Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5175
Main Title: Methodenvalidierung zur Bestimmung der Weichmacher DEHT und DINCH durch die Synthese deuterierter Standards
Translated Title: Method validation of the plasticizers DEHT and DINCH due to the synthesis of their isotope standards
Author(s): Canitz, Carsten Jörg
Advisor(s): Garbe, Leif-Alexander
Referee(s): Garbe, Leif-Alexander
Schneider, Rudolf
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Die Gesundheitsrelevanz von Phthalatweichmachern und die damit einhergehenden rechtlichen Einschränkungen des Gebrauches haben den Bedarf einer validen Rückstandsanalytik sowohl für ebendiese Weichmacher als auch für deren Substituenten DINCH und DEHT induziert. Insbesondere die Kontaminationsgefahr und die Blindwertproblematik durch die ubiquitäre Ausbreitung von Phthalatweichmachern sind für Analysenverfahren problembehaftet, sodass Expositionsabschätzungen für Weichmacher und Human-Biomonitoring-Studien in ihren Ergebnissen zum Teil differieren. Zur Entwicklung kontaminationsfreier, robuster und valider Analysenverfahren für DINCH und DEHT erfolgte die Syntheseentwicklung der vier stabilen Isotopenstandards 1,2-D2-(di-1-Nonyl)1,2-dicyclohexandicarboxylat („D-1-NCH-D2“), 1,2-D2-Diisononyl-1,2-dicylcohexandicarboxylat („DINCH-D2“), 1,2,4,5-D4-Diisononyl-1,2-dicylcohexandicarboxylat („DINCH-D4“) 2,3,5,6-D4-Bis(2-ethylhexyl)terephthalat („DEHT-D4“). Die Standards wurden charakterisiert und ihre Eignung durch Lagerungs- und Probenaufarbeitungsexperimente in Worst-Case-Szenarien wurde gezeigt. Darüber hinaus erfolgte die Synthese des Haptens 4-Hydroxycyclohexan-1,2-dicarbonsäure-diisononylester („4-Hydroxy-DINCH“). Anhand dieser Standards erfolgte unter Korrektur der Reinheit und der Markierungsgrade der Standardsubstanzen die Etablierung und Methodenabsicherung der Analytik von DINCH und DEHT aus Bedarfsgegenständen, Hausstaub-, Boden- sowie Wasserproben mittels GCEI+-MS anhand der SIM-Spuren m/z 261 und m/z 279 für DEHT sowie m/z 155 und m/z 299 für den Weichmacher DINCH. Als einzige wesentliche Störkomponenten konnten die Weichmacher DINP und DIDP ausgemacht werden, die die Analytik des DINCH bei hohen Konzentrationsunterschieden, wie sie in Bedarfsgegenständen erfolgen können, stören. Zur Umgehung der Problematik konnte gezeigt werden, dass eine Analytik von DINCH den Störsubstanzen mittels GC-MS/MS möglich ist. Die Analyse von 78 Bedarfsgegenständen zeigte keinen Fall, in welchem DINP oder DIDP neben DINCH verwendet wurden. Die verifizierten Arbeitsbereiche der Matrixkalibrierungen betrugen aus Bedarfsgegenständen für DEHT 20 – 4000 mg/kg und bezüglich DINCH 60 – 4000 mg/kg. Die Analytik aus Hausstaubproben zeigte verifizierte Bereiche von 0,4 – 80 mg/kg für DEHT sowie 1,2 – 40 mg/kg für DINCH. Die Analytik aus Bodenproben hatte verifizierte Arbeitsbereiche von 0,9 mg/kg – 600 mg/kg für DEHT sowie 9 – 300 mg/kg für DINCH. Die verifizierten Arbeitsbereiche aus Wasserproben betrugen 0,2 – 20 mg/kg DEHT sowie 0,8 – 12 mg/kg für DINCH. Die angegebenen Arbeitsbereiche sind nicht signifikant für die Messempfindlichkeit der entwickelten Analysenmethoden. Diesbezüglich werden die nicht verifizierten Bestimmungsgrenzen angegeben. Aus Kunststoffbedarfsgegenständen betrugen ebendiese 0,6 mg/kg für DEHT und 11,4 mg/kg aus DINCH. Für Hausstaub wurden Bestimmungsgrenzen von 0,016 mg/kg für DEHT sowie 0,1 mg/kg für DINCH ermittelt. Die Bestimmungsgrenzen aus Bodenproben betrugen 0,12 mg/kg für DEHT sowie 1,5 mg/kg für DINCH. Aus Wasser wurden Bestimmungsgrenzen von 0,004 mg/kg für DEHT sowie 0,09 mg/kg für DINCH ermittelt. Neben der Robustheit der Analysenmethoden konnte die Eignung der Analytik für Migrationsuntersuchungen aus Lebensmittelkontaktmaterialien gezeigt werden. Die Untersuchung von Realproben zeigte, dass 24 % der Bedarfsgegenstände den Weichmacher DINCH und 37 % DEHT enthielten. Demgegenüber enthielten von 204 Hausstaubproben aus Kindertagesstätten, Schulen, Wohnungen, Büros und Innenräume von öffentlichen Einrichtungen 74,0 % DINCH und 69,6 % den DEHT. 21,6 % der Hausstaubproben enthielten Gehalte, die unterhalb des verifizierten Arbeitsbereiches lagen.
The health issues of phthalate plasticizers are well known, so are the regulations of different plasticizers. The most important concern of analyzing plasticizers is the danger of contamination due to its ubiquity. The most common mistake in analyzing non-phthalate plasticizers is using phthalates or deuterated phthalates as internal standards. This is why results from human-monitoring-studies in some cases do not fit with its equivalent studies which analyze the total exposure. As a result from this is a need of valid methods of quantifying phthalates and its substitutes DINCH and DEHT. In order to realize robust an valid methods of analyzing DINCH and DEHT the deuterated internal standards 1,2-D2-Bis-1-nonyl)-1,2-cyclohexanedicarboxylate („D-1-NCH-D2“), 1,2D2Bisisononyl-1,2-dicylcohexanedicarboxylate („DINCH-D2“), 1,2,4,5-D4-Bisisononyl-1,2-dicylcohexanedicarboxylate („DINCH-D4“)and 2,3,5,6-D4-Bis(2-ethylhexyl)terephthalate (“DEHT-D4”) were synthesized. The characterization, storage and extraction experiments of the standards showed that the purity, stability and isotope tracing ratio suit verifiably to be used as internal standards in isotope dilution analysis (SIDA). These isotope standards were used to develop valid and robust analysis of the plasticizers DEHT and DINCH in articles of daily use, house dust, soil samples and water samples by GC-EI+-MS. The SIM chromatograms of m/z 261 and m/z 279 were used for DEHT, m/z 155 and m/z 299 were used to analyze DINCH. The analysis of DINCH from articles of daily use showed matrix effects with the plasticizers DINP and DIDP. It could be shown that these plasticizers can be analyzed from in the same samples by transferring the analysis to GC-MS/MS. The investigation of 78 different article of daily use showed not a single article in which DINCH and DINP or DIDP occured in the same sample. In addition to the synthesis of the isotope standards 4Hydroxy-bis-(isononyl)-1,2-dicylcohexanedicarboxylate („4Hydroxy-DINCH“) was synthesized as a hapten. The method development showed verified ranges of calibration from 20 – 4000 mg/kg of DEHT and from 60 – 4000 mg/kg of DINCH in articles of daily use. The analysis from house dust resulted in verified ranges of calibration from 0,4 – 80 mg/kg of DEHT and 1,2 – 40 mg/kg of DINCH. The verified rages of calibration from soil samples reached 0,9 mg/kg – 600 mg/kg of DEHT and 9 to 300 mg/kg of DINCH. The ranges of calibration from water samples were verified between 0,2 – 20 mg/kg for DEHT and between 0,8 – 12 mg/kg for DINCH. In addition to that the not-verified limits of quantification were determined to get reliable parameters about the measuring sensitivity of the methods to compare these analyses to other matrices and different applications. The developed methods showed high robustness, trueness and accuracy. They are suitable for being used in migration experiments from articles of daily use into foodstuff simulants. The limits of quantitation were determined. Articles of daily use showed limits of quantitation for DEHT of 0,6 mg/kg and 11,4 mg/kg as for DINCH. House dust samples showed limits of quantitation of 0,016 mg/kg and 0,1 mg/kg for DEHT and DINCH. The limit of quantitation of DEHT from soil samples was 0,12 mg/kg, the limit of quantitation of DINCH from soil samples was 1,5 mg/kg. The limits of quantitation of DEHT from water samples were 0,004 mg/kg and 0,09 mg/kg for DEHT and DINCH. The analysis of 78 articles of daily use showed that 24 % of the samples included the plasticizer DINCH and 37 % of the tested articles included DEHT. The analysis of 204 house dust samples from nurseries, schools, apartments, offices and indoor dust from public institutions showed that 74,0 % of the samples included DINCH above the lowest verified concentration and 69,6 % of the samples included DEHT above the lowest limit of quantitation. 21,6 % of the samples neither included DINCH nor DEHT above the lowest verified concentration.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/5546
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5175
Exam Date: 11-Dec-2016
Issue Date: 2016
Date Available: 10-Jun-2016
DDC Class: DDC::500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::543 Analytische Chemie
Subject(s): GCMS
LCMS
Isotopenverdünnungsanalyse
chemische Synthese
Weichmacher
Cyclohexan-1,2-Dicarbonsäurediisononylester (DINCH)
isotope dilution assay
chemical synthesis
plasticizer
Diisononyl cyclohexane-1,2-dicarboxylate (DINCH)
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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