Chiral chromatographic analysis of amino acids with pre-column derivatization by o-phthalaldehyde: improving the determination of enantiomers using ion-pair reagents

封面

如何引用文章

详细

The development of effective and accessible methods for the chiral analysis of amino acids is an important scientific and practical necessity. One of the most common and convenient techniques is the chromatographic determination of individual enantiomers of amino acids with preliminary conversion of enantiomers into diastereomers, which can then be separated on conventional achiral columns. We have shown that by adding ion-pair reagents to the eluent and varying their structure, one can regulate the efficiency of a chiral amino acid analysis based on the chromatographic determination and resolution of the diastereomeric isoindoles obtained upon pre-column derivatization of amino acids by o-phthalaldehyde in the presence of N-acetyl-L-cysteine. The use of ion-pair reagents allows one to achieve a better resolution of diastereomeric isoindole peaks, while the analysis time can be reduced by increasing the ionic strength. Hence, adding ion-pair reagents and optimizing the mobile phase composition are useful approaches in the engineering of an amino acid chiral analysis, along with the synthesis of new chiral SH compounds and the choice of stationary phases.

作者简介

Nikolay Panin

Lomonosov Moscow State University

Email: panin@belozersky.msu.ru

Belozersky Institute of Physicochemical Biology

俄罗斯联邦, Moscow, 119234

Ivan Pirogov

Lomonosov Moscow State University

Email: ikaesovich@mail.ru

Faculty of Chemistry

俄罗斯联邦, Moscow, 119234

Dorel Guranda

Lomonosov Moscow State University

Email: dorel@belozersky.msu.ru

Belozersky Institute of Physicochemical Biology

俄罗斯联邦, Moscow, 119234

Vytas Švedas

Lomonosov Moscow State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: vytas@belozersky.msu.ru

Belozersky Institute of Physicochemical Biology; Faculty of Bioengineering and Bioinformatics

俄罗斯联邦, Moscow, 119234

参考

  1. Knol MGE, Wulfmeyer VC, Müller RU, Rinschen ММ. Amino acid metabolism in kidney health and disease. Nat Rev Nephrol. 2024;20(12):771–788. doi: 10.1038/s41581-024-00872-8
  2. Chen J, Cui L, Lu S, Xu S. Amino acid metabolism in tumor biology and therapy. Cell Death Dis. 2024;15(1):42. doi: 10.1038/s41419-024-06435-w
  3. Gałęzowska G, Ratajczyk J, Wolska L. Determination of amino acids in human biological fluids by high-performance liquid chromatography: critical review. Amino Acids. 2021;53(7):993–1009. doi: 10.1007/s00726-021-03002-x
  4. Ksenofontov AL, Boyko AI, Mkrtchyan GV, et al. Analysis of free amino acids in mammalian brain extracts. Biochemistry (Mosc). 2017;82(10):1183–1192. doi: 10.1134/S000629791710011X
  5. Pereira V, Pontes M, Câmara JS, Marques JC. Simultaneous analysis of free amino acids and biogenic amines in honey and wine samples using in loop orthophthalaldehyde derivatization procedure. J Chromatogr A. 2008;1189(1–2):435–443. doi: 10.1016/j.chroma.2007.12.014
  6. Cuchiaro H, Laurens LML. Total Protein Analysis in Algae via Bulk Amino Acid Detection: Optimization of Amino Acid Derivatization after Hydrolysis with O-Phthalaldehyde 3-Mercaptopropionic Acid (OPA-3MPA). J Agric Food Chem. 2019;67(19):5672–5679. doi: 10.1021/acs.jafc.9b00884
  7. Hall AE, Moraru CI. Comparative effects of high pressure processing and heat treatment on in vitro digestibility of pea protein and starch. NPJ Sci Food. 2022;6(1):2. doi: 10.1038/s41538-021-00116-0
  8. Tanwar S, Bhushan R. Enantioresolution of Amino Acids: A Decade’s Perspective, Prospects and Challenges. Chromatographia. 2015;78:1113–1134. doi: 10.1007/s10337-015-2933-8
  9. Ilisz I, Péter A, Lindner W. State-of-the-art enantioseparations of natural and unnatural amino acids by high-performance liquid chromatography. Trends Anal Chem. 2016;81:11–22. doi: 10.1016/j.trac.2016.01.016
  10. Grishin DV, Zhdanov DD, Pokrovskaya MV, Sokolov NN. D-amino acids in nature, agriculture and biomedicine. All Life. 2020;13(1):11–22. doi: 10.1080/21553769.2019.1622596
  11. Uifălean A, Iacobescu M, Salantă LC, Heghes SC, Moldovan RC, Iuga C-A. Biological and Analytical Perspectives on D-Amino Acids in Cancer Diagnosis and Therapy. Pharmaceuticals(Basel). 2025;18(5):705. doi: 10.3390/ph18050705
  12. Pollegioni L, Kustrimovic N, Piubelli L, Rosini E, Rabattoni V, Sacchi S. d-amino acids: new functional insights. FEBS J. 2025;292(17):4395–4417. doi: 10.1111/febs.70083
  13. Nemoto A, Horie M, Imai EI, Honda H, Hatori K, Matsuno K. Enantiomeric Excess of Amino Acids in Hydrothermal Environments. Orig Life Evol Biosph. 2005;35(2):167–174. doi: 10.1007/s11084-005-0638-y
  14. Jiang L, Dziedzic P, Spacil Z, et al. Abiotic synthesis of amino acids and self-crystallization under prebiotic conditions. Sci Rep. 2014;4:6769. doi: 10.1038/srep06769
  15. Kimura T, Hamase K, Miyoshi Y, et al. Chiral amino acid metabolomics for novel biomarker screening in the prognosis of chronic kidney disease. Sci Rep. 2016;6:26137. doi: 10.1038/srep26137
  16. Chang X, Zhang Y, Chen X, et al. Gut microbiome and serum amino acid metabolome alterations in autism spectrum disorder. Sci Rep. 2024;14:4037. doi: 10.1038/s41598-024-54717-2
  17. Lella C, Nestor L, De Bundel D, Vander Heyden Y, Van Eeckhaut A. Targeted Chiral Metabolomics of D-Amino Acids: Their Emerging Role as Potential Biomarkers in Neurological Diseases with a Focus on Their Liquid Chromatography–Mass Spectrometry Analysis upon Chiral Derivatization. Int J Mol Sci. 2024;25(22):12410. doi: 10.3390/ijms252212410
  18. Nimura N, Kinoshita T. o-Phthalaldehyde-N-acetyl-L-cysteine as a chiral derivatization reagent for liquid chromatographic optical resolution of amino acid enantiomers and its application to conventional amino acid analysis. J Chromatogr A. 1986;352:169–177. doi: 10.1016/S0021-9673(01)83377-X
  19. García Alvarez-Coque MC, Medina Hernández MJ, Villanueva Camañas RM, Mongay Fernández C. Studies on the formation and stability of isoindoles derived from amino acids, o-phthalaldehyde and N-acetyl-L-cysteine. Anal Biochem. 1989;180(1):172–176. doi: 10.1016/0003-2697(89)90107-3
  20. Švedas VJ, Galaev IJ, Borisov IL, Berezin IV. The interaction of amino acids with o-phthaldialdehyde: a kinetic study and spectrophotometric assay of the reaction product. Anal Biochem. 1980;101(1):188–195. doi: 10.1016/0003-2697(80)90059-7
  21. Meyer MW, Meyer VR, Ramseyer S. The kinetics of diastereomeric amino acids with o-phthaldialdehyde. Chirality. 1991;3(6):471–475. doi: 10.1002/chir.530030611
  22. Brückner H, Westhauser T, Godel H. Liquid chromatographic determination of d- and l-amino acids by derivatization with o-phthaldialdehyde and N-isobutyryl-l-cysteine applications with reference to the analysis of peptidic antibiotics, toxins, drugs and pharmaceutically used amino acids. J Chromatogr A. 1995;711(1):201–215. doi: 10.1016/0021-9673(95)00158-j
  23. Nimura N, Fujiwara T, Watanabe A, et al. A novel chiral thiol reagent for automated precolumn derivatization and high-performance liquid chromatographic enantioseparation of amino acids and its application to the aspartate racemase assay. Anal Biochem. 2003;315(2):262–269. doi: 10.1016/S0003-2697(02)00705-4
  24. Buck RH, Krummen K. High-performance liquid chromatographic determination of enantiomeric amino acids and amino alcohols after derivatization with o-phthaldialdehyde and various chiral mercaptans. J Chromatogr. 1987;387:255–265. doi: 10.1016/S0021-9673(01)94529-7
  25. Guranda DT, Shapovalova IV, Švedas VK. A new N-acyl derivative of (S)-cysteine for quantitative determination of enantiomers of amino compounds by HPLC with a precolumn modification with o-phthalaldehyde. Bioorg Khim. 2004;30(5):451–457. doi: 10.1023/b:rubi.0000043781.72807.f5
  26. Guranda DT, Kudryavtsev PA, Khimiuk AY, Švedas VK. Efficient enantiomeric analysis of primary amines and amino alcohols by high-performance liquid chromatography with precolumn derivatization using novel chiral SH-reagent N-(R)-mandelyl-(S)-cysteine. J Chromatogr A. 2005;1095(1–2):89–93. doi: 10.1016/j.chroma.2005.07.125
  27. Chernobrovkin MG, Shapovalova EN, Guranda DT, Kudryavtsev PA, Švedas VK, Shpigun OA. Chiral high-performance liquid chromatography analysis of α-amino acid mixtures using a novel SH reagent-N-R-mandelyl-l-cysteine and traditional enantiomeric thiols for precolumn derivatization. J Chromatogr A. 2007;1175(1):89–95. doi: 10.1016/j.chroma.2007.10.034
  28. Lkhagva A, Tai HC. Dimethylcysteine (DiCys)/o-Phthalaldehyde Derivatization for Chiral Metabolite Analyses: Cross-Comparison of Six Chiral Thiols. Molecules. 2021;26(24):7416. doi: 10.3390/molecules26247416
  29. Naghashian-Haghig A, Hemmateenejad B, Shamsipur M. Determination of enantiomeric excess of some amino acids by second-order calibration of kinetic-fluorescence data. Anal Biochem. 2018;550:15–26. doi: 10.1016/j.ab.2018.04.004
  30. Sychev KS. Practical Guide to Liquid Chromatography. Moscow: Tekhnosfera. 2010:192–197.
  31. Cecchi T. Ion Pairing Chromatography. Crit Rev Anal Chem. 2008;38(3):161−213. doi: 10.1080/10408340802038882
  32. Sagi-Kiss V, Li Y, Carey MR, et al. Ion-Pairing Chromatography and Amine Derivatization Provide Complementary Approaches for the Targeted LC-MS Analysis of the Polar Metabolome. J Proteome Res. 2022;21(6):1428−1437. doi: 10.1021/acs.jproteome.2c00030
  33. Saprykin LV, Saprykina LV. Some aspects of the practical application of dynamic modification in HPLC on silica gel sorbents. Sorption and Chromatographic Processes. 2006;6(2):284–301.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Panin N.V., Pirogov I.V., Guranda D.T., Švedas V.K., 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».