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The plant secondary metabolite families of coumarin and 4-hydroxy coumarin have a broad pharmacological spectrum ranging from antibacterial to anticancer properties. One prominent member of this substance class is the synthetic but naturally inspired anticoagulant drug and rodenticide warfarin (coumadin). A vast number of publications focus on the identification of warfarin and its major cytochrome P450-mediated phase I metabolites by liquid chromatography (LC) with mass spectrometry (MS) and tandem mass spectrometric (MS/MS) detection techniques. For the first time, electron ionization (EI) induced high-resolution quadrupole time-of-flight mass spectrometric (HR-qToF-MS) data of in-liner derivatized warfarin and selected hydroxylated species is provided in this study as an alternative to LC-MS/MS approaches. Furthermore, the characteristic fragments and fragmentation pathways of the analyzed methyl ethers are concluded. The obtained data of analytical standards, specific deuterated and 13C-labeled compounds prove inductive cleavage of the acyl or acetonyl side chain, methyl migration, and H-migration, along with consequential inductive cleavage as predominant fragmentation routes. Based on the HR-spectral data, commonalities and differences between the analyzed compounds and fragment groups were evaluated with future applicability in structure elucidation and spectra prediction of related compounds.
Herein, we present the development of a gas chromatographic method for Determination of warfarin, its TPs, and selected metabolites.
TPs were formed by applying UV-irradiation, ozonation, and an electrochemical cell coupled to mass spectrometry to mimic the oxidative phase I metabolism. The further aim is to use this method for detection and quantification under environmentally relevant conditions, as well as, toxicological assessment.
Das Therapeutikum Warfarin ist bis heute der bekannteste Vertreter der antikoagulanten Rodentizide. In dieser Arbeit wurden Phase I Metabolite mittels einer elektrochemischen Durchflusszelle simuliert und analysiert. Weitere Transformations- und Abbauprozesse wurde durch UV-Bestrahlung und Ozonung generiert, gaschromatographisch getrennt und miteinander verglichen.
Herein, we present liquid and gas chromatographic methods coupled with
(high-resolution) mass spectrometry for the analysis of warfarin’s TPs.
Methodologies such as UV-irradiation, ozonation, and chlorination were
utilized to simulate primarily technical water treatment, as well as, abiotic transformation processes. Examination of resulting compounds by numerous analytical methods has provided first insights into a multitude of formed substances. Moreover, the oxidative phase I metabolism was mimicked by an electrochemical flow cell with the aim to synthesize and confirm major metabolic products via a nonbiologically mediated process. The further aim is the toxicological assessment of relevant TPs, as well as, the quantification of warfarin and its TPs under environmentally relevant conditions employing the introduced methodologies.
Herein, we present liquid and gas chromatographic methods coupled to (high-resolution) mass spectrometry for the analysis of warfarin’s transformation products.
Methodologies such as UV-irradiation, ozonation, and chlorination were utilised to simulate technical water treatment. Resulting compounds were elucidated and examined by numerous analytical methods. Moreover, the oxidative phase I metabolism was mimicked by an electrochemical flow cell to synthesise and confirm major metabolites. The further aim is the toxicological assessment of all substances formed, as well as, the quantification of warfarin and its TPs under environmentally relevant conditions employing the introduced methods.
Warfarin ist seit den 1950er Jahren einer der bekanntesten Gerinnungshemmer. Beim Menschen wird es bis heute zur Vorbeugung von Thrombose und der Behandlung von Vorhofflimmern und Arrhythmie eingesetzt. Doch schon einige Jahre vor der FDA Zulassung (U. S. Food and Drug Administration) als Medikament wurde es zur Bekämpfung von Nagetieren eingesetzt. Bis heute wurde es nur teilweise durch weitaus wirksamere antikoagulante Rodentizide (ARs) der zweiten Generation, sogenannte Superwarfarine, ersetzt.
In der Fachliteratur finden sich zahlreiche Beispiele für sekundäre und tertiäre Vergiftung mit ARs bei Wildtieren und anderen Nichtzieltieren. Bisher ist relativ wenig über die Bioakkumulation, Persistenz und Toxizität von ARs und deren Transformationsprodukten (TPs) in der terrestrischen und aquatischen Umwelt, sowie der Nahrungskette bekannt.
Um Einblicke in mögliche Transformations- und Abbauprozesse von Warfarin unter umweltrelevanten Bedingungen zu erhalten und um diese Einflüsse zu simulieren, wurde hierzu eine elektrochemische Reaktorzelle in Kopplung mit einem Massenspektrometer verwendet. So können mögliche Phase-I-Metabolite und sogenannte „oxidation products“ vorausgesagt werden. Hinsichtlich des Verhaltens während der Wasseraufbereitung in Kläranlagen wurden technisch relevante Prozesse wie Chlorung, UV-Bestrahlung und Ozonung in Modellen simuliert, um hier potenzielle Abbauwege und -prozesse aufzuklären. Gebildete Transformationsprodukte wurden daher mittels unterschiedlicher chromatografischer Verfahren getrennt und massenspektrometrisch identifiziert, charakterisiert und verglichen.
Warfarin ist seit den 1950er Jahren einer der bekanntesten Gerinnungshemmer. Beim Menschen wird es bis heute zur Vorbeugung von Thrombose und der Behandlung von Vorhofflimmern und Arrhythmie eingesetzt. Doch schon einige Jahre vor der FDA Zulassung (U. S. Food and Drug Administration) als Medikament wurde es zur Bekämpfung von Nagetieren eingesetzt. Bis heute wurde es nur teilweise durch weitaus wirksamere antikoagulante Rodentizide (ARs) der zweiten Generation, sogenannte Superwarfarine, ersetzt. In der Fachliteratur finden sich zahlreiche Beispiele für sekundäre und tertiäre Vergiftung mit ARs bei Wildtieren und anderen Nichtzieltieren. Bisher ist relativ wenig über die Bioakkumulation, Persistenz und Toxizität von ARs und deren Transformationsprodukten (TPs) in der terrestrischen und aquatischen Umwelt, sowie der Nahrungskette bekannt.
Um Einblicke in mögliche Transformations- und Abbauprozesse von Warfarin unter umweltrelevanten Bedingungen zu erhalten und um diese Einflüsse zu simulieren, wurde hierzu eine elektrochemische Reaktorzelle in Kopplung mit einem Massenspektrometer verwendet. So können mögliche Phase-I-Metabolite und sogenannte „oxidation products“ vorausgesagt werden. Hinsichtlich des Verhaltens während der Wasseraufbereitung in Kläranlagen wurden technisch relevante Prozesse wie Chlorung, UV-Bestrahlung und Ozonung in Modellen simuliert, um hier potenzielle Abbauwege und -prozesse aufzuklären. Gebildete Transformationsprodukte wurden daher mittels unterschiedlicher chromatografischer Verfahren getrennt und massenspektrometrisch identifiziert, charakterisiert und verglichen.
Warfarin als ein Vertreter der NSO-Hetereozyklen, ist seit den 1950er Jahren einer der bekanntesten Gerinnungshemmer. Beim Menschen wird es bis heute zur Vorbeugung von Thrombose und der Behandlung von Vorhofflimmern und Arrhythmie eingesetzt. Doch schon einige Jahre vor der FDA Zulassung als Medikament wurde es zur Bekämpfung von Nagetieren eingesetzt. Bis heute wurde es nur teilweise durch weitaus wirksamere antikoagulante Rodentizide (ARs) der zweiten Generation, sogenannte Superwarfarine, ersetzt. In der Fachliteratur finden sich zahlreiche Beispiele für sekundäre und tertiäre Vergiftung mit ARs bei Wildtieren und anderen Nichtzieltieren. Bisher ist relativ wenig über die Bioakkumulation, Persistenz und Toxizität von ARs und deren Transformationsprodukten (TPs) in der terrestrischen und aquatischen Umwelt, sowie der Nahrungskette bekannt.
Um Einblicke in mögliche Transformations- und Abbauprozesse von Warfarin zu erhalten und um Umwelteinflüsse zu simulieren, wurde es in einer elektrochemischen Reaktorzelle oxidativ umgesetzt und mittels Massenspektrometrie analysiert. Hinsichtlich der Wasseraufbereitung in Kläranlagen wurden technisch relevante Simulationsverfahren wie Chlorung, UV-Bestrahlung und Ozonung angewendet um potentielle Eliminierungswege aufzuklären. Gebildete Transformationsprodukte wurden daher mittels unterschiedlicher chromatografischer Verfahren getrennt, massenspektrometrisch analysiert und verglichen.
Warfarin, also known as Coumadin is one of the most popular anticoagulant drugs used as a therapeutic in humans to prevent thrombosis, atrial fibrosis, and fibrillation since the 1950s. Because of its ability to hinder blood from clotting by blocking vitamin K-depending carboxylation of blood clotting precursors, it is also used as a rodenticide worldwide. Until today it has been partially substituted by far more potent anticoagulant rodenticides (ARs), so-called superwarfarins. There are numerous references confirming secondary and tertiary poisoning in non-target-animals and wildlife like mammals, birds, and fish associated with ARs. Up to now relatively little is known about persistence and toxicity of transformation products of those AR in the environment and food chain. Herein, warfarin was chosen as a model compound to determine andelucidate TPs which are generated technically and under environment-like conditions. Such as the simulation of the oxidative phase I metabolism by implementing electrochemical flow cells coupled to mass spectrometry (MS). Obtained results are being compared to TPs generated by UVB-irradiation and ozonation.
Analysis and separation of degradation products and TPs were achieved by a variety of gas- and liquid chromatographic techniques coupled to (high resolution) MS.