Využití elektrochemických technik pro výzkum biologicky aktivních látek

Mgr. Pavla KUČEROVÁ

Advanced ('rigorózní') thesis

The study of biological actvive compounds using electrochemical techniques

Abstract:

Spojení elektrochemie s chromatografickými technikami a hmotnostní spektrometrií spadá do rychle se rozvíjející oblasti výzkumu v analytické chemii. Především spojení elektrochemie s kapalinovou chromatografií a hmotnostní spektrometrií se rozšiřuje do různých odvětví zahrnujících především simulaci metabolických reakcí léčiv. Zatímco pouze limitovaný počet publikací je zaměřen na spojení elektrochemie s plynovou chromatografií (GC-MS) pro studium produktů elektrochemických reakcí a napodobení metabolických procesů. V této práci je představeno použití nové techniky pro analýzu produktů redoxních přeměn za použití GC-MS. Tato technika je selektivní a vyžaduje adsorpci těchto produktů na povrch pracovní elektrody. Grafitová nebo platinová vláknová stříkačková elektroda (FSE) byla zkonstruována pro přímou desorpci v nástřikovém prostoru plynového chromatografu. Hlavní výhodou FSE je její jednoduchost. Vlákno slouží jako pracovní elektroda v tříelektrodovém systému. Elektrochemicky aktivní sloučenina je oxidována nebo redukována za použití coulometrie za konstantního potenciálu, přičemž adsorpce redoxních produktů je vysoce žádána. Adsorbované produkty jsou následně identifikovány pomocí GC MS bez jakékoli předúpravy. Přítomnost vyššího množství organické složky v roztoku může adsorpci potlačovat, proto je vhodnější pracovat ve vodném prostředí ovšem se zřetelem na rozpustnost studovaných látek. FSE byla testována na elektrochemicky aktivních látkách: fungicidu 2,4,6-tribromfenolu, léčivu paracetamolu, chinoxalinu (především jeho deriváty jsou široce rozšířené ve farmacii) a herbicidu metribuzinu. Byla nalezena řada redoxních produktů těchto látek, mezi nimiž byly i produkty shodné s produkty metabolických přeměn těchto látek.

Abstract:

The coupling of electrochemistry to chromatographic techniques and mass spectrometry is a quickly growing research field in analytical chemistry. Especially coupling of electrochemistry to liquid chromatography mass spectrometry is expanding to the different research areas including the simulation of metabolism reactions for pharmaceuticals. While only a limited number of published studies is focused on coupling of electrochemistry and gas chromatography with mass spectrometry (GC-MS) for investigation of redox products or the simulation of metabolism reactions. We applied a novel technique of redox products analysis using GC-MS. The technique utilizes an adsorption of redox products on working electrode surface. Graphite or platinum fibre syringe electrodes (FSE) were constructed for direct desorption to injection space of GC-MS. The main advantage of the technique is its simplicity. The fibre serves as a working electrode in a three-electrode system. An electrochemical active compound is oxidized or reduced using controlled potential electrolysis and the adsorption of the redox products is highly desired. The adsorbed products are subsequently identified without any pretreatment by GC-MS. A presence of a higher amount of an organic solvent commonly inhibits the adsorption therefore the aqueous media are more efficient for the technique. We proved the technique on electroactive compounds with a known electrochemical behaviour such as a fungicide 2,4,6 tribromophenol, a drug paracetamol, quinoxaline (primarily its derivatives are widely used as pharmaceuticals) and herbicide metribuzin. Several redox products were found, including metabolites.

Keywords

vláknová stříkačková elektroda, voltametrie, coulometrie za konstantního potenciálu, oxidace, redukce, plynová chromatografie, hmotnostní spektrometrie, tribromfenol, paracetamol, chinoxalin, metribuzin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 3. 2015

Accessible from:: 30. 3. 2015

Thesis defence

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry