RU2787117C1 - Method of quantitative determination of the composition of glyphosate-containing mixtures - Google Patents
Method of quantitative determination of the composition of glyphosate-containing mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787117C1 RU2787117C1 RU2022128781A RU2022128781A RU2787117C1 RU 2787117 C1 RU2787117 C1 RU 2787117C1 RU 2022128781 A RU2022128781 A RU 2022128781A RU 2022128781 A RU2022128781 A RU 2022128781A RU 2787117 C1 RU2787117 C1 RU 2787117C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphonomethyl
- glyphosate
- oxide
- iminodiacetic acid
- fiduc
- Prior art date
Links
- 239000005562 Glyphosate Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229940097068 glyphosate Drugs 0.000 title claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 29
- XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-O Glyphosate Chemical group OC(=O)C[NH2+]CP(O)(O)=O XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-O 0.000 title 1
- XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N Glyphosate Chemical compound OC(=O)CNCP(O)(O)=O XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 claims abstract description 23
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- AZIHIQIVLANVKD-UHFFFAOYSA-N N-(phosphonomethyl)iminodiacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CP(O)(O)=O AZIHIQIVLANVKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000001174 ascending Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- GVJRTUUUJYMTNQ-UHFFFAOYSA-N 2-(2,5-dioxofuran-3-yl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC(=O)OC1=O GVJRTUUUJYMTNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 5
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010812 external standard method Methods 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 150000001204 N-oxides Chemical class 0.000 abstract description 27
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 abstract description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 abstract 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 5
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- -1 arboricide Substances 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000001121 post-column derivatisation Methods 0.000 description 4
- 239000005561 Glufosinate Substances 0.000 description 3
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 3
- IAJOBQBIJHVGMQ-UHFFFAOYSA-N Glufosinate Chemical compound CP(O)(=O)CCC(N)C(O)=O IAJOBQBIJHVGMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZEKANFGSDXODPD-UHFFFAOYSA-N Glyphosate-isopropylammonium Chemical compound CC(C)N.OC(=O)CNCP(O)(O)=O ZEKANFGSDXODPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002363 herbicidal Effects 0.000 description 2
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 2
- PTMHPRAIXMAOOB-UHFFFAOYSA-N phosphoramidic acid Chemical class NP(O)(O)=O PTMHPRAIXMAOOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 2-mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004679 31P NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- MGRVRXRGTBOSHW-UHFFFAOYSA-N Aminomethylphosphonic acid Chemical compound NCP(O)(O)=O MGRVRXRGTBOSHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- IRXSLJNXXZKURP-UHFFFAOYSA-N Fluorenylmethyloxycarbonyl chloride Chemical compound C1=CC=C2C(COC(=O)Cl)C3=CC=CC=C3C2=C1 IRXSLJNXXZKURP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- FEMOMIGRRWSMCU-UHFFFAOYSA-N Ninhydrin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(O)(O)C(=O)C2=C1 FEMOMIGRRWSMCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZTPOMIFAFKKSK-UHFFFAOYSA-N O-phosphonohydroxylamine Chemical class NOP(O)(O)=O JZTPOMIFAFKKSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710035826 PRKAA2 Proteins 0.000 description 1
- 102100011474 PRKAB1 Human genes 0.000 description 1
- 101710015127 PRKAB1 Proteins 0.000 description 1
- QKFJKGMPGYROCL-UHFFFAOYSA-N Phenyl isothiocyanate Chemical compound S=C=NC1=CC=CC=C1 QKFJKGMPGYROCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZWLUXSQADUDCSB-UHFFFAOYSA-N Phthalaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1C=O ZWLUXSQADUDCSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNJVILVZKWQKPM-UHFFFAOYSA-N Xylocaine Chemical compound CCN(CC)CC(=O)NC1=C(C)C=CC=C1C NNJVILVZKWQKPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000000738 capillary electrophoresis-mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005313 chemometric Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 1
- 235000020673 eicosapentaenoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 229960004194 lidocaine Drugs 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 150000002832 nitroso derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940117953 phenylisothiocyanate Drugs 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к методу тонкослойной хроматографии, и может быть использовано при анализе N-(фосфонометил)-глицина (глифосата), а также для количественного определения ингредиентов реакционной смеси, образующейся при каталитическом окислении N-(фосфонометил)-иминодиуксусной кислоты (ФИДУК) пероксидом водорода или кислородом с образованием глифосата, в том числе для анализа реакционной смеси, содержащей N-(оксид)-N-(фосфонометил)-иминодиуксусной кислоты (N-оксид ФИДУК) [RU 2618629, С07F 9/38, 05.05.2017]. Глифосат представляет собой пестицид, арборицид, гербицид с широким спектром активности и является действующим веществом препаратов, применяющихся для борьбы с сорняками, в том числе в России (раундап, торнадо, утал, форсат, фосулен, цидокор, и т.д.).The invention relates to analytical chemistry, specifically to the method of thin layer chromatography, and can be used in the analysis of N-(phosphonomethyl)-glycine (glyphosate), as well as for the quantitative determination of the ingredients of the reaction mixture formed during the catalytic oxidation of N-(phosphonomethyl)-iminodiacetic acid (FIDUK) with hydrogen peroxide or oxygen to form glyphosate, including for the analysis of the reaction mixture containing N-(oxide)-N-(phosphonomethyl)-iminodiacetic acid (N-oxide FIDUK) [RU 2618629, С07F 9/38, 05.05 .2017]. Glyphosate is a pesticide, arboricide, herbicide with a wide spectrum of activity and is the active ingredient in drugs used to control weeds, including in Russia (roundup, tornado, utal, forsat, fosulen, cidokor, etc.).
В литературе описаны способы анализа глифосата, а также продуктов его биоразложения, основанные на различных физико-химических методах [Кузнецова Е.М., Гринько А.П., Чмиль В.Д. Методы определения глифосата в сельскохозяйственном и продовольственном сырье и продуктах питания // Проблеми харчування. 2008. V. 3-4. P. 55; Arkan T., 
Известен способ анализа реакционных смесей, образующихся при каталитическом окислении ФИДУК, основанный на методе ИК-спектрометрии [Ющенко Д.Ю., Малышева Л.В., Баранова С.С., Хлебникова Т.Б., Пай З.П. Определение глифосата в продуктах окисления N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты методом ИК-спектрометрии // Журн. Аналит. Химии, 2013. Т. 68, № 11, С. 1075], но этот подход дает только полуколичественную оценку содержания компонентов (определение мольного соотношения аналитов). Также описано ИК-спектрометрическое определение количественного содержания глифосата и ФИДУК при их совместном присутствии с использованием внутреннего стандарта [Ющенко Д.Ю., Хлебникова Т.Б., Пай З.П. ИК-спектрометрия для количественного контроля процесса синтеза глифосата // ХI Всероссийская конференция и школа «Аналитика Сибири и Дальнего Востока». Новосибирск. 2021. С. 108]. Однако эти методы не позволяют определить содержание N-оксида ФИДУК в анализируемых смесях.There is a method for analyzing reaction mixtures formed during the catalytic oxidation of FIDUC, based on the method of IR spectrometry [Yushchenko D.Yu., Malysheva L.V., Baranova S.S., Khlebnikova T.B., Pai Z.P. Determination of glyphosate in the oxidation products of N-phosphonomethyliminodiacetic acid by IR spectrometry // Zh. Analyte. Chemistry, 2013. V. 68, No. 11, S. 1075], but this approach provides only a semi-quantitative assessment of the content of components (determination of the molar ratio of analytes). Also described is the IR spectrometric determination of the quantitative content of glyphosate and FIDUC in their joint presence using an internal standard [Yushchenko D.Yu., Khlebnikova T.B., Pai Z.P. IR spectrometry for quantitative control of the glyphosate synthesis process // XI All-Russian Conference and School "Analytics of Siberia and the Far East". Novosibirsk. 2021. S. 108]. However, these methods do not allow determining the content of FIDUK N-oxide in the analyzed mixtures.
Описан способ анализа глифосата, основанный на методе ЯМР-спектроскопии [Cartigny B., Azaroual N., Imbenotte M., Mathieu D., Vermeersch G., 
Известен способ количественного анализа глифосата в смеси с близким по строению природным гербицидом - глюфосинатом (RS-2-амино-4-гидроксиметилфосфоноилбутановая кислота) - и продуктами их разложения с использованием методов капиллярного электрофореза, где определение фосфоновых кислот после разделения смесей выполняют с использованием масс-спектрометрического детектора [Goodwin L., Startin J.R., Keely B.J., Goodall D.M. Analysis of glyphosate and glufosinate by capillary electrophoresis-mass spectrometry utilising a sheathless microelectrospray interface // J. Chromatogr. A. 2003. V. 1004, № 1-2. P. 107]. Однако подобных подходов к количественному определению глифосата в смеси с ФИДУК и N-оксидом ФИДУК в литературе также не описано.A known method for the quantitative analysis of glyphosate in a mixture with a natural herbicide similar in structure - glufosinate (RS-2-amino-4-hydroxymethylphosphonoylbutanoic acid) - and their decomposition products using capillary electrophoresis methods, where the determination of phosphonic acids after separation of mixtures is performed using mass spectrometric detector [Goodwin L., Startin J.R., Keely B.J., Goodall D.M. Analysis of glyphosate and glufosinate by capillary electrophoresis-mass spectrometry utilizing a sheathless microelectrospray interface // J. Chromatogr. A. 2003. V. 1004, No. 1-2. P. 107]. However, similar approaches to the quantitative determination of glyphosate in a mixture with FIDUK and FIDUK N-oxide are also not described in the literature.
Вследствие низкой летучести аминофосфоновых кислот способы количественного определения глифосата и продуктов его разложения методом газовой хроматографии (ГХ) с использованием пламенно-ионизационного детектора или детектора по теплопроводности без модификации аналитов не имеют практической значимости и не описаны в технической литературе. Существующие способы анализа аминофосфоновых кислот предполагают предваряющую анализ модификацию (дериватизацию) данных соединений с получением летучих производных (дериватов). Для количественного анализа глифосата и ФИДУК при совместном присутствии, основанном на использовании метода ГХ, предложен способ, в основе которого лежит образование соответствующих летучих метилсилильных производных [RU 2753453, G01N 30/02, 16.08.2021]. Тем не менее, способов газохроматографического анализа смесей глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК в литературе также не описано.Due to the low volatility of aminophosphonic acids, methods for the quantitative determination of glyphosate and its degradation products by gas chromatography (GC) using a flame ionization detector or a thermal conductivity detector without modification of analytes are of no practical importance and are not described in the technical literature. Existing methods for the analysis of aminophosphonic acids involve modification (derivatization) of these compounds to obtain volatile derivatives (derivatives) before analysis. For the quantitative analysis of glyphosate and FIDUC in the joint presence, based on the use of the GC method, a method has been proposed, which is based on the formation of the corresponding volatile methylsilyl derivatives [RU 2753453, G01N 30/02, 08/16/2021]. However, methods for gas chromatographic analysis of mixtures of glyphosate, FIDUK, and FIDUK N-oxide are also not described in the literature.
Известны способы количественного анализа смесей глифосата с его метаболитами, основанные на методе высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). При этом в качестве элюента, как правило, используют фосфатные буферные растворы. Прямое детектирование аналитов осуществляют с использованием фотометрических детекторов при длине волны 195 нм [Moye H.A., Boning A.J. A Versatile Fluorogenic Labelling Reagent for Primary and Secondary Amines: 9-Fluorenylmethyl Chloroformate // Anal. Lett. 1979. V. 12, № 1. P. 25]. Недостатком этого способа детектирования является его низкая чувствительность. Повышение чувствительности анализа возможно путем проведения предколоночной или постколоночной дериватизации аналитов с целью введения в молекулы фосфоновых кислот хромофорных групп, обладающих высокими значениями коэффициентов экстинкции в области УФ-излучения. Постколоночную дериватизацию выполняют с использованием системы орто-фталевый альдегид / меркаптоэтанол, при этом полученные производные определяют флуориметрическим детектором (λвозбуждения = 320 - 340 нм, λэмиссии = 340 - 380 нм) [Winfield T.W. Determination of glyphosate in drinking water by direct aqueous injection HPLC, postcolumn derivatization, and fluorescence detection / T. W. Winfield // EPA. - Method 547, 1990. - 16 p]. Необходимо отметить, что все рассмотренные выше способы анализа методом ВЭЖХ с пред- или пост-колоночной дериватизацией аналитов описаны для количественного определения глифосата в смеси с продуктами его биоразложения.Known methods for quantitative analysis of mixtures of glyphosate with its metabolites, based on the method of high performance liquid chromatography (HPLC). In this case, as a rule, phosphate buffer solutions are used as eluent. Direct detection of analytes is carried out using photometric detectors at a wavelength of 195 nm [Moye H.A., Boning A.J. A Versatile Fluorogenic Labeling Reagent for Primary and Secondary Amines: 9-Fluorenylmethyl Chloroformate // Anal. Lett. 1979. V. 12, No. 1. P. 25]. The disadvantage of this detection method is its low sensitivity. An increase in the sensitivity of the analysis is possible by carrying out precolumn or postcolumn derivatization of analytes in order to introduce chromophore groups with high values of extinction coefficients in the UV region into phosphonic acid molecules. Post-column derivatization is performed using an ortho-phthalaldehyde / mercaptoethanol system, while the resulting derivatives are determined with a fluorimetric detector (λexcitation = 320 - 340 nm, λemission = 340 - 380 nm) [Winfield T.W. Determination of glyphosate in drinking water by direct aqueous injection HPLC, postcolumn derivatization, and fluorescence detection / T. W. Winfield // EPA. - Method 547, 1990. - 16 p]. It should be noted that all the HPLC analysis methods discussed above with pre- or post-column derivatization of analytes are described for the quantitative determination of glyphosate in a mixture with its biodegradation products.
Известные способы количественного определения глифосата и ФИДУК в продуктах реакции окисления ФИДУК основаны на методе ВЭЖХ с прямым фотометрическим определением аналитов при длине волны 190 - 200 нм [Pinel C., Landrivon E., Lini H., Gallezot P. Effect of the Nature of Carbon Catalysts on Glyphosate Synthesis // J. Catal. 1999. V. 182, № 2. P. 515-519]. Одним из недостатков этого метода является его низкая чувствительность, обусловленная тем, что значения коэффициентов молярной экстинкции аналитов относительно невысоки, так как в соответствующих молекулах присутствует только одна хромофорная функциональная группа - карбонильная. Вследствие этого максимумы поглощения исследуемых соединений, регистрируемые в диапазоне длин волн 200-800 нм, выражены нечетко, что приводит к значительной погрешности анализа. Также к общим недостаткам способов анализа продуктов реакции окисления ФИДУК методом ВЭЖХ относятся сравнительно дорогостоящее и сложное оборудование, расходные материалы и реактивы, что осложняет процедуру анализа, особенно в условиях промышленного производства.Known methods for the quantitative determination of glyphosate and FIDUC in the products of the FIDUC oxidation reaction are based on the HPLC method with direct photometric determination of analytes at a wavelength of 190 - 200 nm [Pinel C., Landrivon E., Lini H., Gallezot P. Effect of the Nature of Carbon Catalysts on Glyphosate Synthesis // J. Catal. 1999. V. 182, No. 2. P. 515-519]. One of the disadvantages of this method is its low sensitivity, due to the fact that the molar extinction coefficients of analytes are relatively low, since only one chromophore functional group, carbonyl, is present in the corresponding molecules. As a result, the absorption maxima of the studied compounds, recorded in the wavelength range of 200-800 nm, are not clearly expressed, which leads to a significant analysis error. Also, the general disadvantages of methods for analyzing the products of the FIDUK oxidation reaction by HPLC include relatively expensive and complex equipment, consumables and reagents, which complicates the analysis procedure, especially in industrial production.
Наиболее простые способы качественного определения глифосата в смеси с продуктами его разложения основаны на методе тонкослойной хроматографии (ТСХ), где для визуализации результата разделения смеси используют реакцию первичных и вторичных аминогрупп с нингидрином [Зеленкова Н.Ф., Винокурова Н.Г. Определение глифосата и продуктов его биодеградации хроматографическими методами // Журн. Аналит. Химии, 2008. Т. 63, № 9, С. 958].The simplest methods for the qualitative determination of glyphosate in a mixture with its decomposition products are based on the thin layer chromatography (TLC) method, where the reaction of primary and secondary amino groups with ninhydrin is used to visualize the result of mixture separation [Zelenkova N.F., Vinokurova N.G. Determination of glyphosate and its biodegradation products by chromatographic methods // Zh. Analyte. Chemistry, 2008. V. 63, No. 9, S. 958].
Развитие этого подхода предложено в работах, где аминофосфорные кислоты предварительно модифицируют до поглощающих в УФ-свете нитрозопроизводных [Young J.C., Khan S.U., Marriage P.B. Fluorescence detection and determination of glyphosate via its N-nitroso derivative by thin-layer chromatography // J. Agric. Food Chem. 1977. V. 25, № 4. P. 918] или соответствующих тиоуретанов [Rembisz 
При этом метод ТСХ можно также использовать для количественного анализа глифосата и его основного продукта разложения - N-аминометилфосфоновой кислоты (АМФК) [Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: Справочник. - Т.2 / Сост. Клисенко М.А., Калинина А.А., Новикова К.Ф., Хохолькова Г.А. - М.: Агропромиздат, 1992. - 416с].In this case, the TLC method can also be used for the quantitative analysis of glyphosate and its main degradation product, N-aminomethylphosphonic acid (AMPK) [Methods for determining trace amounts of pesticides in food, feed and the environment: a Handbook. - V.2 / Comp. Klisenko M.A., Kalinina A.A., Novikova K.F., Khokholkova G.A. - M.: Agropromizdat, 1992. - 416s].
Однако эти методы неприменимы для количественного анализа смесей, одновременно содержащих глифосат, ФИДУК и N-оксид ФИДУК, поскольку используемые для пост-хроматографической дериватизации реагенты могут окисляться N-оксидом ФИДУК, в результате чего будет образовываться дополнительное количество ФИДУК, состав смеси аналитов изменится, и следовательно, количественный анализ достаточно лабильного N-оксида ФИДУК окажется искаженным.However, these methods are not applicable to the quantitative analysis of mixtures containing glyphosate, FIDUC and FIDUC N-oxide at the same time, since the reagents used for post-chromatographic derivatization can be oxidized by FIDUC N-oxide, resulting in the formation of additional FIDUC, the composition of the mixture of analytes will change, and consequently, the quantitative analysis of the rather labile FIDUC N-oxide will be distorted.
Таким образом, значительное количество представленных в литературе методов количественного анализа глифосатсодержащих смесей основано на принципе их хроматографического разделения. При этом наиболее экономически доступным и простым с точки зрения процедуры выполнения является метод ТСХ, который не требует сложной приборной базы, высокой квалификации исполнителя, а также дорогостоящих расходных материалов и реактивов. В этой связи использование метода ТСХ для решения задачи количественного определения глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК представляется обоснованным.Thus, a significant number of methods for the quantitative analysis of glyphosate-containing mixtures presented in the literature are based on the principle of their chromatographic separation. At the same time, the TLC method is the most economically accessible and simple in terms of the execution procedure, which does not require a complex instrument base, high qualification of the performer, as well as expensive consumables and reagents. In this regard, the use of the TLC method for solving the problem of quantitative determination of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide seems to be justified.
Наиболее близкими к предлагаемому решению является способ количественного определения глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК с использованием метода ТСХ [Д.Ю. Ющенко, Т.Б. Хлебникова, З.П. Пай // Тонкослойная хроматография для количественного контроля процесса синтеза глифосата, «Аналитика Сибири и Дальнего Востока», 12 - 17 сентября 2016, Барнаул, Россия, С. 154]. В этой работе для количественного анализа реакционной смеси, образующейся при каталитическом окислении ФИДУК пероксидом водорода, использован метод ТСХ, в котором визуализация аналитов выполняется путем обработки пластин «Сорбфил» ПТСХ-АФ-В-УФ 3%-раствором лимонной кислоты в уксусном ангидриде с последующей регистрацией величины флуоресценции при 365 нм.Closest to the proposed solution is a method for the quantitative determination of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide using the TLC method [D.Yu. Yushchenko, T.B. Khlebnikova, Z.P. Pai // Thin-layer chromatography for quantitative control of the glyphosate synthesis process, "Analytics of Siberia and the Far East", September 12 - 17, 2016, Barnaul, Russia, p. 154]. In this work, for the quantitative analysis of the reaction mixture formed during the catalytic oxidation of FIDUC with hydrogen peroxide, the TLC method was used, in which the visualization of analytes is performed by treating Sorbfil PTSKh-AF-V-UV plates with a 3% solution of citric acid in acetic anhydride, followed by registration of the fluorescence value at 365 nm.
Известно, что при обработке лимонной кислоты уксусным ангидридом образуется смесь изомерных соединений [Malachowski R., 
способный реагировать с третичными аминами с образованием флуоресцирующих производных [Feldmann E.G., Koehler H.M. The Colorimetric Determination of Lidocaine With cis-Aconitic Anhydride // J. Am. Pharm. Assoc. (Scientific ed.). 1959. Vol. 48, № 10. P. 549-552, Yamamoto M., Uno T. Colorimetric determination and detection of tertiary amines with cis-aconitic anhydride. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). 1976. Vol. 24, № 9. P. 2237-2240]. Качественный и количественный состав смеси, образующейся при взаимодействии уксусного ангидрида и лимонной кислоты, нестабилен и зависит от температуры и времени приготовления, влажности воздуха, условий и длительности хранения. Вследствие этого 3%-раствор лимонной кислоты в уксусном ангидриде как реагент для дериватизации имеет малый срок годности. Использование в количественном анализе такого агента, обладающего непостоянным химическим составом, приводит к снижению чувствительности метода, а необходимость использования для дериватизации свежеприготовленного 3%-раствора лимонной кислоты в уксусном ангидриде приводит к увеличению расхода реагентов и трудозатрат, особенно при выполнении серийных рутинных анализов. Эти факторы значительно затрудняют проведение количественного анализа в условиях производства и являются существенными недостатками прототипа.capable of reacting with tertiary amines to form fluorescent derivatives [Feldmann E.G., Koehler H.M. The Colorimetric Determination of Lidocaine With cis-Aconitic Anhydride // J. Am. Pharm. Assoc. (Scientific ed.). 1959 Vol. 48, No. 10. P. 549-552, Yamamoto M., Uno T. Colorimetric determination and detection of tertiary amines with cis-aconitic anhydride. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). 1976 Vol. 24, No. 9. P. 2237-2240]. The qualitative and quantitative composition of the mixture formed during the interaction of acetic anhydride and citric acid is unstable and depends on the temperature and preparation time, air humidity, storage conditions and duration. As a result, a 3% solution of citric acid in acetic anhydride as a derivatization reagent has a short shelf life. The use of such an agent with a variable chemical composition in quantitative analysis leads to a decrease in the sensitivity of the method, and the need to use a freshly prepared 3% solution of citric acid in acetic anhydride for derivatization leads to an increase in reagent consumption and labor costs, especially when performing serial routine analyzes. These factors greatly complicate the quantitative analysis in production conditions and are significant drawbacks of the prototype.
Отличительным признаком предлагаемого технического решения является определение количественного содержания глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК при их совместном присутствии методом тонкослойной хроматографии с пост-дериватизацией разделенных компонентов путем обработки пластины ~1%-раствором ЦАА в уксусном ангидриде.A distinctive feature of the proposed technical solution is the determination of the quantitative content of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide in their joint presence by thin layer chromatography with post-derivatization of the separated components by treating the plate with ~1% CAA solution in acetic anhydride.
Сущность предлагаемого технического решения описывается следующими стадиями:The essence of the proposed technical solution is described by the following stages:
- разделение компонентов анализируемого образца методом восходящей тонкослойной хроматографии на пластинах с закрепленным слоем силикагеля;- separation of the components of the analyzed sample by ascending thin-layer chromatography on plates with a fixed layer of silica gel;
- пост-хроматографическую дериватизацию разделенных аналитов путем обработки пластины ~1%-раствором ЦАА в уксусном ангидриде;- post-chromatographic derivatization of separated analytes by treating the plate with ~1% CAA solution in acetic anhydride;
- идентификацию компонентов разделяемой смеси осуществляют сопоставлением значений хроматографической подвижности Rf с Rf внешних стандартов глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК;- identification of the components of the mixture to be separated is carried out by comparing the values of the chromatographic mobility Rf with Rf of external standards of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide;
- количественное определение глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК на основании измерения флуоресценции пятен дериватизированных аналитов при УФ-возбуждении в области 350-365 нм.- quantitative determination of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide based on the measurement of fluorescence spots of derivatized analytes under UV excitation in the region of 350-365 nm.
Изобретение решает задачу разработки эффективного способа количественного анализа глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК методом ТСХ.The invention solves the problem of developing an effective method for the quantitative analysis of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide by TLC.
Технический результат - выполнение количественного анализа глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК методом ТСХ с использованием их производных, флуоресцирующих при УФ-возбуждении в области 350-365 нм, с удовлетворительной точностью с получением воспроизводимых результатов.EFFECT: performance of quantitative analysis of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide by TLC using their derivatives, which fluoresce under UV excitation in the region of 350-365 nm, with satisfactory accuracy with obtaining reproducible results.
Другими преимуществами предложенного способа являются:Other advantages of the proposed method are:
- использование простого и доступного оборудования для проведения анализа;- use of simple and affordable equipment for analysis;
- сокращение времени непосредственного анализа в сравнении с описанными методами жидкостной и/или газовой хроматографии для решения поставленной задачи;- reducing the time of direct analysis in comparison with the described methods of liquid and/or gas chromatography to solve the problem;
Задача анализа глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК при их совместном присутствии (в частности, в пробах, отобранных из реакционных смесей), решается путем выбора состава элюента для разделения компонентов образца, нанесенного на пластины с закрепленным слоем силикагеля, осуществлением разделения методом восходящей тонкослойной хроматографии компонентов анализируемого образца, нанесенного на пластину с закрепленным слоем силикагеля, обработкой пластины с разделенными аналитами ~1-%-ным раствором ЦАА в уксусном ангидриде с получением их производных, измерения флуоресценции пятен аналитов при УФ-возбуждении в области 350-365 нм, количественного определения аналитов относительно внешних стандартов глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК, нанесенных на пластину рядом с образцом перед выполнением анализа.The task of analyzing glyphosate, FIDUK, and FIDUK N-oxide in their joint presence (in particular, in samples taken from reaction mixtures) is solved by choosing the composition of the eluent for separating the components of the sample deposited on plates with a fixed layer of silica gel, by performing separation using the ascending thin-layer method. chromatography of the components of the analyzed sample deposited on a plate with a fixed layer of silica gel; determination of analytes against external standards of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide applied to the plate next to the sample before analysis.
Описание предлагаемого технического решения.Description of the proposed technical solution.
Хроматографическое разделение компонентов анализируемой смеси выполняют на пластинах для тонкослойной хроматографии с закрепленным слоем силикагеля. Анализируемые растворы аналитов с концентрациями до 0.05М объемом 0.3 мкл наносят на пластины микрошприцем в форме пятен диаметром 3 мм на расстоянии от края пластины и между пятнами по 10 мм и на расстоянии от края пластины до линии старта 11 мм. Восходящее элюирование подвижной фазой выполняют в камерах, закрытых притертой крышкой, с принудительным насыщением слоя парами элюента. Элюирование осуществляют смесью водного раствора аммиака и изопропанола в соотношении: водный 15%-раствор аммиака / изопропанол = 10 / 15.Chromatographic separation of the components of the analyzed mixture is performed on plates for thin layer chromatography with a fixed layer of silica gel. Analyzed solutions of analytes with concentrations up to 0.05 M with a volume of 0.3 µl are applied to the plates with a microsyringe in the form of
Пост-хроматографическую дериватизацию осуществляют обработкой пластин 1%-раствором цис- аконитового ангидрида в уксусном ангидриде с последующим нагреванием при 110°С в течение 1-2 мин. Регистрацию пятен производных глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК на пластинах после дериватизации выполняют на длинах волн 350-365 нм в виде флюоресцентных зон с использованием денситометра с последующей фото/видео-регистрацией изображения и его количественной обработкой на основании интенсивности величин флуоресценции.Post-chromatographic derivatization is carried out by treating the plates with a 1% solution of cis-aconitic anhydride in acetic anhydride, followed by heating at 110°C for 1-2 minutes. Registration of spots of glyphosate derivatives, FIDUK and FIDUK N-oxide on plates after derivatization is performed at wavelengths of 350-365 nm in the form of fluorescent zones using a densitometer, followed by photo/video recording of the image and its quantitative processing based on the intensity of fluorescence values.
Количественную обработку изображений выполняют с использованием денситометра «Сорбфил» с программным обеспечением «Сорбфил денситометр, количественный расчет ТСХ (версия 2.3.0.2994)».Quantitative image processing is performed using a "Sorbfil" densitometer with the software "Sorbfil densitometer, TLC quantitative calculation (version 2.3.0.2994)".
Задача количественного анализа глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК решается измерением интенсивности величин флуоресценции пятен производных глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК и их сопоставлением с величиной флуоресценции пятна производного соответствующего внешнего стандарта. Хроматограмма смеси глифосата, ФИДУК и N-оксида ФИДУК, полученная в описанных выше условиях, приведена на Фигуре.The problem of quantitative analysis of glyphosate, FIDUK and FIDUK N-oxide is solved by measuring the intensity of the fluorescence values of spots of glyphosate derivatives, FIDUK and FIDUK N-oxide and comparing them with the fluorescence value of the spot of the derivative of the corresponding external standard. The chromatogram of a mixture of glyphosate, FIDUC and FIDUC N-oxide, obtained under the conditions described above, is shown in the Figure.
Метод внешнего стандарта заключается в том, что на пластину для ТСХ наряду с анализируемыми образцами наносят известное количество N-оксида ФИДУК и/или ФИДУК и/или глифосата (внешние стандарты).The external standard method consists in applying a known amount of FIDUK N-oxide and/or FIDUK and/or glyphosate (external standards) to the TLC plate along with the samples to be analyzed.
Массу N-оксида ФИДУК, ФИДУК или глифосата в мкг вычисляют по формуле:The mass of FIDUK, FIDUK or glyphosate N-oxide in µg is calculated using the formula:
где 
где 
Метрологические характеристики предложенного способа определяют в соответствии с рекомендациями ICH [Ich. Validation of analytical procedures: text and methodology q2(r1) // International conference on harmonisation of technical requirements for registration of pharmaceuticals for human use. Geneva, switzerland, 2005], основываясь на стандартных методах [Statistics and chemometrics for analytical chemistry / J.C. Miller and J.N. Miller/ Harlow, England Pearson Prentice Hall, 2005]. Полученные значения приведены в таблице 1.The metrological characteristics of the proposed method are determined in accordance with the recommendations of ICH [Ich. Validation of analytical procedures: text and methodology q2(r1) // International conference on harmonization of technical requirements for registration of pharmaceuticals for human use. Geneva, switzerland, 2005], based on standard methods [Statistics and chemometrics for analytical chemistry / J.C. Miller and J.N. Miller/Harlow, England Pearson Prentice Hall, 2005]. The obtained values are shown in Table 1.
Для оценки правильности и прецизионности метода анализируют смеси N-оксида ФИДУК, ФИДУК или глифосата на различных уровнях концентраций каждого из аналитов (низкий, средний и высокий) в пределах диапазона линейности. На основе полученных данных рассчитаны величины относительного стандартного отклонения RSD и относительной погрешности ε (таблица 2).To assess the correctness and precision of the method, mixtures of FIDUC N-oxide, FIDUC or glyphosate are analyzed at various concentration levels of each of the analytes (low, medium and high) within the range of linearity. Based on the data obtained, the values of the relative standard deviation RSD and the relative error ε were calculated (Table 2).
(среднее значение)Found, µg/point
(average value)
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787117C1 true RU2787117C1 (en) | 2022-12-28 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108593613A (en) * | 2018-04-27 | 2018-09-28 | 重庆大学 | A kind of detection method of glyphosate |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108593613A (en) * | 2018-04-27 | 2018-09-28 | 重庆大学 | A kind of detection method of glyphosate |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| REMBISZ Z. ET AL. ИЗВЕСТЕН IMAGE ANALYSIS OF PHENYLISOTHIOCYANATE DERIVATISED AND CHARGE-COUPLE DEVICE-DETECTED GLYPHOSATE AND GLUFOSINATE IN FOOD SAMPLES SEPARATED BY THIN-LAYER CHROMATOGRAPHY // INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL ANALYTICAL CHEMISTRY, 2016, PP.320-331. * |
| ЮЩЕНКО Д.Ю. И ДР. ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ГЛИФОСАТА // АНАЛИТИКА СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА МАТЕРИАЛЫ X ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ, БАРНАУЛ 2016. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Espinosa-Calderón et al. | Methods for detection and quantification of aflatoxins | |
| Markelj et al. | Optimization of High Performance Liquid Chromatography Method for Simultaneous Determination of Some Purine and Pyrimidine Bases. | |
| CN109725073A (en) | The method for separating and detecting of acetylcysteine enantiomter | |
| Siddiqui et al. | Rapid and sensitive method for analysis of nitrate in meat samples using ultra performance liquid chromatography–mass spectrometry | |
| Ohira et al. | Automated measurement of urinary creatinine by multichannel kinetic spectrophotometry | |
| Haque et al. | Drug development and analysis review | |
| RU2787117C1 (en) | Method of quantitative determination of the composition of glyphosate-containing mixtures | |
| Armenta et al. | Seafood freshness determination through vapour phase Fourier transform infrared spectroscopy | |
| Pawar et al. | Development method of high-performance thin-layer chromatographic detection of synthetic organophosphate insecticide profenofos in visceral samples | |
| Morlock et al. | Correct assignment of lipophilic dye mixtures? A case study for high-performance thin-layer chromatography–mass spectrometry and performance data for the TLC–MS Interface | |
| Fuh et al. | Determination of antibacterial reagents by liquid chromatography-electrospray-mass spectrometry | |
| CN112611820A (en) | Method for measuring residual solvent of ozagrel sodium | |
| Lenzen et al. | Comparison of piracetam measured with HPLC-DAD, HPLC-ESI-MS, DIP-APCI-MS, and a newly developed and optimized DIP-ESI-MS | |
| RU2775230C1 (en) | Method for quantitative determination of n-(phosphonomethyl)-glycine and n-(phosphonomethyl)-iminodiacetic acid | |
| DE2148603A1 (en) | Fluorimetric determination of primary amino groups | |
| CN115932121A (en) | Analysis method for simultaneously determining amino acids, amadori compounds and Heyns compounds in tobacco | |
| Gatti et al. | An high-performance liquid chromatographic method for the simultaneous analysis of acetylcarnitine taurinate, carnosine, asparagine and potassium aspartate and for the analysis of phosphoserine in alimentary supplements | |
| KR101010899B1 (en) | A mehtod for analysis by UV detector of valiolamine | |
| Jan et al. | Flow injection spectrophotometric determination of glyphosate herbicide in wheat grains via condensation reaction with p-dimethylaminobenzaldehyde | |
| Fleischer et al. | Innovative software solution for special data evaluation in mass spectrometry | |
| Raja et al. | Development and validation of HPTLC method for the simultaneous estimation of gemifloxacin mesylate and ambroxol hydrochloride in bulk and tablet dosage form | |
| SU1325333A1 (en) | Method of determining diquat | |
| Karvaly et al. | Quantitative analysis of the sulfur mustard hydrolysis product thiodiglycol (2, 2′-sulfobisethanol) in in vivo microdialysates using gas chromatography coupled with pulsed flame photometric detection | |
| CN104991028B (en) | The reduction method of fixedness buffer salt content in LC MS testers | |
| CN108414661A (en) | Derivative gas chromatography-mass spectrometry method of ammonia content in a kind of detection biological sample |