16/3/2014

有機金属化合物の誘導体化法

2014年5月
アジレント・テクノロジー
GC懇談会

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内容

1.クロマトグラフィによる有機金属化合物の分析
2. 有機金属化合物の誘導体化法
3. 自動誘導体化アプリケーションの紹介

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2014/6/3

26/3/2014

1.クロマトグラフィーによる有機金属化合物の分析
GCを用いた分析例
スズ、水銀、鉛、ヒ素、鉄、マンガン、ニッケル、セレン、バナジウム(GC-AED分析で対象となる金属元素)

LCを用いた分析例

ヒ素 、クロム、 鉛、水銀、セレン、スズ
クロマトを用いることで化学形態別に金属化合物の分析が可能
2014/6/3

3

GCで分析対象となる有機金属化合物の例
有機スズ
R1

R3

SnX

R2

有機水銀
Hg

極性(吸着性)が高いため、高感度・高精度に分析するには、誘導体化が必要･水俣病の原因物質･水質規制物質4R･過去に船体のフジツボ除去剤に使用→ 貝のオス化(環境ホルモン)1ppt(ng/L)のTBTで海洋生物へ影響･プラスチック安定剤、有機合成触媒･3置換体は毒性が高い

X

2014/6/3(パックド-ECD分析,検出されてはいけない)･非常に強い毒性を持つ

R：アルキル基またはフェニル基, X：陰性基 ( OH, Cl, NO3 など)
4

2014/6/3

36/3/2014

2. 有機金属の誘導体化法
2-1.グリニャール試薬による誘導体化
グリニャール試薬による反応例
Mg(C3H7)Br + R3SnCl → R3Sn (C3H7) +MgClBr

・最も一般的なアルキル化反応
・外因性内分泌撹乱化学物質調査暫定マニュアルに採用
・試薬が安価に入手できる。

・操作が煩雑で時間がかかる。
・メタノールなどの極性分子があると効率が落ちる。
(水の存在下では、取り扱いできない。)
・懸濁物質があると無極性溶媒では、回収率が悪い。

前処理フロー例
1mL分取(サロゲート添加済み)

Mg(C3H7)Br液1mL
0.5mol/L硫酸添加(氷冷)
エーテル含有ヘキサン
2.5mL抽出×2フロリジルカラム
窒素パージ
0.2mL濃縮後測定

52014/6/3

2.2.テトラアルキルホウ酸ナトリウムによる誘導体化
テトラエチルホウ酸ナトリウムによる反応例
スズ: 3NaBEt4 + RSn3+ → Et3SnR + 3Et3B + 3Na+
水銀: NaBEt4 + RHg+ → EtHgR + Et3B + Na+
鉛 : 4NaBEt4 + 2Pb2+ → Et4Pb + 4Et3B + Pb + 4Na+
(Et = C2H5 )･簡便な操作で誘導体化が可能

エチル化フロー2mL分取

酢酸緩衝液 5mL

内標0.25mL添加･グリニャール試薬と同様な結果が得られる。
･エチル化が良く用いられるが同種の試薬を用い、水素化、プロピル化、フェニル化等が可能→ 試薬が高価、開封後は長期保存不可→ 感度が低くなるが、試薬が安価でかつ長期保存可能
プロピル化、フェニル化→ 無機水銀, エチル水銀を区別して分析可能
エチル化
水素化

6

NaBEt4溶液 1mL
添加
20分間激しく振とう
1時間静置後ヘキサン層を測定

2014/6/3

46/3/2014

有機スズ(DBT, TBT, DOT,TPT )の分析
GC: Agilent 7890A
カラム: VF-5ms(30m,0.25mm,0.25μm)
注入量: 1μL
注入法: パルスドスプリットレス25psi (0.8min)
注入口温度: 270℃
オーブン: 45℃(1min) -15℃/min-300℃(10min）
キャリアガス: ヘリウム、流量 1.2mL/min
サンプリング深さ：10.4mm(ヘキサン層のみ分取)
MS:Agilent 5975C TAD
トランスファーライン280℃, イオン源温度280℃,四重極温度 150℃
前処理；テトラエチルほう酸ナトリウムによるエチル化
SIM条件(RT：min, 各イオン:m/z)

2014/6/3

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DBTマススペクトル(M－29)＋
Sn+(M－57)＋

TBTマススペクトル(M－57)＋(M－29)＋

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56/3/2014

DOTマススペクトル(M－29)＋

TPTマススペクトル(M－29)＋(Sn＋Ph)＋2014/6/3

9SIMクロマトグラム
DBT, TBT, DOT, TPT 各250ppb 標準溶液
m/z 207

DBT

TBTm/z 217

DOTm/z 375

TPT

10m/z 351

2014/6/3

66/3/2014

GC-ICP-MSによる飲料水、海水、海産物中の有機スズ化合物分析例
DPhT

Intensity, cps

1000

1.13 pg

TPrT
1.0 pg

MBT
1.06

TBT

TPhT

0.87 pg

1.03 pg

DBT

500

0.75

ADL, fg

MBT 56
DBT 50TBT 52

MPhT 80
DPhT 62
TPhT 75

MPhT

ppqレベルでの検出が可能

8US EPA, シンシナティー
大学､ ポー大学､産総研
田尾先生

0.72

002461012

Retention time, min
I. Rodriguez, S. Mounicou, R. Lobinski, V. Sidelnikov, N. Patrushev, M. Yamanaka, Anal. Chem., 1999, 71, 4534-4543.

Data : CNRS
2014/6/3

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フェニル化有機水銀の分析
フェニル化したメチル水銀、エチル水銀 (80 μg as Hg)
GC: HP 5890 Ⅱ
カラム: DB-1ms(30m,0.25mm,0.25μm)
注入量: 1μL
注入法: スプリットレス
注入口温度: 280℃
オーブン: 80℃(1min) -8℃/min-240℃(5min）
キャリアガス: ヘリウム
MS:HP 5971 A
取り込みモード：スキャン

フェニル化によりエチル水銀の定量分析が可能になります。

Young Cai, Sugunya Monsalud, Rodolf Jaffe, Ronald D. Jones, Journal of Chromtography A, 876 (2000) 147-155

122014/6/3

76/3/2014

2.3 臭化水素ドープ法 (竹内らの方法、広義の意味の誘導体化)
ステージ１0.3mM HBr溶液をカラムへ1μL注入を10回実施
ステージ2
HBrが液相に保持(活性点をなくす)
ステージ3
有機スズまたは有機水銀を分析します。
液相に保持される時にHBrと反応して、塩素化物が臭素化物へ変換(液相中にHBrがあることで、吸着を抑えられる)

反応式
スズ:R3SnCl + HBr → R3SnBr + HCl
水銀:RHgCl + HBr → RHgBr + HCl
Kazuko Mizuishi, Masahiro Takeuchi and Toshiyuki Hobo, Analyst. February, 1998, Vol. 123, 329-335.

132014/6/30.3mM HBr溶液の1, 2, 4, 10, 20回注入後のメチル水銀のマスクロマトグラム

カラム:DB-17 30m, 0.25mm, 0.25μm

臭素化されたメチル水銀のマススペクトル

K. Mizuishi, M. Takeuchi and T. Hobo, Chromtographia. Vol. 44, No7/8, April 1997

142014/6/3

86/3/2014

３.自動誘導体化アプリケーション
前処理フロー
塩酸適量添加

密栓して1晩放置

アセトン/ヘキサン(3:7)混液20mL

吸引ろ過
ヘキサンにて20mL定容

細切した試料0.5g

1/5スケール
ダウン7696Aサンプル前処理
ワークベンチエチル化法

7696A 自動前処理法
2014/6/3

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背景REACH ANNEX 17 有機スズ規制
REACH ANNEX 17
上市が制限される物質名、使用条件、許容濃度が記載されている

 トリブチルスズ(TBT)およびトリフェニルスズ（TPT)を含む 三置換体2010年7月1日以降、スズ換算0.1wt%超の含有を禁止(日本では化審法第2種特定化学物質に指定)

 ジブチルスズ化合物(DBT)およびジオクチルスズ化合物(DOT)
2012年1月1日以降、スズ換算0.1wt%超の含有を禁止
除外規定：2015年1月1日まで室温硬化型接着剤、塗料、コーティング剤などは適用が除外される。

162014/6/3

96/3/2014

各種試料のSIMクロマトグラム例
DBT

TBT

DOT

TPT

各数十ppbレベル

DBT

TBT

DOT

TPT

粘着テープ

テーブルクロス接着剤

2014/6/3

17有機水銀分析条件
分析条件
GC: Agilent 7890A
カラム: HP-5(30m,0.32mm,0.25μm)
注入量: 1μL
注入法: スプリットレス
注入口温度: 200℃
オーブン: 60℃(2min) -20℃/min-280℃(0min）
キャリアガス: ヘリウム、流量 2 mL/min(コンスタントフロー)
トランスファーライン250℃
ICP-MS：Agilent 7700x
RF パワー：1300 w
サンプリング位置：6.0 mm
キャリアガス：Ar 0.56 L/min
オプションガス（酸素20％・アルゴン80％）：0.10 L/min
測定質量数：202（Hg）、13（C）、124（Xe）
サンプリング時間：200 msec

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106/3/2014

分析クロマトグラム
メチル水銀10ppb

エチル水銀10ppb

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まとめ･GCを用いることで、スズ、水銀などの有機金属化合物の分析が可能になります。
･有機金属化合物の微量分析をGCで分析するためには、誘導体化を用いる必要があります。
･有機スズ、有機水銀の誘導体化は、グリニャール試薬、テトラアルキルほう酸ナトリウムなどによるアルキル化が一般的な手法です。
･臭素化ドープ法や自動前処理アプリケーションにより前処理を簡便化することができます。

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