UPLC MSMS をををを用用用用いたいいたたいた HBCD UPLC … · 1 ©2012 Nihon Waters...

UPLC MSMSをををを用用用用いたいたいたいた

臭素臭素臭素臭素系難燃剤系難燃剤系難燃剤系難燃剤HBCD高感度高感度高感度高感度・・・・高分離高分離高分離高分離分析分析分析分析

UPLC TofMSをををを用用用用いたいたいたいた水酸化水酸化水酸化水酸化PCBのののの高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量

日本日本日本日本ウォーターズウォーターズウォーターズウォーターズ株式会社株式会社株式会社株式会社

臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤HBCD高感度高感度高感度高感度・・・・高分離分析高分離分析高分離分析高分離分析

臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤臭素系難燃剤ヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカンヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)(HBCD)

� ＨＢＣＤは、土木・住宅用発泡ポリスチレンやカーテン、カーペットなどの繊維製品の

ような燃えやすい素材を難燃処理するために利用されている臭素系難燃剤である。

� 高蓄積、難分解性。

� RoHS指令で規制対象の追加物質の候補として挙がっている。

� 日本でも経済産業省により有害性調査が行われている。

RoHSRoHS規制規制規制規制規制規制規制規制

� EU加盟国15ヵ国で採決された指針

� 電気・電子機器に含まれる危険物質を規定し、物質の使用を制限する指令。電

気・電子製品の生産から処分までのすべての段階で、環境や人の健康に及ぼす危

険を最小化することを目的としている。

� 2006年7月以降に同圏内で発売される製品については特定物質の使用が全面

的に制限されることになっている。

� 日本から輸出する製品に対しても規制対象物質の使用が制限される。

� 指定されている禁止物質は6種

–鉛

–水銀

– カドミウム

–六価クロム

– ポリ臭化ビフェニル

– ポリ臭化ジフェニルエーテル

※カドミウムの閾値は100 ppm、それ以外は1000 ppm

RoHSRoHS規制規制規制規制規制規制規制規制指定禁止物質指定禁止物質指定禁止物質指定禁止物質指定禁止物質指定禁止物質指定禁止物質指定禁止物質

� 追加候補物質は9種

– テトラブロモビスフェノールA(TBBP-A)

– ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)※優先的に評価する

– フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DEHP) ※優先的に評価する

– フタル酸ブチルベンジル(BBP) ※優先的に評価する

– フタル酸ジ-n-ブチル(DBP) ※優先的に評価する

–中鎖塩素化パラフィン(MCCP)

–短鎖塩素化パラフィン(SCCP)

– ノニルフェノール/ノニルフェノールエトキシレート

–有機塩素剤/有機臭素化合物

RoHSRoHS規制規制規制規制規制規制規制規制追加候補物質追加候補物質追加候補物質追加候補物質追加候補物質追加候補物質追加候補物質追加候補物質

� 臭素の配置位置により複数の異性体が存在する

対象化合物対象化合物対象化合物対象化合物（（（（対象化合物対象化合物対象化合物対象化合物（（（（Wellington LaboratoriesWellington Laboratories社製社製社製社製））））社製社製社製社製））））

� 多くの異性体の測定、環境サンプル中での微量物質の検出のため、

高感度機種での測定が必要。

� Xevo TQ-Sタンデム四重極型質量分析計

イオンの導入部に多くのイオンを導入・収束し、中性マトリックスとの

分離機能を有するStep Wave光学輸送系を採用。

MSMSでのでのでのでのでのでのでのでの高感度検出高感度検出高感度検出高感度検出高感度検出高感度検出高感度検出高感度検出

Xevo TQ-S光学系光学系光学系光学系イオンガイドイオンガイドイオンガイドイオンガイド

Step Wave光学輸送系光学輸送系光学輸送系光学輸送系

四重極四重極四重極四重極四重極四重極四重極四重極T-Waveコリジョンセルコリジョンセルコリジョンセルコリジョンセル

Off-Axis design

Diffuse Ion Cloud

感度感度感度感度感度感度感度感度Step WaveStep Wave

イオンのみをイオンのみをイオンのみをイオンのみを高密度高密度高密度高密度ででででNarrow Ion Tunnelへへへへ輸送輸送輸送輸送

高感度高感度高感度高感度、、、、広広広広いダイナミックレンジいダイナミックレンジいダイナミックレンジいダイナミックレンジ、、、、高高高高いいいい再現性再現性再現性再現性をををを実現実現実現実現

Wide Ion Tunneのパルス＝真空方向とは逆向

Narrow Ion Tunnelのパルス＝真空方向

Xevo TQ-S

Larger sampling orifice

Xevo TQ-S Hardware

UPLCUPLC条件条件条件条件条件条件条件条件

UPLCInstrument: ACQUITY UPLC I-ClassColumn: ACQUITY UPLC

HSS T3 2.1ID X 150 mm, 1.8umFlow rate: 0.6 mL/min.Column heater: 45℃Mobile Phese A: WaterMobile Phese B: Acetnitrile

Gradient :Time %A %BInitial 40 60

14 min. 30 7016 min. 30 70

16.1 min. 40 60Total Run Time: 18.5 min

MSMSMSMSMSMSMSMS条件条件条件条件条件条件条件条件

MSInstrument: Xevo TQ-SIonization mode: ESI negativeCapillary: 2.0 kVSampling Cone: 60 VSource Temp: 150 degree centigradeDesolvation Temp: 550℃Cone Gas Flow: 150 L/hr.Desolvation Gas Flow:1000 L/hr.

Selected Ion:HBCD m/z=640.7 > 78.9

8mix10ppb

Time8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

20120515_007 MRM of 2 Channels ES- 640.796 > 80.916 (HBCD)

1.50e4

HBCDHBCDのののの分離条件分離条件分離条件分離条件のののの分離条件分離条件分離条件分離条件

HBCDHBCD検出感度検出感度検出感度検出感度（（（（検出感度検出感度検出感度検出感度（（（（ββ--HBCDHBCD））））））））

Time8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

HBCD_001 MRM of 2 Channels ES- 640.796 > 78.918 (HBCD)

Time8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

8012.38

500ppt

Time8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

1.12e312.34

5.0ppb

Time8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

1.10e4

50.0ppb

Time8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

1.07e5

0.05 ppb

0.5 ppb

50 ppb

Compound name: B-HBCD

Correlation coefficient: r = 0.999951, r^2 = 0.999902

Calibration curve: 382.845 * x + -3.80629

Response type: External Std, Area

Curve type: Linear, Origin: Exclude, Weighting: 1/x, Axis trans: None

ppb0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0

Response

UPLC TofMSをををを用用用用いたいたいたいた水酸化水酸化水酸化水酸化PCBのののの高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量

水酸化水酸化水酸化水酸化水酸化水酸化水酸化水酸化PCB(OHPCB(OH--PCB)PCB)

� OH-PCBs

— Cytochrome P450 monooxygenaseにより代謝されるもので、生体内での主要

なPCBの代謝物。

— ある種のOH-PCBsは thyroxine(T4) のキャリアタンパクであるtransthyretin

(TTR)により生体内へ輸送される。

— これらのOH-PCBは生体内で長時間保持され、いくつかのOH-PCB異性体はPCBよ

り長い半減期を有する。

— OH-PCBs とT4の競合が Thyroid hormone(TH)の撹乱を引き起こすメカニズム。

—生体内でのOH-PCBの含有量と異性体、同族体パターンが解明する研究がなされて

いる。

OHOHOHOHOHOHOHOH--------PCBPCBPCBPCBPCBPCBPCBPCB分析法分析法分析法分析法分析法分析法分析法分析法(GC(GC(GC(GC(GC(GC(GC(GC--------HRMS)HRMS)HRMS)HRMS)HRMS)HRMS)HRMS)HRMS)

� GC-HRMS(High Resolution MS)

— GCで測定するには、OH-PCBsは極性が高いため、メトキシ誘導体化が必要(HO-

→MeO-) 。

— 3-OH-CB 153と4’-OH-CB 165の分離が困難。

—生体内で代謝されたMeO-PCBsと誘導体化したMeO-PCBs の見分けが不可能。

MetaboliteMeO-PCBs

MetaboliteOH-PCBs

Biological sampleBiological sample

DerivatizationDerivatization

GCGC--MS sampleMS sample

MetaboliteMeO-PCBs

DerivedMeO-PCBs

どちらがどちらがどちらがどちらが代謝物代謝物代謝物代謝物でどちらがでどちらがでどちらがでどちらが誘導体化物誘導体化物誘導体化物誘導体化物どちらがどちらがどちらがどちらが代謝物代謝物代謝物代謝物でどちらがでどちらがでどちらがでどちらが誘導体化物誘導体化物誘導体化物誘導体化物 ??

対象化合物対象化合物対象化合物対象化合物（（（（対象化合物対象化合物対象化合物対象化合物（（（（Wellington LaboratoriesWellington Laboratories社製社製社製社製））））社製社製社製社製））））

� 血中血中血中血中でのでのでのでの主要主要主要主要6化合物化合物化合物化合物

— Penta-chloro/OH-CB 4-OH-CB 107

— Hexa-chloro/OH-CB 3-OH-CB 153 4-OH-CB 146 3’-OH-CB 138

— Hepta-chloro/OH-CB 4-OH-CB 187 4-OH-CB 172

4-OH-CB 146

3’-OH-CB 138

3-OH-CB 153

ClClCl

4-OH-CB 187

4-OH-CB 107

4-OH-CB 172

4’-OH-CB 165

Cl� GCでのでのでのでの分離分離分離分離がががが困難困難困難困難ななななOH-PCB

— Hexa-chloro/OH-CB 4’-OH-CB 165

UPLCUPLC条件条件条件条件条件条件条件条件

UPLCInstrument: ACQUITY UPLCColumn: BEH C18 2.1ID X 150 mm, 1.7umFlow rate: 0.5 mL/min.Column heater: 60℃Mobile Phese A: 5mM CH3COONH4 aq.Mobile Phese B: THF/CH3CN (v/v: 1/4)

Gradient :Time %A %BInitial 75 25

17 min. 25 7518 min. 1 99

18.5 min. 75 25Total Run Time: 20 min

MSMS条件条件条件条件条件条件条件条件

MSInstrument: Xevo G2 Q-TOFIonization mode: ESI negativeCapillary: 1.5 kVSampling Cone: 40 VSource Temp: 120 degree centigradeDesolvation Temp: 600 degree centigradeCone Gas Flow: 20 L/hr.Desolvation Gas Flow:800 L/hr.Resolving Power: <20,000

Selected Ion:Penta-chloro/OH-CB m/z=340.8675Hexa-chloro/OH-CB m/z=374.8286Hepta-chloro/OH-CB m/z=408.7896

XevoXevo G2 G2 QTofQTof

High Energy Pusher

LockSpayNew MCP

Dual stage ReflectrornQuanTof Technology

QuanTOFQuanTOFテクノロジーテクノロジーテクノロジーテクノロジーテクノロジーテクノロジーテクノロジーテクノロジー

� 高電場プッシャー

– イオンのばらつきを抑えることにより分解能が向上

– プッシャーサイクルを短縮しダイナミックレンジが向上

� デュアルステージリフレクトロン

– イオンを収束し分解能が向上

� 最新のイオン検出部

精密質量数精密質量数精密質量数精密質量数精密質量数精密質量数精密質量数精密質量数

m/z335 340 345 350

340.868

338.871 342.865

344.862

346.861

m/z365 370 375 380 385

374.829

372.832

376.826

378.823

380.821

m/z400 405 410 415 420

408.790

406.793

410.787

412.784

HexaHexa--ChloroChloro/OH/OH--CBCB

HeptaHepta--ChloroChloro/OH/OH--CBCB

35Cl537Cl0

35Cl437Cl1

35Cl337Cl2

35Cl237Cl3

35Cl637Cl0

35Cl537Cl1

35Cl437Cl2

35Cl337Cl3

35Cl737Cl0

35Cl637Cl1 35Cl5

35Cl437Cl3

m/zm/z=340.8675=340.8675 m/zm/z=374.8286=374.8286

m/zm/z=408.7896=408.7896

PentaPenta--ChloroChloro/OH/OH--CBCB

高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量高分解能定量

Time6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

1009.56

Time6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

1009.56

Time6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00

1009.56

抽出幅抽出幅抽出幅抽出幅500 mDa

2pg/uL Standard solution

4-OH-CB 187

UPLCUPLCUPLCUPLCUPLCUPLCUPLCUPLCでのでのでのでのでのでのでのでの高分離高分離高分離高分離高分離高分離高分離高分離

Time8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00

44--OHOH--CB 187CB 187

44--OHOH--CB 172CB 172

44--OHOH--CB 107CB 107

3’3’--OHOH--CB 138CB 138

33--OHOH--CB 153CB 153

44--OHOH--CB 146CB 146

4’4’--OHOH--CB 165CB 165

検量線検量線検量線検量線検量線検量線検量線検量線(0.5(0.5～～～～～～～～50 pg/50 pg/uLuL))

44--OHOH--CB 187CB 187

44--OHOH--CB 172CB 172

44--OHOH--CB 107CB 107

3’3’--OHOH--CB 138CB 138 33--OHOH--CB 153CB 153

44--OHOH--CB 146CB 146