Analysis of homocysteine and thiol-containing compounds using the heterocyclic disulfides

Биологически активные низкомолекулярные аминотиолы, такие как гомоцистеин, характеризуются малоинтенсивным поглощением в ультрафиолетовом и видимом диапазоне излучения, поэтому для их анализа в большинстве случаев применяют дериватизацию. Дериватизирующий агент взаимодействует с тиольной группой аналита с образованием соединения, интенсивно поглощающего в длинноволновой области спектра. В качестве дериватизирующих агентов часто применяются гетероциклические дисульфиды. Методики анализа с их использованием, как правило, отличаются простотой и точностью. Однако широко применяемые в аналитической практике дисульфиды, такие как дитиодипиридин и 5,5′-дитиобис-(2-нитробензойная кислота), имеют ряд недостатков, к числу которых относятся узкий диапазон значений pH, при которых дисульфиды могут быть использованы, а также низкая контрастность аналитической реакции. Поэтому поиск новых аналитических агентов продолжается. Для определения гомоцистеина использованы дисульфиды 2,2′-дитиобис[бензоксазол] и 8,8′-дитиобис[хинолин]. Изучена кинетика реакции между гомоцистеином и предложенными дисульфидами. Исследовано влияние pH на изменение оптической плотности в процессе протекания аналитической реакции. Разработаны точные и чувствительные методики определения гомоцистеина спектрофотометрическим методом, методами капиллярного электрофореза (КЭ), высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и кинетическим методом со спектрофотометрическим детектированием (предел обнаружения гомоцистеина 1.1·10-6-7.8·10-6 М, относительное стандартное отклонение 1.5-4.6 %). Предложенные дисульфиды также были использованы при определении сульфгидрильных групп в образце человеческой урины. Результаты, полученные при использовании 2,2′-дитиобис[бензоксазола] и 8,8′-дитиобис[хинолина] и при использовании распространенного в аналитической практике 4,4′-дитиодипиридина, оказались близки, что указывает на применимость предложенных реагентов в анализе реальных объектов.Biological low-molecular aminothiols, such as homocysteine, are characterized by the weak absorption in the UV – visible range. Therefore, aminothiols analysis requires using thiol-specific chemosensors or derivatization procedure. Heterocyclic disulfides belong to a large group of derivatizing agents. However, the disulfides widely used in the analytical practice, such as 5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid), have several disadvantages: limited acceptable pH range, low sensitivity, susceptibility to hydrolisys. Hence, the search for the effective derivatizing agents continues. In the current work, 2,2'-dithiobis[benzoxazole] and 8,8'-dithiobis-quinoline disulfides were used for the analysis of homocysteine. Precise and sensitive methods (homocysteine detection limit in the range of 1.1·10-6–7.8·10-6 M, relative standard deviation in the range of 1.5–4.6%) for the homocysteine determination have been developed, including spectrophotometric method, capillary electrophoresis (CE), high-performance liquid chromatography (HPLC) and kinetic method with the spectrophotometric detection. The proposed disulfides have also been successfully used in the analysis of sulfhydryl groups content in the sample of human urine

ООПРЕДЕЛЕНИЕ ГОМОЦИСТЕИНА И ТИОЛСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ С СПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ ДИСУЛЬФИДОВ

Biological low-molecular aminothiols, such as homocysteine, are characterized by the weak absorption in the UV – visible range. Therefore, aminothiols analysis requires using thiol-specific chemosensors or derivatization procedure. Heterocyclic disulfides belong to a large group of derivatizing agents. However, the disulfides widely used in the analytical practice, such as 5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid), have several disadvantages: limited acceptable pH range, low sensitivity, susceptibility to hydrolisys. Hence, the search for the effective derivatizing agents continues. In the current work, 2,2'-dithiobis[benzoxazole] and 8,8'-dithiobis-quinoline disulfides were used for the analysis of homocysteine. Precise and sensitive methods (homocysteine detection limit in the range of 1.1·10-6–7.8·10-6 M, relative standard deviation in the range of 1.5–4.6%) for the homocysteine determination have been developed, including spectrophotometric method, capillary electrophoresis (CE), high-performance liquid chromatography (HPLC) and kinetic method with the spectrophotometric detection. The proposed disulfides have also been successfully used in the analysis of sulfhydryl groups content in the sample of human urine.Keywords: homocysteine, aminothiols, 2,2'-dithiobis[benzoxazole], 8,8'-dithiobis-quinoline DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.3.005 A.A. Shcherbatykh1, O. I. Askalepova1, I. A. Estrin2 1Southern Federal University, Department of Chemistry,Zorge St. 7, 344090, Rostov-on-Don, Russian Federation2Rostov State Transport University, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolcheniya Sq. 2, 344038, Rostov-on-Don, Russian FederationБиологически активные низкомолекулярные аминотиолы, такие как гомоцистеин, характеризуются малоинтенсивным поглощением в ультрафиолетовом и видимом диапазоне излучения, поэтому для их анализа в большинстве случаев применяют дериватизацию. Дериватизирующий агент взаимодействует с тиольной группой аналита с образованием соединения, интенсивно поглощающего в длинноволновой области спектра. В качестве дериватизирующих агентов часто применяются гетероциклические дисульфиды. Методики анализа с их использованием, как правило, отличаются простотой и точностью. Однако широко применяемые в аналитической практике дисульфиды, такие как дитиодипиридин и 5,5′-дитиобис-(2-нитробензойная кислота), имеют ряд недостатков, к числу которых относятся узкий диапазон значений pH, при которых дисульфиды могут быть использованы, а также низкая контрастность аналитической реакции. Поэтому поиск новых аналитических агентов продолжается. Для определения гомоцистеина использованы дисульфиды 2,2′-дитиобис[бензоксазол] и 8,8′-дитиобис[хинолин]. Изучена кинетика реакции между гомоцистеином и предложенными дисульфидами. Исследовано влияние pH на изменение оптической плотности в процессе протекания аналитической реакции. Разработаны точные и чувствительные методики определения гомоцистеина спектрофотометрическим методом, методами капиллярного электрофореза (КЭ), высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и кинетическим методом со спектрофотометрическим детектированием (предел обнаружения гомоцистеина 1.1·10-6-7.8·10-6 М, относительное стандартное отклонение 1.5-4.6 %). Предложенные дисульфиды также были использованы при определении сульфгидрильных групп в образце человеческой урины. Результаты, полученные при использовании 2,2′-дитиобис[бензоксазола] и 8,8′-дитиобис[хинолина] и при использовании распространенного в аналитической практике 4,4′-дитиодипиридина, оказались близки, что указывает на применимость предложенных реагентов в анализе реальных объектов.Ключевые слова: гомоцистеин, аминотиолы, 2,2′-дитиобис[бензоксазол], 8,8′-дитиобис[хинолин]DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.3.00