DE102004059704A1 - Spectroscopic detection of inorganic, organic or biological material in sample comprises adding host system for material to sample to give guest-host system, exciting system and comparing spectrum obtained with reference spectrum - Google Patents

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Abstract

Spectroscopic detection (SD) of an inorganic, organic or biological material (I) in a sample comprises: (i) adding a host system for (I) to the sample; (ii) exciting the system comprising the sample and host system; (iii) determining the spectrum of the system based on a signal shift, and (iv) detecting the presence of (I) by comparing the spectrum with at least one reference spectrum. Independent claims are also included for: (A) use of a three-dimensional receptor as a host system for spectroscopic detection of chemical materials in a sample, especially using a procedure as above; (B) a measuring cell especially for carrying out a procedure as above; (C) a measuring module comprising at least one measuring cell as in (B), where the module has an arrangement (15) for securing the module onto the body of a spectroscopic device; (D) a method of determining the spectrum of a sample, especially in a measuring cell as in (B).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung und den Nachweis anorganischer, organischer oder biologischer Stoffe. Das Meßverfahren gemäß der Erfindung erlaubt insbesondere das Vorliegen und die Konzentration der Stoffe mittels spektroskopischer Geräte, insbesondere UV- und Lumineszenzdetektoren, zu bestimmen.The The present invention relates to the determination and detection of inorganic, organic or biological substances. The measuring method according to the invention allows in particular the presence and concentration of substances by means of spectroscopic devices, in particular UV and luminescence detectors to determine.

Zum Nachweis von Stoffen ohne eigene spektroskopische Eigenschaften, zu denen beispielsweise eine Vielzahl von Metallen und Schwermetallen gehören, sind herkömmliche spektroskopische Geräte, wie UV/Vis- oder Fluoreszenzgeräte nicht geeignet. Weiterhin ist der Nachweis einzelner Stoffe in spektroskopischen Gemischen, z.B. biologische Abbaustoffe, bzw. der Nachweis von Stoffen in sehr geringer Konzentration mit solchen Geräten außerordentlich schwierig oder sogar unmöglich. Zur Messung solcher Stoffe wurden daher aufwendige Meßmethoden wie die Massenspektroskopie entwickelt, die speziellere spektroskopische Eigenschaften oder andere physikalische oder chemische Eigenschaften als Meßgrundlage verwenden. Zu diesen Methoden gehören insbesondere die Atom-Absorption-Spektroskopie (AAS) und die induktiv-gekoppelte Plasma-Massenspektroskopie (ICPMS). Diese Methoden sind die Standardmethoden, insbesondere für die Messung von Metallen und Schwermetallen.To the Detection of substances without their own spectroscopic properties, for example, a variety of metals and heavy metals belong, are conventional spectroscopic devices, like UV / Vis or fluorescence devices not suitable. Furthermore, the detection of individual substances in spectroscopic Mixtures, e.g. biological degradation agents, or the detection of substances in very low concentration with such devices extremely difficult or even impossible. To measure such substances were therefore consuming measurement methods as the mass spectroscopy develops, the more specialized spectroscopic Properties or other physical or chemical properties as a basis for measurement use. These methods include, in particular, atomic absorption spectroscopy (AAS) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy (ICPMS). These methods are the standard methods, especially for the measurement of metals and heavy metals.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges Verfahren für die Bestimmungen und zum Nachweis von Stoffen bereitzustellen. Diese Bestimmung soll unabhängig von den eigenen spektroskopischen Eigenschaften der nachzuweisenden Stoffe möglich sein. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die qualitative bzw. quantitative Bestimmung von Stoffen, insbesondere von organischen Stoffen und Metallen oder Schwermetallen bzw. deren Salze mittels bekannter spektroskopischer Geräte, insbesondere UV- und Lumineszenzdetektoren, möglich ist.It is therefore an object of the present invention, a novel Procedure for Provide the provisions and evidence of substances. These Provision should be independent from the own spectroscopic properties of the to be proved Fabrics possible be. Furthermore, it is an object of the invention, a method with which the qualitative or quantitative determination of substances, in particular of organic substances and metals or Heavy metals or their salts by known spectroscopic Equipment, in particular UV and luminescence detectors, is possible.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.These Tasks are solved with the features of the claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Grundidee, ein Wirt-System für den zu bestimmenden Stoff zu verwenden, wobei durch eine Wechselwirkung des Wirt-Systems mit dem Stoff das Spektrum des Systems in einer Weise, die charakteristisch für den zu bestimmenden Stoff ist, geändert wird, und somit eine qualitative und durch die Intensität quantitative Analyse des Stoffs ermöglicht wird. Zum Bestimmen des Spektrums des Systems aus Probe und Wirt-System wird das System angeregt, beispielsweise mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, und das Spektrum des Systems in Abhängigkeit der Wellenlänge bzw. der Signalversschiebung bestimmt. Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung liegt hierbei, z.B. bei UV/Vis, vorzugsweise zwischen etwa 200 nm und etwa 800 nm. Das gewonnene Spektrum wird anschließend mit einem Referenzspektrum verglichen. Das Referenzspektrum kann hierbei das Spektrum des Wirt-Systems sein. Insbesondere kann zum Nachweis des Stoffs mindestens ein Intenzitätsmaximum in dem Spektrum bestimmt werden und dessen Lage mit der Lage im Referenzspektrum verglichen werden.The The present invention is based on the basic idea of a host system for the to use substance to be determined by an interaction of the host system with the substance the spectrum of the system in one Way that is characteristic of the substance to be determined is changed, and thus one qualitative and by the intensity quantitative analysis of the Stoffs allows becomes. To determine the spectrum of the system of sample and host system the system is stimulated, for example with electromagnetic radiation irradiated, and the spectrum of the system depending on the wavelength or the signal shift determined. The wavelength of the electromagnetic Radiation is here, e.g. at UV / Vis, preferably between about 200 nm and about 800 nm. The spectrum obtained is then with compared to a reference spectrum. The reference spectrum can hereby the spectrum of the host system be. In particular, at least one maximum of innatency can be used to detect the substance be determined in the spectrum and its location with the location in Reference spectrum are compared.

Voraussetzung für ein geeignetes Wirt-System ist, daß die Wechselwirkung des Wirt-Systems mit dem zu bestimmenden Stoff möglichst sofort auch bei Raumtemperatur und ohne jeglichen Zusatz von Katalysatoren oder anderen Reaktionspartnern auftritt. Das entstandene System aus Wirt-System und Probe sollte spektroskopisch individuell nachweisbar und für jeden nachzuweisenden Stoff unterscheidbar sein. Weiterhin sollte das Wirtsystem sehr selektiv zu dem zu bestimmenden Stoff sein, also möglichst nicht mit anderen Stoffen wechselwirken.requirement for a suitable host system is that the Interaction of the host system with the substance to be determined if possible immediately at room temperature and without any addition of catalysts or other reactants. The resulting system from host system and sample should be individually detectable spectroscopically and for Each substance to be detected should be distinguishable. Furthermore, that should Host system be very selective to the substance to be determined, ie preferably do not interact with other substances.

Als Wirt-System geeignete Systeme sind unter anderem auf Biopolymeren basierende Systeme, auf Porphyrinen basierende Systeme, auf Phtalocyaminen basierende Systeme, auf Catenanen basierende Systeme oder auf Rotaxanen basierende Systeme. Es wurde insbesondere festgestellt, daß diese Systeme unterschiedliche Wechselwirkungen mit verschiedenen Molekülen, Atomen und Ionen eingehen. Die Art der Wechselwirkungen ist von den chemischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Art der Atome und der Elektronendichte, und dem geometrischen Aufbau der Molekülsysteme abhängig. In vielen Fällen führen die Wechselwirkungen aufgrund von π-π-Bindungen, Wasserstoffbrücken- oder metallische Bindungen zur Bildung von Aggregaten oder Komplexen. Der zu bestimmende Stoff kann jeder anorganische, organische oder biologische Stoff sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch besonders für den Nachweis von organischen Molekülen, Metallen und Schwermetallen und deren Salze geeignet.When Wirt system suitable systems include biopolymers based systems, porphyrin based systems, on phthalocyanines based systems, catenane-based systems or rotaxanes based systems. In particular, it has been found that these Systems different interactions with different molecules, atoms and ionize. The type of interactions is from the chemical Properties, such as the type of atoms and the electron density, and the geometric structure of the molecular systems. In many cases to lead the interactions due to π-π bonds, hydrogen bonds or metallic bonds to form aggregates or complexes. The substance to be determined may be any inorganic, organic or be biological substance. However, the method according to the invention is particular for the Detection of organic molecules, Metals and heavy metals and their salts.

Die Erfindung ist unter anderem insbesondere auf die Verwendung eines dreidimensionalen Rezeptors als Wirtsystem zum spektroskopischen Nachweis von chemischen Stoffen in einer Probe gerichtet, insbesondere die Verwendung eines der oben beschriebenen Systeme.The The invention is particularly based on the use of a three-dimensional receptor as a host system for spectroscopic Detection of chemical substances in a sample directed, in particular the use of any of the systems described above.

Die Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zum spektroskopischen Nachweis eines anorganischen, organischen oder biologischen Stoffs in einer Probe zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit. So können die Wirt-Systeme beispielsweise in einer mobilen Vorrichtung, wie auf einem Teststreifen oder in einer Testampulle, verwendet werden, die den visuellen Nachweis eines Stoffs ermöglicht. Weiterhin wird durch die Erfindung eine Meßzelle und ein die Meßzelle aufweisendes Meßmodul bereitgestellt, das in Form eines Zusatzmoduls für auf den Markt vorhandene spektroskopische Geräte das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mittels solcher herkömmlicher Geräte erlaubt.The The invention further provides a device for spectroscopic Detection of an inorganic, organic or biological substance in a sample for performing the method according to the invention ready. So can the host systems, for example, in a mobile device, such as on a test strip or in a test ampule, which enables the visual verification of a substance. Furthermore, by the invention is a measuring cell and a measuring cell having measuring module provided in the form of an add-on module to the market spectroscopic devices the performing the method according to the invention also by means of such conventional equipment allowed.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The Invention will now be described with reference to the accompanying drawings explained in more detail.

1(a) bis 1(d): zeigen Beispiele für Wirt-Systeme zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 (a) to 1 (d) : show examples of host systems for use in accordance with the present invention.

2: zeigt bevorzugte Porphyrinsysteme (a) und ein Polyrotaxansystem (b). 2 Figure 4 shows preferred porphyrin systems (a) and a polyrotaxane system (b).

3: zeigt ein weiteres bevorzugtes Porphyrinsystem (a) und verschiedene mögliche Wechselwirkungssysteme zwischen dem Porphyrinsystem und Metallkationen (b) bis (d). 3 Figure 4 shows another preferred porphyrin system (a) and various possible interaction systems between the porphyrin system and metal cations (b) to (d).

4: zeigt das UV-Vis-Spektrum des Wirt-Systems 1d aus 2(a) bzw. des aus 2(b) mit konzentrationsabhängigen E-Werten. 4 : shows the UV-Vis spectrum of the host system 1d 2 (a) or of 2 B) with concentration-dependent E values.

5: zeigt das Spektrum des Wirt-Systems 1d aus 2 mit Nickel-Ionen. 5 : shows the spectrum of the host system 1d 2 with nickel ions.

6: zeigt Spektren des Wirt-Systems 1d aus 2 mit Natrium- bzw. Rubidium-Ionen (a) und Spektren des Wirt-Systems 87 aus 3(a) mit Ag+ (b) und weiteren Metallen (c) bis (e). 6 : shows spectra of host system 1d 2 with sodium or rubidium ions (a) and spectra of the host system 87 3 (a) with Ag + (b) and other metals (c) to (e).

7: zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Meßmodul. 7 : shows schematically a measuring module according to the invention.

8: zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Meßzelle. 8th : shows schematically a measuring cell according to the invention.

Beispiele für Molekularsysteme, die im erfindungsgemäßen Verfahren als Wirt-Systeme verwendet werden können, sind in den 1(a) bis 1(d) gezeigt. In 1(a) sind Beispiele für Systeme, die auf Biopolymeren basieren, gezeigt. 1(b) zeigt auf Porphyrinen basierende Systeme. Beispiele für auf Catenanen basierende Systeme sind in 1(c) gezeigt. 1(d) zeigt auf Rotaxan basierende Systeme. Für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vordringlichen Eigenschaften der Wirt-Systeme sind nicht nur die chemischen Eigenschaften sondern hauptsächlich diejenigen Eigenschaften, die aus dem geometrischen Aufbau der Systeme resultieren. Insbesondere ist die Art der Wechselwirkungen der Wirt-Systeme mit verschiedenen Molekülen, Atomen bzw. Ionen von den chemischen Eigenschaften, beispielsweise der Art der Atome und der Elektronendichte, aber auch vom geometrischen Aufbau der Molekularsysteme abhängig. Von besonderem Interesse sind die schwachen, nicht kovalenten Bindungen. Durch π-π-Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen oder metallische Bindungen führen diese Wechselwirkungen in vielen Fällen zur Bildung von Aggregaten oder Komplexen.Examples of molecular systems which can be used as host systems in the process according to the invention are described in US Pat 1 (a) to 1 (d) shown. In 1 (a) Examples of systems based on biopolymers are shown. 1 (b) shows porphyrin based systems. Examples of catenane-based systems are in 1 (c) shown. 1 (d) shows rotaxane-based systems. For the properties of the host systems which are of paramount importance in the context of the present invention, not only the chemical properties but mainly those properties which result from the geometrical structure of the systems. In particular, the nature of the interactions of the host systems with different molecules, atoms or ions depends on the chemical properties, for example the nature of the atoms and the electron density, but also on the geometric structure of the molecular systems. Of particular interest are the weak, non-covalent bonds. Through π-π bonds, hydrogen bonds, or metallic bonds, these interactions often lead to the formation of aggregates or complexes.

Für die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Nachweis von Metallen und Schwermetallen sind besonders die in 1(b), 2(a) und 3(a) gezeigten auf Porphyrin basierenden Systeme von Interesse.For the embodiments of the method according to the invention for the detection of metals and heavy metals described below, in particular those disclosed in US Pat 1 (b) . 2 (a) and 3 (a) shown on porphyrin-based systems of interest.

Die im folgenden beschriebenen Systeme sind für die Bestimmung von Metallen, aber auch für die Bestimmung von Aromaten geeignet.The systems described below are for the determination of metals, but also for the determination of aromatics suitable.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden für die Bestimmung von Metallen bevorzugt wasserlösliche dreidimensionale Porphyrin-Systeme verwendet, die in der Lage sind, durch Komplexierung mit Metallen Elektronen- bzw. Energie-Transfer-Systeme zu bilden. Prinzipiell wird jeder zu bestimmende Stoff, insbesondere also jedes zu bestimmende Metall als Gast angesehen, und es wird ein dafür entsprechend maßgeschneiderter Wirt in Form eines dreidimensionalen Rezeptors konzipiert. Insbesondere sollte das Wirt-System auch bei Raumtemperatur und ohne jeglichen Zusatz von Katalysatoren und anderen Reaktionspartnern mit dem zu bestimmenden Stoff wechselwirken. Das entstandene System soll dann spektroskopisch individuell nachweisbar und für jedes einzelne Metall unterscheidbar sein. Dieses Prinzip wird auch "finger print"-Prinzip genannt. Das Wirt-System sollte möglichst selektiv mit dem zu bestimmenden Stoff wechselwirken, also möglichst keine Wechselwirkung mit anderen Stoffen haben.In the context of the present invention, water-soluble three-dimensional porphyrin systems, which are capable of forming electron or energy transfer systems by complexing with metals, are preferably used for the determination of metals. In principle, every substance to be determined, in particular every metal to be determined, is regarded as a guest, and a corresponding measure is made designed host in the form of a three-dimensional receptor. In particular, the host system should also interact at room temperature and without any addition of catalysts and other reactants with the substance to be determined. The resulting system should then be individually detectable spectroscopically and distinguishable for each individual metal. This principle is also called "finger print" principle. The host system should interact as selectively as possible with the substance to be determined, that is as possible have no interaction with other substances.

Die in 2(a) gezeigten Porphyrin-Systeme 1a bis e bilden aufgrund ihrer dreidimensionalen Strukturen gute Wirt-Gast-Bindungen bzw. Metallkomplexe. Diese Verbindungsklasse besitzt weiterhin aufgrund der 8-fachen Phosphoniumgruppen zusätzlich gute Löslichkeit. Zur Darstellung solcher dreidimensionaler Rezeptoren stehen mehrere Methoden zur Verfügung. Bei der allgemeinsten Methode werden Molekülgerüste aus ihren Komponenten durch mehrfache Bindungsknüpfungen miteinander verklammert.In the 2 (a) Due to their three-dimensional structures, porphyrin systems 1a to e shown form good host-guest bonds or metal complexes. Furthermore, this class of compounds additionally has good solubility due to the 8-fold phosphonium groups. To represent such three-dimensional receptors, several methods are available. In the most general method, molecular scaffolds are clamped together from their components by multiple linkages.

3(a) zeigt ein weiteres Beispiel eines Porphyrin-Systems zur Verwendung gemäß der Erfindung. In den 3(b) bis 3(d) sind mögliche Komplexe gezeigt, die durch die Wechselwirkung zwischen Metallionen und dem in 3(a) gezeigten Porphyrin-System entsteht. Metallionen können im Zentrum, wie in 3(b), ober- sowie unterhalb der Käfigstruktur liegen, wie in 3(c) gezeigt, oder eine Kombination dieser beiden Strukturen darstellen, wie sie in 3(d) gezeigt ist. 3 (a) shows another example of a porphyrin system for use according to the invention. In the 3 (b) to 3 (d) possible complexes are shown by the interaction between metal ions and the in 3 (a) shown porphyrin system arises. Metal ions can be in the center, as in 3 (b) , above and below the cage structure, as in 3 (c) shown, or a combination of these two structures, as shown in 3 (d) is shown.

Während die Spektren von Metallionen im ultravioletten bzw. visuellen Bereich oder bei der Fluoreszenz nicht definierbare Signale zeigen, besitzen die Spektren der in 2(a) gezeigten Porphyrin-Systeme sehr charakteristische und intensive Signale. Ein Beispiel eines solchen Spektrums des als 1d in 2(a) gezeigten Systems zeigt die 4(a). Insbesondere ist das Spektrum des in Methanol gelösten Porphyrin-Systems 1d für Wellenlängen zwischen 200 und 800 nm gezeigt. Deutliche Intensitätsmaxima sind insbesondere im Bereich von 301 nm, 411 nm, 523 nm und 582 nm zu sehen.While the spectra of metal ions in the ultraviolet or visual range or in fluorescence show indefinable signals, the spectra have the in 2 (a) shown porphyrin systems very characteristic and intense signals. An example of such a spectrum of the than 1d in 2 (a) shown system shows the 4 (a) , In particular, the spectrum of the dissolved in methanol porphyrin system 1d for wavelengths between 200 and 800 nm is shown. Significant intensity maxima can be seen in particular in the range of 301 nm, 411 nm, 523 nm and 582 nm.

Falls eine Wechselwirkung zwischen den Porphyrinsystemen und Metallionen stattfindet, führen diese aufgrund der Veränderung der Elektronendichte der Bildung neuer Bindungen zu Verschiebungen bzw. Veränderungen der charakteristischen Signale der Porphyrinsysteme. Da die verschiedenen Metallionen zu verschiedenen Wechselwirkungen führen, ergibt jede Wechselwirkung ein individuelles und von dem Metall abhängiges Spektrum. Somit kann eine Identifikation der unterschiedlichen Metalle aufgrund der Veränderung des Spektrums zugänglich werden. Die Intensitäten der neuen Signale sind dabei proportional zu der Metallkonzentration.If an interaction between the porphyrin systems and metal ions takes place, lead these due to the change the electron density of the formation of new bonds to shifts or changes the characteristic signals of the porphyrin systems. Because the different ones Metal ions lead to different interactions, giving each interaction an individual and metal-dependent spectrum. Thus, can an identification of the different metals due to the change of the Spectrum accessible become. The intensities The new signals are proportional to the metal concentration.

Da Porphyrine und Bipyridine unterschiedliche Komplexierungseigenschaften besitzen, sind Systeme, wie das in 2(a) gezeigte 1d, das sowohl Porphyrine als auch Bipyridine enthält, von besonderem Interesse. Die Wechselwirkung und somit die Bildung von Porphyrin-Metall-Komplexen kann u.a. durch die Verschiebung der für Porphyrine typischen Soret- und Q-Banden in den UV/Vis-Spektren beobachtet werden. Das Bipyridin bildet mit Metallen durch die Beteiligung seiner zwei Stickstoffelektronenpaare die Bipyridin-Metallkomplexe. Die Zahl der Bipyridin-Einheiten, die mit einem Metallion komplexieren können, hängt von der Koordinatenzahl des Metalls, der Geometrie des Komplexes und der sterischen Hinderung ab. Das Porphyrin-System 1d besitzt neben den zwei Porphyrin-Ringen vier Bipyridin-Einheiten und somit sechs mögliche Positionen, an denen die Metalle eine Wechselwirkung mit dem Porphyrin-System eingehen können.Since porphyrins and bipyridines have different complexing properties, systems such as those in 2 (a) 1d, which contains both porphyrins and bipyridines, of particular interest. The interaction and thus the formation of porphyrin-metal complexes can be observed, inter alia, by the shift of the porphyrin-typical Soret and Q bands in the UV / Vis spectra. The bipyridine forms the bipyridine metal complexes with metals through the participation of its two pairs of nitrogen electrons. The number of bipyridine moieties that can complex with a metal ion depends on the number of metal coordinates, the geometry of the complex, and steric hindrance. In addition to the two porphyrin rings, the porphyrin system 1d has four bipyridine units and thus six possible positions at which the metals can interact with the porphyrin system.

Sowohl das in 3(a) gezeigten Porphyrin-System 87 als auch die in 2 gezeigten Porphyrin-Systeme 1a bis 1e wurden auf ihre Eigenschaft als dreidimensionaler Rezeptor durch ihre Umsetzung mit verschiedenen Metallionen des Periodensystems untersucht. Da die Porphyrin-Systeme sowohl in wäßrigen als auch organischen Lösungen gut löslich sind, wurden die Untersuchungen ihrer Wechselwirkungen mit den verschiedenen Metallverbindungen in verschiedenen Lösungsmitteln getestet.Both the in 3 (a) shown porphyrin system 87 as well as in 2 The porphyrin systems 1a to 1e shown were examined for their property as a three-dimensional receptor by their reaction with various metal ions of the periodic table. Since the porphyrin systems are well soluble in both aqueous and organic solutions, the investigations of their interactions with the various metal compounds in various solvents were tested.

Bei der Untersuchung der Wechselwirkungen des Porpyhrin-Systems 1d mit den Metallionen wurden die UV/Vis-Spektren herangezogen, da diese auch bei minimalen Substanzmengen Wechselwirkungen erkennen lassen. Die intensive Farbe des Porphyrin-Systems erleichtert die Untersuchung in sehr verdünnter Lösung und macht das Verfahren noch empfindlicher für jede Art von Wechselwirkungen.at investigating the interactions of the porpyhrin system 1d with The metal ions were the UV / Vis spectra used, since these even with minimal amounts of substance can detect interactions. The intense color of the porphyrin system facilitates the examination in very dilute solution and makes the process even more sensitive to any kind of interactions.

Für die Lösung des Porphyrin-Systems 1d in den verschiedenen Lösungen wurden die Wellenlängen, bei denen sich Intensitätsmaxima im Spektrum zeigen – die λmax-Werte – bestimmt. In den folgenden Beispielen wurden einige metallische Verbindungen der ersten und der vierten Hauptgruppe, der Eisen- und der Kupfergruppe mit den Lösungen umgesetzt und die λmax-Werte bestimmt.For the solution of the porphyrin system 1d in the different solutions, the wavelengths at which intensity maxima in the spectrum show - the λ max values - were determined. In the following examples some metallic compounds of the first and the fourth main group, the iron and the copper group were reacted with the solutions and the λ max values were determined.

Beispiel 1example 1

5 zeigt einen Vergleich der Spektren einer DMF-Lösung, die Nickelionen enthält, einer DMF-Lösung des Porphyrin-Systems 1d, einer DMF-Lösung des Prophyrin-Systems 1d nach der Umsetzung mit einer Nickel-Ionenlösung und einer wäßrigen Lösung des Prophyrin-Systems 1d nach der Umsetzung mit einer Nickel-Ionenlösung. Die DMF-Lösung, die Nickelionen enthält, zeigt ein nicht definierbares Spektrum, wohingegen das Porphyrin-System 1d in der DMF-Lösung ein porphyrin-typisches Spektrum zeigt. Die Zugabe der Nickellösung zu der Lösung des Porphyrinsystems zeigt eine starke Verschiebung des Signals. Diese Verschiebung ist für die Anwesenheit der Nickelionen im DMF charakteristisch und identifizierbar. Bei Wiederholung des Versuchs in wäßriger Lösung wurde ebenso eine Verschiebung der Signale beobachtet. Hier war die Verschiebung der Signale für die Anwesenheit von Nickelionen in Wasser charakteristisch und identifizierbar. 5 shows a comparison of the spectra of a DMF solution containing nickel ions, a DMF solution of the porphyrin system 1d, a DMF solution of the propyrin system 1d after the reaction with a nickel ion solution and an aqueous solution of the propyrin system 1d after the reaction with a nickel ion solution. The DMF solution containing nickel ions shows an indefinable spectrum, whereas the porphyrin system 1d in the DMF solution shows a porphyrin-type spectrum. The addition of the nickel solution to the solution of the porphyrin system shows a strong shift of the signal. This shift is characteristic of and identifiable by the presence of nickel ions in the DMF. Repeating the experiment in aqueous solution also observed a shift in the signals. Here, the shift of signals for the presence of nickel ions in water was characteristic and identifiable.

Weiterhin wurde der Nachweis von Silber-Ionen durch deren Wechselwirkung mit dem System 87 aus 3(a) untersucht. Der Porphyrindoppeldecker wurde in einem Ethanol/Wasser-Gemisch gelöst und anschließend mit Silberacetat versetzt. Die Lösung wurde für ca. 20 min unter Licht bzw. unter Lichtausschluß gerührt und das UV/Vis-Spektrum des in 6(d) gezeigten Systems 87 ohne bzw. mit Silberacetat sowohl bei Lichtanwesenheit und Lichtabwesenheit gemessen. Durch die Wechselwirkung des Ag+ mit dem System 87 bilden sich Komplexe, wie die in 3(b) bis 3(d) gezeigten. Auch hier zeigt sich deutlich die Signalverschiebung. Tabelle 1 gibt die Verschiebungen der Signale wieder. Aus den gezeigten Spektren bzw. den in Tabelle 1 wiedergegebenen Zahlenwerten ist zu ersehen, daß das Silberion eine für sich charakteristische Verschiebung der Signale des Prophyrin-Systems 87 verursacht.Furthermore, the detection of silver ions by their interaction with the system 87 from 3 (a) examined. The porphyrin double-decker was dissolved in an ethanol / water mixture and then mixed with silver acetate. The solution was stirred for about 20 minutes under light or with exclusion of light and the UV / Vis spectrum of the in 6 (d) System 87 measured with or without silver acetate in both light and absence of light. The interaction of the Ag + with the system 87 forms complexes such as those in 3 (b) to 3 (d) . shown Again, the signal shift clearly shows. Table 1 shows the shifts of the signals. It can be seen from the spectra shown or the numerical values shown in Table 1 that the silver ion causes a characteristic shift of the signals of the propyrin system 87.

Tab. 1: λmax [nm] von 87 in Ethanol/Wasser vor und nach der Versetzung mit Ag+ unter Lichtausschluss und bei LichtAwesenheit:

Figure 00080001
Tab. 1: λ max [nm] of 87 in ethanol / water before and after the displacement with Ag + in the absence of light and in the presence of light:
Figure 00080001

Beispiel 2Example 2

Weiterhin wurde die Wechselwirkung zwischen dem 4,4'-Bisbrom-methyl-1,1'-biphenyl-Porphyrindoppeldecker 87 und Metallionen untersucht.

Figure 00090001
Furthermore, the interaction between the 4,4'-bisbrom-methyl-1,1'-biphenyl porphyrin double-decker 87 and metal ions was investigated.
Figure 00090001

Der Porphyridindoppeldecker 87 wurde in EtOH/H2O (1:1) aufgelöst und mit Metallsalzen bei Raumtemperatur umgesetzt. Die Wechselwirkung zwischen dem Porphyrindoppeldecker 87 und den Metallkationen wird durch das UV-Spektrum der in Tabelle 2 angegebenen Lösungen untersucht.The porphyridine double-decker 87 was dissolved in EtOH / H 2 O (1: 1) and reacted with metal salts at room temperature. The interaction between the porphyrin double-decker 87 and the metal cations is examined by the UV spectrum of the solutions given in Table 2.

Tab. 2: UV/VIS-spektroskopische Daten von 87 vor und nach der Versetzung mit Hg(OAc)2, Pb(OAc)2, Ni(OAc)2, Co(OAc)2, Cu(OAc)2

Figure 00090002
Tab. 2: UV / VIS spectroscopic data of 87 before and after the displacement with Hg (OAc) 2 , Pb (OAc) 2 , Ni (OAc) 2 , Co (OAc) 2 , Cu (OAc) 2
Figure 00090002

Die entsprechenden Spektren sind in den 6(c) bis 6(e) gezeigt. Die spektroskopischen Daten zeigen, daß die Signale für die Lösungen 4 und 5 im Vergleich zur Stammlösung leicht verändert sind, woraus man schließen kann, daß kleine Metallionen Ni2+ bzw. Co2+ stattgefunden haben (siehe 6(c)).The corresponding spectra are in the 6 (c) to 6 (e) shown. The spectroscopic data show that the signals for solutions 4 and 5 are slightly different compared to the stock solution, which suggests that small metal ions Ni 2+ and Co 2+ , respectively, have occurred (see 6 (c) ).

Die UV-Spektren für die Lösungen 2 und 3 zeigen im Vergleich zur Stammlösung 1 wesentliche Veränderungen der Signale, woraus man auf eine Veränderung der Strukturen bzw. auf sehr starke Wechselwirkungen zwischen dem Porphyrindoppeldecker 87 und den Metallkationen Hg2+ und Ph2+ in neutraler Lösung schließen kann (siehe 6(d) und 6(e)).The UV spectra for solutions 2 and 3 show significant changes in the signals compared to stock solution 1, indicating a change in the structures or very strong interactions between the porphyrin double-decker 87 and the metal cations Hg 2+ and Ph 2+ in neutral Solution can close (see 6 (d) and 6 (e) ).

Das Quecksilber(II)-Kation und das Blei(II)-Kation besitzen große Radien von 1.10 Å bzw. 1.20 Å. Daher ist die Bindung dieser Kationen an den Stickstoff der Pyrrole im Zentrum des Porphyrinrings auf der gleichen Ebene unwahrscheinlich.The Mercury (II) cation and the lead (II) cation have large radii of 1.10 Å or 1.20 Å. Therefore, the binding of these cations to the nitrogen of the pyrroles unlikely in the center of the porphyrin ring at the same level.

Weitere makrozyklische Verbindungen, die insbesondere durch ihre Wechselwirkung für die Nachweise von Aromaten sowohl im UV/Vis als auch mit NMR oder DSC verwendet werden können, sind Verbindungen aus der Gruppe der Polyrotaxane. Beispielhaft ist hier die Wechselwirkung von bis (1,5-naphto)-38-crown-10 mit dem Oligomer 2,7-di-(3,3'-Sulfonsäure-4,4'-biphenyl-benzo[lmn][3,8]phenantrolin-1,3,6,8-tetraon in DMSO-d6 (siehe 2(b)). Das entsprechende Spektrum ist in 4(b) gezeigt. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für den Nachweis von größeren Stoffen, wie Aromaten, verwendbar. Insgesamt ist festzustellen, daß also organische, anorganische und biologische Stoffe durch ihre Wechselwirkung mit einem geeigneten Wirt-System spektroskopisch nachgewiesen werden können.Other macrocyclic compounds that can be used in particular by their interaction for the detection of aromatics in both UV / Vis and NMR or DSC are compounds from the group of polyrotaxanes. Exemplary here is the interaction of bis (1,5-naphtho) -38-crown-10 with the oligomer 2,7-di- (3,3'-sulfonic acid-4,4'-biphenyl-benzo [lmn] [3 , 8] phenanthroline-1,3,6,8-tetrazone in DMSO-d 6 (see 2 B) ). The corresponding spectrum is in 4 (b) shown. Thus, the method of the invention is also for the detection of larger materials, such as aromatics, usable. Overall, it should be noted that organic, inorganic and biological substances can be detected spectroscopically by their interaction with a suitable host system.

In 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßzelle gezeigt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Meßzelle ist als Zusatzmodul für auf dem Markt vorhandene spektroskopische Geräte ausgeführt. Das Meßzelle ist die Einheit, in der das Wirt-System mit dem zu bestimmenden Stoff zusammenkommt und in der das Spektrum des durch die Wechselwirkung zwischen Wirt-System und Stoff gebildete System gemessen wird. Die erfindungsgemäße Meßzelle kann für alle spektroskopischen Verfahren verwendet werden, in denen die Strahlungsweglänge durch die Probe ein Parameter ist, also insbesondere bei UV/VIS- und Fluoreszenzmethoden. Die Abmessungen eines Meßmoduls, das eine erfindungsgemäße Meßzelle aufweist, können so variabel sein, daß das Modul universell an unterschiedliche spektroskopische Geräte verschiedener Hersteller angebaut werden kann. Durch ein Softwareprogramm und eine entsprechende Schnittstelle zwischen dem Modul und einem Computer läßt sich das Modul aus dem Computer des spektroskopischen Geräts bedienen und steuern. Das Modul weist eine Probezufuhr 1 und eine Referenzzufuhr 2 auf. Die Probe wird durch die Probeneinfuhr 1 mittels einer flüssigkeitsfördernden Pumpe 3 in das Flüssigkeitsreservoir 5 geführt. Vorzugsweise hat das Flüssigkeitsreservoir ein Volumen, das dem Volumen der Meßzelle 9 entspricht. Die Meßzelle 9 ist in der Länge variabel und weist eine heizbare Außenhülle 8 zum Heizen der Meßzelle 9 auf. Um die Länge der Meßzelle 9 variabel zu machen, weist die Meßzelle eine bewegliche hintere Zellenwand 7, 19 auf, die vorzugsweise aus Quarz gefertigt ist. Weiterhin ist ein flexibler Abdeckstreifen 6 vorgesehen, der in den 7 und 8 aufgerollt eingezeichnet ist. Das Meßmodul weist ein Gehäuse 4 auf und kann mittels Schrauben 15 am spektroskopischen Gerät befestigt werden.In 7 a preferred embodiment of a measuring cell according to the invention is shown, which is suitable for carrying out the method according to the invention. The measuring cell is designed as an additional module for existing in the market spectroscopic devices. The measuring cell is the unit in which the host system comes together with the substance to be determined and in which the spectrum of the system formed by the interaction between host system and substance is measured. The measuring cell according to the invention can be used for all spectroscopic methods in which the radiation path length through the sample is a parameter, ie in particular in UV / VIS and fluorescence methods. The dimensions of a measuring module having a measuring cell according to the invention may be variable so that the module can be universally grown to different spectroscopic devices from different manufacturers. Through a software program and a corresponding interface between the module and a computer, the module can be operated and controlled from the computer of the spectroscopic device. The module has a sample feed 1 and a reference feed 2 on. The sample is taken through the sample introduction 1 by means of a flüssigkeitsför reducing pump 3 in the liquid reservoir 5 guided. Preferably, the liquid reservoir has a volume which is the volume of the measuring cell 9 equivalent. The measuring cell 9 is variable in length and has a heatable outer shell 8th for heating the measuring cell 9 on. To the length of the measuring cell 9 to make variable, the measuring cell has a movable rear cell wall 7 . 19 on, which is preferably made of quartz. Furthermore, a flexible cover strip 6 provided in the 7 and 8th rolled up. The measuring module has a housing 4 on and can by means of screws 15 be attached to the spectroscopic device.

Handelsübliche spektroskopische Zellen bzw. Küvetten haben eine feste Länge. Um das maximale Intensitätssignal im Spektrum auf einen Wert zu begrenzen, der im Meßbereich des Detektors liegt, muß im allgemeinen die Konzentration des zu bestimmenden Stoffs verändert werden. Höhere Konzentrationen führen zu einer Überschreitung des maximal meßbaren Intensitätswerts, während sehr niedrige Konzentrationen den meßbaren Bereich, also die Empfindlichkeitsgrenze des Geräts, unterschreitet.Commercially available spectroscopic Cells or cuvettes have a fixed length. To the maximum intensity signal in the spectrum to limit to a value in the measuring range of the detector must be in In general, the concentration of the substance to be determined to be changed. higher Concentrations lead to an excess of the maximum measurable Intensity value, while very low concentrations the measurable range, so the sensitivity limit of the device, below.

Demgegenüber weist die Meßzelle 9 der vorliegenden Erfindung eine variable Zellenlänge 20 auf. Somit läßt sich der Lichtweg, den die elektromagnetische Strahlung durch die Probe zurücklegt, variieren. Somit kann bei einer sehr verdünnten Lösung der Lichtweg verlängert werden und bei einer hoch konzentrierten Lösung der Lichtweg verkürzt werden, so daß in jedem Fall das maximale gemessene Signal im Meßbereich des Detektors liegt. Somit wird unabhängig von der Konzentration der Probe eine optimale Messung in einem einzigen Meßvorgang und ohne eine Veränderung bzw. Nachbehandlung der Konzentration der Probe ermöglicht.In contrast, the measuring cell 9 of the present invention a variable cell length 20 on. Thus, the light path traveled by the electromagnetic radiation through the sample can be varied. Thus, with a very dilute solution, the optical path can be lengthened, and with a highly concentrated solution, the optical path can be shortened, so that in each case the maximum measured signal lies within the measuring range of the detector. Thus, regardless of the concentration of the sample, an optimal measurement is made possible in a single measuring operation and without a change or aftertreatment of the concentration of the sample.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung startet hierzu die Messung mit einer Zellenlänge 20, die etwa dem Mittelwert der möglichen Zellenlängen entspricht. Anschließend wird ein schneller Scan mit einer groben Schrittweite für den gesamten spektroskopischen Wellenbereich durchgeführt und der maximale Wert des Signals durch eine Software bestimmt. Für einen kleinen Bereich um die Wellenlänge, bei der das maximale Signal bestimmt wurde, wird ein oder mehrere Scans durchgeführt. Ein Schrittmotor 10, der durch die Software gesteuert wird, variiert die Zellenlänge 20, bis eine optimale Zellenlänge erreicht ist. Die optimale Zellenlänge kann beispielsweise so bestimmt werden, daß das maximale Signal etwa 80% des maximal meßbaren Werts, also des OD-Werts des spektroskopischen Detektors beträgt. Mit dieser optimalen Zellenlänge wird dann das gesamte Spektrum der Probe genau, d.h. mit einer feinen Schrittweise gemessen.According to a preferred method according to the invention, the measurement starts with a cell length for this purpose 20 , which corresponds approximately to the mean of the possible cell lengths. Subsequently, a fast scan is performed with a coarse pitch for the entire spectroscopic waveband and the maximum value of the signal is determined by software. For a small range around the wavelength at which the maximum signal was determined, one or more scans are performed. A stepper motor 10 , which is controlled by the software, varies the cell length 20 until an optimal cell length is reached. The optimum cell length can be determined, for example, so that the maximum signal is about 80% of the maximum measurable value, that is, the OD value of the spectroscopic detector. With this optimal cell length, the entire spectrum of the sample is then measured accurately, ie with a fine stepwise.

Anschließend kann die Zellentemperatur erhöht werden, vorzugsweise auf etwa 80 bis 120°C, und erneut das gesamte Spektrum genau gemessen werden. Die Messungen bei höherer Temperatur ermöglichen die Freisetzung des zu bestimmenden Stoffs aus Einlagerungen, beispielsweise aus einer Matrix oder Einsammlungen, die oft in der Natur oder in Lösungen, insbesondere bei Metallionen, vorkommen bzw. gebildet sind.Then you can the cell temperature increases be, preferably at about 80 to 120 ° C, and again the entire spectrum be measured exactly. The measurements at higher temperature allow the Release of the substance to be determined from inclusions, for example from a matrix or collections, often in nature or in nature Solutions, especially with metal ions, occur or are formed.

Durch den Vergleich der Spektren bei Raumtemperatur bzw. bei der erhöhten Temperatur entweder mit in der Software gespeicherten oder parallel in einer zweiten Meßzelle gemessenen Referenzspektren kann der zu bestimmende Stoff identifiziert werden. Da sowohl die Konzentration des Wirt-Systems als auch die Zellenlänge 20 bekannt ist, kann die Software weiterhin durch einen Vergleich des gemessenen Spektrums mit gespeicherten Konzentrationskurven die Konzentration des zu bestimmenden Stoffes messen. Nach dem Meßvorgang wird die Probe bzw. die Referenz durch den Ausgang 14 aus der Meßzelle herausgeführt und die Zelle automatisch gereinigt. Das Meßmodul weist weiterhin einen Eingang 12 und einen Ausgang 13 für eine Kühlflüssigkeit auf, um die Meßzelle gegebenenfalls nach dem Erwärmen wieder kühlen bzw. auf eine vorgegebene Temperatur bringen zu können.By comparing the spectra at room temperature or at the elevated temperature either with stored in the software or measured in parallel in a second measuring cell reference spectra of the substance to be determined can be identified. As both the concentration of the host system and the cell length 20 is known, the software can continue to measure the concentration of the substance to be determined by comparing the measured spectrum with stored concentration curves. After the measurement process, the sample or the reference through the output 14 led out of the measuring cell and the cell automatically cleaned. The measuring module also has an input 12 and an exit 13 for a cooling liquid in order to cool the measuring cell, optionally after heating again or to bring to a predetermined temperature can.

In 8 ist eine detailliertere Ansicht der variablen Meßzelle gezeigt. Neben den bereits mit Hinweis auf die 7 beschriebenen Merkmalen zeigt 8 die Einfuhröffnung 16 für die Probe bzw. Referenz. Die Abdeckung 17 der Meßzelle ist vorzugsweise aus PTFE hergestellt. Weiterhin ist die starre Front 18 der Meßzelle 9 und die durch den Schrittmotor 10 über den Bewegungsarm 11 bewegbare Rückwand 19 der Meßzelle 9 gezeigt. Vorzugsweise sind sowohl die Front als auch die Rückwand der Meßzelle 9 aus Quarz oder Glas gefertigt. Die Pfeile 21 deuten die elektromagnetische Strahlung, die durch die Probe geführt wird, an. Weiterhin ist ein Temperatursensor 22 eingezeichnet.In 8th a more detailed view of the variable measuring cell is shown. In addition to the already with reference to the 7 features described 8th the import opening 16 for the sample or reference. The cover 17 the measuring cell is preferably made of PTFE. Furthermore, the rigid front 18 the measuring cell 9 and by the stepper motor 10 over the movement arm 11 movable rear wall 19 the measuring cell 9 shown. Preferably, both the front and the rear wall of the measuring cell 9 made of quartz or glass. The arrows 21 indicate the electromagnetic radiation passing through the sample. Furthermore, a temperature sensor 22 located.

Die erfindungsgemäße Meßzelle wird bevorzugt für Messungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. Die erfindungsgemäße Meßzelle kann aber auch für normale spektroskopische Messungen verwendet werden. Dabei funktioniert sie als Meßküvette mit variabler Länge.The Measuring cell according to the invention preferred for Measurements according to the method of the invention used. The measuring cell according to the invention can but also for normal spectroscopic measurements are used. It works as a cuvette with variable length.

Claims (25)

Verfahren zum spektroskopischen Nachweis eines anorganischen, organischen oder biologischen Stoffs in einer Probe durch Hinzugeben eines Wirt-Systems für den nachzuweisenden Stoff zu der zu untersuchenden Probe, Anregen des Systems aus Probe und Wirt-System und Bestimmen eines Spektrums des Systems in Abhängigkeit der Singalverschiebung und Nachweis des Stoffs durch Vergleich des Spektrums mit mindestens einem Referenzspektrum.Method for the spectroscopic detection of a inorganic, organic or biological substance in a sample by Add a host system for the substance to be detected to the sample to be examined, Stimulating the system from sample and host system and determining a spectrum of the system in dependence the singal shift and Proof of the substance by comparison of the spectrum with at least one reference spectrum. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das System durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung angeregt wird und ein Spektrum in Abhängigkeit der Wellenlänge bestimmt wird.The method of claim 1, wherein the system is characterized by Irradiation with electromagnetic radiation is stimulated and a Spectrum in dependence the wavelength is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Probe gasförmig, flüssig oder fest ist.The method of claim 1 or 2, wherein the sample gaseous, liquid or is fixed. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Wirt-System ein dreidimensionaler Rezeptor ist.The method of claim 1, 2 or 3, wherein the host system is a three-dimensional receptor. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Wirt-System ein Porphyrin-basierendes System ist.The method of claim 4, wherein the host system is a porphyrin-based system. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Wirt-System ein 5,5'-Dimethyl-2,2'-Bipyridin-Porphyrindoppeldecker, ein 4,4'-Bismethyl-1,1'-biphenyl-Porphyrindoppeldecker oder ein 6,6'-Dimethyl-2,2'-bipyridin-porphyrindoppeldecker ist.The method of claim 5, wherein the host system a 5,5'-dimethyl-2,2'-bipyridine porphyrin double-decker 4,4'-Bismethyl-1,1'-biphenyl-Porphyrindoppeldecker or a 6,6'-dimethyl-2,2'-bipyridine porphyrin double-decker is. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der nachzuweisende Stoff ein Metall oder dessen Salz ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the substance to be detected is a metal or its salt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der nachzuweisende Stoff ein Aromat ist.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the to be detected Fabric is an Aromat. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Wirt-System mit dem nachzuweisenden Stoff durch Wechselwirkung ein Gast-Wirt-System bildet.Method according to one of the preceding claims, wherein the host system with the substance to be detected by interaction forms a guest-host system. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung zwischen etwa 200 nm und etwa 800 nm liegen.Method according to one of the preceding claims, wherein the wavelengths the electromagnetic radiation between about 200 nm and about 800 nm lie. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Absorptionsspektrum, ein Transmissionsspektrum und/oder ein Flureszenzspektrum bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an absorption spectrum, a transmission spectrum and / or a Flureszenzspektrum is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Referenzspektrum das Spektrum des Wirt-Systems ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the reference spectrum is the spectrum of the host system. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zum Nachweis des Stoffs mindestens ein Intensitätsmaximum in dem Spektrum bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein to detect the substance, at least one intensity maximum in the spectrum is determined becomes. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der chemische Stoff durch Bestimmen der Verschiebung eines Intensitätsmaximums in dem Spektrum des Systems aus Probe und Wirt-System gegenüber des Spektrums des Wirt-Systems nachgewiesen wird.The method of claim 13, wherein the chemical Substance by determining the shift of an intensity maximum in the spectrum of the system of sample and host system over the Spectrum of the host system is detected. Verwendung eines dreidimensionalen Rezeptors als Wirt-System zum spektroskopischen Nachweis von chemischen Stoffen in einer Probe, insbesondere gemäß des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.Using a three-dimensional receptor as Wirt system for the spectroscopic detection of chemical substances in a sample, especially according to the method according to any one of the preceding claims. Verwendung nach Anspruch 14, wobei der dreidimensionale Rezeptor ein dreidimensionales Porphyrinsystem ist.Use according to claim 14, wherein the three-dimensional Receptor is a three-dimensional porphyrin system. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Wirt-System ein 5,5'-Dimethyl-2,2'-Biphyridin-Porphyrindoppeldecker, ein 4,4'-Bismethyl-1,1'-biphenyl-Porphyrindoppeldecker oder ein 6,6'-Dimethyl-2,2'-bipyridin-porphyrindoppeldecker ist.Use according to claim 14 or 15, wherein the host system a 5,5'-dimethyl-2,2'-bipyridine porphyrin double-decker, a 4,4'-bismethyl-1,1'-biphenyl porphyrin double-decker or a 6,6'-dimethyl-2,2'-bipyridine porphyrin double-decker is. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Wirt-System mit dem zu bestimmenden Stoff durch Wechselwirkung ein Gast-Wirt-System bildet.Use according to any one of claims 13 to 16, wherein the host system with the substance to be determined by interaction a guest-host system forms. Meßzelle, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Meßzelle ein Probenvolumen zum Aufnehmen einer Probe mit einem anorganischen, organischen oder biologischen Stoff und einem Wirt-System für den nachzuweisenden Stoff, wobei das System aus Probe und Wirt-System durch eine Vorder- (18) und eine Rückwand (19), die das Meßvolumen begrenzen, mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, wobei zumindest eine Wand (18, 19) der Meßzelle so beweglich ist, daß die Länge des Weges des Lichts durch das Meßzelle verändert werden kann.Measuring cell, in particular for performing the method according to one of claims 1 to 14, wherein the measuring cell has a sample volume for receiving a sample with an inorganic, organic or biological substance and a host system for the substance to be detected, wherein the system of sample and host System by a front ( 18 ) and a back wall ( 19 ), which limit the measuring volume, is irradiated with electromagnetic radiation, wherein at least one wall ( 18 . 19 ) of the measuring cell is movable so that the length of the path of the light can be changed by the measuring cell. Meßzelle nach Anspruch 19, wobei die Meßzelle ferner einen Schrittmotor (10) zum Verändern der Position der beweglichen Wand (19) der Meßzelle aufweist.A measuring cell according to claim 19, wherein the measuring cell further comprises a stepping motor ( 10 ) for changing the position of the movable wall ( 19 ) of the measuring cell. Meßzelle gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei die Meßzelle eine Einrichtung (8) zum Heizen der Meßzelle aufweist.A measuring cell according to claim 19 or 20, wherein the measuring cell comprises a device ( 8th ) for heating the measuring cell. Meßmodul mit zumindest einer Meßzelle gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei das Meßmodul eine Einrichtung (15) zum Befestigen des Meßmoduls an einem Gehäuse eines spektroskopischen Geräts aufweist.Measuring module having at least one measuring cell according to claim 19 or 20, wherein the measuring module comprises a device ( 15 ) for attaching the measuring module to a housing of a spectroscopic device. Meßmodul gemäß Anspruch 21, wobei das Meßmodul eine Einfuhr (1) und eine Ausfuhr (14) zum Befüllen bzw. Leeren der Meßzelle aufweist.Measuring module according to claim 21, wherein the measuring module is an import ( 1 ) and an export ( 14 ) for filling or emptying the measuring cell. Verfahren zum Bestimmen eines Spektrums einer Probe, insbesondere in einer Meßzelle gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, mit den Schritten: (a) Bestimmen des Spektrums in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich mit einer groben Wellenlängenschrittweite, (b) Bestimmen der Wellenlänge, bei der das maximale Signal auftritt, (c) Bestimmen des Spektrums in einem Bereich um die Wellenlänge, bei der das maximale Signal auftritt mit einer Wellenlängenschrittweite, die kleiner als die grobe Wellenlängenschrittweite in Schritt (a) ist, (d) Variieren der Länge des Wegs der elektromagnetischen Strahlung durch die Probe bis eine optimale Länge erreicht ist, und (e) Messen des Spektrums im vorbestimmten Wellenlängenbereich mit einer Wellenlängenschrittweite, die kleiner als die grobe Wellenlängenschrittweite in Schritt (a) ist.Method for determining a spectrum of a sample, especially in a measuring cell according to one the claims 19 to 22, with the steps: (a) Determining the spectrum in a predetermined wavelength range with a coarse wavelength step size, (B) Determining the wavelength, where the maximum signal occurs (c) determining the spectrum in a range around the wavelength, where the maximum signal occurs with a wavelength step size, which is smaller than the coarse wavelength step size in step (a) is, (d) varying the length of the path of the electromagnetic Radiation through the sample until an optimal length is reached, and (E) Measuring the spectrum in the predetermined wavelength range with a wavelength step size, which is smaller than the coarse wavelength step size in step (a) is. Verfahren gemäß dem Anspruch 24, wobei die optimale Weglänge der elektromagnetischen Strahlung durch die Probe dann erreicht ist, wenn das maximale Signal etwa 80% des maximal bestimmbaren Signals entspricht.Method according to the claim 24, with the optimal path length then reaches the electromagnetic radiation through the sample is when the maximum signal is about 80% of the maximum determinable Signal corresponds.
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