DE19847370A1 - Use of perylene tetracarbobisimide dyes, tetraesters and tetracarboxylates are used as standard substances in fluorimetry and of bisanhydride as starting material - Google Patents

Use of perylene tetracarbobisimide dyes, tetraesters and tetracarboxylates are used as standard substances in fluorimetry and of bisanhydride as starting material

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Abstract

The claims cover the use of perylene dyes and its deriveratives (perylene-3,4:9,10-tetracarbobisimides) (I), perylenetetracarboxylic tetraesters (II) and tetracarboxylates (III) are used as standard substances for fluorimetry; and perylene-3,4:9,10-tetracarboxylic bisanhydride (IV) as starting material for (III) as an analytical function for correction of the fluorimeter. The use of perylene dyes (perylene-3,4:9,10-tetracarbobisimides) (I) of formula (A; X = NR<1>; Y = NR<2> ) as standard substances for fluorimetry is claimed; R<1>, R<2> = hydrogen, (cyclo)aliphatic groups with up to 36 carbon (C) atoms or (hetero)aromatic groups, preferably with 1-4 alkyl substituents, each with up to 18 C atoms . Independent claims are also included for (a) the use of perylenetetracarboxylic tetraesters (II) as standard substances for fluorimetry; (b) the use of perylene-3,4,9,10-tetracarboxylates (III) as fluorescence standard in the aqueous phase; (c) the use of perylene-3,4:9,10-tetracarboxylic bisanhydride (IV) of formula (A; X, Y = O ) as starting material for the production of (III) by hydrolysis; (d) the use of an analytical function, preferably exponential functions, as correction for the fluorimeter.

Description

Die Bestimmung von Fluoreszenzquantenausbeuten von Farbstoffen ist keineswegs ein Routineverfahren[1]. Die Messung von absoluten Quantenausbeuten erfordert eine spezielle Ausrüstung. Darüber hinaus setzt die Messung der Quantenausbeuten über die Fluoreszenzintensität, über das Thermal-Blooming-Verfahren oder über die Anwendung von Ultraschall-Verfahren eine erhebliche Erfahrung des Experimentators voraus, um systematische Meßfehler auszuschließen, die z. B durch Lichtverluste bei Reflexionen an den Küvettenfenstern entstehen. Eine Alternative hierzu ist die Berechnung der Fluoreszenzquantenausbeuten aus den leichter zu bestimmenden Fluoreszenzabklingzeiten. Dafür wird jedoch der präzise molare Extinktionskoeffizient des Farbstoffs benötigt, der eine analytisch reine Probe der Substanz erfordert. Dies kann problematisch sein, wenn nur sehr kleine Mengen an Farbstoff zur Verfügung stehen oder wenn der Farbstoff nicht in einer stöchiometrischen Zusammensetzung erhalten werden kann.The determination of fluorescence quantum yields of dyes is by no means a routine procedure [1] . The measurement of absolute quantum yields requires special equipment. In addition, the measurement of the quantum yields via the fluorescence intensity, via the thermal blooming method or via the use of ultrasound methods requires considerable experience of the experimenter in order to rule out systematic measurement errors which, for. B are caused by loss of light due to reflections at the cuvette windows. An alternative to this is to calculate the fluorescence quantum yields from the easier to determine fluorescence decay times. However, this requires the precise molar extinction coefficient of the dye, which requires an analytically pure sample of the substance. This can be problematic if only very small amounts of dye are available or if the dye cannot be obtained in a stoichiometric composition.

Demgegenüber kann die Bestimmung von Fluoreszenzquantenausbeuten relativ zu einem Fluoreszenz-Standard grundsätzlich sogar mit Routine-Fluoreszenzspektrometern ausgeführt werden, und viele systematische Fehler heben sich bei diesem Verfahren auf. Jedoch sind diese Spektrometer üblicherweise weder in bezug auf die Monochromator-Transmission noch auf die Photomultiplier-Empfindlichkeit (Detektor-Empfindlichkeit) spektral korrigiert. Außerdem gibt es keine einfachen Fluoreszenz-Standards, mit denen die Kalibrierung routinemäßig überprüft werden kann ("Qualitätskontrolle"). Darüber hinaus erfordert z. B. die Verwendung des heute üblicherweise eingesetzten Chininsulfats eine besondere Sorgfalt, da die Meßbedingungen genau eingehalten werden müssen, und seine Fluoreszenzquantenausbeute ist nicht 100%, sondern nur 54.6%[2][3][4] beträgt. Der konkurrierende Quenchprozeß ist gegen äußere Einflüsse, wie z. B. die Meßtemperatur empfindlich. Ein unkompliziert zu handhabender, unempfindlicher Fluoreszenz-Standard wäre daher von Interesse, der möglichst mit 100% Quantenausbeute fluoresziert.In contrast, the determination of fluorescence quantum yields relative to a fluorescence standard can in principle even be carried out with routine fluorescence spectrometers, and many systematic errors are eliminated in this method. However, these spectrometers are usually not spectrally corrected for either the monochromator transmission or the photomultiplier sensitivity (detector sensitivity). In addition, there are no simple fluorescence standards with which the calibration can be routinely checked ("quality control"). In addition, z. For example, special care must be taken when using quinine sulfate, which is commonly used today, since the measurement conditions must be strictly observed, and its fluorescence quantum yield is not 100%, but only 54.6% [2] [3] [4] . The competing quench process is against external influences, such as. B. the measuring temperature sensitive. An uncomplicated, insensitive fluorescence standard that would fluoresce with 100% quantum yield would therefore be of interest.

ErgebnisseResults

Als Fluoreszenz-Standards kommen grundsätzlich Perylen-Derivate in Betracht, da viele Derivate ausgesprochen hohe Fluoreszenzquantenausbeuten aufweisen. Von diesen ist das Perylen-3,4 : 9,10-tetracarbonsäurebisimid S-13 (1)[5] besonders geeignet, weil es sich durch seine außergewöhnlich große Lichtechtheit, leichte Löslichkeit in organischen Medien, geringe Tendenz zur Aggregation, seinen hohen molaren Extinktionskoeffizient und seine erstaunlich hohe Fluoreszenzquantenausbeute von 100% auszeichnet. Die letztere wird außerdem erstaunlicherweise nicht durch Luft-Sauerstoff im Lösungsmittel beeinflußt. Der Farbstoff S-13 kann leicht durch eine einstufige Kondensation dargestellt und durch eine Standard-Säulenchromatographie hochrein erhalten werden - für weitere Einzelheiten siehe Ref.[6].Perylene derivatives are generally considered as fluorescence standards, since many derivatives have extremely high fluorescence quantum yields. Of these, the perylene-3,4: 9,10-tetracarboxylic acid bisimide S-13 (1) [5] is particularly suitable because of its exceptionally high light fastness, easy solubility in organic media, low tendency to aggregate, and its high molar Extinction coefficient and its astonishingly high fluorescence quantum yield of 100%. The latter is also surprisingly not affected by air-oxygen in the solvent. The dye S-13 can easily be prepared by a one-step condensation and can be obtained with high purity by standard column chromatography - for further details see ref. [6] .

Chloroform ist ein geeignetes Lösungsmittel für die Bestimmung von Fluoreszenzquantenausbeuten, weil viele Farbstoffe in diesem Lösungsmittel eine geringe Tendenz zur Aggregation zeigen. Die UV/Vis-Spektren von S-13 in Chloroform sind in Abb. 1 angegeben. Das Fluoreszenzspektrum von S-13 in Chloroform ist strukturiert mit Banden bei λmax((Irel): 534.0 nm (1.000), 576.3 (0.530), 624.2 (0.115) und 681 (0.014). Die Lage der Banden (λmax) kann für eine Wellenlängen-Kalibrierung des Fluoreszenzspektrometers verwendet werden und die relativen Intensitäten (Irel) für eine spektrale Korrektur der Spektrometer-Empfindlichkeit bzw. für die Überprüfung einer solchen Korrektur.Chloroform is a suitable solvent for the determination of fluorescence quantum yields because many dyes in this solvent show little tendency to aggregate. The UV / Vis spectra of S-13 in chloroform are shown in Fig. 1. The fluorescence spectrum of S-13 in chloroform is structured with bands at λ max ((I rel ): 534.0 nm (1,000), 576.3 (0.530), 624.2 (0.115) and 681 (0.014). The position of the bands (λ max ) can be used for a wavelength calibration of the fluorescence spectrometer and the relative intensities (I rel ) for a spectral correction of the spectrometer sensitivity or for checking such a correction.

Der UV/Vis-Absorptions- und Fluoreszenzbereich des Farbstoffs S-13 ist ein guter Kompromiß für seine Verwendung als Fluoreszenzstandard. Der Perylen-3,4,9,10- tetracarbonsäure-tetraester (2) ist eine Alternative, wenn ein Standard für kürzere Wellenlängen benötigt wird: λmax(Irel): 487 nm (1.000), 520 (0.739), 559 sh (0.255), 612 sh (0.047) in Chloroform (siehe Abb. 2). Die Fluoreszenzquantenausbeute von 2 ist ebenfalls 100% und ist unempfindlich gegen den üblichen Sauerstoffgehalt der Lösungsmittel. Die Löslichkeit und die Photostabilität von 2 sind völlig ausreichend für seine Verwendung als Fluoreszenzstandard, sie sind aber nicht so hoch, wie die von S-13.The UV / Vis absorption and fluorescence range of dye S-13 is a good compromise for its use as a fluorescence standard. The perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid tetraester (2) is an alternative if a standard for shorter wavelengths is required: λ max (I rel ): 487 nm (1,000), 520 (0.739), 559 sh (0.255), 612 sh (0.047) in chloroform (see Fig. 2). The fluorescence quantum yield of 2 is also 100% and is insensitive to the usual oxygen content of the solvents. The solubility and photostability of 2 are quite sufficient for its use as a fluorescence standard, but they are not as high as that of S-13.

Für noch kürzere Wellenlängen kann Perylen selbst als Fluoreszenzstandard verwendet werden: λmax(Irel): 442.7 nm (1.000), 472.0 (0.729), 504.4 (0.240), 542 sh (0.049) in Chloroform (siehe Abb. 3). Die Fluoreszenzquantenausbeute von Perylen ist nahezu 100% (92% in Ethanol[3]). Seine Photostabilität ist aber merklich kleiner als die der anderen vorgestellten Fluoresenzstandards, insbesondere in Gegenwart von Sauerstoff. Perylen sollte daher nur in Sonderfällen verwendet werden. For even shorter wavelengths, perylene itself can be used as the fluorescence standard: λ max (I rel ): 442.7 nm (1,000), 472.0 (0.729), 504.4 (0.240), 542 sh (0.049) in chloroform (see Fig. 3). The fluorescence quantum yield of perylene is almost 100% (92% in ethanol [3] ). However, its photostability is noticeably lower than that of the other fluorescence standards presented, especially in the presence of oxygen. Perylene should therefore only be used in special cases.

Fluoreszenzquantenausbeuten in wäßriger PhaseFluorescence quantum yields in the aqueous phase

Bei der Messung von Fluoreszenzquantenausbeuten sollte für die Meßprobe und die Referenz das selbe Lösungsmittel verwendet werden, da ein Teil des Meß-Lichts durch Reflexion an den Küvettenfenstern verloren geht und diese Lichtverluste vom Brechungsindex des Lösungsmittels abhängen. Bei Verwendung ein und desselben Lösungsmittels kompensieren sich diese Verluste und brauchen nicht rechnerisch erfaßt werden. Für wasserlösliche Fluoreszenzfarbstoffe, die für biologische Systeme wichtig sind, benötigt man dementsprechend einen wasserlöslichen Fluoreszenzstandard. Hierfür eignet sich das Tetraanion der Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure (4), das ebenfalls mit 100% Quantenausbeute fluoresziert. Eine Aggregation von 4 in wäßriger Phase wird durch die elektrostatische Abstoßung des hoch geladenen Moleküls verhindert. Die UV/Vis-Spektren von 4 ähneln den Spektren des Tetraesters 2. Die Photostabilität von 4 ist hoch und erfüllt die Erfordernisse für einen Fluoreszenzstandard: λmax(Irel): 478.9 nm (1.000), 510.6 (0.778), 547 sh (0.295), 591 sh (0.072) in Wasser (siehe Abb. 4). Sie ist aber bereits erheblich kleiner als die von 1. Es ist für die Messungen nicht notwendig, das Salz von 4 zu isolieren, sondern es kann das Anhydrid 3 verwendet werden, das als technisches Pigment (C. I. 71127) in reiner Form zugänglich ist. 3 kann durch die Einwirkung von wäßriger Kaliumcarbonat-Lösung in 4 überführt werden.When measuring fluorescence quantum yields, the same solvent should be used for the measurement sample and the reference, since part of the measurement light is lost through reflection at the cuvette windows and these light losses depend on the refractive index of the solvent. When using one and the same solvent, these losses are compensated for and need not be calculated. Accordingly, a water-soluble fluorescence standard is required for water-soluble fluorescent dyes which are important for biological systems. The tetraanion of perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid (4) is suitable for this, which also fluoresces with 100% quantum yield. An aggregation of 4 in the aqueous phase is prevented by the electrostatic repulsion of the highly charged molecule. The UV / Vis spectra of 4 are similar to the spectra of tetraester 2. The photostability of 4 is high and meets the requirements for a fluorescence standard: λ max (I rel ): 478.9 nm (1,000), 510.6 (0.778), 547 sh ( 0.295), 591 sh (0.072) in water (see Fig. 4). However, it is already considerably smaller than that of 1. It is not necessary for the measurements to isolate the salt of 4, but the anhydride 3 can be used, which is accessible as a technical pigment (CI 71127) in pure form. 3 can be converted into 4 by the action of aqueous potassium carbonate solution.

Hinweise für praktische MessungenInstructions for practical measurements

Die Fluoreszenzquantenausbeuten der Mehrzahl der Fluoreszenzfarbstoffe sind nahezu unabhängig von der Anregungswellenlänge - hiervon wird z. B. in großem Umfang bei Quantenzählern Gebrauch gemacht. Die Anregungswellenlänge der überwiegenden Zahl der Fluoreszenzfarbstoffe kann damit grundsätzlich über den gesamten Bereich des Absorptionsspektrums frei gewählt werden. Es wird jedoch die genaue Absorption des Farbstoffs bei der Anregungwellenlänge für die Berechnung der Fluoreszenzquantenausbeuten benötigt. Das Lambert-Beer'sche Gesetz ist aber am besten dort erfüllt, wo die Steigung des Spektrum Null ist (waagerechte Tangente) - dies ist durch das begrenzte Auflösungsvermögen des Fluoreszenz-Anregungsmonochromators bedingt. Die Fluoreszenzanregung sollte daher bevorzugt in der Nähe von Maxima und Minima der Absorptionsspektren des Fluoreszenzfarbstoffs und des Referenzfarbstoff erfolgen. Diese Problematik entfällt natürlich, wenn zur Anregung ein monochromatischer Laser verwendet wird.The fluorescence quantum yields of the majority of the fluorescent dyes are almost regardless of the excitation wavelength - z. B. on a large scale Quantum counters. The excitation wavelength of the majority of the Fluorescent dyes can therefore basically cover the entire range of Absorption spectrum can be chosen freely. However, the exact absorption of the Dye at the excitation wavelength for the calculation of the fluorescence quantum yields needed. However, Lambert-Beer law is best fulfilled where the slope of the Spectrum is zero (horizontal tangent) - this is due to the limited resolution of the fluorescence excitation monochromator. The fluorescence excitation should therefore preferred in the vicinity of maxima and minima of the absorption spectra of the  Fluorescent dye and the reference dye. This problem does not apply of course, if a monochromatic laser is used for excitation.

Die Aggregationen von Farbstoffen ist für Fluoreszenz-Quench-Prozesse von besonderer Bedeutung. Chloroform als Lösungsmittel verringert die Tendenz zur Aggregation von Aromaten und kann als Standard-Lösungsmittel für Fluoreszenzmessungen empfohlen werden, da die Mehrzahl der Farbstoffe Aromaten als Teilstrukturen enthält. Eine Aggregation kann durch die Messung der Fluoreszenzquantenausbeuten bei zwei oder mehr verschiedenen Farbstoff-Konzentrationen erkannt werden. Ein weiteres, typisches Indiz für Aggregationen ist eine Veränderung der Linienform der Farbstoff-Absorptionsspektren, die für molekulardisperse Farbstoffe eine Gauß-Funktion ist, aber eine Lorentz-Funktion für Aggregate[7]. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, daß insbesondere bei dynamischen Austauschprozessen bereits verhältnismäßig kleine Anteile an Aggregaten die Fluoreszenzquantenausbeute erheblich verringern können.The aggregation of dyes is of particular importance for fluorescence quench processes. Chloroform as a solvent reduces the tendency for aromatics to aggregate and can be recommended as a standard solvent for fluorescence measurements, since the majority of the dyes contain aromatics as partial structures. An aggregation can be recognized by measuring the fluorescence quantum yields at two or more different dye concentrations. Another typical indication for aggregations is a change in the line shape of the dye absorption spectra, which is a Gaussian function for molecularly disperse dyes, but a Lorentz function for aggregates [7] . However, it must be taken into account here that, especially in dynamic exchange processes, even relatively small proportions of aggregates can significantly reduce the fluorescence quantum yield.

Sauerstoff löst sich in den verwendeten Lösungsmitteln und kann zur Fluoreszenzquenchung führen. Die Fluoreszenzquantenausbeute der gelösten Perylenfarbstoffe ist unempfindlich gegen Luft-Sauerstoff bei Normaldruck - dies erleichtert das Arbeiten mit diesen Substanzen als Fluoreszenzstandards erheblich. Für viele andere Farbstoffe gilt dies jedoch nicht, so daß dann entgaste Lösungen verwendet werden müssen.Oxygen dissolves in the solvents used and can be used for fluorescence quenching to lead. The fluorescence quantum yield of the dissolved perylene dyes is insensitive against air-oxygen at normal pressure - this makes working with these substances easier significantly as fluorescence standards. However, this does not apply to many other dyes, so that then degassed solutions must be used.

Die Extinktion (E) der Probe und der Referenz müssen präzise bei der Anregungswellenlänge bestimmt werden. Hierfür wird empfohlen, Farbstoff-Lösungen mit E ungefähr 0.3/1 cm Schichtdicke bei der Anregungswellenlänge herzustellen und den E-Wert dann präzise zu messen. Für die Fluoreszenzmessungen sind dann diese Lösungen exakt 1 : 10 zu verdünnen. Die Verwendung einer Küvette mit 10 cm Schichtdicke wäre für die Absorptionsmessungen eine Alternative, ist aber schlechter zu hantieren und erfordert mehr spektroskopisch reines Lösungsmittel.The absorbance (E) of the sample and the reference must be precise at the excitation wavelength be determined. For this it is recommended to use dye solutions with E about 0.3 / 1 cm Produce layer thickness at the excitation wavelength and then the E value precisely measure up. These solutions must then be diluted 1:10 for the fluorescence measurements. The use of a cuvette with a layer thickness of 10 cm would be used for the absorption measurements an alternative, but is more difficult to handle and requires more spectroscopically pure Solvent.

Die Reabsorption des Fluoreszenzlichts durch den Farbstoff selbst kann eine systematische Fehlerquelle für die Messung von Fluoreszenzquantenausbeuten sein. Stark fluoreszierende Farbstoffe, wie z. B. S-13, können bei geringen optischen Dichten vermessen werden (z. B. E = 0.03/1 cm). Die Reabsorption muß jedoch bei schwächer fluoreszierenden Farbstoffen berücksichtigt werden, bei denen höhere optische Dichten für die Messungen erforderlich sind.The reabsorption of the fluorescent light by the dye itself can be systematic Be a source of error for the measurement of fluorescence quantum yields. Highly fluorescent Dyes such as B. S-13, can be measured at low optical densities (e.g. E = 0.03 / 1 cm). However, the reabsorption must be carried out with weakly fluorescent dyes  are taken into account where higher optical densities are required for the measurements are.

Die Berechnung von Fluoreszenzquantenausbeuten
The calculation of fluorescence quantum yields

Φ = (Φref.f.Eref)/(fref.E) (1)Φ = (Φ ref .fE ref ) / (f ref .E) (1)

Wenn das Lösungsmittel für die Fluoreszenz-Probe und die Referenz ein und das selbe ist, dann kann die Fluoreszenzquantenausbeute der Referenz mit Hilfe von Formel (1) berechnet werden, in der Φ die Fluoreszenzquantenausbeute der Probe ist und Φref die der Referenz. E und Eref sind die Extinktionen der Probe bzw. der Referenz bei der Anregungswellenlänge. Die Anregung der Probe und der Referenz sollte bevorzugt bei der selben Wellenlänge erfolgen, damit keine spektrale Kalibrierung des Anregungslichts erforderlich ist, die ihrerseits fehlerbehaftet wäre. f und fref sind die Integrale der Fluoreszenzspektren der Probe bzw. der Referenz. Die Integration der Spektren hat den weiteren Vorteil, daß die Einzelintensitäten der Fluoreszenz-Spektren gemittelt werden, so daß das Rauschen des Spektrometers von geringerer Bedeutung wird.If the solvent for the fluorescence sample and the reference is one and the same, then the fluorescence quantum yield of the reference can be calculated using formula (1), in which Φ is the fluorescence quantum yield of the sample and Φ ref that of the reference. E and E ref are the absorbances of the sample or reference at the excitation wavelength. The excitation of the sample and the reference should preferably take place at the same wavelength, so that no spectral calibration of the excitation light is required, which in turn would be faulty. f and f ref are the integrals of the fluorescence spectra of the sample and the reference, respectively. The integration of the spectra has the further advantage that the individual intensities of the fluorescence spectra are averaged, so that the noise of the spectrometer becomes less important.

Ergebnisse und DiskussionResults and discussion

Die sehr gute Brauchbarkeit der Farbstoffe 1, 2 und 4 als Fluoreszenz-Standards ist durch viele Messungen in unseren Laboratorien belegt. Die Substanzen eignen sich insbesondere als Standards für Routine-Fluoreszenzmessungen. Die Reproduzierbarkeit der Bestimmung von Fluoreszenzquantenausbeuten liegt bei 1% und besser. Der absolute Fehler wird auf 5 bis 10% geschätzt. Die vorgestellte relative Messung von Fluoreszenzquantenausbeuten erfordert nur sehr wenig Substanz, nicht mehr als für eine Absorptionsmessung nötig ist, so daß sogar von Farbstoff-Spuren die Fluoreszenzquantenausbeute bestimmt werden kann. Der molare Extinktionskoeffizient des Farbstoffs braucht nicht bekannt zu sein, sondern es muß lediglich die genaue Extinktion der Lösung bei der Anregungswellenlänge gemessen werden.The very good usability of dyes 1, 2 and 4 as fluorescence standards is through many measurements in our laboratories are documented. The substances are particularly suitable as Standards for routine fluorescence measurements. The reproducibility of the determination of Fluorescence quantum yields are 1% and better. The absolute error is 5 to 10% estimated. The relative measurement of fluorescence quantum yields presented requires very little substance, not more than is necessary for an absorption measurement, so that even of fluorescent traces the fluorescence quantum yield can be determined. The molar The extinction coefficient of the dye need not be known, it just has to the exact absorbance of the solution can be measured at the excitation wavelength.

Weitere Derivate von 1 und 2 als FluoreszenzstandardsOther derivatives of 1 and 2 as fluorescence standards

Der Chromophor von 1 hat an den Stickstoffatomen Orbitalknoten im HOMO und LUMO und Knoten[8] und zumindest sehr kleine Orbitalkoeffizienten oder Knoten in den benachbarten Orbitalen (HOMO-1 und LUMO+1). Es besteht daher in bezug auf Substituenten an diesen Atomen ein "abgeschlossener Chromophor". Dies ist für die Verwendung als Fluoreszenzstandard von besonderem Vorteil, da man dadurch in der Wahl der Substituenten an diesen Atomen in weiten Grenzen frei ist. Man kann also die anderen Eigenschaften des Farbstoffs problemlos mit den Substituenten steuern. Durch den 1- Hexylheptyl-Rest in 1 (S-13, "Schwalbenschwanz-Substituent"[8]) wird z. B. eine leichte Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln erreicht. Der Substituent ist dabei ein guter Kompromiß für die praktische Verwendung des Farbstoffs, da die kürzerkettigen Homologen (z. B. das 1-Pentylhexyl-Derivat) weniger leicht löslich sind, während die höheren Homologen schlechter kristallisieren, so daß ihre Reinigung aufwendiger wird. Für extreme Löslichkeits- Anforderungen ist noch das Derivat mit dem 1-Nonyldecyl-Rest zu empfehlen, so daß man dann die aufwendigere Reinigung in Kauf nimmt. Alternativen wären noch n-Alkyl-Derivate oder Cycloalkyl-Derivate, die letzteren insbesondere im Bereich der mittleren bis großen Ringe. Die Löslichkeiten dieser Farbstoffe sind im allgemeinen geringer als die von 1, sie sind im allgemeinen schwieriger hochrein darzustellen und haben keine Vorteile gegenüber 1. Als weitere Alternative zu 1 könnte man sich Farbstoffe mit unterschiedlichen Kettenlängen der "Schwalbenschwanz-Reste" vorstellen. Hierbei erhält man den Farbstoff bei der Synthese üblicherweise als Diastereomeren-Gemisch. Dies verkompliziert ebenfalls die Aufarbeitung bzw. die Analytik der Substanzen, so daß auch diese Substitution keine Vorteile gegenüber 1 hat.The chromophore of 1 has orbital nodes on the nitrogen atoms in HOMO and LUMO and nodes [8] and at least very small orbital coefficients or nodes in the neighboring orbitals (HOMO-1 and LUMO + 1). There is therefore a "closed chromophore" with respect to substituents on these atoms. This is of particular advantage for use as a fluorescence standard, since the choice of substituents on these atoms is thus free within wide limits. You can easily control the other properties of the dye with the substituents. The 1-hexylheptyl residue in 1 (S-13, "dovetail substituent" [8] ) z. B. easy solubility in organic solvents. The substituent is a good compromise for the practical use of the dye, since the shorter-chain homologs (e.g. the 1-pentylhexyl derivative) are less readily soluble, while the higher homologues crystallize more poorly, so that their purification is more complicated. For extreme solubility requirements, the derivative with the 1-nonyldecyl residue is still recommended, so that one then has to accept the more complex cleaning. Alternatives would be n-alkyl derivatives or cycloalkyl derivatives, the latter in particular in the area of the medium to large rings. The solubilities of these dyes are generally lower than that of 1, they are generally more difficult to prepare in high purity and have no advantages over 1. As a further alternative to 1, dyes with different chain lengths of the "dovetail residues" could be imagined. The dye is usually obtained in the synthesis as a mixture of diastereomers. This also complicates the processing or the analysis of the substances, so that this substitution also has no advantages over 1.

Perylenbisimide mit aromatischen Substituenten an den Stickstoff-Atomen fluoreszieren ebenfalls sehr stark. Das Phenyl-Derivat ist dabei ausgesprochen schwerlöslich, so daß es als Fluoreszenz-Standard wenig geeignet ist. Die Löslichkeit kann aber durch Alkyl-Substituenten erheblich erhöht werden. Beispiele sind das 2,5-Di-tert-butylphenyl-, 3,5-Di-tert-butylphenyl-, 2,5-Di-iso-propylphenyl-, 3,5-Di-iso-propylphenyl-, 2,6-Di-iso-propylphenyl-, 2,4,6-Tri­ iso-propylphenyl-, 2-tert-Butylphenyl-, 3-tert-Butylphenyl-, 4-tert-Butylphenyl-, 2- Methylphenyl-, 3-Methylphenyl-, 4-Methylphenyl-, 2-Methylphenyl-, 2,6-Dimethylphenyl-, 2,5-Dimethylphenyl- und das 2,4,6-Trimethylphenyl-Derivat. Auch Kombinationen dieser Alkyl-Substituenten sind denkbar. Als Beispiele seien hier das 4-tert-Butyl-2,6- dimethylphenyl- und das 4,6-Di-tert-butyl-2-methylphenyl-Derivat genannt. Höhere Homologe des Benzols, wie z. B. der Naphthyl-Rest oder Anthryl-Rest können eingesetzt werden - zur Löslichkeitssteigerung ist die Substitution mit den genannten Alkylgruppen zu empfehlen. Auch heterocyclische Substituenten sind denkbar. Beispiele sind der 2-Pyridyl, 3- Pyridyl-, 4-Pyridyl-, 2-Chinolyl, 3-Chinolyl, 4-Chinolyl, 5-Chinolyl-, 6-Chinolyl-, 7- Chinolyl-, 8-Chinolyl-, 1-Isochinolyl, 3-Isochinolyl, 4-Isochinolyl, 5-Isochinolyl-, 6- Isochinolyl-, 7-Isochinolyl-, 8-Isochinolyl-, 2-Thiophenyl- und 3-Thiophenyl-Rest. Auch bei diesen heterocyclisch substituierten Farbstoffen wird zweckmäßigerweise eine Erhöhung der Löslichkeit mit den unter dem Phenyl-Rest genannten Alkylgruppen erreicht. Die aromatisch substituierten Farbstoffe haben im allgem. keine Vorteile gegenüber dem Farbstoff 1, da ihre Photostabilitäten durchweg geringer sind als die von 1 und da ihre Fluoreszenzquantenausbeuten durchweg etwas geringer sind als die von 1.Fluoresce perylene bisimides with aromatic substituents on the nitrogen atoms also very strong. The phenyl derivative is extremely poorly soluble, so that it as Fluorescence standard is not very suitable. Solubility can, however, be caused by alkyl substituents be significantly increased. Examples are 2,5-di-tert-butylphenyl-, 3,5-di-tert-butylphenyl-, 2,5-di-iso-propylphenyl-, 3,5-di-iso-propylphenyl-, 2,6-di-iso-propylphenyl-, 2,4,6-tri isopropylphenyl, 2-tert-butylphenyl, 3-tert-butylphenyl, 4-tert-butylphenyl, 2- Methylphenyl, 3-methylphenyl, 4-methylphenyl, 2-methylphenyl, 2,6-dimethylphenyl, 2,5-dimethylphenyl and the 2,4,6-trimethylphenyl derivative. Combinations of these too Alkyl substituents are conceivable. Examples include 4-tert-butyl-2,6- dimethylphenyl and the 4,6-di-tert-butyl-2-methylphenyl derivative called. Higher Homologs of benzene, such as. B. the naphthyl radical or anthryl radical can be used  - to increase the solubility, the substitution with the alkyl groups mentioned is too recommend. Heterocyclic substituents are also conceivable. Examples are 2-pyridyl, 3- Pyridyl, 4-pyridyl, 2-quinolyl, 3-quinolyl, 4-quinolyl, 5-quinolyl, 6-quinolyl, 7- Quinolyl, 8-quinolyl, 1-isoquinolyl, 3-isoquinolyl, 4-isoquinolyl, 5-isoquinolyl, 6- Isoquinolyl, 7-isoquinolyl, 8-isoquinolyl, 2-thiophenyl and 3-thiophenyl radical. Also at these heterocyclically substituted dyes is advantageously an increase in Solubility achieved with the alkyl groups mentioned under the phenyl radical. The aromatic Substituted dyes generally have. no advantages over dye 1 because its Photostabilities are consistently lower than that of 1 and because of it Fluorescence quantum yields are consistently slightly lower than that of 1.

Die unter 1 genannten alternativen Substituenten können auch als Alkohol-Komponente in Farbstoffen eingesetzt werden, die zu 2 analoge Ester sind. Diese sind aber erheblich schwieriger zu synthetisieren als 2. Außerdem sind aromatische Ester im allgem. labiler gegen Hydrolyse bzw. Verseifung als rein aliphatische Ester. Es wird daher dem Farbstoff 2 der Vorzug gegeben.The alternative substituents mentioned under 1 can also be used as an alcohol component in Dyes are used which are analogous to 2 esters. But these are significant more difficult to synthesize than 2. In addition, aromatic esters are generally. more unstable against Hydrolysis or saponification as purely aliphatic esters. It is therefore the dye 2 of the Preferred.

Experimenteller TeilExperimental part Spektrale Kalibrierung von FluoreszenzspektrometernSpectral calibration of fluorescence spectrometers

Wir verwendeten für alle Messungen das Fluoreszenzspektrometer 3000 von Perkin Elmer. Die spektrale Empfindlichkeit des Photomultiplier Detektors kann unter Verwendung des S-13-Farbstoffs erfolgen. Geeichte Spektren von S-13 sind mit einen SPEX Fluorolog Spektrometer unter Verwendung einer Eichlampe des schwedischen Instituts für Standards erhalten worden. Die Korrektur unseres Spektrometers könnte Punkt-für-Punkt mit einem Korrektur-File erfolgen. Dies würde jedoch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Spektren erniedrigen, da die Korrektur-Tabelle selbst auch Rauschen und andere Abweichungen enthält. Bessere Ergebnisse wurden durch die Anwendung einer analytischen Korrekturfunktion erzielt.
We used the Perkin Elmer 3000 fluorescence spectrometer for all measurements. The spectral sensitivity of the photomultiplier detector can be done using the S-13 dye. Calibrated spectra of S-13 were obtained with a SPEX Fluorolog spectrometer using a calibration lamp from the Swedish Institute for Standards. Our spectrometer could be corrected point by point with a correction file. However, this would lower the signal-to-noise ratio of the spectra, since the correction table itself also contains noise and other deviations. Better results were achieved by using an analytical correction function.

Icorr = I.exp ((λ - 540)/47.7) (λ < 540 nm) (2)I corr = I.exp ((λ - 540) /47.7) (λ <540 nm) (2)

Wir fanden, daß die Gleichung (2) eine brauchbare, globale, spektrale Korrektur des eingebauten Photomultipliers (9781R) und der Monochromator-Transmission für den Wellenlängenbereich größer 540 nm darstellt. Hierbei ist Icorr die korrigierte Fluoreszenzintensität und I die unkorrigierte Intensität bei der Wellenlänge (λ) in nm. Das Fluoreszenzspektrum von S-13 kann z. B. hiermit hinreichend korrigiert werden. Die Photomultiplier-Empfindlichkeit fällt jedoch bei Wellenlängen größer als 650 nm erheblich ab, so daß es schwierig wird, korrekte Spektren im langwelligen Spektralbereich zu erhalten.
We found that equation (2) represents a useful global spectral correction of the built-in photomultiplier (9781R) and monochromator transmission for the wavelength range greater than 540 nm. Here I corr is the corrected fluorescence intensity and I is the uncorrected intensity at the wavelength (λ) in nm. The fluorescence spectrum of S-13 can be e.g. B. are hereby corrected sufficiently. However, the photomultiplier sensitivity drops considerably at wavelengths greater than 650 nm, so that it becomes difficult to obtain correct spectra in the long-wave spectral range.

Iph. = I.1.25.(1 + exp ((λ - 403.04)/-370).(1 + exp ((λ - 413.04)/130).(1 + exp ((λ - 842)/12) (3)
I ph. = I.1.25. (1 + exp ((λ - 403.04) / - 370). (1 + exp ((λ - 413.04) / 130). (1 + exp ((λ - 842) / 12) (3)

Icorr = Iph..exp (0.003.(λ - 540)) (λ < 540 nm) (4)I corr = I ph. .exp (0.003. (λ - 540)) (λ <540 nm) (4)

Bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn der Detektor gegen einen rotempfindlichen Photomultiplier ausgetauscht wird (R928, Hamamatsu), mit dem der gesamte Spektralbereich des Spektrometers zugänglich wird. Die spektrale Korrektur wird dann jedoch durch die komplexere Kennlinie des Photomultipliers komplizierter: zunächst korrigierten wir hierfür die spektrale Empfindlichkeit des Detektors selbst mit Gleichung (3), in der Iph. die korrigierte Photomultiplier-Empfindlichkeit ist: Für Wellenlängen größer als 540 nm muß darüber hinaus noch die geringer werdende Monochromator-Transmission berücksichtigt werden, so daß die zusätzliche Korrektur durch Gleichung (4) erforderlich wird. Zusammen ergibt dies eine gute spektrale Korrektur für den gesamten Bereich des Spektrometers von 250 bis 800 nm. Man kann erwarten, daß ähnliche Korrekturfunktionen auch für andere Spektrometer verwendet werden können.Better results are obtained if the detector is replaced by a red-sensitive photomultiplier (R928, Hamamatsu), with which the entire spectral range of the spectrometer is accessible. However, the spectral correction is then complicated by the more complex characteristic of the photomultiplier: first we corrected the spectral sensitivity of the detector itself with equation (3), in which I ph. the corrected photomultiplier sensitivity is: For wavelengths greater than 540 nm, the decreasing monochromator transmission must also be taken into account, so that the additional correction by equation (4) is necessary. Together, this results in a good spectral correction for the entire range of the spectrometer from 250 to 800 nm. It can be expected that similar correction functions can also be used for other spectrometers.

Eine analoge Korrektur könnte man auch für das Fluoreszenzanregungsspektrum vornehmen. Die Kalibrierkurve nimmt jedoch durch die spektralen Eigenheiten der Anregungslampe einen komplexen Verlauf. Es ist deshalb hierfür eine Korrekturtabelle vorzuziehen - dies ist jedoch nur für Fluoreszenzanregungsspektren von Bedeutung, und nicht für Fluoreszenzspektren und die Messung von Fluoreszenzquantenausbeuten, weil dann bei einer konstanten Fluoreszenzanregungswellenlänge gemessen wird. An analogous correction could also be made for the fluorescence excitation spectrum. However, the calibration curve takes on due to the spectral characteristics of the excitation lamp complex course. A correction table is therefore preferable for this - but it is only of importance for fluorescence excitation spectra, and not for fluorescence spectra and the measurement of fluorescence quantum yields, because then at a constant Fluorescence excitation wavelength is measured.  

FluoreszenzstandardsFluorescence standards

Die Farbstoffe S-13 (1[9], RN 110590-84-6) und 2[10] wurden entsprechend der Literatur hergestellt und durch Säulenchromatographie (Kieselgel/Chloroform) gereinigt. Bei 1 sollte ein gelber Vorlauf sorgfältig entfernt werden, da er einen effizienten Fluoreszenzquencher enthält. Die Quench-Wirkung ist für Lösungen nicht so bedeutsam, aber bei Farbstoffen in der festen Phase ausgeprägter.The dyes S-13 (1 [9] , RN 110590-84-6) and 2 [10] were prepared according to the literature and purified by column chromatography (silica gel / chloroform). At 1, a yellow leader should be carefully removed because it contains an efficient fluorescence quencher. The quench effect is not so important for solutions, but more pronounced for dyes in the solid phase.

Der Farbstoff 4 wurde durch eine alkalische Hydrolyse des leicht in reiner Form zugänglichen Anhydrids 3 [RN 128-69-8, C. I. 71127] dargestellt. Hierfür wurde eine 1/10 N K2CO3- Lösung bereitet, indem 1.382 g wasserfreies Kaliumcarbonat mit bidestilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt wurden. Eine Mikrospatelspitze 3 (einige Milligramm) wurden in 10 ml der 1/10 N K2CO3-Lösung suspendiert und stehengelassen, bis sie sich gelb färbte mit grüner Fluoreszenz. Die Mischung wurde durch ein gestopftes Baumwoll-Filter oder durch eine D 5 Glasfritte filtriert, um den Überschuß an 3 zu entfernen, wobei die ersten Milliliter des Filtrats verworfen wurden. Die Extinktion dieser Lösung wurde durch Verdünnen mit der 1/10 N K3CO3-Lösung auf ungefähr 0.3 (437 nm, 1 cm Schichtdicke) gebracht und genau gemessen. 1.00 ml dieser Lösung wurde mit der 1/10 N K2CO3-Lösung auf 10.0 ml aufgefüllt und für die Fluoreszenzmessungen von 4 verwendet.The dye 4 was prepared by an alkaline hydrolysis of the easily accessible anhydride 3 [RN 128-69-8, CI 71127]. A 1/10 NK 2 CO 3 solution was prepared for this by making 1,382 g of anhydrous potassium carbonate to 100 ml with double-distilled water. A micro spatula tip 3 (a few milligrams) was suspended in 10 ml of the 1/10 NK 2 CO 3 solution and left to stand until it turned yellow with green fluorescence. The mixture was filtered through a plugged cotton filter or through a D 5 glass frit to remove the excess of 3, discarding the first milliliters of the filtrate. The extinction of this solution was brought to about 0.3 (437 nm, 1 cm layer thickness) by dilution with the 1/10 NK 3 CO 3 solution and measured exactly. 1.00 ml of this solution was made up to 10.0 ml with the 1/10 NK 2 CO 3 solution and used for the fluorescence measurements of 4.

Für die Fluoreszenzquantenausbeuten von 1, 2 und 4 wurden zur Überraschung jeweils 100% (c = 6.10-7 mol.1-1 in Chloroform für 1, 7.10-7 mol.1-1 für 2 und 7.10-7 mol.1-1 für 4 in Wasser/0.1 M K2CO3) mit einer Genauigkeit von 1% gegen Chininsulfat gefunden. Die photochemische Beständigkeit von 1 und 2 ist so hoch, daß Stammlösungen über einen langen Zeitraum aufbewahrt werden können. Dies ist für Fluoreszenz-Farbstoffe erstaunlich, da üblicherweise mit einem erheblich schnelleren Ausbleichen zu rechnen ist, so daß die Handhabung der Lösungen schwieriger wird. Die Photostabilität von 4 ist deutlich geringer als die der anderen Standards, aber noch so hoch, daß problemlos Stammlösungen verwendet werden können, die aber über längere Zeiträume im Dunkeln aufbewahrt werden sollten. Die Fluoreszenz der drei Farbstoffe wird nicht durch Luftsauerstoff gequencht, so daß die Lösungen einfach und unkompliziert an der Luft gehandhabt werden können.For the fluorescence quantum yields of 1, 2 and 4, 100% were surprisingly found (c = 6.10 -7 mol.1 -1 in chloroform for 1, 7.10 -7 mol.1 -1 for 2 and 7.10 -7 mol.1 -1 for 4 in water / 0.1 MK 2 CO 3 ) found with an accuracy of 1% against quinine sulfate. The photochemical stability of 1 and 2 is so high that stock solutions can be kept for a long period of time. This is astonishing for fluorescent dyes, since fading is usually expected to be considerably faster, so that the solutions are more difficult to handle. The photostability of 4 is significantly lower than that of the other standards, but still so high that stock solutions can be used without any problems, but which should be kept in the dark for long periods. The fluorescence of the three dyes is not quenched by atmospheric oxygen, so that the solutions can be handled simply and easily in the air.

Die strukturierten Spektren von 1, 2 und 4 ermöglichen, bei einer Vielzahl von Wellenlängen zur Fluoreszenz anzuregen. Es wird aber zur Erzielung einer maximalen Genauigkeit empfohlen, Anregungswellenlängen in der Nähe von Absorptions-Maxima oder Minima zu wählen, da dann bei einem begrenzten Auflösungsvermögen des Anregungs-Monochromators eine Maximale Genauigkeit der Messung erreicht wird. Dies liegt darin begründet, daß das Lambert-Beer'sche Gesetz streng nur für monochromatische Lichtstrahlung gilt. Folgende Wellenlängen werden für die Anregung empfohlen: 1: 490.0 (526.6max 504.6min, 469.0min und 458.6max in Chloroform), 2: 442.4 (471.1max, 454.7min und 420sh. in Chloroform) und 4: 437.4 (465.7max, 449.2min und 415sh. in Wasser). Die Konzentrationen der Farbstoff- Lösungen ist nicht kritisch, es erfolgt aber eine Aggregation unter Fluoreszenzquenchung bei sehr hohen Konzentrationen. Eine Extinktion von 0.03 (1 cm Schichtdicke) wird bei der Anregungswellenlänge zur Messung der Fluoreszenzquantenausbeuten empfohlen.The structured spectra of 1, 2 and 4 make it possible to excite fluorescence at a variety of wavelengths. However, in order to achieve maximum accuracy, it is recommended to select excitation wavelengths in the vicinity of absorption maxima or minima, since maximum accuracy of the measurement is then achieved with a limited resolution of the excitation monochromator. This is due to the fact that Lambert-Beer law applies strictly only to monochromatic light radiation. The following wavelengths are recommended for the excitation: 1: 490.0 (526.6 max 504.6 min , 469.0 min and 458.6 max in chloroform), 2: 442.4 (471.1 max , 454.7 min and 420 sh. In chloroform) and 4: 437.4 (465.7 max , 449.2 min and 415 sh. In water). The concentration of the dye solutions is not critical, but there is an aggregation with fluorescence quenching at very high concentrations. An absorbance of 0.03 (1 cm layer thickness) is recommended for the excitation wavelength to measure the fluorescence quantum yields.

Die höheren Homologen[11] von 1 mit aliphatischen Seitenketten haben gleiche Fluoreszenz- Eigenschaften, sind aber etwas schwieriger darzustellen bzw. zu reinigen als 1. Sie können dann eingesetzt werden, wenn noch höhere Löslichkeiten als von 1 benötigt werden.The higher homologues [11] of 1 with aliphatic side chains have the same fluorescence properties, but are somewhat more difficult to display or clean than 1. They can be used when solubilities higher than 1 are required.

Literaturliterature

1. Siehe zum Beispiel: O. S. Wolfbeis, Fluorescence Spectroscopy. New Methods and Applications, Springer Verlag, Berlin 1993; ISBN 3-540-SS281-2.
2. W. H. Melhuish, J. Chem. Phys. 1960, 64, 762.
3. G. Weber, F. W. J. Teale, Trans. Faraday. Soc. 1958, S4, 640.
4. D. F. Eaton, Pure Appl. Chem. 1988, 7, 1107.
5. H. Langhals Heterocycles 1995, 40, 477.
6. H. Langhals, J. Karolin, L. B.-Å. Johansson, J. Chem. Soc., Faraday Trans., im Druck.
7. E. W. Knapp, Chem. Phys. 1984, 85, 73.
8. H. Langhals, S. Demmig, H. Huber, Spectrochim. Acta 1988, 44A, 1189.
9. S. Demmig, H. Langhals, Chem. Ber 1988, 121, 225.
10. BASF (Erf. H. Eilingsfeld, M. Potsch) D. O. S. 25 12516 (30. Sept. 1976); Chem. Abstr. 1977, 86, P31008p (siehe auch L. Feiler, H. Langhals, K. Polborn, Liebigs Ann. 1995, 1229).
11. H. Langhals, S. Demmig, T. Potrawa, J. Prakt. Chem. 1991, 333, 733.
1. See for example: OS Wolfbeis, Fluorescence Spectroscopy. New Methods and Applications, Springer Verlag, Berlin 1993; ISBN 3-540-SS281-2.
2. WH Melhuish, J. Chem. Phys. 1960, 64, 762.
3. G. Weber, FWJ Teale, Trans. Faraday. Soc. 1958, S4, 640.
4. DF Eaton, Pure Appl. Chem. 1988, 7, 1107.
5. H. Langhals Heterocycles 1995, 40, 477.
6. H. Langhals, J. Karolin, LB-Å. Johansson, J. Chem. Soc., Faraday Trans., In press.
7. EW Knapp, Chem. Phys. 1984, 85, 73.
8. H. Langhals, S. Demmig, H. Huber, Spectrochim. Acta 1988, 44A, 1189.
9. S. Demmig, H. Langhals, Chem. Ber 1988, 121, 225.
10. BASF (Erf. H. Eilingsfeld, M. Potsch) DOS 25 12516 (Sept. 30, 1976); Chem. Abstr. 1977, 86, P31008p (see also L. Feiler, H. Langhals, K. Polborn, Liebigs Ann. 1995, 1229).
11. H. Langhals, S. Demmig, T. Potrawa, J. Prakt. Chem. 1991, 333, 733.

Formel 1 formula 1

BezugszeichenlisteReference list

Abb.Fig.

1. UV/ Vis-Absorptions- und Fluoreszenzspektren von 1 in Chloroform (Farbkoordinaten für die Absorption: x = 0.3616, y = 0.3139, Y = 81.24; 2°, Normlicht C, Tmin 1. UV / Vis absorption and fluorescence spectra of 1 in chloroform (color coordinates for the absorption: x = 0.3616, y = 0.3139, Y = 81.24; 2 °, standard light C, T min

= 0.1).
= 0.1).

Abb.Fig.

2. UV/Vis-Absorptions- und Fluoreszenzspektren von 2 in Chloroform (Farbkoordinaten für die Absorption: x = 0.3884, y = 0.4504, Y = 94.41; 2°, Normlicht C, Tmin 2. UV / Vis absorption and fluorescence spectra of 2 in chloroform (color coordinates for absorption: x = 0.3884, y = 0.4504, Y = 94.41; 2 °, standard light C, T min

= 0.1).
= 0.1).

Abb.Fig.

3. UV/Vis-Absorptions- und Fluoreszenzspektren von Perylen in Chloroform (Farbkoordinaten für die Absorption: x = 0.3320, y = 0.3627, Y = 99.45; 2°, Normlicht C, Tmin 3. UV / Vis absorption and fluorescence spectra of perylene in chloroform (color coordinates for the absorption: x = 0.3320, y = 0.3627, Y = 99.45; 2 °, standard light C, T min

= 0.1).
= 0.1).

Abb.Fig.

4. UV/ Vis-Absorptions- und Fluoreszenzspektren von 4 in 0.1 N wäßriger K2 4. UV / Vis absorption and fluorescence spectra of 4 in 0.1 N aqueous K 2

CO3 CO 3

- Lösung (Farbkoordinaten für die Absorption: x = 0.3820, y = 0.4443, Y = 95.17; 2°, Normlicht C, Tmin - Solution (color coordinates for absorption: x = 0.3820, y = 0.4443, Y = 95.17; 2 °, standard light C, T min

= 0.1).
= 0.1).

Claims (5)

1. Verwendung von Perylenfarbstoffen (Perylen-3,4 : 9,10-tetracarbonsäurebisimiden) der allgemeinen Formel 5 als Eichsubstanzen für die Fluorimetrie, in der die Reste R1 und R2 gleich oder verschieden sein können. Die Reste R1 und R2 können dabei Wasserstoff, aliphatisch, auch verzweigt oder cyclisch, mit einem bis 36 C-Atomen sein, oder sie können aromatisch sein, dann ihrerseits bevorzugt mit einem bis vier Alkyl-Substituenten mit jeweils einem bis 18 C-Atomen, die linear, verzweigt oder cyclisch sein können, oder sie können heteroaromatisch sein, dann bevorzugt mit den bei den aromatischen Substituenten genannten Resten.
Beispiele für aliphatische Reste R1 und R2 in 5 sind der Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1- Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl-, 1-Undecyl-, 1-Dodecyl-, 1-Tridecyl-, 1-Tetradecyl-, 1-Pentadecyl-, 1-Hexadecyl-, 1-Heptadecyl-, 1-Octadecyl-, 1-Nonadecyl, 1- Eicosyl, 1-Pentatriacontyl-, Cyclopropyl-, Cyclobutyl- Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Cyclooctyl-, Cyclononyl-, Cyclodecyl-, Cycloundecyl-, Cyclododecyl-, Cyclotridecyl-, Cyclotetradecyl-, Cyclopentadecyl-, Cyclohexadecyl-, Cycloheptadecyl-, Cyclooctadecyl-, Cyclononadecyl-, Cycloeicosyl-, 3-Ethylpropyl-, 3-Ethylbutyl-, 3- Ethylpentyl-, 3-Ethylhexyl-, 3-Ethylheptyl-, 3-Ethyloctyl-, 3-Ethylnonyl-, 3-Ethyldecyl-, iso- Propyl, 1-Ethylpropyl-, 1-Propylbutyl-, 1-Butylpentyl-, 1-Pentylhexyl-, 1-Hexylheptyl-, 1- Heptyloctyl-, 1-Octylnonyl-, 1-Nonyldecyl-, 1-Decylundecyl-, 1-Undecyldodecyl-, 1- Dodecyltridecyl-, 1-Heptadecyloctadecyl- und der 1-Octadecylnonadecyl-Rest. Bevorzugt wird R1 = R2 = 1-Hexylheptyl (1) und 1-Nonyldecyl. Von diesen wird R1 = R2 = 1- Hexylheptyl (1) am meisten bevorzugt.
Beispiele für aromatische Reste R1 und R2 in 5 sind der 2,5-Di-tert-butylphenyl-, 3,5-Di-tert- butylphenyl-, 2,5-Di-iso-propylphenyl-, 3,5-Di-iso-propylphenyl-, 2,6-Di-iso-propylphenyl-, 2,4,6-Tri-iso-propylphenyl-, 2-tert-Butylphenyl-, 3-tert-Butylphenyl-, 4-tert-Butylphenyl-, 2- Methylphenyl-, 3-Methylphenyl-, 4-Methylphenyl-, 2,6-Dimethylphenyl-, 2,5- Dimethylphenyl- und der 2,4,6-Trimethylphenyl-Rest. Auch Kombinationen dieser Alkyl- Substituenten sind denkbar - als Beispiele seien hier das 4-tert-Butyl-2,6-dimethylphenyl- und das 4,6- Di-tert-butyl-2-methylphenyl-Derivat genannt. Höhere Homologe des Benzols, wie z. B. der Naphthyl-Rest oder Anthryl-Rest können eingesetzt werden - zur Löslichkeitssteigerung ist die Substitution mit den genannten Alkylgruppen zu empfehlen.
Beispiele für heteroaromatische Reste R1 und R2 in 5 sind der 2-Pyridyl-, 3-Pyridyl-, 4- Pyridyl-, 2-Chinolyl-, 3-Chinolyl, 4-Chinolyl-, 5-Chinolyl-, 6-Chinolyl-, 7-Chinolyl-, 8- Chinolyl-, 1-Isochinolyl-, 3-Isochinolyl-, 4-Isochinolyl-, 5-Isochinolyl-, 6-Isochinolyl-, 7- Isochinolyl-, 8-Isochinolyl-, 2-Thiophenyl- und 3-Thiophenyl-Rest. Auch bei diesen heterocyclisch substituierten Farbstoffen wird zweckmäßigerweise eine Erhöhung der Löslichkeit mit den unter dem Phenyl-Rest genannten Alkylgruppen erreicht.
1. Use of perylene dyes (perylene-3,4: 9,10-tetracarboxylic acid bisimides) of the general formula 5 as calibration substances for fluorimetry, in which the radicals R 1 and R 2 can be the same or different. The radicals R 1 and R 2 can be hydrogen, aliphatic, also branched or cyclic, with one to 36 C atoms, or they can be aromatic, then in turn preferably with one to four alkyl substituents, each with one to 18 C Atoms, which can be linear, branched or cyclic, or they can be heteroaromatic, then preferably with the radicals mentioned for the aromatic substituents.
Examples of aliphatic radicals R 1 and R 2 in 5 are methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-nonyl, 1-decyl, 1-undecyl, 1-dodecyl, 1-tridecyl, 1-tetradecyl, 1-pentadecyl, 1-hexadecyl, 1-heptadecyl, 1-octadecyl, 1-nonadecyl, 1-eicosyl, 1- Pentatriacontyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cycloundecyl, cyclododecyl, cyclotridecyl, cyclotetradecyl, cyclopentadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl, cyclohexadecyl and cyclohexadecyl Cyclononadecyl, cycloeicosyl, 3-ethylpropyl, 3-ethylbutyl, 3-ethylpentyl, 3-ethylhexyl, 3-ethylheptyl, 3-ethyloctyl, 3-ethylnonyl, 3-ethyldecyl, iso-propyl, 1-ethylpropyl, 1-propylbutyl, 1-butylpentyl, 1-pentylhexyl, 1-hexylheptyl, 1-heptyloctyl, 1-octylnonyl, 1-nonyldecyl, 1-decylundecyl, 1-undecyldodecyl, 1- dodecyltridecyl, 1-heptadecyloctadecyl and the 1-octadecylnonadecyl radical. R 1 = R 2 = 1-hexylheptyl (1) and 1-nonyldecyl is preferred. Of these, R 1 = R 2 = 1-hexylheptyl (1) is most preferred.
Examples of aromatic radicals R 1 and R 2 in 5 are 2,5-di-tert-butylphenyl-, 3,5-di-tert-butylphenyl-, 2,5-di-iso-propylphenyl-, 3,5- Di-iso-propylphenyl-, 2,6-di-iso-propylphenyl-, 2,4,6-tri-iso-propylphenyl-, 2-tert-butylphenyl-, 3-tert-butylphenyl-, 4-tert-butylphenyl -, 2-methylphenyl, 3-methylphenyl, 4-methylphenyl, 2,6-dimethylphenyl, 2,5-dimethylphenyl and the 2,4,6-trimethylphenyl radical. Combinations of these alkyl substituents are also conceivable - examples include the 4-tert-butyl-2,6-dimethylphenyl and the 4,6-di-tert-butyl-2-methylphenyl derivative. Higher homologs of benzene, such as. B. the naphthyl radical or anthryl radical can be used - the substitution with the alkyl groups mentioned is recommended to increase solubility.
Examples of heteroaromatic radicals R 1 and R 2 in 5 are the 2-pyridyl, 3-pyridyl, 4-pyridyl, 2-quinolyl, 3-quinolyl, 4-quinolyl, 5-quinolyl, 6-quinolyl -, 7-quinolyl, 8-quinolyl, 1-isoquinolyl, 3-isoquinolyl, 4-isoquinolyl, 5-isoquinolyl, 6-isoquinolyl, 7-isoquinolyl, 8-isoquinolyl, 2-thiophenyl - and 3-thiophenyl radical. With these heterocyclically substituted dyes, too, the solubility is expediently increased with the alkyl groups mentioned under the phenyl radical.
2. Verwendung von Perylen-tetracarbonsäuretetraestern der allgemeinen Formel 6 als Eichsubstanzen für die Fluorimetrie, in der die Reste R1 bis R4 gleich oder verschieden sein können. Die Reste R1 bis R4 können dabei Wasserstoff, aliphatisch, auch verzweigt oder cyclisch, mit einem bis 36 C-Atomen sein, oder sie können aromatisch sein, dann ihrerseits bevorzugt mit einem bis vier Alkyl-Substituenten mit jeweils einem bis 18 C-Atomen, die linear, verzweigt oder cyclisch sein können, oder sie können heteroaromatisch sein, dann bevorzugt mit den bei den aromatischen Substituenten genannten Resten.
Beispiele für Substituenten seien die unter 1 genannten Reste. Bevorzugt wird R1 bis R4 gleich Methyl.
2. Use of perylene tetracarboxylic acid tetraesters of the general formula 6 as calibration substances for fluorimetry, in which the radicals R 1 to R 4 can be the same or different. The radicals R 1 to R 4 can be hydrogen, aliphatic, also branched or cyclic, with one to 36 C atoms, or they can be aromatic, then in turn preferably with one to four alkyl substituents, each with one to 18 C Atoms, which can be linear, branched or cyclic, or they can be heteroaromatic, then preferably with the radicals mentioned for the aromatic substituents.
Examples of substituents are the radicals mentioned under 1. R 1 to R 4 are preferably methyl.
3. Verwendung des Perylen-3,4,9,10-tetracarboxylats (4), bevorzugt als Kalium-, Natrium- oder als Ammoniumsalz eines tertiären Amins, als Fluoreszenzstandard in wäßriger Phase.
3. Use of the perylene-3,4,9,10-tetracarboxylate (4), preferably as the potassium, sodium or ammonium salt of a tertiary amine, as a fluorescence standard in the aqueous phase.
4. Verwendung des Perylen-3,4 : 9,10-tetracarbonsäurebisanhydrids (3) als Ausgangsmaterial zur Darstellung des Fluoreszenzstandards 4 durch Hydrolyse.
Bevorzugte Hydrolyse-Medien sind wäßrige Kaliumcarbonat-Lösung, wäßrige Natriumcarbonat-Lösung, wäßrige KOH-Lösung und wäßrige NaOH-Lösung, am meisten bevorzugt wird wäßrige Kaliumcarbonat-Lösung. Bevorzugte Konzentrationen des Hydrolyse- Mediums sind 1/100 bis 1 molar, am meisten bevorzugt ist 1/10 molar.
4. Use of the perylene-3,4: 9,10-tetracarboxylic acid bisanhydride (3) as a starting material for the preparation of the fluorescence standard 4 by hydrolysis.
Preferred hydrolysis media are aqueous potassium carbonate solution, aqueous sodium carbonate solution, aqueous KOH solution and aqueous NaOH solution; most preferred is aqueous potassium carbonate solution. Preferred concentrations of the hydrolysis medium are 1/100 to 1 molar, most preferred is 1/10 molar.
5. Verwendung einer analytischen Funktion als Korrektur für das Fluorimeter. Bevorzugt sind Exponentialfunktionen.5. Use of an analytical function as a correction for the fluorimeter. Are preferred Exponential functions.
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