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高分解能質量分析法と理論モデルの電子タバコエアロゾル中の多機能カルボニル類と有機酸の定量への応用
Application of High-Resolution Mass Spectrometry and a Theoretical Model to the Quantification of Multifunctional Carbonyls and Organic Acids in e-Cigarette Aerosol.
PMID: 32271013 DOI: 10.1021/acs.est.9b07387.
抄録
電子（電子）たばこのエアロゾル（粒子とガス）は、プロファイルがデバイスの動作パラメータと電子液体フレーバーの処方に大きく依存する化学物質の複雑な混合物である。電子液体溶媒であるプロピレングリコールやグリセロールの熱分解により、多官能性カルボニルが生成されることが多いが、標準物質が入手できないため定量化が困難である。私たちは、2,4-ジニトロフェニルヒドラジンを含む有機酸のヒドラゾン類とカルボニル類の気相塩基性（Δ）に基づいて相対的なエレクトロスプレーイオン化感度を計算する理論的手法を開発しました。この方法により、化学標準物質が存在しない場合でも、高速液体クロマトグラフィー高分解能質量分析法HPLC-HRMSによる定量が可能となりました。正確な質量分析とタンデム多段式MS（MS）を用いて、ベイピング製品の構造同定を行った。我々は、5つの単純なカルボニル、6つのヒドロキシカルボニル、4つのジカルボニル、3つの酸、および1つのフェノールカルボニルを定量したクラシックタバコ味の電子タバコのエアロゾル。私たちの結果は、ヒドロキシアセトン、ラクトアルデヒド、ジヒドロキシアセトンなどのヒドロキシカルボニルは、電子タバコのエアロゾル中に重要な成分である可能性があることを示唆しているが、文献ではあまり注目されておらず、健康への影響が十分に理解されていないことを示している。これらのデータは、以前に提案されていたラジカルを介した電子タバコの熱分解スキームを支持するものであり、電子タバコのエアロゾル中に形成される複雑な生成物の化学的および毒物学的研究の必要性を強調しています。
Electronic (e-) cigarette aerosol (particle and gas) is a complex mixture of chemicals, of which the profile is highly dependent on device operating parameters and e-liquid flavor formulation. The thermal degradation of the e-liquid solvents propylene glycol and glycerol often generates multifunctional carbonyls that are challenging to quantify because of unavailability of standards. We developed a theoretical method to calculate the relative electrospray ionization sensitivities of hydrazones of organic acids and carbonyls with 2,4-dinitrophenylhydrazine based on their gas-phase basicities (Δ). This method enabled quantification by high-performance liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry HPLC-HRMS in the absence of chemical standards. Accurate mass and tandem multistage MS (MS) were used for structure identification of vaping products. We quantified five simple carbonyls, six hydroxycarbonyls, four dicarbonyls, three acids, and one phenolic carbonyl in the e-cigarette aerosol with Classic Tobacco flavor. Our results suggest that hydroxycarbonyls, such as hydroxyacetone, lactaldehyde, and dihydroxyacetone can be significant components in e-cigarette aerosols but have received less attention in the literature and have poorly understood health effects. The data support the radical-mediated e-liquid thermal degradation scheme that has been previously proposed and emphasize the need for more research on the chemistry and toxicology of the complex product formation in e-cigarette aerosols.