Stereoselective Separation of Triazole Fungicides Using the ACQUITY UPC2 System and ACQUITY UPC2 Trefoil Chiral Columns

Význam tématu

Chromatografická separace chirálních sloučenin má zásadní význam v agrochemii i farmaceutickém výzkumu. Různé enantiomery mohou vykazovat odlišnou biologickou aktivitu, toxicitu či environmentální osud, což ovlivňuje bezpečnost a účinnost aplikovaných pesticidů. Superkritická fluidní chromatografie (SFC) nabízí v porovnání s tradiční HPLC výhodu vyšší efektivity, nižší viskozity mobilní fáze a zkráceného času analýzy.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rychlé, reprodukovatelné metody pro enantiomerickou a diastereomerickou separaci dvanácti triazolových fungicidů. Použitím systému UPC² a chiralních Trefoil kolonek se sledovala optimální volba stacionární fáze, ko-solventu, tlaku, teploty a průtoku pro dosažení baseline rozlišení ve velmi krátkém čase.

Metodika

Experiment probíhal ve dvou fázích: screening a optimalizace. Klíčové kroky:

• Příprava racemických standardů fungicidů v metanolu, acetonitrilu či jejich směsích.
• Screening na čtyřech Trefoil CSP (AMY1, CEL1) s různými ko-solventy (methanol, ethanol, 2-propanol, směsi).
• Optimalizace metodických parametrů: tlak v rozmezí 110–207 bar, teplota 10–45 °C, průtok 1,5–3,5 mL/min.
• Detekce PDA detektorem a zpracování dat softwarem Empower 3.

Použitá instrumentace

• ACQUITY UPC² System
• ACQUITY UPC² Photodiode Array Detector
• Empower 3 chromatografický software
• ACQUITY UPC² Trefoil AMY1 a CEL1 kolony (3,0×150 mm, 2,5 µm)

Hlavní výsledky a diskuse

Dosažené separace vykázaly baseline rozlišení (USP Rs >1,75) v časovém intervalu:

• Triadimefon, tetraconazole, fenbuconazole, diniconazole, tebuconazole, flutriafol: AMY1 + methanol, <1,5 min
• Uniconazole, penconazole, hexaconazole: AMY1 + 50:50 2-propanol/ethanol, <1,2 min
• Propiconazole (4 stereoisomery): AMY1 + 50:50 2-propanol/ethanol, <2,8 min
• Cyproconazole, bromuconazole (4 stereoisomery): CEL1 + methanol, <4,5 min

Reprodukovatelnost pro bromuconazole (%RSD, n=8) pro retenční čas, plochu, výšku a rozlišení byla ≤0,60 %. Systém UPC² umožnil 3–40× rychlejší analýzu oproti reverzní i normální fázi a konvenční SFC.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší následující výhody:

• Výrazné zkrácení doby analýzy a zvýšení vzorkové propustnosti.
• Nižší spotřeba organických rozpouštědel a eliminace agresivních směsí v normal-phase separacích.
• Vysoká reprodukovatelnost a spolehlivé enantiomerické/diastereomerické rozlišení.
• Vhodné pro QA/QC laboratoře, environmentální monitoring a výzkum účinnosti jednotlivých enantiomerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj chiralní SFC se zaměří na nové stacionární fáze s širším spektrem selektivity, integraci s hmotnostní spektrometrií a automatizovanou přípravou vzorků. Ekologický přístup směřuje k dalšímu omezení objemu ko-solventů a využití obnovitelných surovin.

Závěr

ACQUITY UPC² ve spojení s Trefoil CSP umožňuje rychlé, robustní a vysoce účinné stereoselektivní separace triazolových fungicidů. Metody přinášejí vyšší propustnost, redukci spotřeby rozpouštědel a zajišťují spolehlivou analýzu enantiomerických a diastereomerických poměrů.

Reference

1. Sekhon BS. Chiral pesticides. J Pestic Sci. 2009;34(1):1–12.
2. Liu WP. Pesticide Environmental Chemistry. Chemical Industry Press, Beijing; 2006:341–343.
3. Jin L, Gao W, Yang H, Lin C, Liu W. Enantiomeric resolution of five chiral pesticides on a chiralpak IB-H column by SFC. J Chrom Sci. 2011;49:739–743.
4. Toribo L, del Nozal MJ, Bernal JL, Jimenez JJ, Alonso C. Chiral separation of some triazole pesticides by SFC. J Chrom A. 2004;1046:249–253.
5. McCauley JP, Subbarao L, Chen R. Enantiomeric and Diastereomeric Separations of Pyrethroids Using UPC². Waters Application Note 2012.
6. Perez-Fernandez V, Garcia MA, Marina ML. Chiral separation of agricultural fungicides. J Chrom A. 2011;1218:6561–6582.
7. Zhou Y, Li L, Lin K, Zhu X, Liu W. Enantiomer separation of triazole fungicides by HPLC. Chirality. 2009;21:421–427.
8. Ye J, Wu J, Liu W. Enantioselective separation and analysis of chiral pesticides by HPLC. Trends Anal Chem. 2009;28(10):1148–1163.
9. Wang P, Jiang S, Liu D, Wang P, Zhou Z. Direct enantiomeric resolutions of chiral triazole pesticides by HPLC. J Biochem Biophys Methods. 2005;62:219–230.
10. Wang P, Liu D, Jiang S, Xu Y, Zhou Z. Chiral separation of triazole pesticide enantiomers by amylose-tris(3,5-dimethylphenylcarbamate). J Chrom Sci. 2008;46:787–792.
11. Zhang H, Quian M, Wang X, et al. HPLC-MS/MS enantioseparation of triazole fungicides. J Sep Sci. 2012;35:773–781.
12. Zhang Q, Hua X, Shi H, Liu J, Tian M, Wang M. Enantioselective bioactivity of flutriafol. J Hazard Mater. 2015;284:65–72.
13. Qiu J, Dai S, Zheng C, Yang S, Chai T, Bie M. Enantiomeric separation of triazole fungicides with 3-µm and 5-µm chiral columns by RP-HPLC. Chirality. 2011;23:479–486.
14. Chai T, Jia Q, Yang S, Qiu J. Simultaneous stereoselective detection of chiral fungicides in soil by LC-MS/MS. J Sep Sci. 2014;37:595–601.
15. Ye X, Peng A, Qiu J, Chai T, Zhao H, Ge X. Enantioselective degradation of tebuconazole in wheat and soil. Adv Mater Res. 2013;726–731:348–356.
16. Wang X, Wang X, Zhang H, et al. Enantioselective degradation of tebuconazole in cabbage, cucumber and soils. Chirality. 2012;24:104–111.
17. Wang H, Chen J, Guo B, Li J. Enantioselective bioaccumulation of diniconazole in earthworms. Ecotoxicol Environ Saf. 2014;99:98–104.
18. Li Y, Dong F, Liu X, et al. Simultaneous enantioselective determination of triazole fungicides in soil and water by chiral LC-MS/MS. J Chrom A. 2012;1224:51–60.
19. del Nozal MJ, Toribio L, Bernal JL, Castano N. Separation of triadimefon and triadimenol enantiomers by SFC. J Chrom A. 2003;986:135–141.