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27.09.2021
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Entwicklung neuer Derivatisierungsmethoden für die GC-MS Analyse von Perfluorcarbonsäuren in variablen Probenmatrices.

Strozynska, Monika - Universität Koblenz-Landau (2020)


Perfluorcarbonsäuren (PFCA) sind Substanzen anthropogenen Ursprungsund werden seit mehreren Jahrzehnten verwendet. In der Literatur werden diese Verbindungen als eine neue Klasse von Umweltschadstoffen beschrieben. Ihre hohe thermische Stabilität, Oberflächenaktivität, Amphipathizität und schwache intermolekulare Wechselwirkungen führen zur Persistenz dieser organisch-chemischen Verbindungen und zur Bioakkumulation.

Um diese Stoffgruppe sicher nachzuweisen, müssen zuverlässige analytische Methoden eingesetzt werden. GC-MS stellt eine kostengünstige Alternative und Ergänzung zu etablierten LC-MS/MS Methoden dar. Um jedoch die GC-MS erfolgreich einsetzen zu können, müssen die PFCA derivatisiert werden.

Viele der bisher veröffentlichten Derivatisierungsreaktionen für PFCA, sind zeitaufwändig und erfordern hohe Reaktionstemperaturen und/oder toxische Reagenzien. In der vorliegenden Dissertation wurden zwei neue Derivatisierungsreaktionen methodologisch entwickelt und optimiert.

Der erste Teil der Arbeit beschreibt die Entwicklung und Optimierung der Derivatisierung mit Triethylsilanol in Wasser. Zusätzlich zur Reaktionsoptimierung, wurde die klassische Festphasenextraktion modifiziert, um die Probenvorbereitung zu vereinfachen. Im zweiten Teil der Arbeit, wurden die Reaktionsprodukte von Perfluoroktansäure (PFOA) mit Dimethylformamid-dimethylacetal (DMF-DMA) und -diethylacetal (DMF-DEA) identifiziert. Zu diesem Zweck, wurden verschiedene massenspektrometrische Techniken angewandt.

Anhand der Messergebnisse konnte gezeigt werden, dass sowohl DMF-DMA als auch DMF-DEA in Gegenwart von PFOA ein Iminium-Kation bildet, was zur Salzbildung führt. Dieses PFOA-Salz reagiert im GC-Injektor weiter zu einem entsprechenden Amin. Abschließend, im letzten Teil der Arbeit, wurden reale Proben mit der neu entwickelten Methode auf Basis der DMF-DMA Reaktion analysiert. Die Matrixeffekte wurden ausführlich beschrieben. Die Methode wurde erfolgreich für drei Arten von Proben verwendet: Zahnseide, Textilien und Klärschlamm. Die Ergebnisse wurden mittels LC-MS/MS in einem externen Labor verifiziert. Die Unterschiede zwischen den PFCA-Werten, für eine aufgestockte Probe, wurden mittels GC-MS und LC-MS/MS gemessen und waren kleiner als 10%.


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