Исследование особенностей масс-фрагментации ряда N-(N,N-диэтилацетамидино)-О-алкилфторфосфатов и алкилфторфосфонатов и их обнаружение методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения

Для своевременного выявления фактов нарушения Конвенции о запрещении разработки, производства,  накопления и применения химического оружия и о его уничтожении (КХО) необходимы надежные методы обнаружения токсических химикатов, которые могут быть использованы для совершения химических нападений. Цель работы – установление хроматографических и масс-спектральных характеристик  ряда токсичных химикатов, вновь внесенных в Список 1 Приложения по химикатам КХО, а именно,  N-(N,N-диэтилацетамидино) метилфторфосфоната (ДЭАМФ), N-(N,N-диэтилацетамидино)-О-метилфторфосфата (ДЭАОМФ) и N-(N,N-диэтилацетамидино)-О-этилфторфосфата (ДЭАОЭФ), и повышение квалификации специалистов лаборатории химико-аналитического контроля, принимающих участие в  профессиональных тестах, проводимых Организацией по запрещению химического оружия. Материалы  и методы исследования. Использовался метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемным  масс-спектрометрическим детектированием высокого разрешения (ВЭЖХ-МС/МСВР). Результаты исследования. В ходе работы проведена оптимизация условий масс-спектрометрического детектирования осущесвлен выбор оптимальных пар ионных реакций и программы градиентного элюирования при разделении  веществ в варианте обращенно-фазовой жидкостной хроматографии. Предложенный подход апробирован  при анализе модельных водных проб, оценены метрологические характеристики обнаружения данных соединений. Выводы. Установлено, что масс-спектры ДЭАМФ, ДЭАОМФ и ДЭАОЭФ, полученные в режиме электрораспылительной ионизации, содержат интенсивные пики, относящиеся к протонированным молекулярным ионам, которые в ходе дальнейшей фрагментации образуют характерные ионы-продукты, выявленные  в ходе проведенного исследования и использованные для идентификации и высокочувствительного обнаружения исходных веществ методом ВЭЖХ-МС/МСВР. Пределы обнаружения ДЭАМФ, ДЭАОМФ и ДЭАОЭФ  в водных пробах составили, соответственно, 1,0, 0,5 и 0,5 нг/мл

1. Imrit Y.A., Bhakhoa H., Sergeieva T. et al. A theoretical study of the hydrolysis mechanism of A-234; the suspected Novichok agent in the Skripal attack // RSC Advances. 2020. V. 47. https://doi.org/10.1039/D0RA05086E

2. Lyagin I., Efremenko E. Theoretical evaluation of suspected enzymatic hydrolysis of Novichok agents // Catalysis Communications. 2019. V. 120. P. 91–94. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.11.019

3. Bhakhoa H., Rhyman L., Ramasami P. Theoretical study of the molecular aspect of the suspected novichok agent A234 of the Skripal poisoning // R. Soc. Open. Sci. 2019. V. 6. https://doi.org/10.1098/rsos.181831

4. Hosseini S.E., Saeidian H., Amozadeh A. et al. Fragmentation pathways and structural characterization of organophosphorus compoundsrelated to the Chemical Weapons Convention by electron ionization andelectrospray ionization tandem mass spectrometry // Rapid. Commun. Mass Spectrom. 2016. V. 30. № 24. P. 2585e2593. https://doi.org/10.1002/rcm.7757

5. Harvey S.P., McMahon L.R., Berg F.J. Hydrolysis and enzymatic degradation of Novichok nerve agents // Heliyon. 2020. V. 6. № 1. P. e03153. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e03153

6. Eskandari M., Faraz S.M., Hosseini S.E. et al. Fragmentation pathways of chemical weapons convention-related organophosphorus Novichok agents: The electron ionization and electrospray ionization tandem mass spectroscopy and DFT calculation studies // Intern. J. Mass Spectrometry. 2022. V. 473. P. 116794. https://doi.org/10.1016/j.ijms.2021.116794

7. Jeong W.H., Lee J.Y., Lim K.C., Kim H.S. Identification and Study of Biomarkers from Novichok-Inhibited Butyrylcholinesterase in Human Plasma // Molecules. 2021. V. 26. № 13. P. 3810. https://doi.org/10.3390/molecules26133810

8. Noort D., Fidder A., van der Riet-van Oeveren D. et al. Verification of exposure to Novichok nerve agents utilizing a semitargeted human butyrylcholinesterase nonapeptide assay // Chem. Res. Toxicology. 2021. V. 34. № 8. P. 1926–1932. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.1c00198

9. Yamaguchi A., Miyaguchi H., Tokeshi M. Dimethoxytriadinylation LC-MS/MS of Novichok A-series degradation products in human urine // Anal. Chem. 2022. V. 94. № 11. P. 4658–4665. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04634

10. de Bruin-Hoegée M., Lamriti L., Langenberg J.P. et al. Verification of exposure to chemical warfare agents through analysis of persistent biomarkers in plants // Anal. Methods. 2023. V. 15. P. 142. https://doi.org/10.1039/D2AY01650H

11. Jacquet P., Rémy B., Bross R.P.T. et al. Enzymatic decontamination of G-type, V-type and Novichok nerve agents // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 8152. https://doi.org/10.3390/ijms22158152

12. Lee J.Y., Lim K.C., Kim H.S. Characterization and study on fragmentation pathways of a novel nerve agent, ‘Novichok (A234)’, in aqueous solution by liquid chromatography–tandem mass spectrometry // Molecules. 2021. V. 26. P. 1059. https://doi.org/10.3390/molecules26041059