid by spectrophotometric detection or fluorometric detection using liquid chromatography have been reported so far.

2,4−ジニトロフェニルヒドラジンを移用する比色測
定法によるα−ケト酸の定量がC.HemmingとC.J.Gubler
によって提案されている(Anal.Biochem.92(1979)3
1)が、検出感度が悪くしかもα−ケト酸に対する選択
性がない。一方、螢光測定法によるα−ケト酸の定量に
ついては、試薬として4′−ヒドラジノ−2−スチルバ
ゾールを用いる方法(T.Hirata,M.Kai,K.Kohashi及びY.
Ohkura,J.Chromatogr.,226(1981)25)、及びオルト−
フェニレンジアミンを用いる方法(J.C.Lioa,N.E.Hoffm
an,J.J.Barboriak及びD.A.Roth,Clin.Chem.,23(1977)
802,並びにT.Hayashi,H.Tsuchiya及びH.Naruse,J.Chrom
atogr.,273(1983)245)がそれぞれ報告されている。
いずれの方法も感度はかなり良いが、α−ケト酸をフェ
ムトモル(fmol:10-15モル)のレベルで測定することは
できない。
Colorimetric determination of α-keto acids by transfer of 2,4-dinitrophenylhydrazine was performed by C. Hemming and CJ Gubler.
Proposed by (Anal.Biochem.92 (1979) 3
1) has poor detection sensitivity and lacks selectivity for α-keto acids. On the other hand, for the determination of α-keto acid by a fluorometric method, a method using 4′-hydrazino-2-stilbazole as a reagent (T. Hirata, M. Kai, K. Kohashi and Y.
Ohkura, J. Chromatogr., 226 (1981) 25), and Ortho-
Method using phenylenediamine (JCLioa, NEHoffm
an, JJ Barboriak and DARoth, Clin. Chem., 23 (1977)
802, and T. Hayashi, H. Tsuchiya and H. Naruse, J. Chrom
atogr., 273 (1983) 245), respectively.
Both methods have fairly good sensitivity, but cannot measure α-keto acid at the femtomole (fmol: 10 −15 mol) level.

本発明者らは、過去にα−ケト酸に対する高感度で選
択性のある螢光ラベル化試薬として、1,2−ジアミノ−
4,5−ジメトキシベンゼン及び1,2−ジアミノ−4,5−メ
チレンジオキシベンゼンを合成した(前者の試薬につい
ては、S.Hara,Y.Takemori,T.Iwata,M.Yamaguchi,M.Naka
mura及びY.Ohkura,Anal.Chim.Acta,172(1985)167並び
にS.Hara,M.Yamaguchi,M.Nakamura及びY.Ohkura,Chem.P
harm.Bull.,33(1985)3493に、後者の試薬について
は、M.Nakamura,S.Hara,M.Yamaguchi,Y.Takemori及びY.
Ohkura,Chem.Pharm.Bull.,35(1987)687にそれぞれ報
告されている。)。本発明者らは、これらの試薬を液体
クロマトグラフィーに応用し、その結果α−ケト酸をフ
ェムトモルのレベルで定量することを可能とした。これ
らの試薬はヒトの尿中及び血清中に含まれるα−ケト酸
の定量のために使用されている(S.Hara,Y.Takemori,M.
Yamaguchi,M.Nakamura及びY.Ohkura,J.Chromatogr.,344
(1985)33)。
The present inventors have previously reported 1,2-diamino-, as a highly sensitive and selective fluorescent labeling reagent for α-keto acids.
4,5-Dimethoxybenzene and 1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene were synthesized (for the former reagent, S. Hara, Y. Takemori, T. Iwata, M. Yamaguchi, M. Naka).
mura and Y. Ohkura, Anal. Chim. Acta, 172 (1985) 167 and S. Hara, M. Yamaguchi, M. Nakamura and Y. Ohkura, Chem.P.
harm.Bull., 33 (1985) 3493, and for the latter reagent, M. Nakamura, S. Hara, M. Yamaguchi, Y. Takemori and Y.
Ohkura, Chem. Pharm. Bull., 35 (1987) 687, respectively. ). The present inventors have applied these reagents to liquid chromatography, and as a result, have made it possible to quantify α-keto acid at the femtomole level. These reagents have been used for the determination of α-keto acids in human urine and serum (S. Hara, Y. Takemori, M.
Yamaguchi, M. Nakamura and Y. Ohkura, J. Chromatogr., 344
(1985) 33).

最近、化学発光検出の技術が液体クロマトグラフィー
による分析方法に導入され、アミノ酸、アミン、カルボ
ン酸と反応して化学発光姓を有する誘導体にするいくつ
かの試薬が報告されている(アミノ酸に対する試薬につ
いては、S.R.Spurlin及びM.M.Cooper,Anal.Lett.,19(1
986)2277に、アミンに対する試薬については、T.Kawas
aki,M.Maeda及びA.Tsuji,J.Chromatogr.,328(1985)12
1に、カルボン酸に対する試薬については、T.Kawasaki,
M.Maeda及びA.Tsuji,J.Chromatogr.,328(1985)121,H.
Yuki,H.Azuma,M.Maeda及びT.Kawasaki,Chem.Pham.Bul
l.,36(1988)1905、並びにH.Karatani,J.Takano,S.Mor
ishita,M.Yoshida及びM.Sato,分析化学,38(1989)59
に、それぞれ報告されている。)。
Recently, the technique of chemiluminescence detection has been introduced into an analytical method by liquid chromatography, and several reagents that react with amino acids, amines, and carboxylic acids to give chemiluminescent derivatives have been reported. SRSpurlin and MM Cooper, Anal. Lett., 19 (1
986) 2277, for reagents for amines, see T. Kawas.
aki, M. Maeda and A. Tsuji, J. Chromatogr., 328 (1985) 12
1.For reagents for carboxylic acids, see T. Kawasaki,
M. Maeda and A. Tsuji, J. Chromatogr., 328 (1985) 121, H.
Yuki, H. Azuma, M. Maeda and T. Kawasaki, Chem. Pham. Bul
l., 36 (1988) 1905, and H. Karatani, J. Takano, S. Mor.
ishita, M. Yoshida and M. Sato, Analytical Chemistry, 38 (1989) 59.
Are reported respectively. ).

(発明が解決しようとする課題) 前述したようにα−ケト酸を定量する試みは数々提案
されているが、化学発光技術を応用してごく微量のα−
ケト酸を鋭敏にかつ選択性に定量するのに必要な試薬に
ついては、これまでに全く報告がなされていない。例え
ば、生体内には極めて微量の種々のα−ケト酸が存在し
ており、このような微量のα−ケト酸を化学発光によっ
て定量するのに必要な試薬の開発が望まれていた。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, many attempts have been made to quantify α-keto acid, but a very small amount of α-
So far, no report has been made on the reagents necessary for sensitive and selective quantification of keto acid. For example, extremely small amounts of various α-keto acids are present in the living body, and it has been desired to develop reagents necessary for quantifying such small amounts of α-keto acids by chemiluminescence.

(課題を解決するための手段) 本発明者は、化学発光を利用してごく微量のα−ケト
酸を高感度でかつ選択的に定量することを可能とする試
薬について鋭意研究を行なった結果、3,4−及び4,5−ジ
アミノフタルヒドラジド・二塩酸塩(以下「3,4−DPH・
2HCl」及び「4,5−DPH・2HCl」とそれぞれ略す)、特に
4,5−DPH・2HCl、が希塩酸中でα−ケト酸と選択的に反
応し、化学発光を示す化合物を生じることを発見し、こ
の知見に基づいて本発明を完成した。
(Means for Solving the Problem) As a result of intensive studies by the present inventor, a reagent capable of quantifying a very small amount of α-keto acid with high sensitivity by using chemiluminescence , 3,4- and 4,5-diaminophthalhydrazide dihydrochloride (hereinafter referred to as "3,4-DPH.
2HCl ”and“ 4,5-DPH · 2HCl ”), especially
It was discovered that 4,5-DPH.2HCl selectively reacts with α-keto acid in dilute hydrochloric acid to produce a compound exhibiting chemiluminescence, and the present invention was completed based on this finding.

本発明によるα−ケト酸の定量は次のようにして行な
う。4,5−DPH・2HClをα−ケト酸と反応させて、対応す
るキノキサリノン誘導体を作る。次に、この誘導体をア
ルカリ性媒体中でヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムの
存在下過酸化水素と反応させると反応物は発光する。こ
の発光を検出器によって定量する。上記の化学反応を式
で示すと次のようになる。
The determination of α-keto acid according to the present invention is performed as follows. 4,5-DPH.2HCl is reacted with α-keto acid to make the corresponding quinoxalinone derivative. Then, this derivative is reacted with hydrogen peroxide in the presence of potassium hexacyanoferrate (III) in an alkaline medium, and the reaction product emits light. This luminescence is quantified by a detector. The above chemical reaction is expressed by the following equation.

(注)Rは任意の置換基を意味する。 (Note) R means any substituent.

上記反応式からわかるように、本発明方法によって定
量可能なα−ケト酸は特定の範囲のものに限定されず、
どのようなα−ケト酸であっても良い。本願明細書で用
いている「α−ケト酸」という語は、すべてのα−ケト
酸を意味する。α−ケト酸の例としては、α−ケト酪
酸、ピルビン酸、フェニルピルビン酸、o(m,p)−ヒ
ドロキシフェニルピルビン酸、ベンゾイルギ酸、α−ケ
ト吉草酸、α−ケトイソ吉草酸、α−ケトカプロン酸、
α−ケトイソカプロン酸、α−ケト−β−メチル吉草酸
などを挙げることができる。
As can be seen from the above reaction formula, the quantifiable α-keto acid by the method of the present invention is not limited to a specific range,
Any α-keto acid may be used. As used herein, the term "α-keto acid" means all α-keto acids. Examples of α-keto acids include α-ketobutyric acid, pyruvic acid, phenylpyruvic acid, o (m, p) -hydroxyphenylpyruvic acid, benzoylformic acid, α-ketovaleric acid, α-ketoisovaleric acid, α- Ketocaproic acid,
Examples include α-ketoisocaproic acid and α-keto-β-methylvaleric acid.

以下に本発明の実施例を示すが、これは本発明を何ら
限定するものではない。
Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto.

(実施例) 化学薬品及び溶媒 すべての化学薬品と溶媒は入手可能なもののうち最も
純度の高いものをそのまま使用した。すべての水溶液に
対しては、Milli−QIIシステム(ミリポア:Millipor
e)で精製した蒸留水を使用した。過酸化水素(30%,v/
v)は三菱互斯化学社製を用いた。
(Examples) Chemicals and Solvents All chemicals and solvents used were the purest ones available. For all aqueous solutions, Milli-QII system (Millipore: Millipor
Distilled water purified in e) was used. Hydrogen peroxide (30%, v /
For v), a product manufactured by Mitsubishi Mutual Chemical Company was used.

試薬の合成 3,4−及び4,5−ジアミノフタルヒドラジド(以下「3,
4−DPH」及び「4,5−DPH」とそれぞれ略す)はいずれ
も、ウィリアムズ・シャラビー法によって4−ニトロフ
タル酸から合成した(なお、ウィリアムズ・シャラビー
法については、R.L.Williams及びS.W.Shalaby,J.Hetero
cycl.Chem.,10(1973)891に記載されている。)。すな
わち、4−ニトロフタル酸をメタノール−濃硫酸中で還
流した4−ニトロフタル酸ジメチルを得た。このエステ
ルを還元して4−アミノフタル酸ジメチルとし、引き続
いてアセトアミド誘導体に変えた。このアセトアミド誘
導体をニトロ化して、4−アセトアミド−5−ニトロフ
タル酸ジメチル及び4−アセトアミド−3−ニトロフタ
ル酸ジメチルの混合物を得た。これらの化合物は、分別
結晶とカラムクロマトグラフィーによって分離した。分
離した各アセトアミド誘導体を加水分解して対応するニ
トロアミン誘導体を得、更に各々のニトロアミン誘導体
を接触還元して異性体の関係にある二つのジアミノフタ
レート(すなわち、4,5−及び3,4−ジアミノフタル酸ジ
メチル)を得た。これらのジアミノフタレートの各々を
メタノール中でヒドラジン水和物及びトリエチルアミン
と縮合反応させて、4,5−DPH及び3,4−DPHを生成した。
4,5−DPH及び3,4−DPHをそれぞれ別個に少量の濃塩酸と
混合して、得られた沈澱物をエタノールで再結晶して対
応する二塩酸塩とした。4,5−DPH及び3,4−DPH、並びに
各々の二塩酸塩の化学構造はMS,IR及びNMRの各データに
よって確認された。このようにして得られた4,5−DPH・
2HCl及び3,4−DPH・2HClはいずれも、シリカゲルを含む
デシケーター中において室温で6ケ月以上にわたって安
定な結晶状態を維持した。
Synthesis of reagents 3,4- and 4,5-diaminophthalhydrazide (hereinafter referred to as "3,
“4-DPH” and “4,5-DPH” are each synthesized from 4-nitrophthalic acid by the Williams-Sharaby method (for the Williams-Shallaby method, RL Williams and SW Shalaby, J. Hetero).
cycl. Chem., 10 (1973) 891. ). That is, 4-nitrophthalic acid was refluxed in methanol-concentrated sulfuric acid to obtain dimethyl 4-nitrophthalate. The ester was reduced to dimethyl 4-aminophthalate and subsequently converted to the acetamide derivative. This acetamide derivative was nitrated to obtain a mixture of dimethyl 4-acetamido-5-nitrophthalate and dimethyl 4-acetamido-3-nitrophthalate. These compounds were separated by fractional crystallization and column chromatography. Each of the separated acetamide derivatives is hydrolyzed to obtain a corresponding nitramine derivative, and each nitramine derivative is catalytically reduced to obtain two diaminophthalates (that is, 4,5- and 3,4-diamino) in an isomer relationship. Dimethyl phthalate) was obtained. Each of these diaminophthalates was condensation reacted with hydrazine hydrate and triethylamine in methanol to produce 4,5-DPH and 3,4-DPH.
4,5-DPH and 3,4-DPH were each separately mixed with a small amount of concentrated hydrochloric acid and the resulting precipitate was recrystallized from ethanol to give the corresponding dihydrochloride salt. The chemical structures of 4,5-DPH and 3,4-DPH, and their respective dihydrochlorides were confirmed by MS, IR and NMR data. The thus obtained 4,5-DPH
Both 2HCl and 3,4-DPH · 2HCl maintained a stable crystalline state at room temperature for 6 months or longer in a desiccator containing silica gel.

試薬溶液の調製 0.6Mメルカプトエタノールを含む0.6M塩酸を用いて3,
4−及び4,5−DPH・2HClの溶液(1.2mM)を調製した。こ
れらの溶液は調製後5時間以内に使用した。水及び2.0M
水酸化ナトリウムを用いて、過酸化水素溶液(50mM)及
びヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム溶液(30mM)をそ
れぞれ調製した。
Preparation of reagent solution Using 0.6M hydrochloric acid containing 0.6M mercaptoethanol 3,
Solutions of 4- and 4,5-DPH.2HCl (1.2 mM) were prepared. These solutions were used within 5 hours after preparation. Water and 2.0M
A hydrogen peroxide solution (50 mM) and a potassium hexacyanoferrate (III) solution (30 mM) were prepared using sodium hydroxide.

液体クロマトグラフィーの条件及び化学発光検出システ
ム 第1図は液体クロマトグラフィー・化学発光による定
量システムの流れ図を示したものである。この図におい
て、各符号は次の意味を表わす。
Liquid Chromatography Conditions and Chemiluminescence Detection System FIG. 1 is a flow chart of a liquid chromatography / chemiluminescence quantification system. In this figure, each symbol has the following meaning.

P1,P2,P3;液体クロマトグラフィーポンプ I:インジェクションバルブ D:検出器 G:保護カラム M1,M2:混合装置 Rec:記録装置 A:ステンレススチール製の管 E:移動相 R1:過酸化水素溶液 R2:ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム溶液 クロマトグラフィーは日立635溶液クロマトグラフを
用いて行なった。このクロマトグラフには、レオダイン
7125注入器装填サンプルインジェクターバルブ(Rheody
ne 7125 syringe−loadiong sample injetor valve,第
1図のI)(20−μループ)が装備されている。α−
ケト酸のジアミノフタルヒドラジド(DPH)誘導体はTSK
ゲルODS−120T(5μm)送相カラム(250×4.6mm内
径)(トーソー株式会社製,東京)上で分離した。分離
は、アセトニトリル−50mMリン酸塩緩衝液(pH7.0)(1
3:87,v/v)を用い、流速1ml/分によって行なった。カラ
ムの温度は室温(23±1℃)で行なった。
P 1, P 2, P 3 ; Liquid Chromatography Pump I: Injection Valve D: Detector G: guard column M 1, M 2: mixing apparatus Rec: recording device A: Stainless steel tube E: mobile phase R 1 : Hydrogen peroxide solution R 2 : Potassium hexacyanoferrate (III) solution Chromatography was performed using Hitachi 635 solution chromatograph. This chromatograph shows Rheodyne
7125 injector loaded sample injector valve (Rheody
It is equipped with ne 7125 syringe-loadingg sample injetor valve, I) in Fig. 1 (20-μ loop). α-
The diaminophthalhydrazide (DPH) derivative of keto acid is TSK
Separation was performed on a gel ODS-120T (5 μm) phase-transfer column (250 × 4.6 mm inner diameter) (Tosoh Corporation, Tokyo). Separation is performed using acetonitrile-50 mM phosphate buffer (pH 7.0) (1
3:87, v / v) and a flow rate of 1 ml / min. The column temperature was room temperature (23 ± 1 ° C.).

カラムからの溶出液をまず過酸化水素溶液と混合し、
次いでヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム溶液と混合し
た。過酸化水素溶液は流速1.0ml/分、ヘキサシアノ鉄
(III)酸カリウム溶液は流速2.0ml/分でそれぞれ880PU
ポンプ(Jasco社製,東京)(第1図のP2,P3)によっ
て、各混合装置(第1図のM1,M2)へ送り込んだ。上記
各溶液と混合後のカラム溶出液の化学発光に関しては、
60μフローセル(flow cell)が設けられているAC−2
200発光検出装置(ATTO社製,東京)(第1図のD)に
よって検出を行なった。この液体クロマトグラフィーシ
ステムにおいてはステンレススチール製の管(内径0.5m
m,第1図のA)を使用した。
The eluate from the column is first mixed with a hydrogen peroxide solution,
It was then mixed with a potassium hexacyanoferrate (III) solution. The hydrogen peroxide solution has a flow rate of 1.0 ml / min, and the potassium hexacyanoferrate (III) solution has a flow rate of 2.0 ml / min.
It was sent to each mixing device (M 1 , M 2 in FIG. 1) by a pump (Jasco, Tokyo) (P 2 , P 3 in FIG. 1 ). Regarding chemiluminescence of the column eluate after mixing with each of the above solutions,
AC-2 with 60μ flow cell
The detection was carried out by a 200 luminescence detection device (ATTO, Tokyo) (D in FIG. 1). In this liquid chromatography system, a stainless steel tube (inner diameter 0.5 m
m, A) in FIG. 1 was used.

α−ケト酸のラベル化処理 ねじ込キャップで密栓したチューブ(100×15mm内
径)内に入れた複数のα−ケト酸の試験溶液100μに
1.2mM DPH(ジアミノフタルヒドラジド)溶液100μを
加えた。このチューブをすき間のないように密閉し100
℃で45分間加熱した。最終の反応混合物の一部20μを
クロマトグラフに注入した。ブランクとして、試験溶液
の代わりに100μの水に対して同じ処理を施した。
Labeling treatment with α-keto acid 100 μm of multiple test solutions of α-keto acid placed in a tube (100 × 15 mm inner diameter) sealed with a screw cap
A 100 mM 1.2 mM DPH (diaminophthalhydrazide) solution was added. Seal this tube tightly and 100
Heat at 45 ° C. for 45 minutes. A 20 μl portion of the final reaction mixture was injected onto the chromatograph. As a blank, the same treatment was applied to 100 μ of water instead of the test solution.

化学発光ラベル化試薬としてのジアミノフタルヒドラジ
ド類及びそれらの二塩酸塩の評価 3,4−及び4,5−DPH並びにこれらの二塩酸塩につい
て、α−ケト酸の化学発光ラベル化試薬としての適性を
評価した。なお、この評価に際して用いたα−ケト酸
は、α−ケト酪酸、ρ−ヒドロキシフェニルピルビン
酸、α−ケト吉草酸、α−ケトイソ吉草酸、α−ケトカ
プロン酸、α−ケトイソカプロン酸、α−ケト−β−メ
チル吉草酸及びフェニルピルビン酸であった。テストを
行なったこれらのすべてのα−ケト酸について、4,5−D
PH・2HClを用いた場合に得られた化学発光光度は3,4−D
PH・2HClを用いた場合の化学発光光度に比して約30倍も
高い値を示した。3,4−DPH誘導体を用いた場合に化学発
光が弱い理由の一つとして、C−3位における立体障害
効果が考えられる(K.D.Gundermann及びM.Drawert,Che
m.Ber.,95(1962)2018)。使用したジアミノフタルヒ
ドラジド類は水と希塩酸にはほんのわずかしか溶けず、
クロマトグラムにおいて小さな妨害ピークを与えた。妨
害ピークは試薬中の不純物に起因するものであった。
Evaluation of diaminophthalhydrazides and their dihydrochlorides as chemiluminescent labeling reagents 3,4- and 4,5-DPH and their dihydrochloride suitability as a chemiluminescent labeling reagent for α-keto acids Was evaluated. The α-keto acids used in this evaluation were α-ketobutyric acid, ρ-hydroxyphenylpyruvic acid, α-ketovaleric acid, α-ketoisovaleric acid, α-ketocaproic acid, α-ketoisocaproic acid, α-keto. It was -β-methylvaleric acid and phenylpyruvic acid. For all these α-keto acids tested, 4,5-D
The chemiluminescence intensity obtained using PH ・ 2HCl is 3,4-D.
The value was about 30 times higher than the chemiluminescence intensity when PH ・ 2HCl was used. One of the reasons why the chemiluminescence is weak when the 3,4-DPH derivative is used is considered to be the steric hindrance effect at the C-3 position (KDGundermann and M. Drawert, Che.
m.Ber., 95 (1962) 2018). The diaminophthalhydrazides used are only slightly soluble in water and dilute hydrochloric acid,
It gave a small interfering peak in the chromatogram. The interference peak was due to impurities in the reagent.

このテスト結果から、4,5−DPH・2HClが試薬として最
も適切であることがわかった。4,5−DPH・2HCl自体はテ
スト条件下において極めて弱い化学発光を示すにとどま
った(等モル濃度のα−ケトイソ吉草酸と4,5−DPH・2H
Clとの反応誘導体が示す化学発光の約2%)。
From this test result, it was found that 4,5-DPH.2HCl was the most suitable reagent. 4,5-DPH ・ 2HCl itself showed very weak chemiluminescence under the test conditions (equimolar concentrations of α-ketoisovaleric acid and 4,5-DPH ・ 2H
About 2% of chemiluminescence of the reaction derivative with Cl).

液体クロマトグラフィーの条件 α−ケト酪酸、フェニルピルビン酸、p−ヒドロキシ
フェニルピルビン酸、α−ケト吉草酸、α−ケトイソ吉
草酸、α−ケト−β−メチル吉草酸、α−ケトカプロン
酸及びα−ケトイソカプロン酸の8種類からなるα−ケ
ト酸のDPH誘導体の分離を行なった。これらのα−ケト
酸誘導体の分離は、TSKゲルODS−120T逆相カラムと溶離
剤としてアセトニトリル−50mMリン酸塩緩衝液(pH7.
0)を用いて行なった。移動相におけるアセトニトリル
の濃度は、ブランク及びα−ケト酸類のピークの分離に
影響を与えた。アセトニトリルの濃度が15%より大きい
とα−ケト酪酸に対するピークがブランクに対するピー
クと重なった。一方、アセトニトリルの濃度が10%以下
であると溶離の遅れをもたらし、その結果ピークの幅が
広がってしまった。特にフェニルピルビン酸の場合、ピ
ークの幅の広がりが大きかった。移動相におけるリン酸
塩緩衝液の濃度が10−100mMでありpHが2.5−7.5である
場合には、α−ケト酸類の分離及び化学発光光度に影響
を与えなかった。移動相にメタノール水溶液(aqueous
methanol)を使用したときは、上記8種の誘導体とブラ
ンクに対するピークは、メタノールの濃度をどのように
変えても分離することができなかった。
Conditions for liquid chromatography α-ketobutyric acid, phenylpyruvic acid, p-hydroxyphenylpyruvic acid, α-ketovaleric acid, α-ketoisovaleric acid, α-keto-β-methylvaleric acid, α-ketocaproic acid and α- The DPH derivative of α-keto acid consisting of 8 kinds of ketoisocaproic acid was separated. Separation of these α-keto acid derivatives was carried out by TSK gel ODS-120T reverse phase column and acetonitrile-50 mM phosphate buffer (pH 7.
0). The concentration of acetonitrile in the mobile phase affected the separation of blank and α-keto acids peaks. When the concentration of acetonitrile was higher than 15%, the peak for α-ketobutyric acid overlapped with the blank. On the other hand, when the concentration of acetonitrile was less than 10%, the elution was delayed, and as a result, the peak width was widened. Particularly in the case of phenylpyruvic acid, the broadening of the peak width was large. When the concentration of the phosphate buffer in the mobile phase was 10-100 mM and the pH was 2.5-7.5, there was no effect on the separation of the α-keto acids and the chemiluminescence luminosity. The mobile phase is aqueous methanol
methanol) was used, the peaks for the above eight derivatives and the blank could not be separated no matter how the concentration of methanol was changed.

したがって、液体クロマトグラフィーはアセトニトリ
ル−50mMリン酸塩緩衝液(pH7.0)(13:87,v/v)を用い
て、前記8種のα−ケト酸のDPH誘導体について行なっ
た。これらの誘導体は50分以内で首尾よく分離された。
得られたクロマトグラムを第2図に示す。1〜9の各番
号は次のα−ケト酸を意味する。
Therefore, liquid chromatography was performed on the DPH derivatives of the eight α-keto acids using acetonitrile-50 mM phosphate buffer (pH 7.0) (13:87, v / v). These derivatives were successfully isolated within 50 minutes.
The obtained chromatogram is shown in FIG. The numbers 1 to 9 mean the following α-keto acids.

1:α−ケト酪酸 2:p−ヒドロキシフェニルピルビン酸 3:α−ケト吉草酸 4:α−ケトイソ吉草酸 5:α−ケトイソカプロン酸 6:α−ケト−β−メチル吉草酸 7:α−ケトカプロン酸 8:フェニルピルビン酸 9:ブランク 第2図から明らかなように、個々のα−ケト酸はクロ
マトグラムにおいてそれぞれ単一のピークを与えた。こ
のことは、4,5−DPH・2HClがα−ケト酸のラベル化試薬
として使用することができることを示している。
1: α-ketobutyric acid 2: p-hydroxyphenylpyruvic acid 3: α-ketovaleric acid 4: α-ketoisovaleric acid 5: α-ketoisocaproic acid 6: α-keto-β-methylvaleric acid 7: α-ketocapron Acid 8: Phenylpyruvate 9: Blank As is apparent from FIG. 2, each α-keto acid gave a single peak in the chromatogram. This indicates that 4,5-DPH.2HCl can be used as a labeling reagent for α-keto acids.

4,5−DPH・2HClを用いたα−ケト酸のラベル化 α−ケト酸と4,5−DPH・2HClは希塩酸中では反応した
が、中性あるいはアルカリ性溶液内では反応しなかっ
た。クロマトグラムのピークの高さを最大にするために
は、DPH溶液中の塩酸の濃度は0.4〜0.8モルであること
を必要とし、試薬溶液内の4,5−DPH・2HClの濃度は約1.
0ミリモル以上を必要とした。本実施例においては、前
者の濃度を0.6モル、後者の濃度を1.2ミリモルとした。
ラベル化反応中における4,5−DPH・2HClの安定剤として
β−メルカプトエタノールを用いた。この安定剤を用い
ない場合は、第2図のブランク(ピーク9)の面積が大
きくなり、α−ケト酪酸(ピーク1)及びp−ヒドロキ
シフェニルピルビン酸(ピーク2)の検出を妨げた。し
たがって、β−メルカプトメタノール(0.6M,DPH溶液
中)を使用することが好ましい。
Labeling of α-keto acids with 4,5-DPH · 2HCl α-keto acids and 4,5-DPH · 2HCl reacted in dilute hydrochloric acid but not in neutral or alkaline solutions. In order to maximize the peak height of the chromatogram, the concentration of hydrochloric acid in the DPH solution needs to be 0.4 to 0.8 molar, and the concentration of 4,5-DPH2HCl in the reagent solution is about 1 .
0 mmol or more was required. In this example, the former concentration was 0.6 mol and the latter concentration was 1.2 mmol.
Β-mercaptoethanol was used as a stabilizer of 4,5-DPH · 2HCl during the labeling reaction. When this stabilizer was not used, the area of the blank (peak 9) in FIG. 2 was large, which prevented the detection of α-ketobutyric acid (peak 1) and p-hydroxyphenylpyruvic acid (peak 2). Therefore, it is preferable to use β-mercaptomethanol (0.6 M in DPH solution).

4,5−DPH・2HClとα−ケト酸とのラベル化反応は、反
応温度が高くなるにつれて速くなった。p−ヒドロキシ
フェニルピルビン酸とα−ケト吉草酸の例を第3図に示
す。これによれば100℃で40分加熱後は、ピークの高さ
が最大となり一定となる。したがって、この反応におい
ては100℃で45分間程度加熱することが望ましい。
The labeling reaction between 4,5-DPH.2HCl and α-keto acid became faster as the reaction temperature increased. Examples of p-hydroxyphenylpyruvic acid and α-ketovaleric acid are shown in FIG. According to this, after heating at 100 ° C for 40 minutes, the peak height becomes maximum and becomes constant. Therefore, in this reaction, heating at 100 ° C. for about 45 minutes is desirable.

化学発光反応 化学発光の最適条件は、過酸水素溶液及びヘキサシア
ノ鉄(III)酸カリウム溶液の流速をそれぞれ1.0ml/分
及び2.0ml/分に設定して調べた。
Chemiluminescence reaction The optimum conditions for chemiluminescence were investigated by setting the flow rates of hydrogen peroxide solution and potassium hexacyanoferrate (III) solution to 1.0 ml / min and 2.0 ml / min, respectively.

過酸化水素,ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム及び
水酸化ナトリウムの濃度は、化学発光の強度を測定する
際に非常に重要である。これら3種の試薬の濃度を別々
に変えて最大強度を調べた。結果を第4〜6図に示す。
第4図は過酸化水素の、第5図はヘキサシアノ鉄(II
I)酸カリウムの、第6図は水酸化ナトリウムの濃度と
化学発光の強度をそれぞれ図にしたものである。なお、
第4〜6図中の1はp−ヒドロキシフェニルピルビン
酸、2はα−ケト吉草酸である。これらの図から明らか
なように、過酸化水素の場合は50mM、ヘキサシアノ鉄
(III)酸カリウムの場合は30mM、水酸化ナトリウムの
場合は2.0Mの濃度のときに化学発光の強度がそれぞれ最
大となる。
The concentrations of hydrogen peroxide, potassium hexacyanoferrate (III) and sodium hydroxide are very important in measuring the intensity of chemiluminescence. The maximum intensities were investigated by varying the concentrations of these three reagents separately. The results are shown in FIGS.
Figure 4 shows hydrogen peroxide, and Figure 5 shows hexacyanoiron (II
FIG. 6 shows the concentration of sodium hydroxide and the intensity of chemiluminescence, respectively, for I) potassium acid. In addition,
In FIGS. 4 to 6, 1 is p-hydroxyphenylpyruvic acid and 2 is α-ketovaleric acid. As is clear from these figures, the maximum chemiluminescence intensity was 50 mM for hydrogen peroxide, 30 mM for potassium hexacyanoferrate (III), and 2.0 M for sodium hydroxide. Become.

上記液体クロマトグラフィーによって得られた溶出液
とヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム溶液とを混合した
後直ちに化学発光が見られた。したがって、第2混合装
置(第1図のM2)と検出器の間にある管の流さが化学発
光反応に影響を及ぼすものとみて、種々の管の長さに対
する化学発光強度を調べた。結果を第7図に示す。図中
の1はp−ヒドロキシフェニルピルビン酸、2はα−ケ
ト吉草酸を用いた場合のピークの高さの変化をそれぞれ
表わす。第7図から明らかなように、α−ケト酸に対す
る化学発光のピークの高さは、上記管の長さが短いほど
大きくなる。このことは、化学発光反応が非常に迅速に
起こり、短時間のうちに終了することを示している。
Chemiluminescence was observed immediately after mixing the eluate obtained by the above liquid chromatography with the potassium hexacyanoferrate (III) solution. Therefore, it was considered that the flow of the tube between the second mixing device (M 2 in FIG. 1) and the detector affected the chemiluminescence reaction, and the chemiluminescence intensity was investigated for various tube lengths. The results are shown in Fig. 7. In the figure, 1 represents p-hydroxyphenylpyruvic acid, and 2 represents changes in peak height when α-ketovaleric acid was used. As is clear from FIG. 7, the height of the chemiluminescence peak for α-keto acid increases as the length of the tube decreases. This indicates that the chemiluminescent reaction occurs very quickly and ends in a short time.

検量線、精度及び検出限界 ピークの高さと各α−ケト酸の濃度との関係を調べた
ところ、20μの注入量につき20フェムトモルから少な
くとも100ピコモルまでは前者が後者に比例することが
わかった。α−ケト酸のこの濃度範囲は、100μのテ
スト溶液においては200フェムトモルから1ナノモルま
でに相当する。
The relationship between the calibration curve, the accuracy and the detection limit peak height and the concentration of each α-keto acid was examined, and it was found that the former is proportional to the latter from 20 femtomoles to at least 100 picomoles per 20 μ injection amount. This concentration range of α-keto acids corresponds to 200 femtomolar to 1 nanomolar in a 100 μ test solution.

8種類のα−ケト酸(各々の濃度:500ピコモル/ml)
の混合物を使用して、繰り返し(計6回)測定すること
によって検出精度を求めた。変動係数は、どのα−ケト
酸についても4.0%を越えることはなかった。
8 kinds of α-keto acids (concentration of each: 500 pmol / ml)
The detection accuracy was obtained by repeatedly measuring (total 6 times) using the mixture of. The coefficient of variation did not exceed 4.0% for any α-keto acid.

8種類のα−ケト酸の検出限界(10μの注入量当た
りの含有量(単位:フェムトモル)、シグナル−ノイズ
比=3)は次の通りであった。
The detection limits of 8 kinds of α-keto acids (content per 10 μm injection amount (unit: femtomoles), signal-noise ratio = 3) were as follows.

α−ケト酸:5.0,p−ヒドロキシフェニルピルビン酸:22.
0,α−ケト吉草酸:4.0,α−ケトイソ吉草酸:15.0,α−
ケトイソカプロン酸:12.0,α−ケト−β−メチル吉草
酸:50.0,α−ケトカプロン酸:60,フェニルピルビン酸:
5.0 本発明方法による感度は、1,2−ジアミノ−4,5−メチ
レンジオキシベンゼンを使用する従来の液体クロマトグ
ラフィーを利用する螢光分析法の感度よりも約2−20倍
高い(N.Nakamura,S.Hara,M.Yamaguchi,Y.Takemori及び
Y.Ohkura,Chem.Pharm.Bull.,35(1987)687)。特に、
本発明方法は、従来最も感度の高い螢光分析法によって
も0.5−1.0ピコモルのオーダーでしか測定できなかった
p−ヒドロキシフェニルピルビン酸の定量に有用であ
る。
α-keto acid: 5.0, p-hydroxyphenylpyruvic acid: 22.
0, α-ketovaleric acid: 4.0, α-ketoisovaleric acid: 15.0, α-
Ketoisocaproic acid: 12.0, α-keto-β-methylvaleric acid: 50.0, α-ketocaproic acid: 60, phenylpyruvic acid:
5.0 The sensitivity of the method of the present invention is about 2 to 20 times higher than that of the fluorescence analysis method using conventional liquid chromatography using 1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene (N. Nakamura, S. Hara, M. Yamaguchi, Y. Takemori and
Y. Ohkura, Chem. Pharm. Bull., 35 (1987) 687). In particular,
The method of the present invention is useful for the quantification of p-hydroxyphenylpyruvic acid, which can be measured only on the order of 0.5 to 1.0 picomoles by the most sensitive fluorescence analysis method.

他の物質と4,5−DPH・2HClとの反応 上述の好ましい反応条件下でアスコルビン酸と4,5−D
PH・2HClを反応させたところ、クロマトグラムに数個の
ピークが現れた(保持時間7−13分)。しかし、これら
のピークの強度は前記のα−ケト酸の場合に比べて1/3
未満であった。その他の生物学的に重要な物質について
も、10ナノモル/mlの濃度で上述の好ましい反応条件下
で調べてみたが、いずれも化学発光を起こさなかった。
このテストに供した化合物は次の通りである。
Reaction of other substances with 4,5-DPH.2HCl Ascorbic acid and 4,5-D under the preferred reaction conditions described above.
When PH.2HCl was reacted, several peaks appeared in the chromatogram (retention time 7-13 minutes). However, the intensity of these peaks is 1/3 of that of the α-keto acid mentioned above.
Was less than. Other biologically important substances were also examined under the above-mentioned preferable reaction conditions at a concentration of 10 nmol / ml, but none of them emitted chemiluminescence.
The compounds used in this test are as follows.

2−,3−及び4−メトキシベンズアルデヒド:4−メチル
ベンズアルデヒド;17種の1−アミノ酸;ヒスタミン;
チラミン;トリプタミン;2−フェニルエチルアミン;グ
ルタチオン;チアミン;ウラシル;アデニン;尿酸;尿
素;ビリルビン;アセトン;アセトフェノン;乳酸;リ
ンゴ酸;酪酸;イノシトール;d−グルコース;d−キシロ
ース;d−フラクトース;d−マンノース;d−リボース;d−
ラクトース;アルドステロン;エピアンドロステロン;
コルチゾン;コレステロール この結果から、本発明のラベル化方法はα−ケト酸に
対する選択性を有し、α−ケト酸を検出するのに極めて
有用であることがわかる。
2-, 3- and 4-methoxybenzaldehyde: 4-methylbenzaldehyde; 17 1-amino acids; histamine;
Tyramine; tryptamine; 2-phenylethylamine; glutathione; thiamine; uracil; adenine; uric acid; urea; bilirubin; acetone; acetophenone; lactic acid; malic acid; butyric acid; inositol; d-glucose; d-xylose; d-fructose; d- Mannose; d-ribose; d-
Lactose; aldosterone; epiandrosterone;
Cortisone; Cholesterol These results show that the labeling method of the present invention has selectivity for α-keto acid and is extremely useful for detecting α-keto acid.

(発明の効果) 4,5−DPH・2HClを化学発光ラベル化試薬として用いる
本発明方法は、α−ケト酸に選択的であり、しかも従来
の方法では不可能であったフェムトモルレベルのα−ケ
ト酸を検出することが可能である。したがって、本発明
は血液や尿中に含まれる極く微量の種々のα−ケト酸を
定量するのに応用することができる。特に本発明方法
は、正常尿の中に極めて微量に存在するp−ヒドロキシ
フェニルピルビン酸の検出に大きな効果を発揮する。
(Effects of the Invention) The method of the present invention using 4,5-DPH · 2HCl as a chemiluminescent labeling reagent is selective for α-keto acids, and has a femtomolar level of α which was not possible by conventional methods. -It is possible to detect keto acids. Therefore, the present invention can be applied to quantify a very small amount of various α-keto acids contained in blood or urine. Particularly, the method of the present invention exerts a great effect on the detection of p-hydroxyphenylpyruvic acid which is present in an extremely small amount in normal urine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の方法を実施する際に使用される液体
クロマトグラフ−化学発光検出システムの略図である。 第2図は、α−ケト酸のDPH誘導体のクロマトグラムを
表わす図である。 第3図は、α−ケト酸の4,5−DPH・2HClによるラベル化
反応に及ぼす反応時間及び反応温度の影響を表わすグラ
フである。 第4図は、化学発光のピークの高さに及ぼす過酸化水素
濃度の影響を表わすグラフである。 第5図は、化学発光のピークの高さに及ぼすヘキサシア
ノ鉄(III)酸カリウム濃度の影響を表わすグラフであ
る。 第6図は、化学発光のピークの高さに及ぼす水酸化ナト
リウム濃度の影響を表わすグラフである。 第7図は、化学発光のピークの高さに及ぼす、第2混合
装置と化学発光検知器間の管の長さの影響を表わすグラ
フである。
FIG. 1 is a schematic diagram of a liquid chromatograph-chemiluminescence detection system used in practicing the method of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a chromatogram of a DPH derivative of α-keto acid. FIG. 3 is a graph showing the influence of reaction time and reaction temperature on the labeling reaction of α-keto acid with 4,5-DPH · 2HCl. FIG. 4 is a graph showing the effect of hydrogen peroxide concentration on the height of the chemiluminescence peak. FIG. 5 is a graph showing the influence of the concentration of potassium hexacyanoferrate (III) on the height of the chemiluminescence peak. FIG. 6 is a graph showing the effect of sodium hydroxide concentration on the height of the chemiluminescence peak. FIG. 7 is a graph showing the effect of the length of the tube between the second mixing device and the chemiluminescence detector on the height of the chemiluminescence peak.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試薬として4,5−ジアミノフタルヒドラジ
ドを用いることを特徴とするα−ケト酸の定量方法。
1. A method for quantifying α-keto acid, which comprises using 4,5-diaminophthalhydrazide as a reagent.
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Non-Patent Citations (2)

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Anal.Chim.,Acta.231(1)P.1−6(1990)

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