Enantioselective degradation of warfarin in soils

Abstract

Environmental enantioselectivity information is important to fate assessment of chiral contaminants. Warfarin, a rodenticide and prescription medicine, is a chiral chemical but used in racemic form. Little is known about its enantioselective behavior in the environment. In this study, enantioselective degradation of warfarin in a turfgrass and a groundcover soils was examined in aerobic and ambient temperature conditions. An enantioselective analytical method was established using a novel triproline chiral stationary phase in high performance liquid chromatography. Unusual peak profile patterns, i.e., first peak (S(-)) broadening/second peak (R(+)) compression with hexane (0.1%TFA)/2-propanol (92/8, v/v) mobile phase, and first peak compression/second peak broadening with the (96/4, v/v) mobile phase, were observed in enantioseparation. This unique tunable peak property was leveraged in evaluating warfarin enantioselective degradation in two types of soil. Warfarin was extracted in high recovery from soil using methylene chloride after an aqueous phase basic-acidic conversion. No apparent degradation of warfarin was observed in the sterile turfgrass and groundcover soils during the 28 days incubation, while it showed quick degradation (half-life <7 days) in the nonsterile soils after a short lag period, suggesting warfarin degradation in the soils was mainly caused by micro-organisms. Limited enantioselectivity was found in the both soils, which was the R(+) enantiomer was preferentially degraded. The half-lives in turfgrass soil were 5.06 ± 0.13 and 5.97 ± 0.05 days, for the R(+) and the S(-) enantiomer, respectively. The corresponding values for the groundcover soil were 4.15 ± 0.11 and 4.47 ± 0.08 days.

Chiral Pharmaceuticals in Diverse Environmental Matrices: Occurrence, Removal and Toxicity

“…29,47 Na biodegradação, ecotoxicidade e destino ambiental, o reconhecimento de enantiosseletividade é essencial para fornecer uma avaliação de risco mais realista de compostos quirais. [48][49][50][51][52][53][54] 56 constatando-se que a maioria desses estudos é realizada somente com misturas racémicas. Um estudo recente realizado por Connors et al 57 demonstrou que, em modelos animais, o metabolismo enantiosseletivo dos FQ não pode ser diretamente extrapolado a partir dos dados disponíveis para o organismo humano.…”

“…Recentemente, alguns autores têm usado a determinação da FE como uma importante ferramenta na biodegradação, nos estudos toxicoló-gicos e na monitorização dos processos biológicos que ocorrem no tratamento de águas residuais, 66,67 recorrendo a métodos analíticos enantiosseletivos para quantificar fármacos, como por exemplo: varfarina, 48 antidepressivos venlafaxina (VNF) 68,69 e FLX e seu metabolito norfluoxetina (NFLX) 52,53 e beta-bloqueadores (alprenolol (ALP), PHO, atenolol (ATE) e metoprolol (MET)), 50,51 assim como várias classes de fármacos em simultâneo. 54 …”

“…62,66,70 Após 2006, a Cromatografia Líquida acoplada à Espectrometria de Massa (LC-MS/MS) começou a destacar-se, passando a ser a técnica de eleição nos trabalhos da área ambiental. 28,54,63,64,68,69,[71][72][73][74][75][76][77][78][79][80][81][82][83][84][85][86][87][88][89] Apesar de não serem tão usados, os detetores UV e de fluorescência têm sido descritos em alguns trabalhos, 48,82,90,91 como por exemplo em estudos de biodegradação enantiosseletiva desenvolvidos em laboratório, porque as amostras tendem a ser mais limpas e mais concentradas do que as amostras reais de solos, efluentes e águas superficiais. 50,51 Os métodos analíticos modernos para determinação da FE baseiam-se na formação de complexos diastereoisoméricos transitórios com os dois enantiômeros, que podem ser separados por cromatografia, devido às suas diferentes propriedades termodinâmicas.…”

“…48 Recentemente, a biodegradação por lamas ativadas do ALP, ATE, MET, PHO e FLX foram estudadas, 50,51 com uma biodegradação tendencialmente superior para os enantiômeros (S)-do ALP, PHO e MET. Pelo contrário, a degradação do ATE e FLX foi não-enantiosseletiva.…”

“…71 28,[50][51][52][53][54]68,69,72,77,83,90 Uma FEQ baseada em poli-prolina foi descrita num estudo de biodegradação com varfarina, sob o modo de eluição normal. 48 Três outros estudos com modo normal de eluição foram publicados em 2012, dois deles sobre pesquisa de beta-bloqueadores em águas superficiais 90,91 e um trabalho sobre a biodegradação enantiosseletiva da varfarina em solos. 48 A maioria das análises quirais ambientais utiliza o modo reverso de eluição.…”