AGROCHEMICAL SOLUTIONS APPLICATION NOTEBOOK

Význam tématu

Výzkum a charakterizace chirálních pesticidů je klíčová součást hodnocení jejich účinnosti, selektivity a bezpečnosti. Mnoho moderních pesticidních aktivních složek má jeden či více stereocenter, přičemž jednotlivé enantiomery mohou vykazovat odlišné biologické vlastnosti a environmentální osudy. Rychlé a spolehlivé metody pro oddělení, detekci i kvantifikaci sterilních forem pesticidů a jejich metabolitů v komplexních vzorcích (polní půda, obiloviny, formulace) proto zásadně napomáhají optimalizaci aplikace, minimalizaci nežádoucích účinků a zrychlení registrace nových přípravků.

Cíle a přehled studie

Autoři demonstrují, jak pomocí systémů UPLC-UPC2 a vysoce rozlišené hmotnostní spektrometrie (Tof-MS E, tandem QTof či QqQ) a softwaru UNIFI nebo MassLynx dosahovat:

• enzymatického rozlišení chirálních isomerů pyrethroidů, pyrethrinů, fenylamidových a triazolových fungicidů či acetanilidových herbicidů,
• detekce stopových složek a metabolitů v polních matricích (půda, obilné slámy, zrna),
• identifikace a strukturálního rozlišení neznámých vedlejších produktů a nečistot,
• rychlé a opakovatelné přípravy částečného i hromadného oddělení (preparativní SFC) chirálních sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

Pro vysokou efektivitu separací a širokou paletu stacionárních fází používají autoři:

• LC-SFC konvergenci (Waters ACQUITY UPC2) s CO2 + organický modifier (methanol, isopropanol, směsi s vodou/kyselinou),
• sub-2 μm polysacharidové chirální kolony (Amylose/CEL1/IA-3/OJ-H) pro analytické enantioseparace,
• preparativní SFC (Investigator SFC, SFC 80q, Prep 100q) pro izolaci čirálních isomerů,
• Tof-MS E (Xevo G2-XS QTof) a QqQ-MRM (Xevo TQ-S, ACQUITY QDa) pro vysoce selektivní detekci stop,
• UNIFI Software pro automatizované workflow identifikace metabolit.

Hlavní výsledky a diskuse

• Chiralita pyrethroidů (pyrethrin, cyfluthrin, permethrin) byla plně rozlišena v časovém rozsahu 1–8 min,
• fenylamidové a acetanilidové fungicidy (metolachlor, metalaxyl-M) ve 2–5 min,
• triazoly (propiconazol, tebuconazol, dinikonazol atd.) v 1–4 min,
• detekce isobarických nečistot a vedlejších produktů v komerčním produktu (propiconazol) potvrdila přítomnost isomerů pozorovaných UV i MS,
• plesnivění atrazinu v půdě umožnilo identifikaci N-dealkylací i 2-hydroxylací včetně dosud nezdokumentované ditioly atrazinu,
• přídavkem RADAR/PICs a MSE lze současně odhalit a rozpoznat koelutující komponenty i poskytovat produkty iontové charakterizace.

Přínosy a praktické využití metody

Metody přinášejí zásadní zrychlení vývoje a validace chiralitních a metabolitních zkoušek pesticidů:

• nízké spotřeby organických rozpuštědel a menší ekologická stopa oproti NP-HPLC,
• vyšší vzorkovací průtok a rychlejší přechod mezi screeningem a preparativou,
• jednotné workflow pro analýzu formulací, polí i preparativní purifikace,
• snadná automatizace s omyvatelnými standardy a integralitou dat pro regulatorní dokumentaci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření UPLC-SFC pro multimatrikovou analýzu reziduí včetně povrchových vod či bioproduktů, dále implementace AI-podpory pro automatické rozlišení neznámých metabolit a vývoj nových chirálních stacionárních fází pro náročné stereochemické úlohy. Digitalizace workflow a hloubkové strojové učení předznamenávají další zvýšení produktivity a přesnosti praxí RegTech v sektoru agrochemikálií.

Závěr

Průnik SFC-UPLC a vysoce rozlišené MS, doplněný softwarem UNIFI, umožňuje komplexní profilaci, enantio- a diastereoseparace, izolaci i identifikaci metabolitů a nečistot ve složitých vzorcích s vysokou citlivostí a reprodukovatelností. Metody splňují nároky na rychlost, ekologii a kvalitu dat pro registraci a zajištění bezpečné aplikace moderních pesticidů.

Reference

• Commission Regulation (EU) No 544/2011 o registraci pesticidů
• Pérez-Fernández A. a kol. J Chrom A 1218, 6561 (2011)
• Ye J., Wu J., Liu W. Trends Anal Chem 28, 1148 (2009)
• Shimabukuro R.H. Plant Physiol. 43, 1925 (1968)
• Cherifi M. a kol. Plant Physiol Biochem 39, 665 (2001)