DE2736517C2 - Triazinverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung bei der Eisenbestimmung - Google Patents
Triazinverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung bei der EisenbestimmungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft neue Triazinverbindungen und e^n Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre
Verwendung als Indikator und Chelatbildner bei der Eisenbestimmung gemäß den vorstehenden Patentansprüchen.
Die erfindungsgemäßen Triazinverbindungen eignen sich für die Bestimmung von Eisen in biologischen oder
anderen wäßrigen Systemen, und zwar selbst von Eisenspuren. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
entfällt die Notwendigkeit der nachteiligen Ätherextraktion bei der Erzeugung von Zwischenprodukten
und wird durch Verwendung eines neuen Lösungsmittelsystems in hohen Ausbeuten ein bislang
unbekannter Eisen-Chelatbildner geschaffen. Die Verwendung
des neuen Eisen-Chelatbildners erhöht die Empfindlichkeit der bekannten Nachweise für Eisen und
der ungesättigten Eisenbindefähigkeit und vermindert Störungen durch andere Chromogene und Trübungen.
Außer der Bestimmung von natürlich auftretendem Serumeisen ist die Bestimmung des Gesamteisens (nach
Sättigung mit überschüssigem exogenem Eisen) als indirekte Bestimmung der Menge an Transferrin, einem
eisenbindenden Protein, das im Serum in unterschiedlichen Mengen vorhanden ist, möglich.
Ein besonderes Anwendungsgebiet der Bestimmung der Menge von anwesenden Eisenionen, liegt in der
Medizin, speziell in der klinischen Untersuchung von biologischen Flüssigkeiten. Für den Arzt ist es wichtig,
Serumeisen und die Eisenbindefähigkeit in biologischen Flüssigkeiten genau und zuverlässig bestimmen zu
können.
Der normale Spiegel an im Plasma oder im Serum zirkulierendem Eisen ist relativ niedrig; er liegt in der
Größenordnung von nur etwa 70 bis 165 Mikrogramm pro Deziliter; folglich muß jedes Nachweissystem eine
solche Empfindlichkeit der Indikatorverbindung gewährleisten,
daß auch die genaue und zuverlässige Messung dieses Spurenelements ermöglicht wird.
Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäßen
Triazinverbindungen außerordentlich vorteilhafte Eigenschaften als Chelatbildner bei der quantitativen
Bestimmung von Eisen(Il)-ionen in wäßrigen Systemen aufweist
Aus den US-PS 37 70 735, 37 09 662 und 38 36 331
sind bereits Triazinverbindungen bekannt die ebenfalls
ίο bei der Eisenbestimmung eingesetzt werden. Diese
bekannten Triazinverbindungen zeigen jedoch eine Absorbanz bei einer Wellenlänge von 562, während die
erfindungsgemäße Verbindung eine solche von 610 nm aufweist Dies bedeutet, daß das Absorptionsmaximum
der erfindungsgemäßen Verbindung weiter von der des Serums entfernt ist als das der bekannten Verbindung.
Diese höhere Wellenlänge des Absorptionsmaximums der erfindungsgemäßen Verbindung erwiist sich als
außerordentlich günstig, denn dadurch werden Interferenzen ausgeschaltet oder zumindest auf ein Minimum
herabgesetzt weiche lange Zeit als das Problem bei dieser Art von Untersuchungen, das sich beim Ablesen
der Absorption bei niedrigeren Wellenlängen stellt angesehen wurden. Diese Interferenzen werden durch
Faktoren, wie endogene Serumchromogene und Trübungen, hervorgerufen.
Die erfindungsgemäße Verbindung mit ihrer maximalen Absorbanz bei so hoher Wellenlänge wie 610 nm
macht sich das gut bekannte Prinzip zum Vorteil, daß
jo die Lichtstreuungswirkungen der Substanzen in der
Prüflösung umgekehrt proportional sind zu der Wellenlänge der Ablesung. Somit wird durch die
Erfindung eine genauere und zuverlässigere Messung als mit den bekannten Verbindungen gewährleistet
J5 Darüber hinaus hat sich gezeigt daß die erfindungsgemäße
Verbindung einen Extinktionskoeffizienten von 28 000 (bei 610 nm) hat während die bekannte
Verbindung einen Extinktionskoeffizienten von 27 800 'bei 562 nm) aufweist Dies zeigt, daß durch die
Erfindung das vorteilhaft höhere Absorptionsmaximum von 610 nm erreicht wird, ohne daß Extinktion (molare
Absorptivität) und/oder Empfindlichkeit oder Bindefähigkeit gegenüber Eisen(II)-ionen zum Opfer fallen, da
nämlich Extinktion und Empfindlichkeit gegenüber
bekannten Verbindung vergleichbar sind, aber die erfindungsgemäße Verbindung das sehr viel günstigere
sulfonierten Derivate in wäßrigen Systemen gut löslich ist, werden durch Anwendung dieser Form in einem
wäßrigen System einige der Probleme ausgeschaltet, die bei den bekannten Methoden auftreten, welche infolge
der Unverträglichkeit von in der Probe vorhandenem
verwendeten Chemikalien die Proteinfällung erfordern.
und Fehlerquellen der bekannten Eisen-Chelatbildner auszuschalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Triazinverbindungen,
das Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung bei der Eisenbestimmung, z. B. durch
die Verwendung der sulfonierten Derivate zum Bestimmen von Eisen in wäßrigen Systemen auf die
Weise, daß die Wirkung von störenden Substanzen auf einem Minimum gehalten oder völlig ausgeschaltet
wird.
C=NH
NHNH2
1) CISO2OH
2) H2O
(SO2OH),
IO
15
25
40
50
55
Herstellungsbeispiel 1. Gewinnung von 2- Pyridylhydrazidin
Eine Menge von 728,77 g (7 mol) 2-Cyanopyridin wird
langsam unter Rühren in 1000 ml 95%iges Hydrazin gegossen. Wenn die schwach exotherme Reaktion
beendet ist, was sich durch Absinken der Temperatur des Reaktionsgemisches anzeigt, werden die Reaktionsteilnehmer auf einem Wasserbad 5 Stunden lang auf
99±1°C erhitzt. Man läßt das Reaktionsgemisch auf 6>
Raumtemperatur abkühlen, gießt es unter Rühren in 1500 ml kaltes Wasser und bewahrt es über Nacht (etwa
18 Stunden) bei 4°C auf. Die dabei gebildeten Kristalle werden vakuumfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und
bei Raumtemperatur vakuumgetrocknet. Man erhält 804,0 g trockenes Material (Fp, 950C, Ausbeute 84%),
2, Gewinnung von
9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[l,2-e]-as-triazin
9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[l,2-e]-as-triazin
Einer Aufschlämmung von 1093 g (6 mol) Acenaphthochinon
in 61 N^^-Dimethylformamid werden 820 g
(6 mol) 2-Pyridylhydrazidin in kleinen Anteilen *<ei
fortwährendem Durchmischen zugesetzt (der größte Teil der suspendierten Peststoffe hat sich bei Beendigung
des Zusatzes aufgelöst). Wenn die anfänglich schwach exotherme Reaktion beendet ist, wird das
Reaktionsgemisch durch Erhitzen 24 Stunden lang auf 105 bis 1100C gehalten.
Das Reaktionsgemisch wird dann auf 45° C abgekühlt
und unter Rühren in 161 Eiswasser gegossen. Die
gebildeten Feststoffe werden vakuumfiltriert und so trocken wie möglich ausgepreßt Dieser Stoff, der
Wasser begierig festhält, wird einige Wochen lang an der Luft getrocknet und dann zu feinem Pulver
vermählen. Dieses wird in 41 siedendem Benzol aufgeschlämmt und nach Abkühlen auf Raumtemperatur
filtriert Die letzte Stufe wird noch dreimal wiederholt und der erhaltene Feststoff vakuumgetrocknet
Der erhaltene Stoff hat einen Schmelzpunkt von 198-2000C (unkorrigiert), ein grünlich-gelbes Aussehen
und wiegt 1093 g, was einer theoretischen Ausbeute von 65% entspricht Ein kleiner Teil dieses Stoffes wird
zweimal aus Benzol umkristallisiert, wobei ein Produkt mit dem Fp. 2010C (Zers.) erhalten wird.
Elementaranalyse fürCigHioN«:
Berechnet: C 76,58% H 3,57% N 1935%
Gefunden: C 76,18% H 3,74% N 20,10%
Berechnet: C 76,58% H 3,57% N 1935%
Gefunden: C 76,18% H 3,74% N 20,10%
3. Sulfonierung von
9-{2-PyridyI)-acenaphthc{l,2-el-as-triazin
9-{2-PyridyI)-acenaphthc{l,2-el-as-triazin
1000 g (2,54 mol) 9-(2-Pyridyl}-a,:enatf]t;io[1,2-e>astriazin
werden in kleinen Anteilen unter Rühren zu 3000 g (1,71) Chlorsulfonsäure (eisenfrei) zugegeben.
Während der exothermen Reaktion wird das Gemisch durch Eintauchen in ein Eisbad auf 5 bis 10° C gehalten.
Das Gemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur (etwa 18 Stunden lang) stehengelassen und dann 96
Stunden lang auf 1500C erhitzt Das Gemisch wird danach auf 5° C abgekühlt und die erhaltene viskose
Flüssigkeit vorsichtig auf 4000 g gemahlenes Eis, das aus entionisiertem Wasser bereitet worden ist, gegossen
(bei dieser lezteren Stufe muß extreme Vorsicht walten gelassen werden wegen der heftigen Reaktion zwischen
Chlorsulfonsäure und Wasser und wegen der Entwicklung von Chlorwasserstoffgas).
Die gebildeten Feststoffe werden unter Vakuum auf einem Sinterglastrichter abfiltriert und dann in 31
Wasser suspendiert und 30 Minuten lang am Siedepunkt erhitzt. Der Feststoff wird erneut filtriert und viermal
mit 500-ml-Anteilen Wasser gewaschen. Der feuchte Rückstand wird dann in einer minimalen Menge konz.
Ammoniumhydroxid gelöst, und von der gebildeten dunkelbraunen Lösung werden nicht gelöste Bestandteile
abfiltriert. Die Lösung wird mit konz. Salzsäure angesäuert, bis sich bei weiterer Säurezugabe keine
Feststoffe mehr bilden. Die Feststoffe werden abfiltriert, erneut in 2 I warmem Wasser suspendiert und noch
einmal filtriert.
jedesmal wird das Material so trocken wie möglich ausgepreßt. Nach dem letzten Waschen mit Wasser
wird das Material in 21 Methanol suspendiert und zum
Sieden erhitzt, auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert Die erhaltenen Feststoffe werden bei Raumtemperatur
im Vakuum getrocknet, wobei 629 g eines Feststoffes erhalten werden.
Dieses Material ist ein Gemisch aus verschiedenen Sulfonsäureisomeren des Ausgangstriazins. Eine zufriedenstellende
Analyse für eine Einzel verbindung mit 18 ι ο C-Atomen und 4 N-Atomen konnte nicht erhalten
werden. Das etwas hygroskopische Material schmilzt bei 3500C unter Zersetzung und hat ein Molekulargewicht
von 560, wie durch spektrophotometrische Titration mit Eisen(II)-ionen ermittelt wurde, unter
Zugrundelegung eines Komplexes mit drei Molekülliganden pro Eisenatom.
Verwendungsbeispiel 1
Stufe I
Stufe I
Die Probe wird zu einem Dimelhylsuifoxid und
grenzflächenaktive Mittel enthaltenden sauren Puffersystem zugesetzt In dieser Stufe wird nicht nur an
Transferrin gebundenes Eisen freigesetzt; die Verwendung von Dimethylsulfoxid und der grenzflächenaktiven
Mittel bewirkt auch eine erhöhte Proteinauflösung, ein erhöhtes Maß an Eisenfreisetzung und verhilft dazu, daß
die Wirkung von Trübungen und/oder Blutfett die in dem Serum vorhanden sein können, auf einem Minimum
gehalten werden.
Das Vorhandensein von Dimethylsulfoxid ist zu einer ordnungsgemäßen Durchführung bei den meisten
Prüfsubstanzen nicht wesentlich, und sein Wegfall beeinträchtigt nicht die Durchführung des Versuches.
Es können aber auch andere Puffersysteme, wie Maleat, Succinat und Glycin, eingesetzt werden.
0,5 ml Serum oder Standard werden zu 2 ecm eines
O^molaren Acetatpuffers mit dem pH-Wert 4,5 zugesetzt, enthaltend 10 Vol.-% Dimethylsulfoxid, 5 ml/l
Polyoxyathylen-2^-Lauryläther, 3 ml/1 eines wasserlöslichen
Isooctylphenoxypolyäthoxyäthanols (mit 10 MoI Äthylenoxid) und 0,384 g/l Magnesiumacetat, was eine
Dimethylsulfoxidkonzentration in dem Endreaktionsgemisch von annähernd 7,0 Vol.-% ergibt. Das Reduktionsmittel
besteht aus 0,1 ml einer 25gew.-%igen Lösung von Ascorbinsäure.
Nachdem man das Gemisch 5 Minuten stehengelassen hat wird die Extinktion bei 610 nm gemessen.
Wenn die Probe Hämoglobin enthält wurde festgestellt daß eine 5minütige Inkubation vor der ersten
Extinktionsmessung die Störungen durch Hämoblobin wirkungsvoll ausschaltet
Stufe II
Nachdem die Extinktion des vorstehenden Gemisches aufgezeichnet worden ist wird in einer zweiten
Stufe die Lösung eines Chromogens zugesetzt, das die in der Lösung vorhandenen Eisen(Ii)-ionen komplex
bindet, wobei das Chromogen eine wäßrige Lösung des erfindungsgemäßen Gemischs der sulfonierten Derivate
von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[l,2-e]-as-triazin ist Zur
Bereitung dieser Lösung wird eine geeignete Menge des Chelatbildner dem Wasser zugesetzt und der pH-Wert
mit verdünntem Natriumhydroxid eingestellt, bis Auflösung eintritt, d. h. üblicherweise bei Erreichen eines
pH-Wertes von 4,5. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden 0,1 ml einer 0,01 molaren
Lösung (0,02 Gew,-% in dem Endreaktionsgemisch) des erfindungsgemäßen Gemischs der sulfonierten Derivate
von 9-(2-Pyridyl)-acenaphthc{l,2-ej-as-triazin m der
Lösung der vorstehenden Stufe I zugesetzt und etwa 5 Minuten lang reagieren gelassen. Schließlich wird die
Endextinktion bei einer Wellenlänge von 610 nm abgelesen.
Stufe III
Das in der ursprünglichen Probe vorhandene Gesamteisen wird berechnet durch Subtrahieren der
Exrinktionsmessung gemäß Stufe I von der gemäß Stufe II, wobei dieser Unterschied die Menge des Eisen-Chelat-Komplexes
in der Lösung darstellt Dieser Extinktionsunterschied wird dann verglichen mit der Extinktion,
die sich für eine Lösung mit bekanntem Eisengehalt ergibt die derselben Behandlung unterzogen worden ist
Quantitative Bestimmung .'ϊ-.τ ungesättigten
Eisenbindcfähigke:«
Stufe I
Um die ungesättigte Eisenbindefähigkeit im Serum auszuwerten, wird das Transferrin enthaltende Serum
mit einer gepufferten alkalischen Lösung von überschüssigem Eisen(II) kombiniert d. h. überschüssigen
Eisen(II)-ionen in bezug auf die absolute Bindefähigkeit der Serumprobe. Diese Kombination wird mit einem
Reduktionsmitte! versetzt Nachdem man ausreichend Zeit für die Sättigung des Transferrins mit Eisen(ll)-ionen
gelassen hat wird eine anfängliche optische Dichte der Lösung bei 610 nm aufgezeichnet Diese
Extinktionsmessung wird von der Endextinktionsmessung subtrahiert und dient zum Korrigieren der
fehlerhaften Extinktionsmessungen, die auf die schwan-' kende Extinktion des Serums selbst zurückzuführen
sind.
40
50
55
a) 03 ml Serum, das Transferrin enthält
wird mit 2,0 ml eines gepufferten Eisen(II)-reagens kombiniert, das
150 mg/I Eisen und eine Menge Zitronensäure
enthält die der Menge Eisen äquimolar ist das in einem Puffer aus
2-Amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol
zugesetzt wird. Der pH-Wert beträgt 8,4. Es wird gründlich durchmischt.
b) Zu diesem Gemisch wird eine 25gew.-%ige wäßrige Ascorbinsäurelösung zugesetzt,
das Gemisch wird mindestens 5 Minuten stehengelassen, und die Extinktion
bei 610 nm wird aufgezeichnet
Stufell
Das freie Transferrin sättigt sich mit Eisen, und der überschüssige Eisengehalt (d. h. nicht an Transferrin
gebundenes Eisen) der zugesetzten Lösung wird ermittelt. Somit wird in dieser zweiten Stufe lediglich
das nicht an Transferrin gebundene in dein Gemisch
zurückgebliebene Eisen durch den Zusatz einer Lösung des erfindungsgemäßen Chelatbildner gemäß Anspruch
1 quantitativ bestimmt Man läßt durch 5minütige Inkubation bei Raumtemperatur die Chelatbildung
sich vollziehen. Der meßbare Eisengehalt des Gemisches wird dann berechnet durch Ermitteln der
sich ergebenden Extinktion bei einer Wellenlänge von 610 nm.
0,1 ml einer 0,01 molaren Lösung des erfindungsgemäßen
Gemiüchs der sulfonierten Derivate von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[l,2-e]-as-triazin,
pH-Wert 4,8, werden zu dem Gemisch der vorstehenden Stufe I zugesetzt, was zu einer Konzentration von 0,02 Gew.-% in dem
Endreaktionsgemisch führt. Dann läßt man etwa 5 Minuten bei Raumtemperatur reagieren. Das entwickelte
Chromophore wird dann bei 610 nm gemessen und die Extinktion aufgezeichnet.
Stufe III
Die ungesättigte Eisenbindefähigkeit im Serum wird dann berechnet durch Subtrahieren der Extinktion von
Stufe I von der Extinktion von Stufe Il und Vergleichen des erhaltenen Wertes mit den Extinktionen von
Lösungen mit bekannter Eisenmenge. Die erhaltene
Lösung vorblieben ist und nicht an Transferrin gebunden wurde.
Die Menge an Eisen, die anfänglich durch die Reagentiem bei dem Versuch zugesetzt wurde, wird
gemessen, indem man eine Probe von eisenfreiem Wasser denselben vorstehend erläuterten Verfahrensstufen
unterzieht, wie sie für einen unbekannten Gehalt in den Stufen I und Il vorgenommen wurden, wobei
diese Messung nachstehend als »Wasserbezugsmessung« bezeichnet ist.
Die Subtraktion der Menge des nicht an Transferrin
Die Subtraktion der Menge des nicht an Transferrin
ίο gebundenen Eisens von der zugesetzten Menge (wie
durch die Wasserbezugsmessung bestimmt wird), ergibt,
gemessen als ungesättigte Eisenbindefähigkeit in Werten für aufgenommenes Eisen, eine direkte
Messung des ungesättigten Transferrins.
Wenn auch die Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch I vorstehend im Zusammenhang mit
der Bestimmung von Eisen(ll)-ionen in Serum erläutert ist, so können die erfindungsgemäßen Verbindungen
such rnit Ετίο!σ für die Bcstirnmun*1 von Eisen in
anderen wäßrigen Systemen, wie Abwasser, Meerwasser verwendet werden.
Claims (1)
- Patentansprüche:l.Triazin, dadurch gekennzeichnet, daß es 9-{2-Pyridyl)-acenaphlho[l,2-e]-as-triazin oder ein Gemisch seiner sulfonierten Derivate vom Schmelzpunkt 3500C unter Zersetzung und einem durch spektrophotometrische Titration ermittelten Molekulargewicht von 560 istZ Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäß Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise Hydrazin und 2-Cyanopyridin in Gegenwart eines stöchiometrischen Oberschusses an Hydrazin als Lösungsmittel zu 2-PyridyIhydrazin umsetzt und das 2-Pyridylhydrazin mit Acenaphthochinon in Gegenwart von Ν,Ν-Dimethylformamid kondensiert und das Kondensationsprodukt gegebenenfalls sulfoniert3. Verwendung der Verbindungen gemäß Ansprach ! als Indikator und Chelatbildner für Eisen(H)-ionen bei der qualitativen oder quantitativen Bestimmung von Eisen(II)-ionen in einem wäßrigen oder organischen Medium.
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---|---|---|---|
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