Новые реагенты для аналитической дериватизации: изучение их преимуществ и ограничений для хроматографических методов анализа в сочетании с масс-спектрометрическим детектированием

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-43-00003

НазваниеНовые реагенты для аналитической дериватизации: изучение их преимуществ и ограничений для хроматографических методов анализа в сочетании с масс-спектрометрическим детектированием

Руководитель Темердашев Азамат Зауалевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" , Краснодарский край

Конкурс №86 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC)

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-205 - Аналитическая химия

Ключевые слова Дериватизация, новые реагенты, мониторинг ксенобиотиков, пищевая безопасность, хроматография, масс-спектрометрия, клиническая диагностика

Код ГРНТИ31.19.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Аналитическая дериватизация относится к широко распространенным подходам пробоподготовки, направленным на модификацию определяемых соединений с целью придания им необходимых свойств для проведения качественного или количественного анализа. Ключевым требованием к дериватизирующим агентам являются полнота протекания реакции с аналитами, кроме того, они не должны обуславливать появление новых мешающих влияний, а время и условия протекания реакции не должны требовать большого количества специального оборудования, т.е. в основу реакции между дериватизирующим агентом и аналитом должна быть положена достаточно простая, быстро протекающая реакция. Несмотря на успехи и стремительное развитие современной органической химии, аналитическая дериватизация остается достаточно консервативным направлением, в котором используется достаточно небольшое количество реагентов. Так, наиболее распространено получение триметилсилил-, ацетил-, оксиимино-, FMOC-, дансил-, PFP- производных веществ для целей газовой и жидкостной хроматографии и хроматомасс-спектрометрии. Применение дериватизации распространено во многих областях аналитической химии – допинг-контроле, криминалистике, клинической диагностики, аналитической токсикологии, экологическом мониторинге, пищевой безопасности и многих других. Среди дериватизирующих агентов для ВЭЖХ-МС наибольшую популярность получили FMOC-Cl, данслихлорид и гидроксиламин. Первые два реагента зарекомендовали себя как эффективные флуоресцентные метки, а также агенты, приводящие к существенному усилению удерживания производных в режиме обращено-фазовой жидкостной хроматографии. Однако роста селективности, информативности фрагментации или существенного роста аналитического сигнала для ВЭЖХ-МС/МС при их применении не происходит. В целях повышения чувствительности для масс-спектрометрического детектирования наиболее целесообразно и эффективно применение гидроксиламина. Образующиеся в ходе реакции оксимы аналитов обладают высокой эффективностью ионизации, однако возможность формирования син- и анти- форм определяемых веществ, которые могут элюироваться разными хроматографическими пиками. В условиях наличия изобарных соединений, таких как, например, тестостерон и эпитестостерон, соотношение которых является диагностически важным, а физико-химические свойства – крайне близки, это может привести к их коэлюированию и искажению результатов. Таким образом, разработка новых дериватизирующих агентов, позволяющих значительно повысить чувствительность определения, а, в идеальном случае также способствующих повышению информативности фрагментации при масс-спектрометрическом детектировании – является крайне актуальной задачей. Принципиально важным аспектом предлагаемого исследования является не только апробация реагентов в условиях модельных смесей и растворов, но и на реальных объектах, что позволит не только продемонстрировать возможности дериватизирующих реагентов, но и установить ряд факторов, способных ограничить их применение.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Полученные в ходе выполнения первого года исследований результаты демонстрируют возможности и ограничения трех разноплановых подходов к использованию аналитической дериватизации для решения как фундаментальных задач (создания новых реагентов для аналитических целей), так и прикладных (проведение стероидомных, клинико-диагностических исследований, допинг-контроля и токсикологических анализов). Дальнейшие работы будут направлены на поиск более пригодных для рутинной деятельности реагентов, их описание и изучение как на модельных объектах, так и реальных образцах. Так, практическим результатом, освященным в СМИ, стало исследование одного из реагентов, конечной и логичной стадией которого являлась апробация одного из реагентов на реальных образцах с целью изучения содержания аминокислот в моче: https://nauka.tass.ru/nauka/21746957 Дальнейшие исследования также будут осуществляться с прицелом на вывод на реальных образцах и всестороннее объективное изучение, способное расширить перечень аналитических инструментов в деятельности разнопрофильных лабораторий – как клинико-диагностических, так и лабораториях контроля качества продуктов питания, эколого-аналитических и токсикологических.

Публикации

1. Темердашев А.З., Атапатту С.Н., Фэн Ю.-Ц. A tutorial on solid-phase analytical derivatization in sample preparation applications Journal of Chromatography Open (год публикации - 2024)
10.1016/j.jcoa.2024.100157

2. Ву К.-З., Сяо Х.-М., Ан Н., Бэй П.-Р., Ван Я.-Ж., Темердашев А.З., Жу К.-Ф., Фэн Ю.-Ц. Advances in Chemoselective Probes for Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis of Small-Molecular-Weight Compounds Journal of Chromatography Open (год публикации - 2024)
10.1016/j.jcoa.2024.100154

3. Темердашев А.З., Нестеренко П.Н., Атапатту С.Н., Фэн Ю.Ц., Зорина М.О., Журкина К.О., Гашимова Э.М., Стешин М.Е., Доценко В.В. Phthalylglycyl chloride as a derivatization reagent for determination of urinary amino acids using ultra high-performance liquid chromatography coupled with high resolution mass spectrometry Journal of Chromatography Open (год публикации - 2024)
10.1016/j.jcoa.2024.100162

4. Темердашев А.З., Атапатту С.Н., Иоутси В., Зорина М.О., Фэн Ю.-Ц., Гашимова Э.М., Доценко В.В. Cyanoacetohydrazide as a Novel Derivatization Agent for the Determination of UHPLC-HRMS Steroids in Urine Molecules (год публикации - 2024)
10.3390/molecules29112433

5. Темердашев А.З., Гашимова Э.М., Азарян А.А., Атапатту С.Н., Фэн Ю.-Ц. Coordination Ion Spray for Analysis of the Growth Hormones Releasing Peptides in Urine—An Application Study Separations (год публикации - 2024)
10.3390/separations11050155

6. Ву К.-Ж., Тан К.-В., Жан К., Тан Д.-Д., Ан Н., Кон Ф., Ву В., Темердашев А.З., Жу К.-Ф., Ван Х., Фэн Ю.-Ц. One-Step Labeling and Purification: Accelerating FAHFA Detection in Vegetable Oils via Chemoselective Probe-Assisted LC–MS Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2025, 73, 31, 19813–19822 (год публикации - 2025)
10.1021/acs.jafc.5c06401

7. Сяо Х.-М., Темердашев А.З., Ан Н., Жу К.-Ф., Фэн Ю.-Ц. Advancing clinical liquid chromatography-mass spectrometry analysis: Rational design and optimization of derivatization techniques for enhanced sensitivity and throughput Journal of Chromatography Open, 7 (2025) 100215 (год публикации - 2025)
10.1016/j.jcoa.2025.100215

8. Темердашев А.З., Гирель С., Атапатту С.Н., Фэн Ю.-Ц., Гашимова Э.М., Малицкая Т.Ю., Подольский И.И., Жу Ц.-Ф. Liquid chromatography coupled to mass spectrometry for steroid hormones analysis: issues and solutions in sample preparation and method development Journal of Chromatography Open, 8 (2025) 100250 (год публикации - 2025)
10.1016/j.jcoa.2025.100250

9. Зорина М.О., Фэн Ю.-Ц., Атапатту С.Н., Гирель С., Коншина Д.Н., Темердашев А.З. A novel ionic liquid 3-(2-hydrazinyl-2-oxoethyl)-1-methyl-1H-imidazol-3-ium chloride as a derivatization reagent for HPLC-HRMS determination of steroid hormones in urine Journal of Chromatography B, Volume 1265, 1 November 2025, 124760 (год публикации - 2025)
10.1016/j.jchromb.2025.124760

10. Тан Д., Сяо Х., Мэй Ч., Ву К., Темердашев А.З., Жу К.-Ф., Фэн Ю.-Ц. Rapid and Sensitive Determination of Alkynyl Steroid Hormones in Milk Samples Using Magnetic Solid‑Phase Extraction Coupling Click Derivatization‑Based LC–MS Method Journal of Analysis and Testing (год публикации - 2025)
10.1007/s41664-025-00372-z

11. Темердашев А.З., Азарян А.А., Нестеренко П.Н., Фэн Ю.-Ц., Атапатту С.Н., Зорина М.О., Скрипниченко Д.М. Новые дериватизирующие реагенты для определения аминокислот методом ВЭЖХ-МС ‒ проблемы и перспективы Материалы VII Всероссийского симпозиума «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» (год публикации - 2025)

12. Зорина М.О., Темердашев А.З., Коншина Д.Н., Коншин В.В., Фэн Ю.-Ц. Применение ионной жидкости в качестве нового дериватизирующего реагента для ВЭЖХ-МСВР определения стероидных гормонов в моче Материалы VII Всероссийского симпозиума «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» (год публикации - 2025)

13. Темердашев А.З., Гашимова Э.М., Азарян А.А., Атапатту С.Н., Фэн Ю.-Ц., Скрипниченко Д.М. Дериватизация аминокислот и стероидных гормонов в масс-спектрометрическом анализе - преимущества и неочевидные сложности. Сборник тезисов двенадцатого съезда ВМСО (XI Всероссийская конференция с международным участием) "Масс-спектрометрия и её прикладные проблемы) (год публикации - 2025)

14. Доценко В.В., Киндоп В.К., Киндоп В.К., Ачмиз Р.Г., Левченко А.Г., Дахно П.Г., Темердашев А.З., Фэн, Ю.Ц., Жу К.-Ф., Даус Е.С., Юдаев И.В., Даус И.В., Аксенов А.В., Аксенов Н.А., Аксенова И.В. Synthesis, Reactions, and Agrochemical Studies of New 4,6-Diaryl-2-Hydrazinylnicotinonitriles International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262411874