Tytuł pozycji:
Optimization of Methods for Derivatization of Sarin, Soman, and VX Hydrolysis Products in the Process of Analyzing These Compounds Using Gas Chromatography
The identification and quantification of degradation products of organophosphorus chemical warfare agents (OP-CWAs) are critical for retrospective and forensic analysis or evidence proceedings. Due to their high polarity and low volatility, direct chromatographic analysis of these hydrolysis products is often ineffective, necessitating derivatization to enhance analytical performance. This study focuses on optimizing the derivatization conditions of sarin, soman and VX hydrolysates - O-alkylmethylphosphonic acids (methylphosphonic (MPA), ethyl methylphosphonic (EMPA), isopropyl methylphosphonic (IMPA), and pinacolyl methylphosphonic acid (PMPA)) using two common reagents: BSTFA for silylation and TMSD for alkylation. For each method, the optimal reagent volumes, reaction times, and temperatures were determined, and the stability of the resulting derivatives was evaluated. All derivatization reactions proceeded optimally at 80°C. Derivatization with BSTFA required 75-120 min to reach optimal analytical signal, while derivatization with TMSD required 105-135 min. The results confirm that both derivatization strategies are effective in producing the desired derivatives, although BSTFA silylation proved to be more practical and operationally stable. The findings support the use of derivatization to improve the detection of OP-CWA degradation products by GC-MS and contribute to the development of more efficient analytical procedures in the context of chemical weapons.
Identyfikacja i ilościowe oznaczanie produktów degradacji fosforoorganicznych bojowych środków trujących (FOST) ma kluczowe znaczenie w analizie retrospektywnej, kryminalistycznej oraz postępowaniu dowodowym. Ze względu na ich wysoką polarność i niską lotność bezpośrednia analiza chromatograficzna produktów hydrolizy jest często nieskuteczna, co wymaga zastosowania reakcji derywatyzacji w celu poprawy parametrów analitycznych. W omawianym badaniu skoncentrowano się na optymalizacji warunków derywatyzacji produktów hydrolizy sarinu, somanu i VX - kwasów O-alkilometylfosfonowych (kwasu metylfosfonowego (MPA), kwasu etylometylfosfonowego (EMPA), kwasu izopropylometylfosfonowego (IMPA) oraz kwasu pinakolinometylfosfonowego (PMPA)), przy użyciu dwóch popularnych reagentów: BSTFA (do sililowania) oraz TMSD (do alkilowania). Dla każdej metody określono optymalne objętości odczynników, czasy reakcji oraz temperatury, a także oceniono stabilność otrzymanych pochodnych. Wszystkie reakcje derywatyzacji przebiegały optymalnie w temperaturze 80°C. Derywatyzacja za pomocą BSTFA wymagała prowadzenia reakcji przez 75-120 minut, aby osiągnąć optimum, natomiast podczas derywatyzacji za pomocą TMSD optymalny czas reakcji wyniósł 105-135 minut. Wyniki potwierdzają skuteczność obu strategii derywatyzacji w otrzymywaniu pożądanych pochodnych, przyczym sililowanie z użyciem BSTFA okazało się bardziej praktyczne i stabilne w zastosowaniu. Uzyskane dane pozwalają udoskonalić zastosowanie derywatyzacji w celu poprawy wykrywalności i oznaczalności produktów degradacji FOST metodą GC-MS, przyczyniając się do rozwoju bardziej efektywnych procedur analitycznych w kontekście broni chemicznej.
This work was supported by the Military University of Technology, Warsaw, Poland, under research project UGB/22-027/2025.
