DE19608808C2 - Sensor, its use and method for producing a dye for the sensor - Google Patents
Sensor, its use and method for producing a dye for the sensorInfo
- Publication number
- DE19608808C2 DE19608808C2 DE1996108808 DE19608808A DE19608808C2 DE 19608808 C2 DE19608808 C2 DE 19608808C2 DE 1996108808 DE1996108808 DE 1996108808 DE 19608808 A DE19608808 A DE 19608808A DE 19608808 C2 DE19608808 C2 DE 19608808C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- dye
- acid
- cyanide
- mol
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B47/00—Porphines; Azaporphines
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dessen Verwendung nach Anspruch 2 und ein Verfah ren zur Herstellung eines Farbstoffs für den Sensor nach An spruch 3.The invention relates to a sensor according to the preamble of Claim 1, its use according to claim 2 and a procedure to produce a dye for the sensor according to An saying 3.
Ein Sensor dieser Art ist aus der Veröffentlichung "An opto chemical sensor for Cd(II) and Hg(II) based on a prophyrin im mobilized on Nafion® membranes" von A. Morales-Bahnik, R. Czolk, J. Reichert und H. J. Ache, Sensors and Actuators B, 13-14 (1993) 424-426 bekannt. Bei diesem Sensor ist auf einer Plexiglas-Scheibe eine Schicht des Kationenaustauschers Na fion® aufgetragen. Bei seiner Herstellung wird die Scheibe mit der Nafion-Schicht in eine wäßrige Lösung des Farbstoffs 5,10,15,20-Tetra(4-N-methylpyridyl)porphyrin, der mit Metall ionen einen Chelatkomplex bildet und vier positive Ladungen trägt, eingetaucht. Dabei wird offensichtlich der Kationenaus tauscher mit dem Porphyrin beladen. Der Sensor mit dem mit Porphrin beladenen Kationenaustauscher nimmt aus einer Probe lösung Metallionen auf, wobei sich seine optischen Adsorp tionseigenschaften ändern. Der Sensor wird für den analyti schen Nachweis von Kationen, insbesondere von Cd(II)- und Hg(II)-Ionen vorgeschlagen.A sensor of this type is from the publication "An opto chemical sensor for Cd (II) and Hg (II) based on a prophyrin im mobilized on Nafion® membranes "by A. Morales-Bahnik, R. Czolk, J. Reichert and H. J. Ache, Sensors and Actuators B, 13-14 (1993) 424-426. This sensor is on one Plexiglas pane a layer of the Na cation exchanger fion® applied. In its manufacture, the disc with the Nafion layer in an aqueous solution of the dye 5,10,15,20-tetra (4-N-methylpyridyl) porphyrin with metal ions form a chelate complex and four positive charges wears, immersed. The cation becomes obvious Load the exchanger with the porphyrin. The sensor with the with Porphrin-loaded cation exchanger takes from a sample solution metal ions, whereby its optical adsorp change properties. The sensor is used for the analyti detection of cations, in particular of Cd (II) - and Hg (II) ions are proposed.
Ein ähnlicher Sensor wird in der DE 43 32 512 A1 beschrieben.A similar sensor is described in DE 43 32 512 A1.
Daß sich Metall-Chelatkomplexe mit dem Corrin-Grundgerüst zum Nachweis von Cyanid und Cyanwasserstoff (Blausäure) eignen, geht beispielsweise aus der Veröffentlichung: "Activation Pa rameters for the Reaction of Aquocobalamin (Vitamin B12a) with Small Anionic and Neutral Ligands" von H. M. Marques, Dalton Transactions 1991, 339-341 hervor. Über Untersuchungen zur Be stimmung thermodynamischer Parameter von Vitamin B12-Cyanid- Komplexen wird in der Veröffentlichung "the Influence of Chelation in Determing the Reactivity of the Iron in Hemopro teins, and the Cobalt in Vitamin B12" von P. George, D. H. Irvine, S. C. Glauser, Ann. N. Y. Acad. Sci., 88, 1960, 393 berichtet. Die Veröffentlichung "Anion-Selective Electrodes Based on a Hydrophobic Vitamim B12 Derivative" von S. Daunert und L. G. Bachas in Analytical Chemistry, Vol 61, No. 5 (1989) 499-503 beschreibt Versuche, aus einem Derivat des Vitamins B12 und der hydrophoben Matrix Polyvinylchlorid (PVC) Membra nen herzustellen und diese Membranen als anionensensitive Elektroden einzusetzen.The publication: "Activation Parameters for the Reaction of Aquocobalamin (Vitamin B 12a ) with Small Anionic and Neutral Ligands" by HM shows that metal chelate complexes with the corrin backbone are suitable for the detection of cyanide and hydrogen cyanide (hydrocyanic acid) Marques, Dalton Transactions 1991, 339-341. Studies on the determination of thermodynamic parameters of vitamin B 12 cyanide complexes in the publication "the Influence of Chelation in Determing the Reactivity of the Iron in Hemoproteins, and the Cobalt in Vitamin B 12 " by P. George, DH Irvine , SC Glauser, Ann. NY Acad. Sci., 88, 1960, 393 reports. The publication "Anion-Selective Electrodes Based on a Hydrophobic Vitamim B 12 Derivative" by S. Daunert and LG Bachas in Analytical Chemistry, Vol 61, No. 5 (1989) 499-503 describes attempts to produce polyvinyl chloride (PVC) membranes from a derivative of vitamin B 12 and the hydrophobic matrix and to use these membranes as anion-sensitive electrodes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der einen Farbstoff ent hält, der mit dem Kationenaustauscher eine sehr stabile Ver bindung eingeht, so daß sich eine hohe Langzeitstabilität des Sensors ergibt. Weiterhin soll eine Verwendung für den Sensor und ein Verfahren zur Herstellung des Farbstoffs vorgeschlagen werden.The invention has for its object a sensor to propose the type mentioned, ent ent a dye holds that with the cation exchanger a very stable Ver Binding is received, so that a high long-term stability of the Sensor results. It is also intended to be used for the sensor and a method for producing the dye is proposed will.
Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale des Sensors, durch die Verwendung gemäß Anspruch 2 und durch das in Anspruch 3 beschriebene Verfahren gelöst.The task is characterized by that in claim 1 Features of the sensor, by the use according to claim 2 and solved by the method described in claim 3.
Der erfindungsgemäße Sensor besteht aus dem transparenten Trä ger, auf dem die Schicht des mit dem Farbstoff beladenen Kationenaustauscher aufgebracht ist.The sensor according to the invention consists of the transparent Trä on which the layer of the one loaded with the dye Cation exchanger is applied.
Als transparenter Träger eignet sich eine Plexiglasscheibe. Die feste Verbindung der Plexiglasscheibe zur Schicht des Kationenaustauschers kann dadurch hergestellt werden, daß das Plexiglas mit einem organischen Lösungsmittel leicht angelöst wird, wodurch nach dem Trocknen des Lösungsmittels die Verbin dung zur Schicht des Kationenaustauschers hergestellt ist. Al ternativ kann als transparenter Träger auch eine Glasscheibe verwendet werden. In diesem Fall wird der Verbund zwischen der Glasscheibe und der Schicht des Kationenaustauschers herge stellt, indem die Oberfläche mit organischen Gruppen funktio nalisiert oder mit einer Mischung von Schwefelsäure und Was serstoffperoxid behandelt wird.A plexiglass pane is suitable as a transparent support. The fixed connection of the plexiglass pane to the layer of Cation exchanger can be prepared in that the Plexiglass slightly dissolved with an organic solvent is, which after drying the solvent the Verbin is made to the layer of the cation exchanger. Al Alternatively, a glass pane can also be used as a transparent support be used. In this case, the link between the Glass pane and the layer of the cation exchanger provides by the surface with organic groups functio nalized or with a mixture of sulfuric acid and what treated with peroxide.
Während sich prinzipiell alle Kationenaustauschermaterialien für den erfindungsgemäßen Sensor eignen, sofern sie für Ab sorptionsmessungen transparent oder für Reflexionsmessungen weiß reflektierend sind, wird das Austauschermaterial Na fion® bevorzugt. Mit dem Handelsnamen Nafion wird ein Copo lymer aus Tetrafluoroethylen und Perfluoro[2- (fluorosulfonylethoxy)]propylvinylether bezeichnet.While in principle all cation exchange materials are suitable for the sensor according to the invention, provided that they are suitable for Ab sorption measurements transparent or for reflection measurements are white reflective, the exchange material is Na fion® preferred. With the trade name Nafion becomes a copo lymer from tetrafluoroethylene and perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy)] propyl vinyl ether.
Beim erfindungsgemäßen Sensor ist der Kationenaustauscher mit sechsfach positiv geladenem Cobinsäureamid beladen. Der Name Cobinsäure ist die Kurzbezeichnung der Verbindung Cobinsäure a,b,c,d,e,g-hexa (1-(3-aminobenzyl-oxymethyl)-pyridinium-chlo rid)-amid-f-(2-hydroxypropylamid) 3,8,13,17-tetraethyl- 1,2,2,5,7,7,12,12,15,17,18-undecamethylcobalt-monoaquo Corrin; die Strukturformel ist in Anspruch 1 und in Fig. 3 (Verbindung I) wiedergegeben, wobei mit R beliebige Reste einschließlich Wasserstoff und mit L1, L2 beliebige Liganden bezeichnet sind.In the sensor according to the invention, the cation exchanger is loaded with six-fold positively charged cobinamide. The name cobinic acid is the short name of the compound cobinic acid a, b, c, d, e, g-hexa (1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridinium chloride) amide f- (2-hydroxypropylamide) 3, 8,13,17-tetraethyl-1,2,2,5,7,7,12,12,15,17,18-undecamethylcobalt-monoaquo corrin; the structural formula is given in claim 1 and in FIG. 3 (compound I), where R denotes any radicals including hydrogen and L 1 , L 2 denotes any ligand.
Der wesentliche Vorteil des Farbstoffs Cobinsäureamid besteht darin, daß die Träger der positiven Ladung (die in der Folge Ankergruppen genannt werden) eine äußerst stabile Verbindung zum Kationenaustauscher herstellen. Das vorgeschlagene Cobin säureamid wird daher auch im Langzeitbetrieb in Kontakt mit Lösungen von positiv geladenen Ionen, z. B. Metallionen, nicht aus dem Kationenaustauscher verdrängt.The main advantage of the dye cobinamide is in that the carrier of the positive charge (which in the sequence Anchor groups are called) an extremely stable connection to manufacture the cation exchanger. The proposed cobin acid amide is therefore also in contact with in long-term operation Solutions of positively charged ions, e.g. B. metal ions, not displaced from the cation exchanger.
Der Sensor gemäß Anspruch 1 eignet sich insbesondere zum spek troskopischen Nachweis von Cyanid oder Cyanwasserstoff. Obwohl an sich bekannt ist, daß Corrinoide in Gegenwart von Cyanid Cyanid-Komplexe bilden, wird beim erfindungsgemäßen Sensor diese Komplexbildung bemerkenswerterweise nicht dadurch ge stört, daß der Farbstoff in einem Kationenaustauscher fixiert ist, der für negativ geladene Ionen nicht ohne weiterhin zugäng lich ist. Durch das Beladen des Kationenaustauschers mit dem Farbstoff ändern sich dessen Komplexierungseigenschaften ge genüber Cyanid-Ionen und Cyanwasserstoff offensichtlich nicht nachteilig.The sensor according to claim 1 is particularly suitable for spec Microscopic detection of cyanide or hydrogen cyanide. Although is known per se that corrinoids in the presence of cyanide Cyanide complexes is formed in the sensor according to the invention remarkably, this does not result in this complex formation disturbs that the dye fixes in a cation exchanger that is not accessible for negatively charged ions without continuing is. By loading the cation exchanger with the Dye change its complexing properties compared to cyanide ions and hydrogen cyanide obviously not disadvantageous.
Absorptionsspektroskopisch lassen sich noch mit dem Sensor Cyanidkonzentrationen unterhalb des ppm-Bereiches erfassen. Der Sensor ist außerdem wenig querempfindlich. In Kontakt mit einer Lösung, die außer Cyanid noch Sulfat, Chlorid, Oxalat, Phosphat, Carbonat, Thiocyanat, Jodid und Bromid enthält, wird das Absorptionssignal des Cyanid-Farbstoff-Komplexes nicht we sentlich beeinflußt.Absorption spectroscopy can still be done with the sensor Record cyanide concentrations below the ppm range. The sensor is also not very cross-sensitive. In contact with a solution that, in addition to cyanide, contains sulfate, chloride, oxalate, Contains phosphate, carbonate, thiocyanate, iodide and bromide the absorption signal of the cyanide-dye complex is not we considerably influenced.
Der Farbstoff läßt sich in folgender Weise herstellen: Die Cobinsäure wird durch Hydrolyse von Cobalamin syntheti siert. Parallel dazu erfolgt die Synthese der Ankergruppen. Hierzu wird im Handel erhältliches 1-(3-Nitrobenzyloxymethyl)- pyridiniumchlorid (NBOP) zu 1-(3-Aminobenzyloxymethyl)-pyridi niumacetat (ABOP) reduziert. Schließlich werden die Ankergrup pen über ihre Aminogruppe an die Säuregruppe der Cobinsäure angekuppelt. Hierzu wird 1 mol der Cobinsäure und 6 mol des 1- (3-Aminobenzyloxymethyl)-pyridiniumacetat zum Säureamid umge setzt.The dye can be prepared in the following way: The cobinic acid is synthesized by hydrolysis of cobalamin siert. The anchor groups are synthesized in parallel. For this purpose, commercially available 1- (3-nitrobenzyloxymethyl) - pyridinium chloride (NBOP) to 1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridi nium acetate (ABOP) reduced. Finally, the anchor group pen via its amino group to the acid group of cobinic acid coupled. For this, 1 mol of cobic acid and 6 mol of 1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridinium acetate to acid amide vice versa puts.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von 9 Figuren und Durchführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to 9 figures and Implementation examples explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Hydrolyse von Cobalamin zu Cobinsäure; Figure 1 shows the hydrolysis of cobalamin to cobinic acid.
Fig. 2 die Reduktion von 1-(3-Nitrobenzyloxymethyl)-pyri diniumchlorid (NBOP) zu 1-(3-Amino-benzyloxy methyl)pyridiniumacetat (ABOP); Figure 2 shows the reduction of 1- (3-Nitrobenzyloxymethyl) -pyrido diniumchlorid (NBOP) to 1- (3-amino-benzyloxy methyl) pyridinium acetate (ABOP).
Fig. 3 die Kupplungsreaktion von Cobinsäure und 1-(3-Aminoben zyloxymethyl)pyridiniumacetat (Ankergruppe) zum Farbstoff; Figure 3 shows the coupling reaction of cobinic acid and 1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridinium acetate (anchor group) to the dye.
Fig. 4 Spektren der Komplexierung von Cyanid; Fig. 4 spectra of the complexation of cyanide;
Fig. 5 Differenzspektren der Komplexierung; FIG. 5 shows difference spectra complexation;
Fig. 6 das Cyanid-Signal bei verschiedenen pH-Werten; Fig. 6 is the cyanide signal at various pH values;
Fig. 7 das Zeitspektrum der Cyanid-Kalibrierung des Sensors; Fig. 7 shows the time spectrum of the cyanide-calibration of the sensor;
Fig. 8 eine Kalibrierkurve und Fig. 8 is a calibration curve and
Fig. 9 die Querempfindlichkeit des Sensors. Fig. 9 shows the cross sensitivity of the sensor.
Die Darstellung von Cobalamin-Hexacarbonsäure aus Cobalamin
wurde folgendermaßen durchgeführt:
Es wurden 500 mg (0,000369 mol; Molmasse: 1355,4 g/mol) Co
balamin (siehe Verbindung 1 in Fig. 1) in 20 ml 30%iger
NaOH gelöst und auf 80°C erwärmt. Nach 45 min wurde die
Lösung in eine Aufschlußbombe mit einem Volumen von 25 ml
gegeben und bei 180°C 40 min lang erhitzt. Mit halbkonzen
trierter Schwefelsäure wurde die Lösung neutralisiert und
bis über den Farbumschlag purpur-orange titriert. An
schließend wurde mit Natriumcarbonat zurücktitriert, bis
keine Kohlendioxid-Entwicklung mehr zu beobachten war. Die
Lösung wurde in einem Rotationsverdampfer bis zur Trockne
eingedampft und zwei Mal mit Methanol extrahiert. Das Lö
sungsmittel wurde mit dem Rotationsverdampfer entfernt und
der verbleibende Feststoff, die Cobalamin-Hexacarbonsäure
(siehe Verbindung 2 in Fig. 1), mit Wasser aufgenommen.
The preparation of cobalamin-hexacarboxylic acid from cobalamin was carried out as follows:
500 mg (0.000369 mol; molecular weight: 1355.4 g / mol) of Co balamin (see compound 1 in FIG. 1) were dissolved in 20 ml of 30% NaOH and heated to 80.degree. After 45 minutes, the solution was placed in a digestion bomb with a volume of 25 ml and heated at 180 ° C. for 40 minutes. The solution was neutralized with half-concentrated sulfuric acid and titrated until the color change was purple-orange. It was then back-titrated with sodium carbonate until no more carbon dioxide evolution was observed. The solution was evaporated to dryness on a rotary evaporator and extracted twice with methanol. The solvent was removed on a rotary evaporator and the remaining solid, the cobalamin-hexacarboxylic acid (see compound 2 in FIG. 1), was taken up in water.
Die Umsetzung von 1-(3-Nitrobenzyloxymethyl)-pyridinium chlorid (NBOP, Verbindung 3 in Fig. 2) zu 1-(3-Aminoben zyloxymethyl)-pyridiniumacetat (ABOP, Verbindung 4 in Fig. 2) erfolgte durch Reduktion mit Zink nach der folgenden Vorschrift: In einem 10 ml-Spitzkolben wurden 1 g NBOP (entsprechend 3,562.10-3 mol) in 1,5 ml konzentrierter Es sigsäure (Eisessig) gelöst und mit 0,25 g (3,823.10-3 mol) Zinkstaub versetzt. Die Suspension wurde zwei Stunden lang gerührt, wobei sich die Farbe von farblos nach gelb än derte. Anschließend wurden 2 ml Methanol zugetropft und 0,25 g Zinkstaub langsam zugegeben. Nach vierstündigem Rüh ren wurden der Suspension weitere 0,5 ml Essigsäure und nochmals 0,25 g Zinkstaub hinzugefügt. Die überstehende klare Lösung wurde nach 20-stündigem Rühren und 24-stündi gem Stehenlassen abdekantiert und der verbleibende Nieder schlag mehrfach mit wenig Methanol gewaschen und zur abde kantierten Lösung gegeben. Die Lösung wurde im Rotations verdampfer eingedampft und mit Methanol aufgenommen, wobei schlecht lösliches Zinkacetat als weißer Niederschlag zu rückblieb. Diese Extraktion wird noch zweimal wiederholt, wobei der Niederschlag mit Methanol gewaschen wurde. Die methanolische Lösung wurde im Rotationsverdampfer einge dampft und mit entionisiertem Wasser aufgefüllt.The conversion of 1- (3-nitrobenzyloxymethyl) pyridinium chloride (NBOP, compound 3 in Fig. 2) to 1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridinium acetate (ABOP, compound 4 in Fig. 2) was carried out by reduction with zinc after the following procedure: 1 g of NBOP (corresponding to 3.562.10 -3 mol) was dissolved in 1.5 ml of concentrated acetic acid (glacial acetic acid) in a 10 ml pointed flask and 0.25 g (3.823.10 -3 mol) of zinc dust was added. The suspension was stirred for two hours, the color changing from colorless to yellow. Then 2 ml of methanol were added dropwise and 0.25 g of zinc dust was slowly added. After four hours of stirring, a further 0.5 ml of acetic acid and another 0.25 g of zinc dust were added to the suspension. The supernatant clear solution was decanted after stirring for 20 hours and standing for 24 hours, and the remaining precipitate was washed several times with a little methanol and added to the decanted solution. The solution was evaporated in a rotary evaporator and taken up in methanol, leaving poorly soluble zinc acetate as a white precipitate. This extraction is repeated two more times, the precipitate being washed with methanol. The methanolic solution was evaporated in a rotary evaporator and made up with deionized water.
Der Farbstoff wird aus einer Kupplungsreaktion zwischen Co binsäure und der Ankergruppe ABOP erhalten. Hierbei rea giert eine Aminogruppe mit einer Säuregruppe zu einer Amid bindung.The dye is obtained from a coupling reaction between Co binsäure and the anchor group ABOP obtained. Here rea an amino group with an acid group forms an amide binding.
Die Reaktionsgleichung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Kupp lungsreaktion wurde nach der folgenden Vorschrift durchge führt: 10 mg Cobinsäure (C48H70N5O16Co; Molmasse 1032,04 g/mol; 9,690.10-3 mol) werden mit 3.6.9,690.10-3 mol = 1744.10-4 mol bzw. 0,048 g ABOP (Molmasse: 274,32 g/mol) Ankergruppe versetzt (3-facher Überschuß). Der Lösung wer den 0,25 g 2-[N-Morpholino]ethansulfonsäure (MES; Molmasse 195,2 g/mol, 8,5 Gew.-%ige Lösung in Wasser) zugegeben und mit entionisiertem Wasser auf 50 ml aufgefüllt. Mit halb konzentrierter Schwefelsäure wurde die Lösung auf pH 7 ein gestellt und mit 0,5 g N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethyl carbodiimidhydrochlorid (EDC, Molmasse 191,71 g/mol) ver setzt und über Nacht gerührt. Die Zugabe von EDAC wird so oft wiederholt, bis im Absorptionsspektrum keine sichtbare Änderung feststellbar ist.The reaction equation is shown in Fig. 3. The coupling reaction was carried out according to the following procedure: 10 mg cobinic acid (C 48 H 70 N 5 O 16 Co; molar mass 1032.04 g / mol; 9.690.10 -3 mol) are mixed with 3.6.9.690.10 -3 mol = 1744.10 -4 mol or 0.048 g ABOP (molar mass: 274.32 g / mol) anchor group added (triple excess). The solution is added to the 0.25 g of 2- [N-morpholino] ethanesulfonic acid (MES; molar mass 195.2 g / mol, 8.5% by weight solution in water) and made up to 50 ml with deionized water. The solution was adjusted to pH 7 with half-concentrated sulfuric acid and mixed with 0.5 g of N- (3-dimethylaminopropyl) -N'-ethyl carbodiimide hydrochloride (EDC, molar mass 191.71 g / mol) and stirred overnight. The addition of EDAC is repeated until there is no visible change in the absorption spectrum.
Die Reinigung des Farbstoffs erfolgte durch Gelelektropho rese. Die im Überschuß vorhandene Ankergruppe wandert im elektrischen Feld schneller als der Farbstoff. Der Gelbe reich, der den Farbstoff enthält, wurde ausgeschnitten und mit Methanol extrahiert. Das Lösungsmittel wurde im Rota tionsverdampfer entfernt und der Rückstand mit entionisier tem Wasser aufgenommen.The dye was cleaned by gel electrophoresis rese. The excess anchor group migrates in electric field faster than the dye. The yellow one rich that contains the dye was cut out and extracted with methanol. The solvent was in the Rota tion evaporator removed and the residue with deionized water.
Als Träger des Kationenaustauschers diente Nafion®. Zur Herstellung des Sensors wurde eine Lö sung von Nafion in einem Gemisch niedriger, aliphatischer Al kohole mit ca. 15 bis 20 Vol-% Wasser auf eine Plexiglas scheibe mit einem Durchmesser von 10 mm aufpipettiert und bei einer Umdrehungszahl von 3000 Umdrehungen pro Minute abge schleudert. Nach einer Minute wurde der Vorgang wiederholt; insgesamt wurden acht Schichten aufgebracht. Nach einer Trockenzeit von einer Stunde bei Raumtemperatur wurde der Sen sor in eine wäßrige Lösung des Farbstoffs eingelegt. Die Tem peratur der Lösung betrug 40°C; das Aufziehen des Farbstoffs ist nach drei Wochen abgeschlossen.Nafion® served as the carrier for the cation exchanger. A Lö solution of Nafion in a mixture of low, aliphatic Al kohole with about 15 to 20 vol% water on a plexiglass pipetted with a diameter of 10 mm and at a number of revolutions of 3000 revolutions per minute hurls. After one minute the process was repeated; a total of eight layers were applied. After a The Sen was dried for one hour at room temperature sor placed in an aqueous solution of the dye. The tem temperature of the solution was 40 ° C; drawing up the dye is completed after three weeks.
In Fig. 4 ist die Komplexierung des Farbstoffs mit Cyanid dar gestellt. Das Spektrum des unkomplexierten Farbstoffs zeigt ein Extinktionsmaximum bei 446 nm. In der komplexierten Form sind zwei Extinktionsmaxima bei 552 nm und bei 592 nm vorhan den. Die Absorptionsbande verschiebt sich in den roten Spek tralbereich (bathochrome Farbverschiebung). Das Differenzspek trum ist in Fig. 5 dargestellt. Es zeigt die Extinktionsände rung bei der Beprobung mit Cyanid. Bei 586 nm befindet sich eine ausgeprägt positive, bei 446 eine negative Änderung des Absorptionsspektrums. Als Sensorsignal wird die Differenz der Extinktionen bei den Wellenlängen 586-466 verwendet.In Fig. 4 the complexation of the dye with cyanide is presented. The spectrum of the uncomplexed dye shows an extinction maximum at 446 nm. In the complexed form there are two extinction maxima at 552 nm and at 592 nm. The absorption band shifts into the red spectral range (bathochromic color shift). The difference spectrum is shown in FIG. 5. It shows the change in extinction when sampling with cyanide. At 586 nm there is a clearly positive change in the absorption spectrum, at 446 there is a negative one. The difference in absorbance at wavelengths 586-466 is used as the sensor signal.
Fig. 6 zeigt die Komplexierung des Farbstoffs bei verschie denen pH-Werten bei konstanter Cyanid-Konzentration. Aus der Figur geht hervor, daß die Einstellung des pH-Wertes am schnellsten bei hohen pH-Werten erfolgt. Bei einem pH-Wert von über 10 ist die Komplexierung bei einer Cyanid-Konzentration von 1.10-3 mol/l Cyanid in 2-3 min abgeschlossen. Das Sensorsignal ist bei jedem der untersuchten pH-Werte reversi bel; eine hinreichend schnelle Dekomplexierung erfolgt jedoch im neutralen oder sauren Bereich. Eine schnelle Regenerierung des Sensors innerhalb von 2 min kann mit einer Säurelösung, z. B. mit einer 0,1 M Salzsäurelösung, erfolgen. Fig. 6 shows the complexation of the dye at various pH values with a constant cyanide concentration. The figure shows that the fastest way to adjust the pH is at high pH values. At a pH of over 10, the complexation is completed in 2-3 min at a cyanide concentration of 1.10 -3 mol / l cyanide. The sensor signal is reversible at each of the examined pH values; however, a sufficiently quick decomplexation takes place in the neutral or acidic range. A quick regeneration of the sensor within 2 minutes can be done with an acid solution, e.g. B. with a 0.1 M hydrochloric acid solution.
Zur Bestimmung der Sensitivität wurde der Sensor mit verschie denen Konzentrationen beprobt. Fig. 7 zeigt den stufenförmigen Anstieg bei ansteigenden Cyanid-Konzentrationen. Aus Fig. 7 wurde eine Kalibrierungskurve erstellt, die in Fig. 8 darge stellt ist. Es ergibt sich ein s-förmiger Verlauf der Kali brierungskurve.To determine the sensitivity, the sensor was sampled with various concentrations. Fig. 7 shows the step increase with increasing cyanide concentrations. A calibration curve was created from FIG. 7, which is shown in FIG. 8. There is an S-shaped course of the calibration curve.
Um die Querempfindlichkeiten des Sensors gegenüber anderen Anionen zu untersuchen, wurde zunächst mit Cyanid beprobt und anschließend regeneriert (siehe Fig. 9). Es ist zu erkennen, daß der Farbstoff unbeladen ist und auf Cyanid reagiert. An schließend wurde der Sensor einer Störionenkonzentration von 1.10-3 mol/l beprobt. Es zeigte sich, daß mit den untersuchten Störionen Chlorid, Sulfat, Nitrat, Hydrogencarbonat, Phosphat, Oxalat, Bromid und Jodid keine Änderung des Signals erhalten wird. Im Anschluß daran wurde mit Cyanid beprobt und regene riert. Die Cyanid-Sensitivität bleib dabei voll erhalten, d. h. , die anwesenden Störionen haben die Funktion des Sensors nicht beeinträchtigt.In order to investigate the cross-sensitivity of the sensor to other anions, cyanide was first sampled and then regenerated (see FIG. 9). It can be seen that the dye is empty and reacts to cyanide. The sensor was then sampled at a concentration of interference ions of 1.10 -3 mol / l. It was found that with the investigated interference ions chloride, sulfate, nitrate, hydrogen carbonate, phosphate, oxalate, bromide and iodide, no change in the signal is obtained. Subsequently, cyanide was sampled and regenerated. The cyanide sensitivity remains fully intact, ie the interference ions present have not affected the function of the sensor.
Die Stabilität des Sensors bei Beprobung mit entionisiertem Wasser über einen Zeitraum von einigen Monaten zeigen keine signifikante Änderung des Sensorverhaltens (Kinetik, Ampli tude).The stability of the sensor when sampling with deionized Water over a period of a few months does not show any significant change in sensor behavior (kinetics, ampli tude).
Claims (3)
wobei R beliebige Reste einschließlich Wasserstoff und L1, L2 beliebige Liganden sind. 1. Sensor in which a layer of a cation exchanger which is loaded with a positively charged dye with complexing properties is applied to a support, characterized in that the following compound is used as the dye
where R is any radical including hydrogen and L 1 , L 2 are any ligand.
- a) Hydrolyse von Cobalamin zu Cobinsäure,
- b) Reduktion von 1-(3-Nitrobenzyloxymethyl)-pyridiniumchlo rid (NBOP) zu 1-(3-Aminobenzyloxymethyl)-pyridiniumace tat (ABOP),
- c) Kupplungsreaktion zwischen 1 mol der Cobinsäure und 6 mol des 1-(3-Aminobenzyloxymethyl)-pyridiniumacetat in der Weise, daß die Aminogruppen des -(3-Aminobenzyloxy methyl)-pyridiniumacetats mit den Säuregruppen der Co binsäure ein Säureamid bilden.
- a) hydrolysis of cobalamin to cobic acid,
- b) reduction of 1- (3-nitrobenzyloxymethyl) pyridinium chloride (NBOP) to 1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridinium acetate (ABOP),
- c) Coupling reaction between 1 mol of cobinic acid and 6 mol of 1- (3-aminobenzyloxymethyl) pyridinium acetate in such a way that the amino groups of the - (3-aminobenzyloxy methyl) pyridinium acetate form with the acid groups of cobic acid an acid amide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996108808 DE19608808C2 (en) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | Sensor, its use and method for producing a dye for the sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996108808 DE19608808C2 (en) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | Sensor, its use and method for producing a dye for the sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19608808A1 DE19608808A1 (en) | 1997-09-11 |
DE19608808C2 true DE19608808C2 (en) | 1998-07-02 |
Family
ID=7787488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996108808 Expired - Fee Related DE19608808C2 (en) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | Sensor, its use and method for producing a dye for the sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19608808C2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2694958B1 (en) | 2011-04-05 | 2020-10-07 | CyanoGuard AG | Optical detection of cyanides, method, kit and device |
GB201716136D0 (en) | 2017-10-03 | 2017-11-15 | Cyanoguard Ag | Process |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4332512A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-30 | Kernforschungsz Karlsruhe | Sensor material for detecting ammonia |
-
1996
- 1996-03-07 DE DE1996108808 patent/DE19608808C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4332512A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-30 | Kernforschungsz Karlsruhe | Sensor material for detecting ammonia |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
DAUNERT, S. et.al.: Anal. Chem., Vol. 61, No. 5(/1989)499-503 * |
GEORGE, P. et.al.: Ann, N.Y. Acad. Sci, 88, 1960, 393 * |
MARQUES, H.M.: Dalfoc Transactions, 1991, 339-41 * |
MOVALES-BAHNIL, A. et.al.: Sensor and Actuators B, 13-14, (1993)424-426 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19608808A1 (en) | 1997-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0837327B1 (en) | Process and sensor layer for the quantitative determination of at least one chemical component of a gaseous or liquid sample | |
EP1346220B1 (en) | Sensor for luminescence optical determination of an analyte | |
DE3720736C2 (en) | ||
DE2829091A1 (en) | INSOLUBILIZED REAGENTS CONTAINING GEL GEL | |
Midorikawa et al. | Molecular masses and chromophoric properties of dissolved organic ligands for copper (II) in oceanic water | |
CN109705111B (en) | Mercury ion detection probe and preparation method and application thereof | |
EP0300990B1 (en) | Protective coating for the part of an optical ion sensor in contact with the sample | |
EP0085320A2 (en) | Potassium reagent and process for the determination of potassium ions | |
KR101431320B1 (en) | Squarylium dye and method for detecting anion | |
CN107643271B (en) | Salicylic acid-Mn doped ZnS quantum dot composite nanoparticle ratio type fluorescent probe and preparation method and application thereof | |
CN113278157B (en) | Cadmium coordination polymer and preparation method and application thereof | |
Midorikawa et al. | Extraction and characterization of organic ligands from oceanic water columns by immobilized metal ion affinity chromatography | |
Ensafi et al. | Spectrophotometric reaction rate method for the determination of trace amounts of vanadium (V) by its catalytic effect on the oxidation of Nile Blue with bromate | |
DE19608808C2 (en) | Sensor, its use and method for producing a dye for the sensor | |
CN109705029B (en) | Carbon quantum dot modified by hydroxypyridone compound and preparation and application thereof | |
CN110878100B (en) | Cyanide ion probe capable of being recognized by naked eyes, preparation method thereof and application of cyanide ion probe in detection of cyanide ions in water-containing system | |
Rezaei et al. | Nickel (II) selective PVC-based membrane sensor using a schiff base | |
CN113185704A (en) | Zinc coordination polymer and preparation method and application thereof | |
Gregor et al. | Evidence for aliphatic mixed mode coordination in copper (II)–fulvic acid complexes | |
Shahamirifard et al. | Design and construction of a new optical solid-state mercury (II) sensor based on PVC membrane sensitized with colloidal carbon dots | |
Nakamura et al. | Highly sensitive spectrophotometric and spectrofluorometric determinations of albumin with 5, 10, 15, 20-tetrakis (4-sulfophenyl) porphine | |
Zhang et al. | Highly selective sensing of lead ion based on α-, β-, γ-, and δ-tetrakis (3, 5-dibromo-2-hydroxylphenyl) porphyrin/β-CD inclusion complex | |
CN107727620A (en) | A kind of Rhodamine Derivatives and its application in terms of nitrite ion is detected | |
DE4105531C2 (en) | 4-aminocalcein, process for its preparation and use | |
CN108760707B (en) | Application of probe reagent |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |