DK166727B1 - Kroneetherforbindelser, fremgangsmaade til deres fremstilling og ionselektive elektroder indeholdende forbindelserne - Google Patents

Description

DK 166727 B1

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte krone-etherforbindelser, der er anvendelige som kationkompleksdan-nelsesmidler, en fremgangsmåde til fremstilling deraf og ion-selektive elektroder indeholdende disse.

5 De hidtil ukendte kroneetherforbindelser ifølge den foreliggende opfindelse kan anvendes til kationkompleksdan-nelse under mere gunstige betingelser og tilvejebringe bedre resultater end de fra teknikkens stade kendte kroneethere. Levetiden for membransensorer indeholdende de hidtil ukendte 10 kroneetherforbindelser ifølge den foreliggende opfindelse, der anvendes i ionselektive elektroder, er længere end levetiden for kendte membransensorer, og visse analytiske karakteristiske data er også bedre.

Den foreliggende opfindelse angår også ion-selektive 15 membranelektroder indeholdende en hidtil ukendt kroneether-forbindelse ifølge den foreliggende opfindelse, idet membranerne her en længere levetid end dem, der fremstilles ud fra kendte kroneetherforbindelser, medens ydeevnen af membranelektroderne ifølge den foreliggende opfindelse er mindst 20 lige så høj som ydeevnen af kendte produkter.

Den foreliggende opfindelse er en forbedring og videreudvikling af den teknik, som er beskrevet i DK patentansøgning nr. 1131/83.

I DK patentansøgning nr. 1131/83 beskrives valinomycin, 25 der er beskrevet i CH-PS nr. 479.870, som kendt i teknikken.

Ud fra de karakteristiske analytiske hovedtræk af membranelektroder under anvendelse af valinomycin som aktivt stof, er selektivitet og potentialereaktion almindeligvis gunstig,

Rb+- og Ca+-ion-selektivitet er imidlertid ikke tilfredsstil-30 lende for visse anvendelsesområder.

Teknikken, der er kendt fra DK patentansøgning nr.

1131/83, er baseret på den erkendelse, at der, hvis en forbindelse med formlen (V) 35 2 DK 166727 B1 (V) _ r~\ 5 y—O O NC^ 0 W coN / ^ / 11 ' 2, O 0^

^Vi0 - CH2 - 2 - CH2 - C^im-Q( O

0 o NC) o 10 v-y ^ hvor Z er en kemisk binding, -CH2-, -(CH2)-2_4, -CH2OCH2- eller -CH2SCH2-, 15 anvendes som ion-selektiv membranligand, kan opnås en høj IC*" -ion-selektivitet, hvilket muliggør en analytisk bestemmelse af Kt-ionkoncentration i nærværelse af andre indgribende alkalimetal- eller jordalkalimetalioner, dvs. Na+,

Ca2+, Mg2+, Rb+ og Cs+. De analytiske hovedtræk ved elektro-20 der, der er fremstillet under anvendelse af de nævnte aktive substanser (selektivitet, potentialereaktion) er ækvivalente med valinomycin, medens Rb+- og Cs+-ion-selektivitet overstiger valinomycins.

Det er kendt (Kimura et al.: J. Electroanal. Chem. 95, 25 91-101 (1979)), at visse forbindelser tilhørende klassen af bis-benzo-15-krone-5-derivater viser KT1'-ion-selektivitet, de ovenfor beskrevne forbindelser anvendes imidlertid ikke 1 vid udstrækning i ion-selektive elektroder. Senere forklares dette i Microchimica Acta II., 287-296, 1983, ved at 30 levetiden for membranelektroden, der fremstilles under anvendelse af disse forbindelser, ikke er tilfredsstillende, og at elektroderne mister deres selektivitet efter ca. 200 målinger.

Ifølge DK patentansøgning nr. 1131/83 skyldes den gode 35 ion-selektivitet af forbindelserne, der beskrives deri, at selv om nitrogruppen, der er knyttet til benzenringen i 3 DK 166727 B1 benzo-krone-etheren, formindsker kompleks-stabilitets-koef-ficienten af metalionen (dette begunstiger ikke selektivitet per se), dannes en sådan intramolekylær hydrogenbro med den tilstødende -NH-gruppe, som tvinger de to kroneetherringe, 5 der ligger langt fra hinanden, ind i en gunstig stereokon-formation, og anvendelsen af forbindelserne med formel (V) resulterer således i en stigning i K+-stabilitet. Således dannes en K+-ion-fælde med sådanne interne dimensioner, som kun muliggør en kompleksering af K+-ioner, idet de større 10 ioner (Rb+, Cs+) ikke kan komme ind, medens de mindre ioner (Na+, Li+) falder ud. På den anden side danner fælden en "sandwich" med kaliumionen.

Ved at gå ud fra ovennævnte diskussion om egenskaberne af de kroneforbindelser, der er beskrevet i DK patentansøg-15 ning nr. 1131/83, har man tidligere antaget, at "selektiviteten ikke afhænger af kvaliteten og længden af den kæde, der forbinder kroneetherenhederne."

Til bestemmelse af omfanget af anvendelsesområderne for den i DK patantansøgning nr. 1131/83 beskrevne opfin-20 delse er der blevet udført forskellige rækker af forsøg.

Det har vist sig, at ovennævnte gunstige resultater kan opnås ved anvendelse af denne opløsning til bestemmelse af kaliumindholdet i naturligt forekommende og industrielt vand. Ved anvendelse af elektroden ifølge DK patentansøgning 25 nr. 1131/83 til gentagne eller kontinuerlige målinger i biologiske systemer har det imidlertid vist sig, at levetiden af membranen ikke er tilfredsstillende, antageligt på grund af den langsomme opløsning af de utilstrækkeligt lipophile ligander. Levetiden for membranen ifølge DK patentansøgning 30 nr. 1131/83 er således uegnet til anvendelse til kontinuerlige in vivo målinger, f.eks. ved kontinuerlig kontrol af tilstanden hos en patient under operation eller i langvarige rækker af automatiske målinger.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at 35 tilvejebringe hidtil ukendte kroneetherforbindelser, som sikrer en længere levetid for den ion-selektive membranelek- 4 DK 166727 B1 trode, medens den bibeholder de andre gunstige egenskaber i det mindste på det oprindelige niveau eller, hvis muligt, endda forbedrer dem.

Dette formål opnås med de her omhandlede kroneetherfor-5 bindeiser, som er ejendommelige ved, at de har den almene formel (I) 10 γ° -¾ - Z1 - CH2 - CyNH -+2\o y (I) hvor 15 z er en gruppe med den almene formel R • a - C - 20 hvor Ra og kan være ens eller forskellige, og Ra står for en alkylgruppe med 1-4 carbonatomer, og Rfa står for en alkylgruppe med 1-20 carbonatomer.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den erken-25 delse, at levetiden kan forøges ved opretholdelse af den hydrogenbro, der dannes ifølge DK patentansøgning nr.

1131/83, og selv K+-ion-selektiviteten kan forøges - dog i mindre grad - ved udskiftning af den Z-gruppe, der danner symmetripolen i den symmetriske kæde, der forbinder de to 30 benzo-kroneetherdele, med en gruppe med den almene formel Z1 svarende til den almene formel

Ra 35 -Ο Ι

Rb 5 DK 166727 B1 hvor Ra og Rj-, har de ovenfor anførte betydninger, dvs. forbindelserne med den almene formel (I) afviger fra forbindelserne med den almene formel (V) ved nærværelsen af gruppen Z1 i 2-stilling på propylengruppen i stedet for gruppen Z.

5 Den strukturelle forskel mellem kroneetherforbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse og dem, der er beskrevet i DK patentansøgning nr. 1131/83, ligger udelukkende i forskellen mellem henholdsvis grupperne Z og Z1. De virkninger, der er resultatet af denne strukturelle modifikation, er 10 imidlertid meget signifikante. Den følgende idé har ført til fremstillingen af den hidtil ukendte klasse af forbindelser ifølge den foreliggende opfindelse.

Det ville være oplagt at eliminere hydrogenbroen til forøgelse af lipophiliciteten på en fordelagtig måde. Dette 15 kan imidlertid ikke gøres, idet methyleringen af NH-delen i carbamatgruppen reducerer selektiviteten kraftigt, og hældningen af kalibreringskurven af den elektrode, der er fremstillet ud fra N-methylderivatet, falder til under den teoretiske værdi på 59,16 mV/dekade.

20 Ved at ombytte gruppen Z med gruppen Z1 i symmetripolen i brokæden, dvs. i 2-stilling på propylengruppen, som udgør den centrale del, forlænges ikke kun levetiden, og KT^-selek-tiviteten forbedres til en vis udstrækning, men følgende yderligere virkninger og fordele opnås ligeledes: Da hydro-25 genbroen opretholdes, nærmer hældningen af kalibreringskurven sig den teoretiske værdi, der iagttages praktisk taget ingen "drift" under målingen, reproducerbarheden af målingerne forbedres signifikant, og sensitiviteten overfor omrøring formindskes.

30 Ifølge en yderligere udførelsesform for den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt en kaliumion-selektiv elektrode, som er ejendommelig ved, at den som aktivt stof indeholder en eller flere kroneetherforbindelser med den almene formel (I) 35 6 DK 166727 B1 C °)S(”2 , vi§r'rv\ V O NH O - CH2 - z1 - CH2 - o nh-'-s^A o' 5 H \C Q ) (I) favor Z er en gruppe med den almene formel 10 p - C -

Rb 15 hvor Ra og R^ er som defineret overfor, hvor elektroden indeholder 0,2-10 vægt% af det aktive stof, 55-75 vægt% af et blødgøringsmiddel, idet blødgøringsmidlet er et stof med en dielektricitetskonstant på 20-30, og bærestoffet er en polymer, fortrinsvis PVC, eller en silicone-20 kautsjuk med en dielektricitetskonstant på 2-30.

Rollen af den fælles anvendelse af hydrogenbroen og Z-^-gruppen i de opnåede gunstige virkninger er understreget af det faktum, at de forbindelser med den almene formel (I1), der opnås, hvis nitrogruppen fjernes, og som har en 25 nært beslægtet struktur, er i besiddelse af mindre signifikante egenskaber.

r° Vx ^ 3° 0 I 0 - i cl o

V« <Y"V c*! ·1 012 · v“XlV

' ' 0 (I·)

Til sammenligning af egenskaberne af forbindelserne

o C

ifølge den foreliggende opfindelse henvises til den almene formel (VI) 7 DK 166727 B1 , Μ °) 5 C - CH2- Z- - CH-- ΟγΝ O^y RO C R (VI) hvor Y er hydrogen eller nitro, R er hydrogen eller methyl, Z2 er Z eller Z1, og Z og Z1 har de ovenfor angivne betyd-10 ninger, hvilket omfatter de almene formler (I), (I') og (V).

Ifølge en yderligere udførelsesform for den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt en fremgangsmåde til fremstilling af de hidtil ukendte kroneetherforbindelser med 15 den almene formel (I), hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 3 angivne.

Substituenten Ra, der er knyttet til et carbonatom i gruppen Z1, er fortrinsvis methyl, ethyl, n-propyl eller n-butyl, fortrinsvis methyl, ethyl eller n-butyl. Symbolet 20 R]-, står fortrinsvis for ethyl, n-butyl, n-octyl, n-dodecyl eller n-hexadecyl. Kædelængen af substituenterne Ra og Rjj kan være ens eller forskellig. Hvis Ra og har samme kædelængde, kan de begge betyde Ra.

Forbindelserne med den almene formel (I) fremstilles 25 ved de i krav 3 angivne varianter a) eller b).

Ifølge variant a) omsættes en kroneetherforbindelse med formel (II) 30 ( V^N0= o To] (II)

\ -CO

vo,_o 35 med en forbindelse med den almene formel (III) HO - CH2 - Z1 - CH2 - OH (III) 8 DK 166727 B1 middel.

Nitreringen ifølge variant b) udføres ved omsætning af en kroneetherforbindelse med den almene formel (I*) med salpetersyre.

5 Syntesen ifølge variant a) udføres fortrinsvis ved omsætning af forbindelserne med den almene formel (II) og (III) i et molært forhold på 2:1 ved en temperatur mellem 0 og 50°C i et chloreret carbonhydrid eller et opløsningsmiddel af ethertypen, eventuelt i nærværelse af en tertiær amin, 10 f.eks. triethylamin, som katalysator. Produktet isoleres ved fjernelse af opløsningsmidlet og renses ved omkrytalli-sation fra et egnet opløsningsmiddel, f.eks. ethylacetat eller methylisobutylketon.

Nitrering af en forbindelse med den almene formel (I·) 15 med salpetersyre ifølge variant b) udføres fortrinsvis i eddikesyre eller et chloreret carbonhydrid som opløsningsmiddel ved en temperatur på 30-70°c. Produktet kan isoleres ved afkøling, filtrering eller ved udhældning på is og derefter ved ekstraktion med et chloreret carbonhydrid. Produk-20 tet kan renses ved orakrystallisation fra ovennævnte opløsningsmiddelblanding .

Udgangsmaterialet med formel (II) til variant a) er beskrevet i DK patentansøgning nr. 1131/83. Isocyanatet kan opnås ved omsætning af en amin med den almene formel (IV) 25 .

/— 0 0 C Vr 2 <iv) 30 med phosgen i et aromatisk opløsningsmiddel med højt kogepunkt på kendt måde.

Forbindelsen med den almene formel (I) eller blandinger deraf kan anvendes som aktivt stof for ion-selektive elektro-35 der på følgende måde:

O

9 DK 166727 B1 a) De(n) udvalgte forbindelse(r) indbygges i en PVC-bærefase i en mængde på 0,1-10 vægt% af membranen ved anvendelse af et egnet blødgøringsmiddel, fortrins-5 vis en phthalsyreester, f.eks. diphenylphthalat (DPP), en sebacinsyreester, f.eks. dioctyl-sebacat (DOS)j eller ortho-nitrophenyloctylether (ONPOE) eller en blanding deraf.

b) De(n) udvalgte forbindelse(r) indbygges i en 10 mængde på 0,2-10 vægt% af membranen i en egnet polymer, fortrinsvis siliconekautsjuk eller PVC, polyamid, polyethylen, etc., som har en dielektricitetskonstant på mellem 2 og 30.

c) Påføring af en opløsning af de(n) udvalgte for-15 bindelse(r) i et egnet opløsningsmiddel, fortrinsvis i et blødgøringsmiddel beskrevet i afsnit a), på en porøs membran.

De membraner, der er fremstillet som beskrevet ovenfor, anbringes i en egnet elektrode og forbindes sammen med 20 sn egnet referenceelektrode til et analytisk instrument.

Korrelationen mellem cellespænding og den logaritmiske aktivitet (-lga.,+=pK) er lineær i pK-området 1-5,0 og kan karakteriseres ved den såkaldte modi ficerede Nikolsky-ligning: 25 “ - Eo ♦ SloS (ai +Σ Kif ^ ) + Ei i / d 30 hvor EME = cellespænding

Eq = konstant referencepotentiale· uafhængigt af den afamme opløsning .

Eq = summen af diffusionspotentialerne i cellen 35 10 DK 166727 B1 o a., a. = aktivitet af den ion, der skal måles, og af 13 /3 de interfererende ioner, z±, z_. - antallet af ladninger På åen ion, der skal måles? 5 pg på de interfererende ioner, S = såkaldt Nernst-faktor, hvis værdi andrager 59,16 mV/zi ved 25°C,

Vaj- K. .· = selektivitets faktor.

iD

10 Yderligere detaljer om den foreliggende opfindelse kan findes i eksemplerne..

Eksempler

Der henvises til forbindelserne med reference til 15 serienumrene. Udover serienumrene anføres også det "interne nummer" af de hidtil ukendte forbindelser ifølge den foreliggende opfindelse og forbindelserne, der er beskrevet i DK patentansøgning nr. 1131/83, det "interne nummer" består af et BME-tegn og et tocifret tal (tabel I).

20 X tabel IV er de elektrokemiske data opsummeret til sammenligningsformål.

I grupperne A, B og C er beskrevet de karakteristiske data af de ion-selektive elektroder, der er fremstillet ud fra forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse 25 (A), forbindelserne beskrevet i HU-PA nr. 1991/81 (B) og referencematerialet (C).

30 35 DK 166727 B1 3 δ) O Η· ^ = " o IQ Hh 0. F- 0) fe

m η, η - ΗΡ^η,Ο tE ΰ (0 O (Ϊ Hi (D O = GD

22 Si = o.Ot-'tr H-Cb(DHtr = c n tt m Η·!« p> id Η· 3 CD H-1 lQ F· xl

£ $ M0c+(D3 te F- (D 3 O

wm W F· CD te (D IQ te CD

g, S H^ 3 3 CD mi CD

m n \IQ r+ H CD H

h8 S ' 8 cn

k-j (D

r\ \D C?.* -sj CTt vji V>J ΓΟ ' M fi ^ F·

CD

3

Hi •

H

V—- M-H £ fe" <t t; to b: © fc te te tert

· 2 2 S X S 2 S 2 (D

te t?3 fe fe fe fe te 4

M fe < I I I I I I I I S

HH*-® -C VM !—* M V>! VT V-Π -F CD

Μ = Μ H' O'. Vn VJI 2 -F VM -P

• C Η· \ I 3 μπ

4 3 ΓΟ 2 C qJ

® o ® § te Φ CD 2·

|| cf O Hi H

Η, Μ’ H

oo ® 3 ______________________ — M ' «» 4 ^ O * ro te 2 iz: fe 2 22 ro f* o te o c te o o c rt ro r_. ro ro ro ro ro S' o Hs 4 4 ro ® —----—-- η- o 3

j—ί CD

ro . C O O O Ω , , , 3 2 2 te te te te 1 1 ro ro o ro rv> ro ro ro o-o-o o-o-o o—o-o h te O O cc o: ro te i te ro i ro h-1 r te hi .ro te te O c o k 1 te te te ro 1 vm o 3 rv ru te te te o vo vn ui te n 4 . o o ro ru ru ro ro 3 tete vn ro |^d ru ru hj "’"'N <1

Μ H

oC___ ^ -c--- . Ό cn F- te Λ ro 2 oc te teuT tete te te tete to

II

DK 166727 B1

O

12

Der anvendes følgende referencemateriale r:

Ry = valinomycin (i en Philips "IS 561-K+,®-elektrode) = kronee.therderivater fremstillet ifølge Kimura et al., J. Electroanal. Chem. 95 (1979), 91-101.

5

Fremstilling af bis-kroneforbindelser med den almene formel (I) a) Totalsyntese 10 Til en opløsning af 7,08 g (20 mmol) isocyanat med formel (II) i 60 ml vandfrit chloroform sættes 1,32 g (10 mmol) 2,2-diethyl-propan-l,3-diol (III, Z1 = ?2H5

,5 I

-f- j C2H5

Efter afsluttet opløsning sættes 2 dråber triethylamin 20 til opløsningen^og reaktionsblandingen omrøres ved stuetemperatur i 2 timer. Opløsningsmidlet afidestilleres i vakuum. Den gule, faste remanens tritueres med ether.

Det krystallinske produkt frafiltreres og tørres ved stuetemperatur. Således opnås 7,73 g (92%) af råprodukt 2 25 (BME-53, se tabel I). Produktet omkrystalliseres fra ethylacetat og ether. Således opnås 5,76 g (68,5%) af det rene råprodukt. Smp. 118-119°C.

De reaktionsparametre, denanvendes ved fremstillingen af yderligere forbindelser med den almene for-30 mel (I), er beskrevet i tabel (II). De fysiske, analytiske og spektroskopiske data af produkterne er opregnet i tabel III.

35 DK 166727 B1

O

13 b) Nitrering

Til en opløsning af 6,26 g (20 mmol) N-3,4-(1',4'-71,101,131-pentaoxacyclopentadeca-2-en)-phenylisocyanat 5 i 60 ml vandfrit chloroform sættes 1,32 g (10 mmol) 2,2-diethyl-propan-l,3-diol (III, =

C,EL

,2 5 - C -

10 I

C2H5

Reaktionsblandingen omrøres ved 50°C i 5 timer og afkøles til 20°C. Til reaktionsblandingen sættes en op-15 løsning af 3 ml 65%'s (vægtfylde 1,42) salpetersyre og 10 ml iseddike dråbevist. Blandingen omrøres ved stuetemperatur i yderligere 10 minutter og ved 65°C i 30 minutter. Reaktionsblandingen afkøles, hældes ud på knust isj og de to faser adskilles. Det vandige lag ekstraheres 20 4 gange, hver gang med 20 ml chloroform. De kombinerede organiske faser vaskes neutrale med koldt vand, tørres over magnesiumsulfat, filtreres^og chloroformopløsningen inddampes. Remanensen renses ifølge metode a). Udbytte: 6,23 g (72,5%). Produkt 2 (BME-53), 25 På analog måde fremstilles ligeledes forbindelse 1 (BME-44, udbytte 57%) og 3 (BME-54, udbytte 61%).

30 35 DK 166727 B1 I s·” p _ — — a 4 tu II W vm g ro g h g 3 £ " s s s g ro η- 1+ μ Μ H 3 Η H- £f i i i ro o H ui ^ ^ b — 3 m ^ UJ ^ H 01 2. w ^ ^ ---er £ ro £ ft m h- -----———————— : £5

g \Q

S. ro

a ~ O H

Γ x <υ m ro h ro ;rt i& b ς b ? tt o ^ c tr σ: c --'O p>' ω jj H· ^ h· G it: η- g !G ip: h b ”»

Ho oO CSO Hq o H- o 31 X χ (-1 Η X > M H W 3 b

’ 03 ff \M VM 5Γ \M VM 3 H

B 3 3 £ g tf HH- g >—· Oj 3 & en ro tt HH· h3 _______ Η P) -------- 1 h or

3 H

ft %) G

ro ro h 3 ro ro h v ?r hi . ro rt b h· er

Pi o H- H o VM 00 I—' VM -—· rt· 3 w

u> CD C » I

>-% ^ o b rt- x* en ω to tofjito H-b

O O en VDOO ^ & O

w '— «--.—< v O £ n — ro ^ ft Hl

H· O

3 b ro tr — H· 3 o, ro

H

tn ro b — g ro o>

Qs ro 3

G

o- ro tr h σν σ-· en σ> en en vn i en h oo +7 t—1 vm vji ¢2 w n_# rt p vn vji ro ro fri DK 166727 B1 ^ Λ Λ C hr) W td td 3 ^ g VN S ro S H 3 w H td td ro H·

Il ! 4 01

U1 U1 K

ω. 'Js» (D

sJ V—' -—_----- 1 1 s

I »S

O—O — O 0 — 0 — 0 03 o — o — o ro ro m te n rt -ro ^ κ i κ ro i vm - h ro sit vji vn K ro \θ \o - rc rr vn ro ro -----—— " Hi

Hi i—* ό „ 2? ° (-> CT> O 3 ro

Vn Ό l O U tJ* I I -S3 '* H- o M *O ro o H· g* _ \D (D 1 h3 m ro -- — --——- 03 er er 5* ro ro 3 3 H m o o o o Ό

.pr VM 4? Η» H- 3 .H

Oj h-1 cd-<! — cTk < ro ro ih

S B P tZ w S s £· Cb ']H

03 03 ovn 03-N3 -QW

o ΓΟ «33 O (T ?T Dj SS S3 ^ 2 w g H .£- -fc Hl ro o o o o Η Μ Μ Μ ».

cd cc od 3 tr ro 3 h ro __ _ ro --—--Φ ^ ss o κ κ o sko ω ^ Φ f“n vn vn VM d > o vs p 03 er ru vn -o -o ro ro a j ^ ^ ^j· “s* i ^ ••H 3 ru o> \o 03Mcr> ~o ru h; gro· ® vn vo η -ΌΟονπ vo 4 4 5. *< ro rr 03 ro —»

jH

SKO SKO SKO ^ ~ vn vn vn g ~ θ3θ'4=· ocrru vn ό Ό g jk * v * jj* «»· »· —<► ''· 3j H CT CD 03 M 4=· 03 M O ro •o c vn o h CO vD 03 vn r+ ro M ro ^ 2 h

~0 Ό -O O SK

ru ro ro ji i o vn o o h VM VM VM ^3 VM VM VM S w M H H K ro o o o

SI

16 DK 166727 B1

Fremstilling af en kalium-ion-selektiv membran ved anvendelse af kroneforbindelser med den almene formel (I) 1) 30-40 vægtdele, fortrinsvis 34 vægtdele, PVC-pulver 5 (f.eks. "SDP Hochmolekular", Lon-za AG, Basel, Schweiz) opløses i ca. 2-3 ml tetrahydrofuran, og denne opløsning hældes ud i en beholder indeholdende 0,1-10 vægtdele, fortrinsvis 2 vægtdele, aktiv ingrediens (ionophor) og 65-75 vægtdele, fortrinsvis 63,5 vægtdele, af et 10 såkaldt blødgøringsmiddel (et organisk opløsningsmiddel med en dielektricitetskonstant på 2-30) og 0-5, fortrinsvis 0,5, vægtdele af et additiv, f.eks. natrium--tetraphenyl-borat eller kalium-p-chlor-tetraphenyl--borat.

15 På en glasplade med flad overflade fæstnes en glasring med en højde på 10 mm og en diameter på 25-35 mm ved hjælp af en gummiring, hvorefter 3 ml af den tilberedte blanding hældes ud i glasringen og dækkes med et filtrerpapir. Tetrahydrofuran afdampes ved stuetemperatur i 20 løbet af 1-2 døgn gennem filtrerpapiret, og ved bunden af glasringen bliver en elastisk membran med en tykkelse på 0,1-0,5 mm tilbage som en remanens, som let kan opsamles fra glaspladen.

25 2) 0,2-10 vægtdele, fortrinsvis 2,5 vægtdele, aktiv ingrediens og 80-100 vægtdele, fortrinsvis 83 vægtdele, dimethyl-polysiloxan (f.eks. "Silopren K 18000", Farbenfabrik Bayer) opløses i ca. 2-4 ml carbontetrachlorid. Til opløsningen sættes et tværbindende middel i en passende mængde, 30 fortrinsvis 14,5 vægtdele. Enhver koldhærdende katalysator, som er egnet til tværbinding, f.eks. "T-37" fra Wacker Chemie GmbH, Miinchen, kan anvendes, hvorefter blandingen hældes ud i en glasring fæstnet på en glasplade som beskrevet under 35 17 metode 1), og der gås videre frem som beskrevet under metode 1.

3) 0-10 vægtdele, fortrinsvis 2,5 vægtdele, aktiv 5 ingrediens pulveriseres i en achatmorter og dispergeres i 80-100 vægtdele, fortrinsvis 83 vægtdele, dimethyl--polysiloxan, f.eks. "Silapren K-1000", Farbenfabrik Bayer, indtil der er opnået en statistisk homogen suspension. Det tværbindende middel tilsættes i en mængde, 10 der er nødvendig til hærdning, f.eks. 1 vægtdel dibutyl--Sn-dilaurat og 2 vægtdele hexaethoxy-siloxan, hvorefter blandingen påføres en plastplade i ensartet mængde i en tykkelse på 0,01-1 mm. Efter hærdning, der højst tager nogle timer, kan den elastiske plade fjernes 15 fra plastpladen.

4) 0,1-20 vægtdele aktiv ingrediens opløses i et med vand ikke-blandbart opløsningsmiddel (med en dielektricitetskonstant på 2-30), såsom phthalsyreester, 20 diphenyl-phthalat, sebacinsyreestre, f.eks. dioctyl- sebacat, o-nitrophenyloctylether og en blanding deraf, og en porøs membran fugtes med den således opnåede opløsning.

25 5) Den tetrahydrofuranopløsning, der er fremstillet ifølge metode 1) indeholdende blødgøringsmiddel og aktiv ingrediens, eller en carbontetrachlorid-dimethyl-poly-siloxanopløsning fremstillet ifølge metode 2 indeholdende aktiv ingrediens og katalysator eller en dimethyl-poly-30 siloxanopløsning med aktiv ingrediens fremstillet ifølge metode 3 indeholdende et tværbindende middel og/eller en katalysator påføres et elektronledende stof, fortrinsvis metallisk sølv, sølvf-sølvchloridtråd, platin- eller guldfiber eller grafitstang.

35

O

18 DK 166727 B1

Elektrokemiske egenskaber af nogle udvalgte aktive stoffer med den almene fonftel (I) anvendt som kalium-ion-selektiv membranelektrode 5 En PVC-siliconekautsjuk-bærefase-membran fremstilles ud fra de udvalgte aktive stoffer, f.eks. nr. 1, 2 eller 3, ifølge eksempel 1 og 2, hvorefter den indbygges i et egnet elektrodelegeme, såsom et "Philips IS 561 Liquid membrane electrode body", og der dannes følgende 10 måleceller:

Ag, AgCl j 0,01 M KC1 I ion-selektiv | prøve-^_____ membran jl opløsning 15 ion-selektiv elektrode | 0,1 M LiOOCCH3J 0,1 KC1 | Ag, AgCl --^-- dobbeltforbindelsesreference-elektrode 20 ·,

Kalibreringskurver for EME imod log a. afbildes i om-- I _ _g K

rådet fra 10 M KC1-10 M KCl under anvendelse af de; med ovenstående målecelle målte potentialedata.

Selektivitetsfaktorerne af elektroderne er bestemt ved den såkaldte separate opløsningsmetode (G.J. Moody, 25 J.D.R*Thomas: Selective Ion-Sensitive Electrodes, Watford, Merrow Publishing Co., Ltd., England 1971) under anvendelse af en koncentration på 10~^ M.

30 35

O

19 UIV ΙΌΌ/έ/ Dl

Af hensyn til enklere sammenlignelighed vises kalibrationsdata af elektroden, der som aktivt stof indeholder en forbindelse med formel (I) (fig. 1 og 5 tabel IV)^ og selektivitetsfaktorerne, der angår forskellige ioner (fig. 2 og tabel V), sammen med de tilsvarende data for elektroder fremstillet under anvendelse af forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse.

Ved sammenligning af kalibrations- og selektivitetsdata 10 for elektroder fremstillet ved anvendelse af forbindelser med serienummer 1, 2 og 3 ved hjælp af samme membran-og elektrode-fremstillingsfremgangsmåde har det vist sig, i modsætning til tidligere antagelser, at modifikationen af brokæden under opretholdelse af -NC^- og -NH-grupperne, 15 resulterer i en signifikant stigning i K-koncentrations- -sensitivitet (S'^'-teoretisk) , og kalium-ion-selektiviteten forbedres betragteligt i nærværelse af natrium-ioner (-logK- = 3,5). Dette er særliat vigtigt, hvis i\ / JNcl kaliumindholdet i biologiske prøver følges henholdsvis 2q males.

Det er af primær vigtighed ved anvendelse i automatiske analyseapparater med strømmende opløsninger, at signalet, der måles med de ions-selektive elektroder, overhovedet ikke bør være afhængigt af strømningshastigheden 25 og omrøringshastigheden af forsøgsopløsningen, eller kun i ringe udstrækning bør være afhængigt, i overensstemmelse med teoretiske betragtninger. Afhængigheden af signalet målt med kaliumion-selektive elektroder fremstillet under, anvendelse af henholdsvis BME-15-, BME-44- og 30 valinomycin-ligander, af graden af omrøring er vist i fig. 3. Værdierne er målt i en kaliumchloridopløsning med en koncentration på 10 ^ mol/liter under anvendelse af en magnetisk laboratorieomrører. Det kan ses ud fra data i fig. 3, at omrørings-sensitiviteten af 35 den ion-selektive elektrode indeholdende BME-44 er meget 20 DK 166727 B1 0 mindre end omrørings-sensitiviteten af elektroden indeholdende BME-15 og er omtrent den samme som elektroden indeholdende valinomycin.

Ud fra synspunktet meget nøjagtig måling af K -indholdet i biologiske prøver er en særlig vigtig data reproducerbarheden af den potentialemåling, som andrager + 0,1 mV , i tilfælde af ion-selektive elektroder indeholdende BME-44-ligand både i en vandig kalium-1Q chloridopløsning svarende til sammensætningen af blodserum og også i blodserum.

Levetiden for ion-selektive elektroder er et meget vigtigt karakteristisk træk og denne parameter bestemmes ved måling af kalibrerings- og sensitivitets-15 data for elektroderne på forskellige tidspunkter. Mellem målingerne opbevares elektroderne i et stort volumen (300-400 ml) destilleret vand. Det har vist sig, at i en periode på 1 år falder kaliumkoncentrations-sensi-tiviteten (S-værdi) for elektroder indeholdende produktet 20 BME-44 med 1-2 mV/dekade, medens selektivitetsdata kun ændres i insignifikant udstrækning. Gennem denne periode viser EQ-værdien en standardafvigelse på kun få mV.

I tabel VI vises kaliumion-sensitiviteten af ion--sensitive elektroder før opbevaring i blodserum hen-25 holdsvis 1 måned efter opoevaring. Fra lignende forsøg har det vist sig, at den ion-sensitive elektrode, der er fremstillet ud fra forbindelse BME-44, er egnet til bestemmelse af K+-ioner i blodserum i mere end 3 måneder.

e

Ved sammenligning af de karakteristiske data af 30 kaliumion-sensitive elektroder fremstillet ved anvendelse af forskellige ionophorer på iamme måde, kan det entydigt ses, at parametrene forbedres i alle tilfælde, hvis benzo-kroneether-enhederne er forbundet med en forgrenet kæde.

35 .

Ul\> I OO/ £,1 D I

0 21 I beskrivelsen anvendes følgende forbindelser: Forbindelse 1 (BME-44): 2-n-dodecyl-2-methylpropylen-lf3--bis-Ν,Ν'-[2"-nitro-4",5"-(1''*,4'*',7''',10 " ',13'' 5 -pentaoxa-cyclopentadeca-2'''-en)-phenyl]-carbamat, forbindelse 2 (BME-53): 2,2-diethyl-propylen-l,3-bis-N,N1-[2"-nitro-4", 5 " - (1''',4·'',7 ''1,10''',13·''-penta-oxa-cyclopentadeca-2''1-en)-phenyl]-carbamat, forbindelse 3 (BME-54): 2,2-di’-n~butyl~propylen-l,3-10 -bis-Ν,Ν'-[2"-nitro-4",5"-(1'»',4 * 1',7''',10' ' ' ,13 ' · '--pentaoxa-cyclopentadeca-2''’-en)-phenyl]-carbamat.

Der anvendes følgende forkortelser i beskrivelsen: ONPOE = o-nitrophenyl-octylether NaTPB = natrium-tetraphenyl-borat 15 SR = siliconekautsjuk DPP = dipentyl-phthaiat DOS = dioctyl-sebacat.

20 25 30 35 22 DK 166727 B1

CO O vø O

*» I* I fc=> -O K\ 4- f<\

l I I I

_ IH CvJ IN <T> W **s. f> O LA iA cf I ΚΛ

I I i I

c <A t>- LA ΚΛ m * »- — — <- -H 4 4 4- 4·

o I I « I I

li * CO rH 0 4" H

/1» O ^ ^ ^ *n- φ LA Q LA 4- 4-

O 1 1 III

"m "4 O fA IN- rH lA

η M r· *->.

Φ K. 4" 4" rA 4" fA

®p · I I I i

> O -^e 4- 4· 4- fA

j PrH O ·" f' i

T, « CM 04 CM CM

^ M 1 1 1 « ^ o ^ ers o\ on (Tv n S. 9 9 9 i o

Φ i_ III I

*0 -H 3 O Ovl <H CA fH

0 1)3 * »v r— r~>

+j CVJ CM 04 r-t CM

.* ® 1 I I I I

LA 4-4- fA

φ -H 4 *- r~ ·- «-Ν

54 S fA fA ΚΛ rA rA

φ 4 - - I I I I I

> IT "'"S

ri 0 +> l4.

.* !' ^ <D .

H <H -H

φ 1' C ® ® > in C o y* Η I φ -H £h bp

d 0¾ ® O 4-LA4-UAV04-.D. 4- in 4" LA

h o s 4 -£ ^ * i i i i i i i ii φ ·γ4 O P c I '“ΙΉΉγ-Ιι—Ir-ir-Hr-liH <—I r-i XJ g W +1 -Η V», 4 3 __ E-i -H C"

3 iS

4 tn ^

C jB

iH - G ® HCUfOOvCO^iHCUtN VQCN

flj Ό * r rr·^ «r-v

rH' \ vOlACACNlACOENCOvD LAfA

5-1 g > LAlAlAlAlAiAIAlAlA LA IA

m K S

+j ^ i i i I i i i i i il § » 5

d -H

o +» ep M * 1 1 £} 1 ' 1 φ "3 « tn

•H

+) >i 0)

h tn O

(ditn O o o o > d 5 4 >>> > 3 ««ege % % % ft + g c a a g + o S p O O O cl,

ChP4;1i Pit oz 3

3 jj) 3 3 3 PL, CQ O

O O O 3 4- f<~)

4" LA

£ Η ϋ CM É e a

Ul\ 1 ww# fc# *» * 23

KN 1Λ ΙΛ ΙΛ ON

<n *s <\ i j I rs I

d I KN KN KN d

I III I

OJ CO CO CO CM Φ -S I r> Λ ^ I I I *Λ d tf\ ιΛ k\ d d

I III II

UN d vD d UN fH CO KN ON vD

r* A Γ» ^ Λ A A Λ d KNd-^dKNi—I d d kn

I I 111 I I I I I

[N KNiDvOO-tNOJ U> O iH

«- «ν «Ν Λ A A A

d KN KN KN d CM r—l ΚΛ UN d

I I I I I I I I I I

un cm co on ω h un co r^t »\ r\ Λ Λ Λ Λ

KN KN KN KN KN KN i—I I KN I

I I I I I I I I

KN Η H KN d

ο ί\ Λ Λ Λ I

CM I OJ CM OJ I I I O

I III I

CfN O O O d o #*· #» Λ I I Λ 0

Ο I r—l i—I «—I I Q iH

i ill ir i

<H UNOOOdCN CO 00 CN

Λ η » Λ «Ν Λ »s <Ν ^ OJ iH OJ OJ !Μ Η Ο <Η ιΗ «Η £ I I I I I I I I I ι

<5 OJ OJ CM Ο OJ Ο CN OJ CO

tø »Nj #> A Λ Λ ^

f KN OJ KN KN KN OJ rH CM d C\J

g I I I I I I I I I I

m ^ d dUNUNddd d un un H I I I I I I I I I i,

iH iHrHrHiHiHrH rH r-H rH

rH

o Λ tu

ON iH

•V d O CM KN O U3 CO O

t_r\ «*ν ·*» ·>

un O d cO un r j' o d O- O

d UN UN dUN UN UN UN

I I I I I I I I I i cq

I I ι Oh I I I I

Eh Λ

S

o o o o o o o o p > >>>>>> i> > S pL, (k + ++ + + ++ + a a a a + . a a a a oooo o o o o

Pi Si Si o o o o ^ o ^ o o o

0) ~N

£ CM

—V ·—V I \ S

^ vO' UN UN cO rH ><

d KN r-t (-IKNO-X X

UN I .1 .1 I .1 x X

• i · a a · a · a · a · · a KN a d § · g vostNscos. on > o a g eq un cn cq ”1 cq OS «Η 'w M ^ N- v__ 24 DK 166727 B1

O

-Ω «Ν. K\ VD LfN <JN

cj- r» rs | I ^ K\ ΙΑ 41

I i I I

(\l C\| (J\ CO '?J (D

3 (N «V f» rv t' r-v O ΙΛ ί ίΛΙΛίί

I I I I I I

CT> ΐΛ ΙΛ ΐ O' IC .H

&D rv Γν f' iN t\ Γν PJ

...... æ f-ί IN i—I vi) O Ή *"s i"'·· C* ^ r-\ rij (0 IC ί ΙΛ ll\ 4· "β

O I I I I I I <D QJ

s. 34 0)

M 0] r-J

ω κ\ ΙΛ ΙΛ ON 00 -H O) T> fN O fN <"S f\ | +)rrt P -H 4 Λ ιΛ ιΛ KN φ c i ^1,,,1 U 5 5 o Ή τ’ , φ dj Φ 4 κ\ ιλ Η 4 .μη Ή ί>· r\ «"Ν 1 Φ * CQOJOJCNJOJO β φ ρ “ 1 1 1 1 1 3 5 TJ iV-H Μ ϋ X Λ θ' θ' θ' Ο 4 Ο φ.Η· Γ\ <^ν Γ\ fv <Ν <> rr< Φ 60 C4 Ο Ο Ο IH Q ΓΗ β u ^ ° I I I I 4· I Φ φ · ω ^ > τΐ « ! ij- CM Η rH Ο <0 IN Φ Μ ffl Η 33 ^ Λ ^ »«V _]_) , ] Ρ 5£ i\|0\JOJC\liHrH β*4Φ "c I I I I I I Φ φ Γφ g 4J η β κ, ζ> α φ ·η _Ί φ m . d ® 1Λ 4 Η Ο W co -ΗΜί^ Φ * ® ΙΟ κΓ ΙΛ ΙΟ ^ οΓ ^ Γ S m ...i.. *. ; φ ^ φ φ i s 6 s " e s g i £ * “ !μ t; β ® i, Tj Η Ό φ 5 > a o

il * Ή +> H

! i « s i 3 s ® © ϊ t g ~ K h

g -s “SSW

4 I S -S " i I Η 15 a · φ φ e h ji P CQ οφ ® 3 S * ε w ~ ~ ~ Λ H* H (0 ^ 'f n in * r-ι σ\ -H -p 3* m m r-ι * * ·η m 3 m

I I I I * * B — Ai Q

. S S S S > « * * * u m m m m « « * * s w w ^ ~ w ^ w *

iH CO CN LO (J\ O

rH

IV I U O I U I

25 o

Tabel VI

Undersøgelse af hældningsværd'ien (S) af ion-selektive elektroder 5

Forhold i blodserum xxx før efter

Nummer_S (mV/dekade)xx S (mV/dekade)XX

1 (BME-44) a. 57,5 57,9 10 . b. 57,2 57,6 2 (BME-53) a. 56,7 56,1 b. 57,2 56,3 3 (BME-54) a. 56,8 57,2 b. 57,2 57,9 5 (BME-15) a. 56,5 51,5 15 ' x Sammensætning af elektrode-membran: 4 mg ionophor

64 mg PVC 120 mg ONPOE

20 1 mg NaTPB

-2 -3 xx Målt i 10 mol/liter - 10 mol/liter KCl-opløsning indeholdede 1,0 mol/liter NaCl xxx I perioden mellem målingerne (1 måned) opbevaring elektroderne kontinuerligt i blodserum (stuetempe-25 ratur) .

30 35

Claims (10)

1. Kroneetherforbindelser, kendetegnet ved, at de har den almene formel (I) P JCoXsH^/O -CH2 - Z1 - CH2 - Ο^,ΝΗ y ^v-—J o ^ 10 (I) hvor Z er en gruppe med den almene formel 15 R_ i a - C -*b hvor Ra og kan være ens eller forskellige, og R står 20 for en alkylgruppe med 1-4 carbonatomer, og Rb står for en alkylgruppe med 1-20 carbonatomer.

2. Kroneetherforbindelser ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de er 2,2-diethyl-propylen-l,3-bis--N,N'-[2'*-nitro—4'',5‘*-(l'' · ,4 " ' ,7'*',10' ",13'''-penta-25 oxacyclopentadeca-21'’-en)-phenyl]-carbamat, 2,2-di-n-butyl-propylen-1,3-bis-N,N'-[2''-nitro-4 ”, 51’-(l1,,4,”,7,”,-10” ' ,13' ”-pentaoxacyclopentadeca-2'''-en)-phenyl]-carbamat eller 2-n-dodecyl-2-methyl-propylen-l,3-bis-N,N1-[2'’--nitro-4'',5''-(1 * *',4''',71'',10''1,13'''-pentaoxacyclo-30 pentadeca-2'’’-en)-phenyl]-carbamat.

3. Fremgangsmåde til fremstilling af kroneetherforbindelser med den almene formel (I) NCp °2$ "( W , yC ; Vo^_o -OH, - z1 - CH2 - O^NH / ^oy 0 o (I) 0 b#l\ I VV# <# VI hvor Z^ er en gruppe med den almene formel R ,a

4. Fremgangsmåde ifølge metode a) ifølge krav 3, 5 kendetegnet ved, at man omsætter udgangsmaterialerne · i nærværelse af en tertiær amin, fortrinsvis triethylamin.

5. Fremgangsmåde ifølge metode a) ifølge krav 3, kendetegnet ved, at man omsætter udgangsmate- 10 rtalerne med den almene formel (II) og (III) i et for hold på 2:1 ved en temperatur mellem 0° og 50°C.

5. C - r Rb hvor Rg og R^ kan være ens eller forskellige, og Rfl står for en alkylgruppe med 1-4 carbonatomer, og R^ er en 10 alkylgruppe med 1-20 carbonatomer, kendetegnet ved, at man a) omsætter en kroneetherforbindelse med formel (II) y~~d '3 W"« (° /^^1=0=0 Vo 20 med en forbindelse med den almene formel (III) ho-ch2-z1-ch2-oh (III) 25 hvor Z^ er som defineret i krav 1, i et aprotisk opløsningsmiddel, eller b) omsætter en kroneetherforbindelse med den almene formel (I1) “ rv . i§0 < JO - CE0 - Zl - CHp - 0 NH \ / Vj· T T v'°y (I’) 35 DK 166727 B1 O hvor Zx er som defineret i krav 1, med salpetersyre.

6. Fremgangsmåde ifølge metode b) ifølge krav 3, kendetegnet ved, at man omsætter udgangsmaterialerne i eddikesyre eller et chloreret carbonhydrid 15 ved en temperatur mellem 30°C og 70°C.

7. Kaliumion-selektiv elektrode, kendetegnet ved, at den som aktiv ingrediens indeholder en eller flere kroneetherforbindelser med den almene formel (I) 20 V 0 NH 0 " c22 - 2 - CH2 - C 0 Μ π ς ) 25 ^ ^ 0 0 (I) favor Z"*· er en gruppe med den almene formel R. 30 .a - C - Rb hvor R& og er som defineret i krav 1, 35 . hvor elektroden indeholder 0,2-10 vægt% af det aktive stof, 55-75 vægt% af et blødgøringsmiddel, idet blødgøringsmidlet er et stof med en dielektricitetskonstant på 20-30, og bærestoffet er en polymer, fortrinsvis PVC, eller en silicone-5 kautsjuk med en dielektricitetskonstant på 2-30.

8. Kaliumion-selektiv elektrode ifølge krav 7, kendetegnet ved, at blødgøringsmidlet, der er blandbart med bærestoffet, fortrinsvis er en phthalsyreester, sebacin-syreester eller o-nitrophenyl-octylester.

9. Elektrode ifølge et hvilket som helst af kravene 7 og 8, kendetegnet ved, at membranen eller opløsningen eller suspensionen indeholdende det aktive stof er bundet til et stof, som er i besiddelse af elektron- og/eller ionledende eller -halvledende egenskaber, 15 fortrinsvis til metallisk sølv, sølvchloridtråd, platintråd, guldfiber, grafitstang eller siliciumoxid.

10. Membranelektrode ifølge et hvilket som helst af kravene 7 til 9, kendetegnet ved, at den indeholder 2,2-diethylpropylen-l,3-bis-N,N'-[2''-20 -nitro-4'·,5''-(1'·',4''·,7''',10''',13»''-penta-_ oxa-cyclopentadeca-2'''-en)-phenyl]-carbamat, 2,2-di-n--butylpropylen-l,3-bis-N,N'-[2' '-nitro-4'1,5' * — (1'1 4''',711',10''',1311'-pentaoxa-cyclopentadeca-2'''-en)--phenyl]-carbamat eller 2-n-dodecyl-2-methylpropylen-25 -l,3-bis-N,N'-[21'-nitro-4 *',5 "-(1' " ,4''»,7''·,10 " ·,“ 13'''-pentaoxa-cyclopentadeca-2'''-en)-phenyl]-carbamat i som aktivt stof. 30 35