Thermal instability of monoalkyl esters of phthalic acid during their gas chromatographic separation

Моноалкиловые эфиры бензол-1,2-дикарбоновой (фталевой) кислоты являются основными продуктами метаболизма (частичного гидролиза) диалкилфталатов, широко применяющихся в качестве пластификаторов полимерных композиций. Проверка возможностей газохроматографического и хромато-масс-спектрометрического анализа простейших моноалкиловых (С₁-С₇) эфиров показала, что эти соединения термически нестабильны и разлагаются в хроматографической колонке, что может осложнять их обнаружение в различных образцах. Установлено, что основное направление деструкции моноалкилфталатов в газохроматографической колонке аналогично известному процессу их пиролиза с образованием соответствующих спиртов и фталевого ангидрида. По этой причине для разделения моноэфиров фталевой кислоты необходимо использовать максимально короткие колонки с тонкими пленками стандартных неполярных неподвижных фаз при минимальной скорости программирования температуры, что позволит снизить температуры удерживания таких аналитов и, следовательно, минимизировать их термическое разложение. Высказано предположение, что именно разложение с образованием фталевого ангидрида объясняет высокую токсичность (в том числе эндокринную) моноалкилфталатов для человека и животных.Monoalkyl esters of benzene-1,2-dicarboxylic (phthalic) acid are the main metabolites (products of the partial hydrolysis) of dialkyl phthalates widely used as ingredients of polymeric compositions. Testing the possibilities of GC and GC-MS analysis of the simplest monoalkyl (C₁-C₇) esters indicates these compounds are thermally unstable and decompose in a chromatographic column during separation that may complicate their determination. The principal way of monoalkyl phthalate decomposition is similar to the known process of their pyrolysis with formation of corresponding alkanols and phthalic anhydride. It is concluded that GC analysis of these monoesters can be provided using short WCOT columns with thin layers of non-polar stationary phases at the smooth temperature ramps. It allows to reduce retention temperature of such analytes and, hence, to minimize their thermal decomposition. It is proposed that just the possibility of phthalic anhydride formation in the result of decomposition explains us high toxicity (including endocrine disruptions) of monoalkyl phthalates for mammals

FEATURES OF THE GAS CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS OF ALIPHATIC DICARBOXYLIC ACIDS

The literature data indicates that the results of gas chromatographic analysis of such low-volatile polar compounds as aliphatic dicarboxylic acids are characteri­zed by high irreproducibility. Most of the previously published GC retention indices seem to be very spread out and appear to be erroneous. Similar irreproducibility is typical for some other physicochemical properties of these acids, namely melting temperatures, water solubility, etc. The experimental testing of the possibilities of gas chromatographic and/or GC-MS analysis of simplest dicarboxylic acids using standard non-polar polydimethylsiloxane stationary phases (BPX-1, RTX-5) has been fulfilled.  It indicates that some com­po­unds of this series (e.g., glutaric acid) are determined without decomposition, for others the interaction with solvent is typical (oxalic acid), and in some cases the single compounds observed are the products of thermal destruc­tion (citric acid). Namely, the analysis of the solution of oxalic acid in isopropyl alcohol permits us to detect two esters – monoisopropyl and diisopropyl oxalates.Keywords: Aliphatic dicarboxylic acids, gas chromatographic analysis, irreproducibility, thermal decomposition(Russian)DOI: 10.15826/analitika.2015.19.1.001 Igor G. Zenkevich,  Lilia N. FakhretdinovaSt. Petersburg State University, St. Petersburg, Russian Federation         The literature data indicates that the results of gas chromatographic analysis of such low-volatile polar compounds as aliphatic dicarboxylic acids are characteri­zed by high irreproducibility. Most of the previously published GC retention indices seem to be very spread out and appear to be erroneous. Similar irreproducibility is typical for some other physicochemical properties of these acids, namely melting temperatures, water solubility, etc. The experimental testing of the possibilities of gas chromatographic and/or GC-MS analysis of simplest dicarboxylic acids using standard non-polar polydimethylsiloxane stationary phases (BPX-1, RTX-5) has been fulfilled.  It indicates that some com­po­unds of this series (e.g., glutaric acid) are determined without decomposition, for others the interaction with solvent is typical (oxalic acid), and in some cases the single compounds observed are the products of thermal destruc­tion (citric acid). Namely, the analysis of the solution of oxalic acid in isopropyl alcohol permits us to detect two esters – monoisopropyl and diisopropyl oxalates.Keywords: Aliphatic dicarboxylic acids, gas chromatographic analysis, irreproducibility, thermal decomposition.DOI:http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.1.00

ТЕРМИЧЕСКАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ МОНОАЛКИЛОВЫХ ЭФИРОВ ФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ В УСЛОВИЯХ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

Monoalkyl esters of benzene-1,2-dicarboxylic (phthalic) acid are the main metabolites (products of the partial hydrolysis) of dialkyl phthalates widely used as ingredients of polymeric compositions. Testing the possibilities of GC and GC-MS analysis of the simplest monoalkyl (C1-C7) esters indicates these compounds are thermally unstable and decompose in a chromatographic column during separation that may complicate their determination. The principal way of monoalkyl phthalate decomposition is similar to the known process of their pyrolysis with formation of corresponding alkanols and phthalic anhydride. It is concluded that GC analysis of these monoesters can be provided using short WCOT columns with thin layers of non-polar stationary phases at the smooth temperature ramps. It allows to reduce retention temperature of such analytes and, hence, to minimize their thermal decomposition. It is proposed that just the possibility of phthalic anhydride formation in the result of decomposition explains us high toxicity (including endocrine disruptions) of monoalkyl phthalates for mammals.Keywords:  Phthalic acid monoalkyl esters, gas chromatographic analysis, thermal instability, chemical interpretation of toxicity(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.013 Igor G. Zenkevich,  Lilia N. Fakhretdinova St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russian FederationМоноалкиловые эфиры бен­зол-1,2-дикарбоновой (фта­левой) кислоты являются основными продуктами метаболизма (частичного гидролиза) диалкил­фталатов, широко применяющихся в качестве пластификаторов полимер­ных композиций. Проверка возможностей газохроматографического и хро­ма­то-масс-спек­т­рометри­чес­кого анализа простейших моноалкиловых (С1–С7) эфиров показала, что эти соединения тер­ми­чески нестабильны и разла­га­ются в хроматографической колонке, что мо­жет ослож­нять их обнаруже­ние в раз­личных образцах. Установ­ле­но, что ос­новное на­правле­ние деструкции моноалкилфталатов в газохроматографической колонке аналогич­но известному про­цессу их пи­ро­лиза с образованием соответствующих спиртов и фта­левого ан­гидрида. По этой причине для разделения моноэфи­ров фталевой кислоты необходимо ис­пользо­вать максимально короткие колонки с тонкими плен­ками стандартных неполярных неподвижных фаз при минимальной ско­рости программирования температу­ры, что позво­лит снизить температуры удерживания таких ана­ли­тов и, сле­до­вательно, минимизировать их термическое раз­ложение. Выска­за­но предположение, что именно разложение с образованием фталевого ан­гид­рида объ­яс­няет вы­со­кую токсичность (в том числе эндокрин­ную) моноал­килфта­латов для человека и животных. Ключевые слова:  Моноалкиловые эфиры фталевой кислоты, газохромато­графичес­кое разделение, термическая нестабильность, химическая интер­пре­та­ция токсичностиDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.01

Features of the gas chromatographic analysis of aliphatic dicarboxylic acids

Изучение литературных данных свидетельствует, что результаты прямого газохроматографического анализа таких труднолетучих полярных соединений как алифатические дикарбоновые кислоты отличаются заметной невоспроизводимостью. Значительная часть опубликованных индексов удерживания этих соединений характеризуется существенным разбросом и представляется ошибочной. Подобная же невоспроизводимость присуща значениям и других их физико-химических свойств (температура плавления, растворимость в воде и т.д.). Выполнена экспериментальная проверка возможностей газохроматографического и хромато-масс-спектрометрического анализа простейших дикарбоновых кислот на стандартных неполярных полидиметилсилоксановых неподвижных фазах (BPX-1, RTX-5). Установлено, что некоторые соединения этого ряда (например, глутаровая кислота) определяются без разложения, для других характерно взаимодействие с растворителем (щавелевая), а в некоторых случаях единственными регистрируемыми компонентами являются продукты термической деструкции (лимонная). Так, при анализе раствора щавелевой кислоты в изопропиловом спирте зафиксировано образование двух сложных эфиров - моноизопропил- и диизопропилоксалатов.The literature data indicates that the results of gas chromatographic analysis of such low-volatile polar compounds as aliphatic dicarboxylic acids are characterized by high irreproducibility. Most of the previously published GC retention indices seem to be very spread out and appear to be erroneous. Similar irreproducibility is typical for some other physicochemical properties of these acids, namely melting temperatures, water solubility, etc. The experimental testing of the possibilities of gas chromatographic and/or GC-MS analysis of simplest dicarboxylic acids using standard non-polar polydimethylsiloxane stationary phases (BPX-1, RTX-5) has been fulfilled. It indicates that some compounds of this series (e.g., glutaric acid) are determined without decomposition, for others the interaction with solvent is typical (oxalic acid), and in some cases the single compounds observed are the products of thermal destruction (citric acid). Namely, the analysis of the solution of oxalic acid in isopropyl alcohol permits us to detect two esters - monoisopropyl and diisopropyl oxalates

Migraine and neck pain: Mechanisms of comorbidity

Neck pain and migraine are common diseases. Neck pain seldom occurs in a patient with migraine. However, the relationship between migraine and neck pain has been inadequately investigated.Objective: to analyze neck pain in patients with migraine to determine possible comorbidity mechanisms of these diseases.Patients and methods. The investigation enrolled 63 patients with chronic migraine (CM) and 40 with episodic migraine (EM) diagnosed in accordance with the International Classification of Headache Disorders, 3rd edition (ICHD-3). Winking reflex (WR) and nociceptive flexion reflex (NFR) were examined to evaluate the function of antinociceptive systems.Results. In the patients with CM, neck pain was more common than in those with EM (53.03% versus 14.02%); and panful tenderness, sensitivity, and tension of neck muscles were more marked. There was also a significant reduction in WR and NFR thresholds. Neck pain was noted to be an integral component of the pathogenesis of CM in a large number of patients with this condition. The authors proposed several pathophysiological mechanisms of a relationship between migraine and neck pain. Neck muscles and craniovertebral junction areas serve as a source for the arrival of nociceptive pain pulses in the central nervous system (peripheral sensitization), promoting pain chronization. Muscle dysfunction in this area may be, in turn, a reflection of central sensitization and impaired descending pain control

Revealing compounds unstable during gas chromatographic separation. Non-substituted hydrazones of carbonyl compounds

Evaluating the content of contemporary GC-MS databases (including the NIST database) allows revealing compounds not enough characterized both mass spectra, and GC retention indices (RI). Among relatively simple objects of this type there are the products of carbonyl compounds interaction with hydrazine – non-substituted hydrazones and azines. Revealing the reasons for the lack of reference information for these compounds indicates that non-substituted hydrazones are thermally unstable and converts into azines inside chromatographic column during separation. It is resulted in the appearance of specific profiles of chromatograms and leads to irreproducibility of relative peak areas of these compounds, strong variations of retention times and, hence, low reproducibility of their retention indices. Nevertheless, more then dozen of non-substituted hydrazones and the same number of corresponding azines were characterized first time by standard EI mass spectra and RI values on standard non-polar polydimethyl siloxane stationary phases. On the example of reaction mixtures of alkyl aryl ketones with hydrazine (under medium conversion of substrates into derivatives) the new effect in chromatography is revealed. The chromatograms of these samples contain the diffused zones of hydrazones with retention times less then retention times of such hydrazones from reaction mixtures. The explanation of this anomaly is the formation of volatile hydrazine during hydrazine decomposition, followed by its secondary interaction with initial carbonyl compound taking place in another part of chromatographic column.Контроль содержания современных баз хромато-масс-спектрометрических данных (в том числе базы NIST) позволяет выявлять соединения, недостаточно подробно охарактеризованные как масс-спектрами, так и газохроматографическими индексами удерживания (RI). Среди сравнительно простых соединений к ним относятся продукты взаимодействия карбонильных соединений с гидразином – незамещенные гидразоны и азины. Выяснение причин отсутствия подробной справочной информации для соединений этих классов показало, что незамещенные гидразоны термически нестабильны и превращаются в азины в хроматографической колонке в процессе их разделения, что проявляется в характерных профилях хроматограмм. Кроме того, это приводит к невоспроизводимости относительных площадей пиков гидразонов и азинов, заметным вариациям времен удерживания и, следовательно, невысокой воспроизводимости их индексов удерживания. Тем не менее, стандартными масс-спектрами с электронной ионизацией и значениями RI на стандартных неполярных полидиметилсилоксановых неподвижных фазах впервые охарактеризованы более десяти незамещенных гидразонов и столько же соответствующих им азинов. На примере реакционных смесей алкиларилкетонов с гидразином (при невысокой степени конверсии карбонильных соединений в производные) выявлен не наблюдавшийся ранее в хроматографии эффект. На хроматограммах регистрируются размытые зоны гидразонов в областях времен удерживания, меньших времен удерживания таких гидразонов, присутствующих в реакционных смесях. Установлено, что причиной такой аномалии является образование летучего гидразина в ходе деструкции гидразона и его последующее вторичное взаимодействие с исходным карбонильным соединением, но уже в другой области хроматографической колонки

СРАВНЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕТОДА АБСОЛЮТНОЙ ГРАДУИРОВКИ И МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТОДА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТАНДАРТНЫХ ДОБАВОК НА ПРИМЕРЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3-(2,2,2-ТРИ¬МЕТИЛ¬ГИДРАЗИНИЙ)¬ПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ В МОЧЕ В УСЛОВИЯХ НЕЛИНЕЙНОСТИ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ (ЭЛ

Contemporary determining of pharmaceuticals in biological liquids for the pur­poses of phar­maco­kine­tic studies and therapeutic drug monitoring implies the use of high-per­formance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS) with electrospray as a method of ionization. However, this techni­que is cha­rac­terized by a rather narrow linear detection range. It causes the restric­tions in quan­titation of analytes by method of absolute calibration.On the example of the determination of 3-(2,2,2-trimethylhydrazinium) propio­nate (THP) in urine it is shown that the method of successive standard additi­ons provides more precise results comparing with those obtained with non-linear absolu­te calib­ration at the same levels of analyte concentrations. Its principal fea­ture is the need to extrapolate the results to an infinite value of ad­dition.Keywords: 3-(2,2,2-trimethylhydrazinium) propionate, LC-MS, detection non­­­linearity, successive standard addition, non-linear absolute calibration(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.2.008Тatiana Е. Morozova1, Georgy V. Karakashev1, Pavel N. Sorokoumov1,Elena I. Savelieva1, Igor G. Zenkevich2 1Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology, Russian Federation, Leningrad Region., Vsevolozhsk district, town Kuzmolovsky, Art. Kapitolovo2St. Petersburg State University, Russian Federation, Saint-Petersburg На примере ВЭЖХ-МС определения 3-(2,2,2-триметилгидразиний)про­пионовой кис­лоты (THP) в моче (способ ионизации электроспрей) показано, что применение модифицированного метода последовательных стан­дарт­ных до­бавок, включающего экстраполяцию результатов на бесконечно большую ве­личину добавки, позволяет получать результаты, характеризующиеся большей точнос­тью, чем при использовании нелинейной абсолютной градуиров­ки.Ключевые слова: 3-(2,2,2-триметилгидразиний)пропионовая кислота, ВЭЖХ-МС ана­лиз, нелинейность детектирования, метод последовательных стандартных доба­вок, нелинейная абсолютная градуировкаDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.2.00

Spectral Duality in Integrable Systems from AGT Conjecture

We describe relationships between integrable systems with N degrees of freedom arising from the AGT conjecture. Namely, we prove the equivalence (spectral duality) between the N-cite Heisenberg spin chain and a reduced gl(N) Gaudin model both at classical and quantum level. The former one appears on the gauge theory side of the AGT relation in the Nekrasov-Shatashvili (and further the Seiberg-Witten) limit while the latter one is natural on the CFT side. At the classical level, the duality transformation relates the Seiberg-Witten differentials and spectral curves via a bispectral involution. The quantum duality extends this to the equivalence of the corresponding Baxter-Schrodinger equations (quantum spectral curves). This equivalence generalizes both the spectral self-duality between the 2x2 and NxN representations of the Toda chain and the famous AHH duality