Determination of Enantiomeric Excess of Metolachlor from Chiral Synthesis using the Agilent 1260 Infinity Analytical SFC System

Význam tématu

Separace a kvantifikace stereoisomerů pesticidu metolachlor je kritická pro stanovení biologické aktivity a environmentálního dopadu. Enantiomerická čistota ovlivňuje herbicidní účinnost i toxicitu. V praxi může stereoselektivní syntéza a její validace přispět ke snížení množství aplikovaného aktivního činidla a k ochraně životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout rychlou a efektivní metodu pro rozlišení čtyř stereoisomerů metolachloru pomocí analytické SFC (superkritická fluidní chromatografie) a demonstrovat její využití při hodnocení enantiomerické čistoty produktů racemické i stereoselektivní syntézy.

Použitá instrumentace

• Agilent 1260 Infinity Analytical SFC System (G4309A) s kontrolním modulem, binárním čerpadlem, autosamplerem a diodovou maticovou detekcí
• Agilent 1290 Infinity Thermostatted Column Compartments s ventily
• Agilent OpenLAB CDS ChemStation Edition s Method Scouting Wizard
• Chiral Technologies Chiralpak IA3, IB, IC, ID (4,6 × 250 mm, 3 – 5 µm)
• Solventy: CO₂, methanol, ethanol, isopropanol; voda ultrapč

Použitá metodika

Postup zahrnoval screening čtyř chiralních kolon a tří organických modifikátorů (isopropanol, ethanol, methanol) v isokratických podmínkách (5, 10, 20 % modifikátoru). Optimální rozlišení všech čtyř stereoisomerů bylo dosaženo na koloni Chiralpak IA3 s 2,5 % isopropanolu v CO₂ při průtoku 3 mL/min, T sloupce 35 °C, tlak BPR 120 bar, detekce 220 nm.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožňuje separaci čtyř stereoisomerů mezi 6,16 a 7,44 min s RSD retencí pod 0,2 % a RSD ploch kolem 1 %. Analýza produktů stereoselektivní syntézy ukázala enantiomerickou převahu S-izomerů (aS,1’S) a (aR,1’S) s ee cca 78 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost: doba analýzy < 10 min vs. > 30 min u normální fáze HPLC
• Snížení toxicit: eliminace toxických rozpouštědel jako hexan
• Vysoká reprodukovatelnost a citlivost
• Možnost rutinní kontroly enantiomerické čistoty farmaceutických a agrochemických produktů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení SFC pro chirální analýzu díky rychlosti a ekologickému profilu. Další vývoj zaměřen na automatizaci screeningových protokolů, integraci s MS detekcí a aplikace na další třídy bioaktivních látek.

Závěr

Vyvinutá SFC metoda pro metolachlor nabízí rychlou, ekologickou a spolehlivou separaci čtyř stereoisomerů. Umožňuje efektivní hodnocení enantiomerické čistoty syntetických produktů a představuje významný přínos pro rutinní laboratoře a průmyslovou analytiku.

Reference

1. O’Connell P. J., Harms C. T., Allen J. R. F. Metolachlor, S-Metolachlor and their role within sustainable weed-management. Crop Protection 1998, 17(3):207–212.
2. Poiger T., Müller M. D., Buser H.-R. Verifying the chiral switch of the pesticides Metolachlor on the basis of the enantiomer composition of environmental residues. Chimia 2002, 56:300–303.
3. Moser H., Rihs G., Sauter H. Der Einfluss von atropisomerie und chiralem Zentrum auf die biologische Aktivität des Metolachlor. Z. Naturforsch. 1982, 87B:451–462.
4. Blaser H., Spindler F. Chimia 1997, 51:297–299.
5. Blaser H. et al. J. Organomet. Chem. 2001, 621:34–38.
6. Polcaro C. M. et al. Chiral HPLC Resolution of neutral pesticides. J. Liq. Chromatogr. Relat. Technol. 2004, 27:49–61.
7. Ye J., Wu J., Liu W. Enantioselective separation and analysis of chiral pesticides by high-performance liquid chromatography. Trends Anal. Chem. 2009, 28(10):1148–1163.