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Application of High-Resolution Mass Spectrometry and a Theoretical Model to the Quantification of Multifunctional Carbonyls and Organic Acids in e-Cigarette Aerosol.
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2020-04-09 , DOI: 10.1021/acs.est.9b07387 Yichen Li 1 , Amanda E Burns 1 , Guy J P Burke 1 , Morgan E Poindexter 2 , Amy K Madl 2 , Kent E Pinkerton 2 , Tran B Nguyen 1
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2020-04-09 , DOI: 10.1021/acs.est.9b07387 Yichen Li 1 , Amanda E Burns 1 , Guy J P Burke 1 , Morgan E Poindexter 2 , Amy K Madl 2 , Kent E Pinkerton 2 , Tran B Nguyen 1
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Electronic (e-) cigarette aerosol (particle and gas) is a complex mixture of chemicals, of which the profile is highly dependent on device operating parameters and e-liquid flavor formulation. The thermal degradation of the e-liquid solvents propylene glycol and glycerol often generates multifunctional carbonyls that are challenging to quantify because of unavailability of standards. We developed a theoretical method to calculate the relative electrospray ionization sensitivities of hydrazones of organic acids and carbonyls with 2,4-dinitrophenylhydrazine based on their gas-phase basicities (ΔGdeprotonation). This method enabled quantification by high-performance liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry HPLC-HRMS in the absence of chemical standards. Accurate mass and tandem multistage MS (MSn) were used for structure identification of vaping products. We quantified five simple carbonyls, six hydroxycarbonyls, four dicarbonyls, three acids, and one phenolic carbonyl in the e-cigarette aerosol with Classic Tobacco flavor. Our results suggest that hydroxycarbonyls, such as hydroxyacetone, lactaldehyde, and dihydroxyacetone can be significant components in e-cigarette aerosols but have received less attention in the literature and have poorly understood health effects. The data support the radical-mediated e-liquid thermal degradation scheme that has been previously proposed and emphasize the need for more research on the chemistry and toxicology of the complex product formation in e-cigarette aerosols.
中文翻译：
高分辨率质谱和理论模型在电子烟气溶胶中多功能羰基和有机酸定量分析中的应用。
电子（e）香烟气雾剂（颗粒和气体）是化学物质的复杂混合物，其轮廓高度取决于设备的运行参数和电子液体香精配方。电子液体溶剂丙二醇和甘油的热降解通常会生成多官能羰基，由于无法获得标准品，因此难以量化。我们开发了一种理论方法，根据有机碱和羰基的气相碱性（ΔG去质子化），计算有机酸和羰基with与2,4-二硝基苯基肼的相对电喷雾电离敏感性。该方法可以在没有化学标准品的情况下通过高效液相色谱-高分辨率质谱HPLC-HRMS进行定量。准确的质量和串联多级质谱（MSn）用于鉴定电子产品的结构。我们在具有经典烟草风味的电子烟气雾剂中定量了五个简单的羰基，六个羟基羰基，四个二羰基，三个酸和一个酚羰基。我们的结果表明，羟基羰基化合物（例如羟基丙酮，乳醛和二羟基丙酮）可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。具有经典烟草风味的电子烟气雾剂中的四种二羰基，三种酸和一种酚羰基。我们的结果表明，羟基羰基化合物（例如羟基丙酮，乳醛和二羟基丙酮）可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。具有经典烟草风味的电子烟气雾剂中的四种二羰基，三种酸和一种酚羰基。我们的结果表明，羟基羰基化合物（例如羟基丙酮，乳醛和二羟基丙酮）可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。二羟基丙酮和二羟基丙酮可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。二羟基丙酮和二羟基丙酮可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。
更新日期：2020-04-09
中文翻译：
高分辨率质谱和理论模型在电子烟气溶胶中多功能羰基和有机酸定量分析中的应用。
电子（e）香烟气雾剂（颗粒和气体）是化学物质的复杂混合物，其轮廓高度取决于设备的运行参数和电子液体香精配方。电子液体溶剂丙二醇和甘油的热降解通常会生成多官能羰基，由于无法获得标准品，因此难以量化。我们开发了一种理论方法，根据有机碱和羰基的气相碱性（ΔG去质子化），计算有机酸和羰基with与2,4-二硝基苯基肼的相对电喷雾电离敏感性。该方法可以在没有化学标准品的情况下通过高效液相色谱-高分辨率质谱HPLC-HRMS进行定量。准确的质量和串联多级质谱（MSn）用于鉴定电子产品的结构。我们在具有经典烟草风味的电子烟气雾剂中定量了五个简单的羰基，六个羟基羰基，四个二羰基，三个酸和一个酚羰基。我们的结果表明，羟基羰基化合物（例如羟基丙酮，乳醛和二羟基丙酮）可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。具有经典烟草风味的电子烟气雾剂中的四种二羰基，三种酸和一种酚羰基。我们的结果表明，羟基羰基化合物（例如羟基丙酮，乳醛和二羟基丙酮）可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。具有经典烟草风味的电子烟气雾剂中的四种二羰基，三种酸和一种酚羰基。我们的结果表明，羟基羰基化合物（例如羟基丙酮，乳醛和二羟基丙酮）可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。二羟基丙酮和二羟基丙酮可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。二羟基丙酮和二羟基丙酮可能是电子烟气溶胶中的重要成分，但在文献中受到的关注较少，对健康的影响知之甚少。数据支持先前已提出的自由基介导的电子液体热降解方案，并强调需要对电子烟气溶胶中复杂产物形成的化学和毒理学进行更多研究。
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