Isolation and Chemical−Structural Determination of a Novel Aromatic Amine Mutagen in Water from the Nishitakase River in Kyoto

Abstract

Water samples from the Nishitakase River in Kyoto, Japan, especially taken at sites below sewage plants, show significantly high mutagenicity in the Ames test. In the present study, mutagens in the river water were adsorbed to 24 g of blue rayon, extracted, and separated by HPLC on ODS columns. Five mutagenic compounds (I-V) were isolated, and they accounted for 21%, 17%, 11%, 12%, and 6%, respectively, of the total mutagenicity of the blue rayon-adsorbed materials. With compound I obtained from adsorbate to 24 g of blue rayon as a marker, a large quantity (1.1 mg) of mutagenic compound I was isolated by Sephadex LH-20 column chromatography and HPLC on ODS columns from material adsorbed to 27 kg of blue cotton. X-ray crystal analysis was carried out with the debrominated derivative of compound I. Based on this X-ray crystallography data and the UV, mass, and 1H-NMR spectra of both the derivative and compound I, the structure of compound I was determined to be 2-[2-(acetylamino)-4-[bis(2-methoxyethyl)amino]-5-methoxyphenyl]-5-amino - 7-bromo-4-chloro-2H-benzotriazole (PBTA-1). PBTA-1 is a newly identified potent mutagen, inducing 1,200,000 revertants of Salmonella typhimurium YG1024 per microgram in the presence of S9 mix.

Uso do Blue Rayon para extração/concentração de compostos policíclicos em amostras ambientais

“…Uma nova classe de compostos genotóxicos, os 2-fenilbenzotriazóis (PBTAs) foi descoberta e identificada em extratos obtidos através das técnicas de Blue rayon e Blue cotton in situ em rios do Japão, que recebiam efluentes de indústrias têxteis ou que continham corantes 5,6,8,9,31 , tendo sido esta técnica também utilizada no monitoramento destes contaminantes 32 . Os PBTAs são produtos formados a partir de dinitrofenilazo corantes, usados em processos industriais como, por ex., em unidades de tingimento.…”

“…Estes podem ser formados durante a cloração de efluentes industriais em estações de tratamento e, posteriormente, lançados nos rios 6,7 . Nukaya et al 9 , monitorando as águas do rio Nishitakase em Kyoto através das técnicas de Blue rayon e de Blue cotton in situ, isolaram cinco compostos que somaram juntos 67% da atividade mutagênica total dos extratos. Um destes compostos, responsável por 21% da mutagenicidade encontrada, foi identificado através da técnica de cristalografia por raios-X, como sendo 2- Um ano mais tarde, Oguri et al 8 identificaram outro composto presente nos mesmos extratos obtidos por Nukaya et al 9 , o qual representava 17% da atividade mutagênica total dos extratos.…”

“…Neste grupo de contaminantes, os produtos químicos tóxicos ou cancerígenos têm recebido grande atenção 3 . Para análise dos contaminantes presentes em ambientes aquáti-cos, os procedimentos de extração/concentração são muito utilizados, pois estes normalmente estão em concentrações baixas, diluí-dos em grandes volumes de amostra, e os métodos seletivos de extração/concentração de amostras têm se mostrado bastante úteis no direcionamento das análises químicas de identificação, bem como na descoberta de novas classes de contaminantes ambientais [3][4][5][6][7][8][9] . Em 1983 foi descoberto que fibras de algodão ligadas covalentemente ao pigmento ftalocianina de cobre tiossulfato, denominadas Blue cotton (Figura 1), formavam um adsorvente seletivo para compostos policíclicos 10,11 .…”

Detection of 3,3′-Dichlorobenzidine in Water from the Waka River in Wakayama, Japan

“…Four hundred and sixtyseven (87z) of the water concentrates were mutagenic, and most of the positive water concentrates showed the highest activities in YG1024 with S9 mix. To date, we have detected seven 2-[2-(acetylamino)-4-amino-5-methoxyphenyl]-5-amino-7-bromo-4-chloro-2H-benzotriazole (PBTA) congeners, which show strong mutagenicities toward YG1024 with S9 mix, as major mutagenic constituents in highly mutagenic river water concentrates collected in Kyoto, Aichi, and Fukui Prefectures, Japan (9)(10)(11)(12)(13)(14). Moreover, four non-chlorinated derivatives of PBTA, i.e.…”

Quantification of two aromatic amine mutagens, PBTA-1 and PBTA-2, in the yodo river system.

“…Hit Figure 1. These mutagens are presumedly formed from azo dyes that are used as an industrial material for dyeing (9)(10)(11).…”