CN1147301A - 测定pH值和离子强度的光学传感器系统 - Google Patents

测定pH值和离子强度的光学传感器系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1147301A
CN1147301A CN95192833A CN95192833A CN1147301A CN 1147301 A CN1147301 A CN 1147301A CN 95192833 A CN95192833 A CN 95192833A CN 95192833 A CN95192833 A CN 95192833A CN 1147301 A CN1147301 A CN 1147301A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alkylidene
polymkeric substance
alkyl
hydrogen
general formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN95192833A
Other languages
English (en)
Inventor
A·阿尔德
S·巴纳德
J·伯格
N·布劳德
M·罗利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novartis AG
Original Assignee
Ciba Geigy AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ciba Geigy AG filed Critical Ciba Geigy AG
Publication of CN1147301A publication Critical patent/CN1147301A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/80—Indicating pH value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G01N31/221—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators for investigating pH value
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/78—Ring systems having three or more relevant rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/78—Ring systems having three or more relevant rings
    • C07D311/80—Dibenzopyrans; Hydrogenated dibenzopyrans
    • C07D311/82—Xanthenes
    • C07D311/90—Xanthenes with hydrocarbon radicals, substituted by amino radicals, directly attached in position 9
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F291/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds according to more than one of the groups C08F251/00 - C08F289/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • C09D4/06—Organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond in combination with a macromolecular compound other than an unsaturated polymer of groups C09D159/00 - C09D187/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/64—Electrical detectors
    • G01N30/68—Flame ionisation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/573—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for enzymes or isoenzymes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

一种根据荧光法借助两个不同传感器，独立且可逆地光学测定含水样品的pH值和离子强度的方法，在该方法中将两个传感器与含水测试样品接触，用激发光进行辐射，测量荧光并参照校准曲线由测量的荧光强度计算pH值和离子强度，其中所述两个传感器各由不同结构的聚合物构成，但都含有相同的荧光染料并且都由涂覆材料组成，所述涂覆材料的组成为：a)载体材料，在该载体材料上涂有b)至少一个水不溶聚合物层，所述聚合物包括至少一种来自取代烯烃的亲水单体(A)，和c)直接与聚合物b)的骨架键合或通过桥接基团与聚合物b)的骨架键合的或掺入聚合物b)中的质子敏感性荧光染料。

Description

测定pH值和离子强度的光学传感器系统
本发明涉及测定电解质溶液pH值和离子强度的光学方法、实施该方法的光学传感器、聚合物、可聚合的组合物和荧光染料。
人们知道指示剂的pKa随溶液的离子强度而变化并且这种变化取决于指示剂上的电荷量。因此DE-A-3430935中提出在测定pH值中利用具有不同离子强度相关性的两个传感器M1和M2测量值之间的差值，该差值在用已知的标准溶液通过使用程序控制计算机计算校准后为离子强度J的复合函数。
通过使用两个光学传感器的荧光方法在给定pH值下光学测定离子强度公开于DE-A-3430935中。在这个例子中，传感器的荧光染料(对于每个传感器是相同的)通过桥接基团直接固定于玻璃载体表面上，为达到高极性和离子强度相关性一个传感器含有另一些电荷，而对另一个传感器进行改性使其基本上是非极性、疏水和与离子强度不相关的。这些传感器的一个非常突出的缺点是荧光染料直接暴露于测量溶液的外部作用下并影响染料的物理性质(例如染料的溶解，在表面上的沉积)和化学性质(例如染料的分解)，使传感器很快失效。此外，对于渐消场中的激发，不能完全避免渐消测量场与测试样品的荧光之间的干扰，这样降低了测量的精确度。然而，这些传感器的响应时间短，原因是与表面键合的荧光染料立即与电解质溶液接触。它的灵敏度被认为是足够的。
人们从WO93/07483中还知道，用涂有含与聚合物键合的染料的亲水聚合物的载体作为pH指示器，光学测量基于吸收方法。未提及荧光检测。
目前已发现，当使用其中荧光染料于包埋聚合物膜中的传感器进行测量并且用于测量的两个传感器的膜层具有不同的聚合物组成时，可以显著增加测定离子强度和pH值的传感器的使用期限和可用期限，灵敏度不会降低实际上还会提高，同时响应时间也不会降低反而有所增加。这些不同的组成导致例如不同的亲水性、极性和/或介电常数，因此具有不同的离子强度相关性，不必在至少一个传感器上提供高电荷。已令人吃惊地证明不必使用带有电荷的传感器，但甚至可在实际上不带电荷的环境下测量。在传感器膜中包埋指示染料可有效地避免被测量介质破坏和干扰，因此也延长了可用期限。此外，对于在基体渐消场中测量的传感器，膜使样品溶液与导波器表面上的检测区保持几何距离，与DE-A-3340935中所述的传感器相反，这些传感器防止干扰样品溶液的荧光。光稳定性令人吃惊地高，这确保了较长的可用期限。尽管包埋了荧光团，但响应时间和调节时间符合光学测量系统所要求的短时间段，这些参数基本上取决于膜的厚度。由于在校准曲线之间pH值位移的结果，在测量范围内的灵敏度和分辨率甚至还有所提高。还令人吃惊地发现可以通过选择聚合物将pKa值移至其它pH范围，这样在使用相同荧光团情况下可覆盖明显较宽的pH测量范围。
改变荧光团的环境(如局部介电常数)可调节离子强度相关性，所述相关性基本上受选取的聚合物和聚合物性质及荧光团浓度影响。使用发现的测量方法，可以测定溶液的离子强度和pH值。传感器可在例如连续测定中经非必要的清洗后，重复使用。
本发明涉及一种根据荧光法借助两个不同传感器，独立且可逆地光学测量含水样品的pH值和离子强度的方法，在该方法中将两个传感器与含水测试样品接触，用激发光辐射，测量荧光并参照校准曲线由测得的荧光强度计算pH值和离子强度，其中所述两个传感器各由不同结构的聚合物构成，但都含有相同的荧光染料并且都由涂覆材料组成，所述涂覆材料的组成为：a)载体材料，在该载体材料上涂有b)至少一个水不溶聚合物层，所述聚合物包括至少一种选自取代烯烃的亲水单体(A)，和c)直接与聚合物b)的骨架键合或通过桥接基团与聚合物b)的骨架键合的或掺入聚合物b)中的质子敏感性荧光染料。
亲水是指在水中的溶解度至少为1％(重量)，优选至少10％(重量)，更优选至少20％(重量)，最优选至少40％(重量)，特别优选至少50％(重量)，其中重量百分数以溶液的量计。
进行测量的详细过程为：用已知离子强度和已知pH值的样品校准后，与未知组成的电解质溶液接触测量荧光强度，通过计算将离子强度和pH对荧光强度的贡献相互分离。通过计算(例如用图象识别算法)估计由校准值得到的测量值。然后利用计算方法可由获得的测量数据确定pH值和离子强度。可以进行预校准和直接校准。
将传感器与校准溶液或与测试样品接触。这可用手(例如使用吸液管)或用合适的自动通流系统操作，传感器被牢固地固定在流动池中。这种通流池是本领域熟练技术人员已知的，它们仅可适合于给定的特殊用途。
对于激发荧光的光源，可以使用UV灯(例如汞蒸汽灯，卤素灯)、激光器、二极管激光器和发光二极管。使用滤光片滤出荧光染料具有最大吸收处的波长的光是有利的。可例如使用透镜系统聚集由传感器发射的光，然后导入检测器(例如二次电子倍增管或光电二极管)中。装配的透镜系统应测量通过透明载体、载体边缘上或通过分析样品的荧光辐射。按本身已知的方式通过分色镜引导辐射是有利的。传感器的荧光优选在与校准溶液或样品溶液接触时测量。
其中荧光团掺入聚合物中的传感器一般适合于仅一次使用。若聚合物膜设置有可渗透和亲水保护层，则对于那些传感器和具有聚合物键合的荧光团的传感器(同样可在膜上具有保护层)一般可以重复使用或用于连续测量中。
载体材料的几何形状可以很大程度地进行变化；例如它可以呈纤维、圆柱、球、长方体或立方体形状。还可以是能够进行连续测量或顺序测量的通流系统。平面形传感器是优选的。载体材料优选是透明的。它可以是例如无机玻璃或透明塑料，如聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺或聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯。在另一优选的形式中，光学传感器的载体材料是透明的并优选由玻璃或透明聚合物组成。
平面形传感器可具有任何所需的外形，例如它可以是方形、矩形或圆形。其表面积可为0.01至约50cm2，优选0.02至10cm2。传感器的测量区域可具有例如小于5mm2，优选小于或等于2mm2的面积。测量区域可与传感器完全涂覆的表面相同。可有利地使用在两面都进行涂覆但局部分离的涂层。
层b)中的聚合物优选包括至少50mol％的单体(A)(按聚合物计)。
亲水单体(A)优选可以是符合如下通式XX的烯烃单体：
Zx-CR＝CR2    (XX)其中R相互独立地为氢或疏水取代基，Zx为亲水基团。
疏水取代基可以是例如C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12卤代烷基、苯基、卤代苯基、C1-C4烷基苯基、C1-C4烷氧基苯基、具有总共2至20个碳原子的羧酸酯基团、-CN、F或Cl。
亲水基团可以是例如-OH、-O-(C2-C12亚烷基)-OH、-C(O)-NH2、- C(O)-NH-(C2-C12亚烷基)-OH、-C(O)-N-(C2-C12亚烷基)2-OH、-C(O)- NH-C1-C12烷基、-C(O)-N-(C1-C12烷基)2、吡咯烷酮基或-C(O)-O-(C2-C12亚烷基)-OH。
聚合物层b)的厚度可以是例如0.01至50μm，优选0.1至25μm，特别优选0.1至10μm。
由不同的聚合物构成是指传感器对离子强度的不同相关性由聚合物组成和膜的性能确定。结构差异可通过例如掺入聚合物中或固定于聚合物上的荧光团的不同含量、不同单体量、涉及聚合物结构的不同单体和/或不同交联剂和/或与可聚合单体的混合的不同聚合物实现。其中一个传感器必须总是呈现离子强度相关性，而另一个传感器不具有离子强度相关性或具有不同的离子强度相关性。
因此，将传感器用不同的聚合物膜涂覆，使其对离子强度具有不同的相关性。对于本发明方法，最好选择对离子强度相关性差别大的聚合物。离子强度相关性差别至少0.1、优选至少0.15及特别优选至少0.2(由0.1M和0.3M离子强度的缓冲溶液在校准曲线之间的pKa位移测量)是有利的。离子强度差别实际有利的范围为0.1至0.15。
已证明基于聚乙烯基吡咯烷酮的聚合物与基于聚甲基丙烯酸羟乙基酯或基于聚丙烯酰胺的聚合物的组合对于在生理范围内测量(例如测定血液或血清的pH值测定)是有利的。
传感器可以具有一个或多个局部隔离的膜层，对于后者，可以对相同或不同的试样进行平行测量。
层b)的聚合物可以例如用按聚合物计为0.01至50mol％、优选0.1至20mol％及特别优选0.5至10mol％的交联剂进行交联。合适的交联剂是例如多醇，优选二醇至四醇，或多胺，优选二胺至四胺的丙烯酸或甲基丙烯酸酯或酰胺。这些交联剂是已知的并且很多公开于文献中。多醇的一些例子是乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、二甘醇、1，1，1-三羟甲基乙烷或丙烷、季戊四醇或二季戊四醇。多胺的一些例子是乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，6-己二胺、二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。另一已知的交联剂是例如二乙烯基苯。其它合适的交联剂是亚烷基-双-二烷基顺丁烯二酰亚胺(maleinimidyle)化合物如亚乙基-双-(二甲基)顺丁烯二酰亚胺。
聚合物b)可部分由或完全由至少一种亲水性单体(A)和非必要的疏水单体构成。聚合物b)优选包括按聚合物计为至少20mol％，更优选至少30mol％，特别优选至少40mol％，更特别优选至少50mol％，和优选至少80mol％的单体(A)及相应至多80mol％，更优选至多70mol％，特别优选至多60mol％，更特别优选至多50mol％，和优选至多20mol％的疏水共聚用单体(B)。
聚合物b)可包括例如20至100mol％，优选20至80mol％的至少一种通式III的结构单元：和80至0mol％，优选80至20mol％的至少一种通式IV的结构单元：其中：Ra为氢、C1-C6烷基或-COORg，和Rg为氢、C1-C6烷基、C1-C6羟烷基或碱金属阳离子如Na_或K_，Rb为吡咯烷酮基、-OH、C2-C6羟基烷氧基、-CONR7R8或-COOR9，R7和R8相互独立地为氢、C1-C6烷基或C2-C6羟烷基，和R9为氢或C1-C6羟烷基，Rc为氢或C1-C6烷基，Rd为氢、C1-C6烷基、F或Cl，Rc为氢或C1-C6烷基，或Re和Rf一起为-CO-O-CO-，和Rf为氢、C1-C6烷基、-CN、F或Cl。
在优选的形式中，该层由具有100mol％的通式(III)的结构单元的聚合物组成，其中Ra特别为氢，Rc为氢或甲基及Rb为吡咯烷酮基、-CONR7R8或-COOR9，R7和R8相互独立地为氢、C1-C6烷基或C2-C6羟烷基，R9为氢或C2-C6羟烷基。
在优选的形式中，聚合物层由包括20至80mol％的至少一种通式(IIIa)的结构单元
Figure A9519283300182
和80至20mol％的至少一种通式IIIb的结构单元的聚合物形成，其中：Rg和Ri相互独立地为氢或甲基，优选氢；Rh为二(C1-C6烷基)氨基，优选二(C1-C4烷基)氨基，特别优选二甲氨基或二乙氨基；和Ri为氨基、优选单(C1-C6烷基)氨基，特别是单(C1-C6烷基)氨基，例如叔丁基氨基。这些聚合物膜(除其中Rj＝氨基的那些聚合物膜外)特别适合于在pH约为7.4左右的生理范围内的pH测量。尽管此聚合物膜是非常疏水的，但仍具有合适的响应时间，然而它们不是水溶的，因此不必进行交联，它们可由相应单体的溶液，例如通过旋转流延(spin casting)制备。
具有亲水单体(A)的水不溶层例如尤其可为通过如下方法制得的层：在至少一种选自取代烯烃类的亲水单体(A)的溶液中在包括至少一种选自与前者相同或不同的取代烯烃类的亲水单体(A)的载体聚合物存在下进行聚合。这些聚合物优选是例如用二烯烃交联剂交联的。交联剂的用量按单体(A)和载体聚合物计为0.1至30％(重量)，优选0.5至20％(重量)，特别优选1至10％(重量)。如此制得的聚合产物形成其中包埋载体聚合物的聚合物网。这些聚合物膜的特征在于具有良好的机械性能和高的耐久性(确保使用期长)。一个特殊的优点是它们容易通过旋转流延法制备和控制层的厚度，因为可按目标方式通过含量和载体聚合物的选择设定流延溶液的粘度。载体聚合物优选是亲水的。另一优点是通过热的作用和/或光化辐射直接在载体上聚合和/或交联。
合适的载体聚合物是例如平均分子量为10000至500000道尔顿，优选20000至350000道尔顿(通过凝胶渗透法利用已知分子量的标准聚合物进行测定)的那些聚合物。
单体(A)与载体聚合物之间的合适混合比是例如5至95％(重量)、优选30至70％(重量)的载体聚合物，和95至5％(重量)、优选70至30％(重量)的单体(A)(按单体与载体聚合物的总混合物计)。
亲水载体聚合物可以选自例如乙烯基吡咯烷酮的均聚物和共聚物；丙烯酸和甲基丙烯酸羟烷基酯的均聚物和共聚物；乙烯醇的均聚物和共聚物；乙烯基羟烷基醚的均聚物和共聚物；丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的均聚物和共聚物；或羟烷基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的均聚物和共聚物。这些聚合物是已知的并可在某种程度上市购或按照类似方法制备。羟烷基可含有2至12，优选2至6个碳原子。所需的亲水程度可用疏水烯烃共聚用单体调节。丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的N原子可被C1-C6烷基单或二取代。在有利的形式中，载体聚合物由单体(A)构成，且为制备膜将单体(A)与载体聚合物同时一起使用。
亲水载体聚合物的一些例子是聚乙烯基吡咯烷酮，聚丙烯酸和甲基丙烯酸(C2-C6羟烷基)酯，例如聚甲基丙烯酸羟乙基酯、聚甲基丙烯酸羟丙基酯、聚甲基丙烯酸羟丁基酯、聚甲基丙烯酸羟己基酯、聚丙烯酸羟乙基酯、聚丙烯酸羟丙基酯、聚丙烯酸羟丁基酯或聚丙烯酸羟己基酯，聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺，单(C1-C6烷基)聚丙烯酰胺或单(C1-C6烷基)聚甲基丙烯酰胺，二(C1-C6烷基)聚丙烯酰胺或二(C1-C6烷基)聚甲基丙烯酰胺。
在特别优选的形式中，聚合物层包括至少一种选自乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸3-羟丙基酯、丙烯酸4-羟丁基酯、丙烯酸5-羟戊基酯、丙烯酸6-羟己基酯、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺和叔丁基丙烯酰胺的单体(A)，或可通过在选自乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸3-羟丙基酯、丙烯酸4-羟丁基酯和丙烯酰胺的单体(A)的载体聚合物存在下在选自乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸3-羟丙基酯、丙烯酸4-羟丁基酯、丙烯酸5-羟戊基酯、丙烯酸6-羟己基酯和丙烯酰胺的单体(A)溶液中聚合制得的聚合物。
荧光染料的存在量按聚合物计可为例如0.01至10％(重量)，优选0.1至5％(重量)，特别优选0.5至3％(重量)，荧光染料优选通过桥接基团与聚合物骨架共价键合。
合适的质子敏感性荧光染料是例如呫吨和苯并呫吨类化合物(例如荧光素、卤代荧光素、半萘荧光素、半萘rhodafluores、2，3-苯并荧光素、3，4-苯并荧光素、苯并若丹明和其取代衍生物的异构体、苯并铬精(benzchromogene)和其取代衍生物的异构体)；吖啶类(例如吖啶、9-氨基-6-氯吖啶)；吖啶酮类(例如7-羟基吖啶酮、7-羟基苯并吖啶酮)；芘类(例如8-羟基芘-1，3，6-三磺酸)；花青染料；和香豆素类(例如7-羟基香豆素，4-氯甲基-7-羟基香豆素)。这些荧光染料可被官能化以便与聚合物骨架键合。
用于将荧光染料与聚合物骨架键合的合适桥接基团是例如-O-C(O)-、-C(O)-O-C2-C12亚烷基-O-C(O)-、-NH-C(O)-O-和-NH-C(O)-O- C2-C12亚烷基-O-C(O)-、-C(O)-O-(C2-C6亚烷基-O)1双12-、-C(O)-O-(C2-C6亚烷基-O)1双12-C2-C6亚烷基-NH-、-C(O)-NH-(C2-C6亚烷基-O)1双12-C2-C6亚烷基-NH-、-C(O)-NH-(C2-C6亚烷基-O)1双12-CH2-C(O)-NH-。在重复亚烷基-O-残基中的亚烷基可以是例如亚乙基和1，2-亚丙基。
荧光染料的桥接基团优选为-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-或-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-基团，其中(CO)s基团或NH基团与荧光染料键合，r和s各为0或1。亚烷基优选含2至6个碳原子，并且特别为亚乙基。
与聚合物骨架键合的荧光染料可以是例如通式I、II或IIa的染料(在各种情况下呈游离形态或盐形态)及其C1-C20烷基酯：
Figure A9519283300211
其中R1和R2相互独立地为氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷氧基羰基、C1-C4烷基-SO2-或卤素，及或者R3为氢和R4为-NH-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-，或者R3为-NH-CO-、-CO- NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-和R4为氢；或其中或者R5为氢和R6为-NH-C(O)、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-，或R5为-NH-C(O)、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-和R6为氢。
通式I、II，尤其是通式IIa的化合物的特征在于在可见区中的激发吸收、波长较长的荧光和优异的光稳定性，因此市售的辐射源可用于荧光激发，它满足激发波长。
已令人吃惊地发现，若仅由丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺和N-取代丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺或仅由至少两种不同的N-取代丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺构成的聚合物的亲水性通过聚合物的组成调节，并且荧光团与该聚合物共价键合，则荧光团的pKa值可以系统地变化并与所需的pH测量范围相适应。还发现可调节包括这些聚合物的涂料组合物的粘度以便可使用技术上有利且经济的涂覆方法如旋转流延法。
因此，本发明还涉及包括至少一种通式VII的重复结构单元
Figure A9519283300231
非必要的至少一种通式VIII的重复结构单元和通式IX的重复结构单元
Figure A9519283300233
的共聚物，其中Rk为氢或甲基，Rm为氢或C1-C12烷基，苯基或苄基，Rn和Ro各自相互独立地为C1-C12烷基，苯基或苄基或Rn和Ro一起为四亚甲基、五亚甲基、-(CH2)2-O-(CH2)2-或-(CH2)2-N(C1-C6烷基)-(CH2)2-，及F为直接或通过桥接基团与N原子键合的荧光团，条件是存在通式VII的至少两个不同重复结构单元或通式VII的至少一个结构单元和通式VIII的至少一个结构单元。
作为烷基的Rm，Rn和Ro优选含有1至6个碳原子。优选的共聚物是具有通式VII的结构单元和通式VIII的结构单元的那些共聚物，其中Rm优选为C1-C12烷基，更优选C1-C6烷基。
通式VII的结构单元的存在量为10至80mol％，优选20至70mol％，通式VIII的结构单元存在量为90至20mol％，优选80至30mol％(按聚合物计)。此外该聚合物可被交联(尤其是当要防止可能的水溶性或太高的水溶性时)。合适的交联剂已在上面提及。交联剂的二价结构单元的存在量可为0.1至30％(重量)，优选0.5至20％(重量)，特别优选1至10％(重量)(按聚合物计)。
荧光团基F可衍生自上述荧光团，并特别为通式I，II或IIa的荧光团。通式IX的结构单元的存在量为0.1至10mol％，优选0.5至5mol(按聚合物计)。
在特别优选的形式中，该聚合物包括通式VII的结构单元和通式VIII的结构单元，Rk为氢，Rm为C3-C6烷基，Rn和Ro为C1-或C2-烷基，F为通式I，II或IIa的基团。
本发明还涉及可聚合的组合物，它包括a)通式X的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺b)非必要的通式XI的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺c)通式XII的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺
Figure A9519283300252
和d)非必要的至少一种二烯烃交联剂，其中Rk、Rm、Rn和Ro以及F为如上定义的，条件是存在通式X的至少两种不同单体或通式XI的至少一个结构单元和通式X的至少一个结构单元。
这种组合物具有相同的优选性，并对于相应的聚合物具有与如上所给的相同形式。这些组合物可进一步包括添加剂，如溶剂，热聚合引发剂如游离基形成剂、用于光聚合的光引发剂，加工助剂和稳定剂如抗氧剂和/或光保护剂。
本发明还涉及包括用水不溶和亲水聚合物涂覆的材料的传感器，所述聚合物含有指示染料，其中a)在载体材料上涂覆b)水不溶性聚合物层，它包括至少一种选自取代烯烃的亲水单体(A)，和c)质子敏感性荧光染料直接或通过桥接基团与聚合物b)的骨架共价键合或掺入聚合物b)中。
术语“掺入”是指优选存在均匀混合物。
上述形式和优选性适用于传感器。在有利的形式中，将粘结增强层设置于载体材料和聚合物层之间。聚合物层可设置一质子可渗透保护层。
这些传感器还适合在生理温度下的pH测量，并且它们尤其适合在约6至8，特别是6.4至7.6的生理pH范围内进行测量。响应时间可在30秒以下，而第一次测量可在小于约5分钟后进行。这些传感器还具有高度贮存稳定性的特性。
这些传感器可按照本身已知的涂覆工艺制备。为了改进粘合性，载体材料可预先用粘结增强剂处理。为此，还可以对载体材料进行等离子体处理以便在表面上生成官能基团。表面还可设置可共聚基团以达到特别高的粘合程度。用于玻璃的已知粘结增强剂是例如三乙氧基缩水甘油氧基硅烷、3-叠氮基丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷。如此处理的表面可进一步用例如O-(N-琥珀酰亚氨基)-6-(4’-叠氮-2’-硝基苯氨基)己酸酯改性。已证明用烯属不饱和羧酸酯的硅烷，例如用甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙基酯处理表面是特别有利的，因为在聚合中，可将该层共价结合于表面上。已知的涂覆工艺是例如铺展、浸涂、刮涂、喷涂、流延、幕式流延或旋转流延。
对于涂覆，可以使用含可共聚荧光染料的本发明聚合产物的溶液或非必要地与亲水载体聚合物和/或交联剂混合的亲水单体(A)(对于第二种情况，聚合在涂覆后进行)。聚合可以例如用引发剂如α，α’-偶氮二异丁腈或过硫酸铵热引发，或通过辐射作用，例如伴随使用光引发剂和非必要的敏化剂的UV光引发。光引发剂的例子为二苯甲酮、呫吨酮、硫代呫吨酮和α-仲氨基苯乙酮。
可共聚荧光染料含有例如直接或通过桥接基团与荧光染料键合的烯属不饱和基团(乙烯基、丁烯基、甲代烯丙基)。单体(A)和载体聚合物是已知的。已知的可共聚荧光染料是例如3-或4-丙烯酰氨基荧光素。
含具有桥接基团-O-C(O)-和-C(O)-O-C2-C12亚烷基-O-C(O)-的荧光染料的聚合物例如可通过与含羧基或羟基的荧光染料酯化制得。含具有桥接基团-NH-C(O)-O-和-NH-C(O)-O-C2-C12亚烷基-O-C(O)-的荧光染料的聚合物例如可由异氰酸酯官能化的荧光染料和含羟基的聚合物制。
上述反应可按本身已知的方式，例如在不存在或存在合适的溶剂下进行。若必要，该反应通过在室温下冷却或通过在约5℃至约200℃，优选约20℃至约120℃的温度下加热及若必要在密闭容器中，在加压下，在惰性气体气氛和/或无水条件下进行。
用于制备聚合物的上述和下述起始物质是已知的或可按照本身已知的方法制备。
反应物可在例如熔融状态下相互进行反应，换言之无需加入溶剂或稀释剂。然而，加入溶剂或稀释剂或溶剂混合物一般是有利的。可提及的这些溶剂和稀释剂的例子是水；酯类如乙酸乙酯；醚类如乙醚、二丙基醚、二异丙基醚、二丁基醚、叔丁基甲基醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、二甲氧基二乙醚、四氢呋喃或二噁烷；酮类如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮；醇类如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇或甘油；酰胺类如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺；腈类如乙腈或丙腈；和亚砜类如二甲亚砜等。
根据本发明，通过选择所用的单体和聚合物，可按既定方式在宽范围内改变传感器膜的性质如亲水性、溶涨或极化程度。因此，可使用相同的指示染料制备能够对各种pH范围进行优化并对溶液离子强度起不同反应的传感器膜(也可参见表4和5)。此外，制备传感器膜的方法可使工业上合适的方法(例如旋转涂覆)用于涂覆玻璃或塑料平面载体材料，以便经济规模地生产平面传感器。
本发明还涉及在所有情况下为游离形式或盐形式的通式Ia、IIc和IId的化合物及其C1-C20烷基酯： 其中R1和R2相互独立地为氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷氧基羰基、C1-C4烷基-SO2-或卤素，及或者R3或R5为氢和R4或R6为基团-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-NH-C(O)-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，或-NH-C(O)-CH2-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，或者R3或R5为基团-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-NH-C(O)-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，或-NH-C(O)-CH2-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，及R4和R6为氢，r和s各为0或1，Rk为甲基或氢；条件是当R3或R4为丙烯酰氨基时，R1和R2不为氢。
亚烷基-O-残基中的亚烷基优选含有2至6个碳原子，优选是直链的，且尤其优选亚乙基。对于R3和R4，在基团-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRh＝CH2中，优选s和优选r都为0。对于R5和R6，在基团-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRh＝CH2中，优选s和优选r都为1。
除非另有说明，在此前后使用的通用术语具有如下优选含义：
卤素是氟、氯、溴或碘，优选氟、氯、或溴，更优选氯或溴。
除非另有说明，含碳基团或结构单元都含有1至高达4(包括4)个，优选1或2个碳原子。
由于考虑到存在于上述基团或化合物中的碳原子数，本身作为基团和作为其它基团如烷氧基和烷氧基羰基的结构单元的烷基要么是直链的，即为甲基、乙基、丙基或丁基，要么是支化的如异丙基、异丁基、仲丁基或叔丁基。
R3或R4和R5或R6的例子是丙烯酰胺基团-NHCOCH＝CH2、甲基丙烯酰胺基团-NHCOC(CH3)＝CH2和2-(甲基丙烯酰氧基)乙氨基羰基- CONHCH2CH2OCOC(CH3)＝CH2。
考虑到上述条件，在本发明范围内的优选形式为：
(1)通式Ia的化合物，其中R1为氢、C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、C1-C2烷氧基羰基或卤素，优选氢或C1-C2烷基，特别是氢或甲基。
(2)通式Ia的化合物，其中R2为氢、C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、C1-C2烷氧基羰基或卤素，优选氢或C1-C2烷基，特别是氢或甲基，更特别是氢。
(3)通式Ia的化合物，其中或者R3为氢和R4为丙烯酰氨基或甲基丙烯酰氨基，优选丙烯酰氨基，或者R3为丙烯酰氨基或甲基丙烯酰氨基，优选丙烯酰氨基和R4为氢。
在本发明范围内对于通式I的化合物，具体优选的是4-丙烯酰氨基-4′，5′-二甲基荧光素和5-丙烯酰氨基-4′，5′-二甲基荧光素。在本发明范围内更具体优选的是4-丙烯酰氨基荧光素。
本发明的化合物可根据本身已知的方法或类似方法制备，例如通过游离形式或盐形式的通式V、VI或VIa的化合物非必要地在碱存在下与通式CH2＝C(Rh)COX的丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物反应制备，所述通式V、VI或VIa化合物是已知的或可按制备类似于已知化合物的方法制备，其中R1和R2为在通式Ia、II和IIa中定义的及R7为氢，R8为-NH2或-(CO)s-NH-C2-C12亚烷基-OH或-(CO)s-O-C2-C12亚烷基-OH，或者R7为-NH2或-(CO)s-NH-C2-C12亚烷基-OH或-(CO)s-O-C2-C12亚烷基-OH，R8为氢，所述通式CH2＝C(Rh)COX中，Rh为氢或甲基，X为离去基团如卤素，特别是氯。
制备通式Ia，IIc和Ild的化合物的另一种可能是CH2＝C(Rh)CO-W1-C(O)X与通式V，VI或VIa的化合物反应，其中或R7和R5或R8和R5为-OH或-NH2，而W1表示在通式Ia，IIc和IId中定义的R3至R6的连接基团之一。
该反应可按本身已知的方式，例如在合适的溶剂或稀释剂或其混合物存在下进行，该反应必要时通过冷却在室温下进行，或通过加热，例如在温度约-10℃至反应介质的沸腾温度，优选约0℃至约25℃范围内进行，且必要时在密闭容器中、在加压下、在惰性气氛中和/或在无水条件下进行。特别有利的反应条件可在实施例中找到。
用于制备在所有情况下为游离形式或盐形式的化合物的起始物质是已知的或可按本身已知的方法制备。
反应物可以在例如熔融态下相互反应，换言之不用加入溶剂或稀释剂。然而，加入惰性溶剂或稀释剂或至少两种溶剂的混合物一般是有利的。可提及的这些溶剂或稀释剂的例子是芳族、脂族和脂环族烃及卤代烃，如苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、1，2，3，4-四氢化萘、氯苯、二氯苯、溴苯、石油醚、己烷、环己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烯或四氯乙烯；醚类，如二乙醚、二丙醚、二异丙醚、二丁醚、叔丁基甲基醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、二甲氧基二乙醚、四氢呋喃或二噁烷；酮类，如丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮；酰胺类，如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺；腈类，如乙腈或丙腈；和亚砜类如二甲亚砜。若反应在碱存在下进行，则还可以使用过量的碱，如三乙胺、吡啶、N-甲基吗啉或N，N-二乙基苯胺作为溶剂或稀释剂。
反应在温度约-10℃至约+40℃，优选0℃至约+20℃范围内进行是有利的。
在优选的形式中，通式V的化合物在-10至+40℃，优选0℃下，在酮(优选丙酮)中与烯丙酰氯反应。
本发明还涉及两个在层b)中具有不同聚合物组成的传感器借助荧光检测在光学测量电解质溶液的离子强度和pH值中的应用。
下面的实施例用于说明本发明。温度以摄氏度计。A)制备可聚合的荧光染料实施例A1：4-丙烯酰氨基荧光素
将溶于1.5ml丙酮的1.26ml新蒸馏烯丙酰氯在0℃时在搅拌下滴加入5g4-氨基荧光素溶于150ml丙酮的溶液中。1小时后抽滤出形成的结晶产品并用丙酮和乙醚各洗涤两次。然后将产品在室温及高真空下干燥过夜。该染料自200℃开始分解。1H-NMR(DMSO-d6)：10-9(s，1H)；8.47(d，1H)；7.96(dxd，1H)；7.25(d，1H)；6.25-6.75(m，6H)；6.35(dxd，1H)；5.85(dxd，1H)；IR(KBr)：2100-3650s(宽峰)，1705m，1690m，1675m，1630s，1600scm-1；MS：M+＝402；吸收光谱(EtOH)：λmax＝442nm，e＝9970；(EtOH+2％0.1N NaOH)：λmax＝500nm，ε＝89100。
DMSO-d6＝氘化二甲亚砜；EtOH＝乙醇。实施例A2：5-丙烯酰氨基荧光素
将已溶于2ml丙酮的180mg新蒸馏烯丙酰氯在0℃时在搅拌下滴加入300mg5-氨基荧光素溶于10ml丙酮的溶液中。2小时后，将5ml乙醚加入反应混合物中并抽滤出沉淀物。用乙醚洗涤两次后，将黄橙色产品在室温及高真空下干燥。1H-NMR(DMSO-d6)：10.65(s，1H)；7.75(d，1H)；7.65(dxd，1H)；7.5(s宽峰，1H)；6.5(s宽峰，2H)；6.25-6.45(m，4H)；6.0(dxd，1H)；5.57(dxd，1H)；IR(KBr)：2200-3650m(宽峰)，1693m，1637m，1591scm-1；MS：M+402；吸收光谱(EtOH)：λmax＝445nm，e＝3450；(EtOH +2％ 0.1N NaOH)：λmax＝501nm，ε＝71600。实施例A3：4-丙烯酰氨基-4′，5′-二甲基荧光素
将24.8g 2-甲基间苯二酚与21.8g 4-硝基邻苯二甲酸酐的混合物在200℃下加热15分钟。将冷却的固体粗产品在乙醇中煮沸，趁热过滤并抽滤。立即将红色结晶4′，5′-二甲基-4(5)-硝基荧光素混合物进一步处理。
将8.7g水合硫化钠和4.1g水合氢硫化钠加入3.7g 4′，5′-二甲基-4(5)-硝基荧光素溶于150ml水的溶液中并将混合物加热回流2小时。冷却后，加入15ml冰醋酸并抽滤出所得产品。将此粗产品在300ml 2N盐酸中加热并趁热过滤。将滤液冷却至室温，得到结晶沉淀物，将此沉淀物抽滤出来后再溶于350ml 0.5％氢氧化钠溶液中。加入7ml冰醋酸后沉淀出标题化合物并将其抽滤出来。将所得产品溶于100ml乙醚中并每次用20ml水洗涤两次。将干燥的乙醚相浓缩，将残余物先用二氯甲烷/甲醇(85∶15)，然后用正己烷/乙酸乙酯(1∶1)并只用乙酸乙酯作为洗脱剂在硅胶上进行色谱分离，如此分离标题化合物的混合物。
4-氨基-4′，5′-二甲基荧光素：1H-NMR(DMSO-d6)：9.9(s宽峰，2H)；7.05(s，1H)；7.0(dxd，2H)；6.65(d，2H)；6.5(d，2H)；5.8(s，2H)；2.35(s，6H)；IR(KBr)：2300-3650s(宽峰)，1755s，1710s，1625s，1605s cm-1；MS：M+376；吸收光谱(EtOH)：λmax＝470nm，e＝6500；(EtOH +2％0.1N NaOH)：λmax＝510nm，ε＝88000。
5-氨基-4′，5′-二甲基荧光素：1H-NMR(DMSO-d6)：10.05(s，2H)；7.73(d，1H)；6.9(dxd，2H)；6.8(d，2H)；6.7(d，2H)；6.4(s，2H)；6.25(d，1H)；2.45(s，6H)；IR(KBr)：2100-3650s(宽峰)，1720m，1700m，1630s，1600s cm-1；MS：M+376；吸收光谱(EtOH)：λmax＝471nm，e＝1940；(EtOH +2％ 0.1N NaOH)：λmax＝510nm，ε＝85200。
4-丙烯酰氨基-4′，5′-二甲基荧光素
将36mg烯丙酰氯的溶液滴加入100mg 4-氨基-4′，5′-二甲基荧光素溶于4ml丙酮的溶液中。在室温下搅拌1.5小时后，将反应混合物浓缩至0.5ml并将结晶沉淀物在乙醚中研制。经抽滤并在高真空下干燥后，得到黄色晶体状纯标题化合物，它自200℃开始分解。1H-NMR(DMSO-d6)：10.85(s，1H)；8.4(d，1H)；7.9(dxd，1H)；7.2(dxd，1H)；6.7(d，2H)；6.55(d，2H)；6.3(dxd，1H)；5.8(dxd，1H)；2.3(s，6H)；IR(KBr)：2200-3650m(宽峰)，1690m，1630m，1600s cm-1；MS：M+＝429；吸收光谱(EtOH)：λmax＝454nm，e＝12300；(EtOH +2％ 0.1N NaOH)：λmax＝514nm，ε＝77700。实施例A4：5-丙烯酰氨基-4′，5′-二甲基荧光素
按类似于实施例A3中所述的方式由100mg 5-氨基-4′，5′-二甲基荧光素制备黄色晶体状标题化合物。1H-NMR(DMSO-d6)：10.6(s，1H)；7.8(d，1H)；7.6(d，1H)；7.5(s宽峰，1H)；6.45(d，2H)；6.3(d，2H)；6.2(d，1H)；5.7(d，1H)；2.3(s，6H)；IR(KBr)：2000-3700(宽峰)，1685m，1635m，1600s，1585s cm-1；MS：M+＝429；吸收光谱(EtOH)：λmax＝454nm，e＝15100；(EtOH +2％ 0.1N NaOH)：λmax＝514nm，ε＝77100。实施例A5：4(5)-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙氨基羰基)-2-(11-羟基-3-氧代-3H-二苯并[c，h]呫吨-7-基)苯甲酸
将100mg(0.17mm0l)4(5)-羧基-2-(11-羟基-3-氧代-3H-二苯并[c，h]呫吨-7-基)苯甲酸加入32mg甲基丙烯酸2-氨基乙酯盐酸盐和41mg 1，8-双(二甲氨基)萘溶于5ml四氢呋喃(THF)的溶液中。在室温下搅拌48小时后，再加入32mg甲基丙烯酸2-氨基乙酯盐酸盐和41mg 1，8-双(二甲氨基)萘，将此化合物进一步搅拌48小时。将此反应混合物浓缩并将残余物先用二氯甲烷/甲醇(10∶1)作为洗脱剂在硅胶上进行色谱分离，得到紫色晶体状标题化合物。1H-NMR(CDCl3)：8.6(d，4H)；8.45(s，1H)；8.2(dxd，1H)；8.1(dxd，1H)；8.05(dxd，1H)；7.5(s，1H)；7.3-7.4(m，8H)；7.2(d，1H)；6.15(d，1H)；5.95(s，1H)；5.65(m，1H)；5.45(m，1H)；4.4(t，2H)；4.2(t，2H)；3.8(t，2H)；3.6(t，2H)；2.0(s，3H)；1.8(s，3H)；IR(KBr)：2400-3650m(宽峰)，1750m，1725s，1650scm-1；MS：M+＝587。实施例A6：
按类似于实施例A1至A6中所述的方式，还可以制备表1中所列的其它化合物。表1：No. R1   R2   R3                R41   H     H     H                  NHCOC(CH3)＝CH22   H     H     NHCOC(CH3)＝CH2  H3   CH3  H     H                  NHCO-HC＝CH24   CH3  H     NHCO-HC＝CH2      H5   CH3  H     H                  NHCO-(CH3)C＝CH26   CH3  H     NHCO-(CH3)C＝CH2 H7   H     CH3  H                  NHCO-HC＝CH28   H     CH3  NHCO-HC＝CH2      H9   H     CH3  H                  NHCO-(CH3)C＝CH210  H     CH3  NHCO-(CH3)C＝CH2 H11  CH3  CH3  H                  NHCO-HC＝CH212  CH3  CH3  NHCO-HC＝CH2      H13  CH3  CH3  H                  NHCO-(CH3)C＝CH214  CH3  CH3  NHCO-(CH3)C＝CH2 H15  Cl    H     H                  NHCO-HC＝CH216  Cl    H     NHCO-HC＝CH2      H17  Cl    H     H                  NHCO-(CH3)C＝CH218  Cl    H     NHCO-(CH3)C＝CH2 H19  H     Cl    H                  NHCO-HC＝CH220  H     Cl    NHCO-HC＝CH2      H21  H     Cl    H                  NHCO-(CH3)C＝CH222  H     Cl    NHCO-(CH3)C＝CH2 H23  Cl    Cl    H                  NHCO-HC＝CH224  Cl    Cl    NHCO-HC＝CH2      H25  Cl    Cl    H                  NHCO-(CH3)C＝CH226  Cl        Cl       NHCO-(CH3)C＝CH2  H27  Br        H        H                   NHCO-HC＝CH228  Br        H        NHCO-HC＝CH2       H29  Br        H        H                   NHCO-(CH3)C＝CH230  Br        H        NHCO-(CH3)C＝CH2  H31  H         Br       H                   NHCO-HC＝CH232  H         Br       NHCO-HC＝CH2       H33  H         Br       H                   NHCO-(CH3)C＝CH234  H         Br       NHCO-(CH3)C＝CH2  H35  Br        Br       H                   NHCO-HC＝CH236  Br        Br       NHCO-HC＝CH2       H37  Br        Br       H                   NHCO-(CH3)C＝CH238  Br        Br       NHCO-(CH3)C＝CH2  H39  CH3O     H        H                   NHCO-HC＝CH240  CH3O     H        NHCO-HC＝CH2       H41  CH3O     H        H                   NHCO-(CH3)C＝CH242  CH3O     H        NHCO-(CH3)C＝CH2  H43  H         CH3O    H                   NHCO-HC＝CH244  H         CH3O    NHCO-HC＝CH2       H45  H         CH3O    H                   NHCO-(CH3)C＝CH246  H         CH3O    NHCO-(CH3)C＝CH2  H47  CH3OCO   H        H                   NHCO-HC＝CH248  CH3OCO   H        NHCO-HC＝CH2       H49  CH3OCO   H        H                   NHCO-(CH3)C＝CH250  CH3OCO   H        NHCO-(CH3)C＝CH2  H51  H         CH3OCO  H                   NHCO-HC＝CH252  H         CH3OCO  NHCO-HC＝CH2       H53  H         CH3OCO  H                   NHCO-(CH3)C＝CH254  H         CH3OCO  NHCO-(CH3)C＝CH2  H实施例7：下式化合物的制备
a)H3N+-(CH2)11-C(O)-O-CH3(a)
将10g 12-氨基十二烷酸悬浮于200ml无水甲醇中并加入2.48ml硫酸(97％)。将此透明溶液在回流下加热过夜。将此浅黄色溶液蒸干并用乙醚洗涤得到的白色晶体，然后使其干燥。产量：15.4g白色粉末，m.p.73℃。
b)CH2＝CH-C(O)-NH-(CH2)11-C(O)-O-CH3(b)
将3.25g(a)溶于50ml CH2Cl2中并加入1当量三乙胺。将反应混合物冷却至5℃并将滴加入溶于10ml CH2Cl2中的2当量烯丙酰氯。在0℃时经4小时反应时间后，将混合物过滤并将滤液蒸干。将粗产物溶于乙酸乙酯中，用水洗涤，分离出有机相并将其蒸干。用乙酸乙酯作为洗脱剂在硅胶色谱上进行分离，得到1.31g(46％)白色晶体，熔点：65℃。1H-NMR(CDCl3)：3.18ppm(OCH3)。
c)CH2＝CH-C(O)-NH-(CH2)11-C(O)-OH  (c)
将化合物(b)在60℃下在水中用HCl(20％)处理30分钟。将反应混合物冷却后用乙酸乙酯萃取。用水和盐水洗涤有机相然后干燥。将溶剂蒸出，得到80％的粗产品，通过NMR分析其为纯品。将该产品直接用于下一步骤。
d)标题化合物
将化合物(c)溶于15ml四氢呋喃(THF)中并加入2.1mmol羰基二咪唑。搅拌2小时后，加入溶于60ml THF中的2mmol 4-氨基荧光素并连续搅拌过夜。蒸出溶剂并将残余物在硅胶上色谱分离。将含有产品的部分合并，溶于1N NaOH中并用1N盐酸酸化使产品沉淀出来。将该产品离心分离，用水洗涤两次，接着离心分离。标题化合物的产量：350mg(30％)；MS(FAB+)：599。实施例8：下式化合物的制备
a)N3-(CH2CH2-O-)3H(a)
将0.2mol三甘醇氯乙醇和0.3mol叠氮化钠在110℃下加热16小时。将反应混合物冷却并经烧结玻璃漏斗过滤(P3)。将滤液蒸馏，得到86％的产品；沸程100至115℃/0.1mm/Hg。
b)N3-(CH2CH2-O-)3-CH2-C(O)-O-C(CH3)3(b)
将0.35mol(a)慢慢加入冰浴冷却下的0.385mol氢化钠在THF中的悬浮液中。在室温下搅拌1小时后滴加入0.42mol 2-溴乙酸叔丁酯。连续搅拌过夜。蒸出溶剂，将干燥的残余物用乙醚溶解，用水洗涤三次并用盐水洗涤一次。将溶液干燥。蒸出溶剂并将残余物在120-160℃下在0.1mm/Hg下蒸馏。得到30％的化合物(b)；1H-NMR(CDCl3)：1.48ppm(叔丁基)，4.05ppm(OCH2C(O)O)。
c)N3-(CH2CH2-O-)3-CH2-C(O)-OH(c)
将6.9mmol化合物(b)溶于30ml二噁烷中，加入100mg Pd/C(5％)并将混合物在氢气气氛下搅拌6小时。过滤后蒸出溶剂，得到99％的化合物(c)。1H-NMR(CDCl3)：1.50ppm(叔丁基)。
d)CH2＝CH-C(O)-NH-(CH2CH2-O-)3-CH2-C(O)-OC(CH3)(d)
将17.5mmol化合物(c)溶于50ml CH2Cl2中，在40分钟内先用21mmol三乙胺，再用溶于20ml CH2Cl2中的26.2mmol烯丙酰氯处理。将混合物在0℃下保持3小时。然后加入水，将有机相分离出来，使其干燥并蒸出溶剂。将粗产品直接用于下一步骤。
e)CH2＝CH-C(O)-NH-(CH2CH2-O-)3-CH2-C(O)-OH(e)
将溶于25ml CH2Cl2中的16.4mmol化合物(d)在室温下用25ml三氟乙酸处理5小时。经蒸馏除去溶剂和酸，得到化合物(e)：1H-NMR(CDCl3)：4.25ppm(OCH2C(O)O)，5.75-5.85和6.3-6.4(丙烯酰胺部分的烯属质子)。
f)标题化合物
将1.15mmol化合物(e)溶于5ml THF中并立即加入1当量羰基二咪唑。搅拌3小时后，加入溶于30ml THF中的1mmol 4-氨基荧光素并将混合物搅拌48小时。将溶剂蒸出并将残余物在硅胶上用色谱纯化。得到37％的标题化合物；MS(FAB-)：589，MS(FAB+)：591。B)制备平面传感器实施例B1：
将玻璃基材(直径18mm的板材)先用30％氢氧化钠溶液洗净，再用65％硝酸活化。然后将活化的板材用甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙基酯硅烷化。将150μl甲基丙烯酸羟乙酯、5mg N，N-亚甲基双丙烯酰胺、2mg 4-丙烯酰氨基荧光素和20mg过硫酸铵加入4ml取自4g聚甲基丙烯酸羟乙酯溶于60ml二甲基甲酰胺的储液的溶液中。将50μl所得混合物通过吸移管转移至处于旋转涂布机头上的板材中并将该板材以5000转/分钟的速度旋转30秒。为了聚合，接着将涂覆的板材保持于64℃的烘箱中2至3小时。得到具有约1μm厚聚合物层的透明基材。该聚合物层具有良好的机械稳定性。实施例B2：
将玻璃基材(直径18mm的板材)先用30％氢氧化钠溶液洗净，再用65％硝酸活化。然后将活化的板材用甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙基酯硅烷化。将150μl甲基丙烯酸羟乙酯、5mg N，N-亚甲基双丙烯酰胺、2mg 4-丙烯酰氨基荧光素和10mg Irgacure651_(光引发剂，Ciba-GeigyAG)加入4ml取自4g聚甲基丙烯酸羟乙酯溶于60ml二甲基甲酰胺的储液的溶液中。将50μl所得混合物通过吸移管转移至处于旋转涂布机头上的板材中并将该板材以5000转/分钟的速度旋转30秒。为了聚合，接着将涂覆的板材在室温下用UV光(365nm，1300μW/cm2)辐射10至20分钟。得到具有约1μm厚聚合物层的透明基材。该聚合物层具有良好的机械稳定性。实施例B3：
按类似于实施例B1和B2中所述的方式，还可以制备表2中所列的其它膜(“假渗透网”)。表2聚合物1  mg    sol    单体2  μl  染料3  交联剂4  引发剂
                                  mg      mg        mgPVP      600    DMF     VP     300    4       10       405PVP      600    DMF     VP     300    4       10       206PAA      800    H2O    AA     150    2        5       205PHEMA    270    DMF    HEMA    150    2        5       205PHEMA    270    DMF    HEMA    150    2        5       106PHPMA   1600    DMF    HPMA    300    4       10       405PHBA     670    DMF    HBA     300    4       10       405 1PVP：聚乙烯基吡咯烷酮，PAA：聚丙烯酰胺，PHEMA：聚甲基丙烯酸羟乙酯，PHPMA：聚甲基丙烯酸羟丙酯，PHBA：聚丙烯酸羟丁酯3VP：乙烯基吡咯烷酮，AA：丙烯酰胺，HEMA甲基丙烯酸羟乙酯，HPMA：甲基丙烯酸羟丙酯，HBA：丙烯酸羟丁酯34-丙烯酰氨基荧光素4N，N-亚甲基双丙烯酰胺5过硫酸铵sol＝溶剂DMF＝二甲基甲酰胺实施例B4：
将N，N-二甲基丙烯酰胺和叔丁基丙烯酰胺按所需比例放入安瓿中并溶于二甲亚砜中，如此形成30％溶液。当α，α′-偶氮二异丁腈和4-丙烯酰氨基荧光素加入并溶解后，反复将安瓿冷冻、抽空和用氮气排气以除去氧气。在60℃下在水浴中聚合48小时。得到高粘性透明黄色物料，并将其在搅拌和若必要在加热下溶于2倍量的甲醇中(按所用的二甲亚砜量计)。将该溶液在剧烈搅拌下滴加入20倍量的蒸馏水或乙醚中，形成的聚合物以迅速胶结的黄色绒屑形式沉淀出来。将聚合物过滤，在100℃下干燥24小时，然后再溶于甲醇中并在水或乙醚中沉淀。除去母液后，将产品在100℃下干燥48小时。得到的易碎黄色固体非常吸湿。通过FT-IR测量法测定共聚物的组成，并通过UV光谱测量法在染料最大吸收处(纯染料：442nm，共聚的染料，454nm)测定染料的浓度。按本实施例描述的方式，可以制备表3中所列的共聚物膜。
将玻璃基材(直径18mm的板材)先用30％氢氧化钠溶液洗净，再用65％硝酸活化。然后将活化的板材用3-氨丙基三甲氧基硅烷硅烷化。将硅烷化的板材在室温下于O-(N-琥珀酰亚氨基)-6-(4’-叠氮基-2’-硝基苯氨基)己酸酯在二甲基甲酰胺/硼砂缓冲剂(5∶1)中的溶液中反应1小时。将已用叠氮基团官能化的聚合物(5％)在20℃至25℃下溶于甲醇中并通过以500转/分钟的速度以薄膜形式旋转涂覆于板材上，涂覆时间为20秒，将已涂覆的板材辐射15分钟，然后在60℃下在氮气气氛中干燥12小时。膜层厚度为约1μm。表3：实施例  DMAA1 TBAA2 AAF3 产率  含量4 比浓对数粘度5 浓度6号     mol％  mol％  wt％   ％   mol％       dl/g      wt％1       20     80     1     86   82.80      1.287      ＞172       30     70     1     70   72.13      1.261      0.73       40     60     1     70   64.13      1.163      0.64       45     55     1     56   59.77      1.545      ＞175       50     50     1     66   55.53      1.220      ＞176       55     45     1     60   52.25      1.573      0.67       60     40     1     48   34.98      1.692      0.58       70     30     1     68   27.65      1.538      1.21N，N-二甲基丙烯酰胺2叔丁基丙烯酰胺34-丙烯酰氨基荧光素4N，N-二甲基丙烯酰胺的含量5在25℃时在THF中的0.5％(重量)64-丙烯酰氨基荧光素的浓度，由UV光谱测定7估计值实施例B5：
将35mg(0.058mmol)实施例A7的化合物，2.19g N，N-二甲基丙烯酰胺、2.81g叔丁基丙烯酰胺和25mg偶氮二异丁腈溶于16.7ml二甲亚砜中，将其放入安瓿中，然后在液氮下冷冻。将安瓿抽空接着加热至室温。通入氮气并用液氮冷冻混合物。将此过程重复三次。将安瓿在60℃下保持5天。将黄色粘性产品溶于25ml热甲醇中并通过加入1.5l乙醚使产品沉淀出来。将残余物再次溶于25ml热甲醇中并通过加入1.5l乙醚进行沉淀。将橙红色产品在室温下在高真空中干燥。产量为1.83g(36.6％)，玻璃化转变温度为147.9℃，比浓对数粘度(在25℃下在甲醇中的0.5％溶液)为2.06dl/g。聚合物中染料的浓度为0.53％(重量)。实施例B6：
用实施例A8的化合物代替实施例A7的化合物重复实施例B5。产量为4.05g(81％)，玻璃化转变温度为150.8℃，比浓对数粘度(在25℃下在甲醇中的0.5％溶液)为1.34dl/g。聚合物中染料的浓度为0.44％(重量)。C)应用实施例：实施例C1：
在两个流动池中一前一后安装两个传感器。将校准溶液或样品溶液计量加入并用泵经池输送。恒温控制测量装置。卤素灯的光(白色光，激发波长480nm)经激发滤光片传导，反射到分色镜上并用透镜聚焦到平面传感器上。用相同的透镜系统聚集由传感器辐射的荧光(在520nm处)并通过分色镜经发射滤光片导向光电二极管。在被校准溶液或样品溶液作用的同时记录传感器的荧光。将由校准溶液得到的测量数据用部分最小二乘图象识别算法整理；这样该计算方法能够由从样品获得的测量数据确定pH值和离子强度。
下面的表给出了不同膜组成对包埋的荧光染料的性能的影响。由于离子强度的变化不仅改变染料的pKa值而且改变测量溶液的pH值，同时后者又影响染料的最大荧光强度，因此为了用所述的传感器系统测量pH，必须知道染料的pKa值和校准缓冲溶液的pH值二者的离子强度相关性，表4和表5给出了荧光染料的例子、它们的pKa、和具有不同传感器膜组成的pKa和pH的离子强度相关性。从下表中可选择具有不同离子强度相关性的传感器用于测定pH值。表4聚合物1 染料2 pKa 3 离子强度相关性4 缓冲曲线位移5PVP        A    6.3         0.02            0.02PAA        A    6.4         0.13            0.10PHEMA      A    7.0         0.28            0.25PHBA       A    7.3         0.05            0.10PVP        B    6.6         0.02            0.02PAA        B    6.7         0.16            0.10PHEMA      B    7.3         0.30            0.20PHPMA      B    7.4         0.13            0.101缩写见表22A：4-丙烯酰氨基荧光素，B：4-丙烯酰氨基-4′，5′-二甲基荧光素3在0.1M离子强度下40.1M和0.3M离子强度的缓冲溶液的校准曲线之间的pKa位移50.1M和0.3M离子强度的缓冲溶液中校准曲线之间的pH位移表5：共聚物1   染料2   pKa 3  离子强度   缓冲曲线wt％tBuAA                   相关性4    位移546.2         A      6.78      0.10      -0.0751.2         A      7.00      0.07      -0.0456.2         A      7.28      0.16      +0.0561.0         A      7.50      0.16      +0.0865.8         A    ＞7.60       …            ～0.101由二甲基丙烯酰胺和叔丁基丙烯酰胺(tBuAA)制备。2A：4-丙烯酰氨基荧光素(1wt％)3在0.1M离子强度下40.1M和0.3M离子强度的缓冲溶液的校准曲线之间的pKa位移50.1M和0.3M离子强度的缓冲溶液的校准曲线之间的pH位移表6：聚合物     pKa 3 离子强度相关性4 缓冲曲线位移5实施例B5   7.8        0.04            -0.5

Claims (39)

1.一种根据荧光法借助两个不同传感器独立且可逆地光学测定含水样品的pH值和离子强度的方法，在该方法中将两个传感器与含水测试样品接触，用激发光进行辐射，测量荧光并参照校准曲线由测量的荧光强度计算pH值和离子强度，其中所述两个传感器各由不同结构的聚合物构成，但都含有相同的荧光染料并且都由涂覆材料组成，所述涂覆材料的组成为：a)载体材料，在该载体材料上涂有b)至少一个水不溶聚合物层，所述聚合物包括至少一种选自取代烯烃的亲水单体(A)，和c)直接与聚合物b)的骨架键合或通过桥接基团与聚合物b)的骨架键合的或掺入聚合物b)中的质子敏感性荧光染料。
2.根据权利要求1的方法，其中光学传感器的载体材料是透明的且由玻璃和透明聚合物构成。
3.根据权利要求1的方法，其中载体材料是平面形的。
4.根据权利要求1的方法，其中层b)中的聚合物按聚合物计包括至少20mol％的单体(A)。
5.根据权利要求1的方法，其中亲水单体(A)是符合如下通式XX的烯烃单体：
           Zx-CR＝CR2    (XX)其中各R相互独立地为氢或疏水取代基，  Zx为亲水基团。
6.根据权利要求5的方法，其中疏水取代基选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、  C1-C12卤代烷基、苯基、卤代苯基、C1-C4烷基苯基、C1-C4烷氧基苯基、具有总共2至20个碳原子的羧酸酯基团、-CN、F和Cl。
7.根据权利要求5的方法，其中亲水基团选自-OH、-O-(C2-C12亚烷基)- OH、-C(O)-NH2、-C(O)-NH-(C2-C12亚烷基)-OH、-C(O)-N-(C2-C12亚烷基)2-OH、-C(O)-NH-C1-C12烷基、-C(O)-N-(C1-C12烷基)2、吡咯烷酮基和-C(O)-O-(C2-C12亚烷基)-OH。
8.根据权利要求1的方法，其中聚合物层的厚度为0.01至50μm。
9.根据权利要求1的方法，其中传感器的离子强度相关性差值由0.1M和0.3M离子强度的缓冲溶液的校准曲线之间的pKa位移测量至少为0.1。
10.根据权利要求1的方法，其中层b)中的聚合物是交联的。
11.根据权利要求1的方法，其中层b)中的聚合物按聚合物计包括至少20mol％的单体(A)和相应至多80mol％的疏水共聚用单体(B)。
12.根据权利要求1的方法，其中聚合物b)包括20至100mol％的至少一种通式III的结构单元：
Figure A9519283300031
和80至0mol％的至少一种通式IV的结构单元：
Figure A9519283300032
其中：Ra为氢、C1-C6烷基或-COORg，和Rg为氢、C1-C6烷基、C1-C6羟烷基或碱金属阳离子如Na_或K_，Rb为吡咯烷酮基、-OH、C2-C6羟基烷氧基、-CONR7R8或-COOR9，R7和R8相互独立地为氢、C1-C6烷基或C2-C6羟烷基，和R9为氢或C1-C6羟烷基，Rc为氢或C1-C6烷基，Rd为氢、C1-C6烷基、F或Cl，Re为氢或C1-C6烷基，或Re和Rf一起为-CO-O-CO-，和Rf为氢、C1-C6烷基、-CN、F或Cl。
13.根据权利要求12的方法，其中所述层由具有100mol％的通式III的结构单元的聚合物组成，其中Ra为氢，Rc为氢或甲基及Rb为吡咯烷酮基、-CONR7R8或-COOR9，R7和R8相互独立地为氢、C1-C6烷基或C2-C6羟烷基，R9为氢或C2-C6羟烷基。
14.根据权利要求1的方法，其中聚合物层包括20至80mol％的至少一种通式IIIa的结构单元
Figure A9519283300041
和80至20mol％的至少一种通式IIIb的结构单元
Figure A9519283300042
其中：Rg和Ri相互独立地为氢或甲基，优选氢；Rh为二(C1-C6烷基)氨基，优选二(C1-C4烷基)氨基，特别优选二甲氨基或二乙氨基；和Rj为氨基、优选单(C1-C6烷基)氨基，特别是单(C1-C6烷基)氨基，例如叔丁基氨基。
15.根据权利要求1的方法，其中层b)的亲水聚合物是包括至少一种选自取代烯烃类的亲水单体(A)的聚合产物的聚合物，该聚合产物中均匀分布至少一种载体聚合物，所述载体聚合物包括至少一种选自与前者相同或不同的取代烯烃的亲水单体(A)。
16.根据权利要求15的方法，其中聚合产物是交联的且载体聚合物包埋于聚合物网中。
17.根据权利要求15的方法，其中亲水载体聚合物是乙烯基吡咯烷酮的均聚物或共聚物；丙烯酸或甲基丙烯酸羟烷基酯的均聚物或共聚物；乙烯醇的均聚物或共聚物；乙烯基羟烷基醚的均聚物或共聚物；丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的均聚物或共聚物；或羟烷基丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的均聚物或共聚物。
18.根据权利要求15的方法，其中载体聚合物由单体(A)构成，并且将单体(A)与载体聚合物一起同时用于制备膜。
19.根据权利要求15的方法，其中亲水载体聚合物是聚乙烯基吡咯烷酮，聚丙烯酸或甲基丙烯酸(C2-C6羟烷基)酯，例如聚甲基丙烯酸羟乙基酯、聚甲基丙烯酸羟丙基酯、聚甲基丙烯酸羟丁基酯、聚甲基丙烯酸羟己基酯、聚丙烯酸羟乙基酯、聚丙烯酸羟丙基酯、聚丙烯酸羟丁基酯或聚丙烯酸羟己基酯，聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺，单(C1-C6烷基)聚丙烯酰胺或单(C1-C6烷基)聚甲基丙烯酰胺，二(C1-C6烷基)聚丙烯酰胺或二(C1-C6烷基)聚甲基丙烯酰胺。
20.根据权利要求15的方法，其中层b)的聚合物包括至少一种选自乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸3-羟丙基酯、丙烯酸4-羟丁基酯、丙烯酸5-羟戊基酯、丙烯酸6-羟己基酯、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺和叔丁基丙烯酰胺的单体(A)，或可通过在选自乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸3-羟丙基酯、丙烯酸4-羟丁基酯和丙烯酰胺的单体(A)的载体聚合物存在下在选自乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸3-羟丙基酯、丙烯酸4-羟丁基酯、丙烯酸5-羟戊基酯、丙烯酸6-羟己基酯和丙烯酰胺的单体(A)溶液中聚合制得的聚合物。
21.根据权利要求15的方法，其中单体(A)与载体聚合物之间的混合比按单体与载体聚合物的总混合物计为5至95％(重量)的载体聚合物，和95至5％(重量)的单体(A)。
22.根据权利要求1的方法，其中将层b)的聚合物用按聚合物计为0.01至50mol％的交联剂交联。
23.根据权利要求22的方法，其中交联剂为多醇或多胺的丙烯酸或甲基丙烯酸酯或酰胺。
24.根据权利要求1的方法，其中荧光染料的存在量按聚合物计为0.01至10％(重量)。
25.根据权利要求1的方法，其中质子敏感性荧光染料选自荧光素、呫吨类和苯并呫吨类，吖啶类，吖啶酮类，芘类和香豆素类，这些荧光染料非必要地直接与聚合物或通过桥接基团与聚合物共价键合。
26.根据权利要求1的方法，其中荧光染料的桥接基团为基团-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-或-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-，其中(CO)s基团或NH基团与荧光染料键合，r和s各为0或1。
27.根据权利要求1的方法，其中荧光染料是在所有情况下呈游离形态或盐形态的通式I、II或IIa的染料或其C1-C20烷基酯：
Figure A9519283300061
Figure A9519283300071
其中R1和R2相互独立地为氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷氧基羰基、C1-C4烷基-SO2-或卤素，及或者R3为氢和R4为-NH-CO-、-CO- NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-，或者R3为-NH-CO-、-CO- NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-和R4为氢；或其中或者R5为氢和R6为-NH-C(O)、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-，或者R5为-NH-C(O)-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-O)-CO-、-CO-NH-(C2-C12亚烷基-NH)-CO-或-C(O)-NH-(CH2CH2-O)1双6-CH2C(O)-NH-和R6为氢。
28.一种共聚物，它包括至少一种通式VII的重复结构单元
Figure A9519283300072
非必要的至少一种通式VIII的重复结构单元和通式IX的重复结构单元
Figure A9519283300082
其中Rk为氢或甲基，Rm为氢或C1-C12烷基，苯基或苄基，Rn和Ro各自相互独立地为C1-C12烷基，苯基或苄基或Rn和Ro一起为四亚甲基、五亚甲基、-(CH2)2-O-(CH2)2-或-(CH2)2-N(C1-C6烷基)-(CH2)2-，及F为直接或通过桥接基团与N原子键合的荧光团，条件是存在通式VII的至少两个不同重复结构单元或通式VII的至少一个结构单元和通式VIII的至少一个结构单元。
29.根据权利要求28的共聚物，其中作为烷基的Rm、Rn和Ro含有1至6个碳原子。
30.根据权利要求28的共聚物，其中存在通式VII的结构单元和通式VIII的结构单元。
31.根据权利要求30的共聚物，其中通式VII的结构单元的存在量按聚合物计为10至80mol％，通式VIII的结构单元存在量按聚合物计为90至20mol％。
32.根据权利要求28的共聚物，其中聚合物可被交联，且交联剂的二价结构单元的存在量按聚合物计为0.1至30％(重量)。
33.根据权利要求28的共聚物，其中荧光团基F选自通式I，II或IIa的荧光团。
34.根据权利要求28的共聚物，其中聚合物包括通式VII的结构单元和通式VIII的结构单元，Rk为氢，Rm为C3-C6烷基，Rn和Ro为C1-或C2-烷基，F为通式I，II或IIa的基团。
35.一种组合物，包括a)通式X的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺b)非必要的通式XI的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺
Figure A9519283300092
c)通式XII的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺
Figure A9519283300101
和d)非必要的至少一种二烯烃交联剂，其中Rk、Rm、Rn和Ro以及F为如上定义的，条件是存在通式X的至少两种不同单体或通式X的至少一个结构单元和通式XI的至少一个结构单元。
36.一种光学传感器，包括用水不溶和亲水聚合物涂覆的材料，所述聚合物含有指示染料，其中a)在载体材料上涂覆b)水不溶性聚合物层，它包括至少一种选自取代烯烃的亲水单体(A)，和c)质子敏感性荧光染料直接或通过桥接基团与聚合物b)的骨架共价键合或掺入聚合物b)中。
37.根据权利要求15的传感器，其中聚合物层b)的厚度为0.01至50μm。
38.一种在所有情况下为游离形式或盐形式的通式Ia、IIc和IId的化合物或其C1-C20烷基酯：
Figure A9519283300102
Figure A9519283300111
其中R1和R2相互独立地为氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷氧基羰基或卤素，及或者R3或R5为氢和R4或R6为基团-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-NH-C(O)-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，或-NH-C(O)-CH2-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，或者R3或R5为基团-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-NH-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-NH-C(O)-(C2-C12亚烷基-NH)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-CO-CRk＝CH2，-(CO)s-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，-NH-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，或-NH-C(O)-CH2-O-(C2-C12亚烷基-O)r-C2-C6亚烷基-NH-CO-CRk＝CH2，及R4和R6为氢，r和s各自独立地为0或1，Rk为甲基或氢；条件是当R3或R4为丙烯酰氨基时，R1和R2不为氢。
39.根据权利要求36的在层b)中具有不同聚合物组成的两个传感器借助荧光检测在光学测定含水电解质溶液的离子强度和pH值中的应用。
CN95192833A 1994-05-02 1995-04-27 测定pH值和离子强度的光学传感器系统 Pending CN1147301A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH136094 1994-05-02
CH1360/94-4 1994-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1147301A true CN1147301A (zh) 1997-04-09

Family

ID=4208627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN95192833A Pending CN1147301A (zh) 1994-05-02 1995-04-27 测定pH值和离子强度的光学传感器系统

Country Status (15)

Country Link
US (1) US5922612A (zh)
EP (2) EP0881241A3 (zh)
JP (1) JPH10503586A (zh)
KR (1) KR970702991A (zh)
CN (1) CN1147301A (zh)
AT (1) ATE176048T1 (zh)
AU (1) AU2222495A (zh)
CA (1) CA2186620A1 (zh)
CZ (1) CZ318596A3 (zh)
DE (1) DE69507465T2 (zh)
FI (1) FI964333A (zh)
HU (1) HUT75018A (zh)
PL (1) PL316940A1 (zh)
SK (1) SK141696A3 (zh)
WO (1) WO1995030148A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103497536A (zh) * 2013-09-11 2014-01-08 吴江市冰心文教用品有限公司 一种耐候的荧光颜料
CN109425374A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司 光学测量探针
CN110698493A (zh) * 2019-10-12 2020-01-17 山东师范大学 一种检测锌离子和pH的荧光探针、其制备方法及应用

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2235343A1 (en) * 1995-10-23 1997-05-01 Marizel Rouilly Optical sensor system for the determination of ph values independently of ionic strength
EP0894261B1 (en) * 1996-04-16 2005-06-15 Novartis AG Covalently immobilized fluoroionophores as optical ion sensors
JP4408452B2 (ja) * 1996-04-18 2010-02-03 ノバルティス アクチエンゲゼルシャフト フルオロイオノホア、および光学的イオンセンサーにおけるそれらの使用
AU3175397A (en) * 1996-06-12 1998-01-07 Novartis Ag Optical sensor system for ph determination independently of the ion strength using fluorescein bound to a polymer via urethane and/or urea group
EP0861439B1 (en) * 1996-06-21 2002-11-06 Dade Behring Inc. Composition and method for manufacturing ion selective electrode sensors
US6254831B1 (en) 1998-01-21 2001-07-03 Bayer Corporation Optical sensors with reflective materials
US6306347B1 (en) 1998-01-21 2001-10-23 Bayer Corporation Optical sensor and method of operation
US6190612B1 (en) 1998-01-21 2001-02-20 Bayer Corporation Oxygen sensing membranes and methods of making same
US6472671B1 (en) * 2000-02-09 2002-10-29 Jean I. Montagu Quantified fluorescence microscopy
US6107083A (en) * 1998-08-21 2000-08-22 Bayer Corporation Optical oxidative enzyme-based sensors
US6207110B1 (en) 1998-08-21 2001-03-27 Bayer Corporation Metallic overcoating as a light attenuating layer for optical sensors
EP1200823A1 (en) * 1999-07-08 2002-05-02 Radiometer Medical A/S A sensor comprising a hydrophilic matrix material
DE60131627T2 (de) * 2000-01-14 2008-10-23 Entegris, Inc., Chaska Filtriermethode basierend auf einem neutralen verhalten des filtermaterials
US7470420B2 (en) 2000-12-05 2008-12-30 The Regents Of The University Of California Optical determination of glucose utilizing boronic acid adducts
US6627177B2 (en) 2000-12-05 2003-09-30 The Regents Of The University Of California Polyhydroxyl-substituted organic molecule sensing optical in vivo method utilizing a boronic acid adduct and the device thereof
US6653141B2 (en) 2000-12-05 2003-11-25 The Regents Of The University Of California Polyhydroxyl-substituted organic molecule sensing method and device
US6794424B2 (en) * 2001-12-04 2004-09-21 Agilent Technologies, Inc. Devices for calibrating optical scanners and methods of using the same
JP4608213B2 (ja) * 2002-01-09 2011-01-12 アレル・スウイツツアーランド・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 液体試料分析デバイス
US6713646B2 (en) * 2002-04-12 2004-03-30 Biosphere Medical Degradable crosslinkers, and degradable crosslinked hydrogels comprising them
US7838699B2 (en) * 2002-05-08 2010-11-23 Biosphere Medical Embolization using degradable crosslinked hydrogels
US6884905B2 (en) * 2002-07-23 2005-04-26 Biosphere Medical Degradable carbamate-containing bis(acryloyl) crosslinkers, and degradable crosslinked hydrogels comprising them
GB2420849B (en) 2004-12-02 2007-06-27 Schlumberger Holdings Optical pH sensor
US8350064B2 (en) 2006-07-21 2013-01-08 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Fluorescent xanthenes and white light fluorophores
AU2008213677A1 (en) 2007-02-06 2008-08-14 Glumetrics, Inc. Optical systems and methods for rationmetric measurement of blood glucose concentration
US7751863B2 (en) * 2007-02-06 2010-07-06 Glumetrics, Inc. Optical determination of ph and glucose
US20090018426A1 (en) * 2007-05-10 2009-01-15 Glumetrics, Inc. Device and methods for calibrating analyte sensors
US7883898B2 (en) * 2007-05-07 2011-02-08 General Electric Company Method and apparatus for measuring pH of low alkalinity solutions
CA2686065A1 (en) 2007-05-10 2008-11-20 Glumetrics, Inc. Equilibrium non-consuming fluorescence sensor for real time intravascular glucose measurement
GB0719373D0 (en) * 2007-10-04 2007-11-14 Univ Cranfield Optical multisensor
JP5631215B2 (ja) 2007-11-21 2014-11-26 メドトロニック ミニメド インコーポレイテッド 血糖管理維持システム
GB0800278D0 (en) * 2008-01-08 2008-02-13 Glysure Ltd Surface functionalisation
WO2009129186A2 (en) 2008-04-17 2009-10-22 Glumetrics, Inc. Sensor for percutaneous intravascular deployment without an indwelling cannula
US20100003764A1 (en) * 2008-07-02 2010-01-07 Anastasios Angelopoulos Optical sensor
KR100973055B1 (ko) * 2008-08-01 2010-07-29 전남대학교산학협력단 안티파울링 특성을 가지는 광학 ｐＨ센서용 고분자막 및 그제조방법
US8374818B2 (en) * 2008-12-19 2013-02-12 Affymetrix, Inc. System, method and apparatus for calibrating inspection tools
JP5775004B2 (ja) 2009-03-03 2015-09-09 アクセス メディカル システムズ，リミティド 高感度蛍光分析のための検出システム及び方法
EP2483679A4 (en) 2009-09-30 2013-04-24 Glumetrics Inc SENSORS WITH THROMORETIC COATINGS
US8467843B2 (en) 2009-11-04 2013-06-18 Glumetrics, Inc. Optical sensor configuration for ratiometric correction of blood glucose measurement
EP2743681A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-18 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Fluorescence detector system for detection of an aromatic hydrocarbon
GB201317746D0 (en) * 2013-10-08 2013-11-20 Smith & Nephew PH indicator
DE102021127227A1 (de) 2021-10-20 2023-04-20 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensor zur Messung eines pH-Werts

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1141147A (en) * 1964-12-22 1969-01-29 Dainichiseika Color Chem Fluorescent copolymers
JPS518673B2 (zh) * 1972-10-20 1976-03-18
AT381172B (de) * 1983-08-26 1986-09-10 Avl Verbrennungskraft Messtech Verfahren zur bestimmung der ionenstaerke einer elektrolytloesung sowie messeinrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
WO1988005533A1 (en) * 1987-01-16 1988-07-28 Kelsius, Inc. Amplification of signals from optical fibers
US5273716A (en) * 1991-01-14 1993-12-28 Electric Power Research Institute, Inc. pH optrode
EP0623599A1 (de) * 1993-03-26 1994-11-09 Ciba-Geigy Ag Optischer Sensor zur Bestimmung von Kationen
US5607644A (en) * 1993-06-10 1997-03-04 Optical Sensors Incorporated Optical sensor for the measurement of pH in a fluid, and related sensing compositions and methods

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103497536A (zh) * 2013-09-11 2014-01-08 吴江市冰心文教用品有限公司 一种耐候的荧光颜料
CN109425374A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司 光学测量探针
US11733164B2 (en) 2017-08-22 2023-08-22 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Optical measurement probe
CN110698493A (zh) * 2019-10-12 2020-01-17 山东师范大学 一种检测锌离子和pH的荧光探针、其制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
WO1995030148A1 (en) 1995-11-09
PL316940A1 (en) 1997-02-17
FI964333A (fi) 1996-10-30
DE69507465D1 (de) 1999-03-04
ATE176048T1 (de) 1999-02-15
CZ318596A3 (en) 1997-05-14
EP0758451B1 (en) 1999-01-20
EP0881241A3 (en) 1998-12-23
FI964333A0 (fi) 1996-10-28
HUT75018A (en) 1997-03-28
CA2186620A1 (en) 1995-11-09
HU9603017D0 (en) 1997-01-28
EP0881241A2 (en) 1998-12-02
EP0758451A1 (en) 1997-02-19
DE69507465T2 (de) 1999-06-24
US5922612A (en) 1999-07-13
KR970702991A (ko) 1997-06-10
AU2222495A (en) 1995-11-29
JPH10503586A (ja) 1998-03-31
SK141696A3 (en) 1997-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1147301A (zh) 测定pH值和离子强度的光学传感器系统
JP3869855B2 (ja) イオン強度非依存性のｐＨ値測定光センサーシステム
KR101246154B1 (ko) 중합성 화합물 및 그 중합성 화합물을 함유하는 조성물
CN1147267A (zh) 可聚合组合物及其应用
TWI694991B (zh) 消光劑、化合物與聚合物
US7873398B2 (en) Saccharide-measuring fluorescent monomer, saccharide-measuring fluorescent sensor substance, and implantable, saccharide-measuring sensor
JPH09124733A (ja) ビニル単位を基とする（コ）ポリマー類および電界発光装置におけるそれらの使用
CN107108812B (zh) 用于胺检测的具有强光发射和溶致变色性能的纯氧非共轭高分子及其制造方法
US9199928B2 (en) Fluorescent dye for pH sensor
JP5441098B2 (ja) 蛍光性分子温度計
JP4956739B2 (ja) ベンゾクロメノン化合物
Shen et al. A ratiometric hydrophilic fluorescent copolymer sensor based on benzimidazole chromophore for microbioreactors
Guan et al. Synthesis and photophysical behaviors of temperature/pH-sensitive polymeric materials. I. Vinyl monomer bearing 9-aminoacridine and polymers
MXPA96005329A (en) Optical sensor system to determine ph values and ioni concentrations
TW201800416A (zh) 含矽雜環消光劑、化合物以及聚合物
JPS5825317A (ja) 光不溶化性樹脂組成物
JPS5849712A (ja) 光不溶化性高分子化合物及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Applicant after: Novartis AG

Applicant before: Ciba-Grigy AG

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHEBA GAGE CO., LTD. TO: NOVANNIS COMPANY

C01 Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication