DK168014B1

DK168014B1 - Kroneetherforbindelser, fremgangsmaade til deres fremstilling samt alkali- eller jordalkalimetalionselektiv membran indeholdende dem

Info

Publication number: DK168014B1
Application number: DK113183A
Authority: DK
Inventors: Laszlo Toeke; Bela Agai; Istvan Bitter; Erno Pungor; Klara Szepesvary; Ernoe Lindner; Maria Horvath; Jenoe Havas
Original assignee: Magyar Tudomanyos Akademia
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1983-03-08
Publication date: 1994-01-17
Also published as: NL8220236A; GB2116551B; US4739081A; GB8306412D0; ATE44028T1; EP0143564A2; EP0143564B1; JPS58501076A; JPH046192B2; DK113183D0; US4531007A; DK113183A; EP0143564A3; HU186777B; CH658057A5; WO1983000149A1; SU1331429A3; DE3248877C2; DE3248877T1; GB2116551A

Description

i DK 168014 B1 o

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte kroneetherderivater, som er egnede til dannelse af kat-ionkomplekser, en fremgangsmåde til deres fremstilling og en alkali- eller jordalkalimetalionselektiv membran 5 indeholdende disse forbindelser.

Kroneethere er anvendt i vid udstrækning på grund af deres evne til kompleksdannelse med forskellige kationer. Udstrækningen er kompleksdannelse (kompleksstabilitetskonstanten) for en given kation afhænger, bort-10 set fra kroneetherens geometriske egenskaber, såsom antallet af led i ringen og heteroatomtallet, også af opløsningsmidlet. Støkiometrien af det dannede kompleks påvirkes af forholdet mellem kroneetherringens diameter og kationens diameter. Alle ovennævnte faktorer be-15 rettiger anvendelsen af kroneethere som aktiv bestanddel i ionselektive membranelektroder.

I de seneste 17 år er forskellige stoffer, uorganiske udfældninger, forskellige ionbyttende forbindelser, elektrisk ladede eller ikke-ladede, kompleksdannen- 20 de midler, blevet anvendt som ionselektive elektroder til måling af forskellige anioner (f.eks. halogenider, pseudohalogenider og nitrater) og af forskellige kationer (f.eks. alkalimetalioner, jordalkalimetalioner og visse tungmetalioner), jvf. Karl Camman, Das Arbeiten mit ionen-25 selektiven Elektroden, Springer Verlag, Berlin, Heidel-ber, New York, 1977; Peter L. Bailey, Analysis with Ion--Selective Electrodes, Heyden, London, New York, Rheine, 1976. De forskellige elektroder har forskellige aktive stoffer, mekaniske og dynamiske egenskaber og forskel- 30 lige såkaldte selektivitetsfaktorer, idet sidstnævnte er den vigtigste parameter ud fra et anvendelsessynspunkt .

I det mest betydningsfulde område for anvendelsen i praksis, dvs. indenfor områdets biokemiske anven-35 delser, er det særlig vigtigt med sådanne elektroder, som er egnede til overvågning af ionprocesserne ved DK 168014 B1 0 2 cellestofskiftet i organismen. Hvor der er tale om måleundersøgelser, som er egnede til måling af biologisk vigtige ioner, er det særlig signifikant ved elektroder, som er egnede til måling af kationer, som kan være na-5 trium, kalium, calcium og magnesium. Måling af kaliumionen er særlig vigtig ved livsprocesser. Dette forklarer det vidt udbredte forskningsarbejde, som er koncentreret om fremskaffelsen af elektroder, som er selektive for kalium, om undersøgelsen af sådanne elek-10 troders egenskaber og om optimaliseringen af deres fremstilling. Den bedste, kaliumionselektive elektrode, som tidligere er blevet anvendt, har været den ionselektive elektrode, som har valinomycin som det aktive stof, jvf. CH-PS nr. 479.870.

15 Til biologisk anvendelse er elektrodens mest for delagtige egenskab dens selektivitetsfaktor i forhold til Kai —4 natriumioner, (KK/1ga) er ca. 3 x 10 . Ved afprøvning af elektroden kunne det iagttages, at den på valinomycin baserede kaliumelektrode har en højere eller lige så 20 stor selektivitet over for alkalimetalioner med stort + + + volumen (Rb , Cs ) som over for K , dvs. elektroden måler disse ioner bedre eller med næsten samme selektivitet som kalium, jvf. L.A.R. Pioda, V. Stankova and W. Simon. Anal. Letters 2 (1969), 665. Da alkalimetalioner 25 ofte forekommer sammen i naturen, kan et sådant sammenfald af selektivitetsfaktorerne være en ulempe, når der er tale om en kaliumelektrode, som er fremstillet til andre end biokemiske formål.

Ovennævnte ulemper kan elimineres uden væsent-30 lig formindskelse af selektiviteten over for de øvrige ioner, når der som ionselektivt stof anvendes bis-krone-forbindelser tilknyttet via en aliphatisk kæde. Således er der beskrevet, jvf. K. Kimura, T. Maeda, H. Tamura, T. Shono: J. Electroanal. Chem. 9!5, (1979) 91-100? K.

35 Kimura, H. Tamura, T. Shono: Bull. Chem. Soc. Jpn. 53, 547-548 (1980), to grupper af sådanne forbindelser og 3 DK 168014 B1 elektroanalytiske data derfor. Disse forbindelser har et fælles strukturelement, nemlig to benzo-l5-kroneether-5-enheder bundet sammen med dicarboxylsyrer gennem oxygen-eller nitrogenatomer. Den praktiske anvendelighed af disse 5 forbindelser kan ikke fastslås, da der i ovennævnte artikler ikke er beskrevet en elektroanalytisk afprøvning af forbindelserne, men kun er medtaget selektivitetsdata i forhold til alka1imetalioner.

Det har nu vist sig, at visse bis-kroneetherderivater 10 opfylder kravene til alkali- og jordalkalimetalionselektivitet. Disse forbindelser bærer fortrinsvis nitrogrupper på den aromatiske ring i bis-kroneetherstrukturenheden, og den kæde, som binder de to kroneetherenheder sammen, er knyttet til deri aromatiske ring gennem en urethanbinding.

15 Disse nitrogrupper danner en intramolekylær H-bro med NH-enheden i urethangruppen. De to kroneetherenheder tilvejebringer en optimal sterisk stilling, som er nødvendig for kun at danne komplekser med K-ionen, og således fremkommer der en stor kaliumselektivitet. Det er overraskende, at 20 selektiviteten ikke afhænger af arten af den kæde, som binder kroneetherenhederne sammen (antal heteroatomer og deres art), og af dens længde.

De hidtil ukendte forbindelser ifølge opfindelsen er egnede til udvikling af en kaliumionselektiv elektrode.

25 Elektroder fremstillet ud fra de hidtil ukendte forbindelser udviser samme kaliumionkoncentrationsfølsomhed som kaliumelektroden på valinomycinbasis, og desuden er dens selektivitets faktor i forhold til alkalimetalioner med stort volumen bedre (0,1-0,01) end for den valinomycinbaserede 30 elektrode, hvis selektivitetsfaktoren er fra 4,6-0,5, og på samme tidspunkt er selektivitetsfaktoren i forhold til jord-alkalimetalionerne den samme som for den valinomycinbaserede elektrode (K^J1, Mn++ ca. 10”4).

Sammenlignet med alkali- eller jordalkalimetalion-35 selektive elektrodemembraner indeholdende de ovenfor omtalte, kendte bis-kroneetherderivater opnås der ifølge opfindelsen 4 DK 168014 B1 et væsentligt længere membranlevetid samt kortere svartider ved analyser.

De her omhandlede kroneetherforbindelser er ejendommelige ved, at de har den almene formel I

10 hvor R betyder hydrogen eller alkyl med 1-4 carbonatomer, n er 1 eller 2, X betyder oxygen eller svovl, Y betyder hydro-15 gen eller nitro, Z betyder en direkte binding, -CH2-, -(0¾) 2-4“' -CH2OCH2-, -CH2SCH2- eller -CH2-0-CH-CH-0-CH2-.

/ \ CH3 ch3 20 Opfindelsen angår desuden en alkali- eller jordalkali- metalionselektiv membran, som er ejendommelig ved, at den som aktivt stof indeholder en eller flere af forbindelserne med ovenstående almene formel I, hvor n, R, X, Y og Z har den ovenfor anførte betydning, og en bærer.

25 Opfindelsen angår endelig en fremgangsmåde til frem stilling af forbindelserne med den almene formel I, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at a) et kroneetherisocyanat med den almene formel 35 ^ hvor n og Y har den ovenfor anførte betydning, omsættes med 5 DK 168014 B1 en forbindelse med den almene formel HX-CH2-Z-CH2-XH (III) 5 hvor X og Z har den ovenfor anførte betydning, i et aprotisk organisk opløsningsmiddel ved 0-50”C i et molforhold mellem forbindelserne med de almene formler II og III på 2:1, eventuelt i nærværelse af 0,1-0,5 mol% tertiær amin, fortrinsvis triethylamin, som katalysator, og produktet isoleres på kendt 10 måde, eller b) en urethan med den almene formel 20 hvor n og Y har den ovenfor anførte betydning, og R1 betyder alkyl med 1-4 carbonatomer, benzyl eller phenyl, omsættes med en forbindelse med den almene formel III, hvor Z og X har den ovenfor anførte betydning, i et organisk aprotisk opløsningsmiddel ved 30-120°C i et molforhold på 2:1, even-25 tuelt i nærværelse af en tertiær amin, fortrinsvis triethylamin, som katalysator, og produktet isoleres på kendt måde, eller c) til fremstilling af forbindelser med den almene formel I, hvori Y betyder nitro, en forbindelse med den 30 almene formel I, hvor n, R, X og Z har den ovenfor anførte betydning, og Y betyder hydrogen, omsættes med salpetersyre i en uorganisk syre eller eddikesyre ved 30-70°C, og produktet isoleres på kendt måde.

Omsætningen ifølge fremgangsmådevariant a) kan gen-35 nemføres ved 0-50°C i chlorerede carbonhydrider eller ethere, eventuelt i nærværelse af 0,1-0,5 mol% tertiære aminer, 6 DK 168014 B1 såsom triethylamin, som katalysator. Forbindelserne med de almene formler II og III anvendes i et molforhold på 2:1. Produktet isoleres ved filtrering eller efter fjernelse af opløsningsmidlet ved omkrystallisation fra et egnet opløs-5 ningsmiddel, såsom ethylacetat eller methylisobutylketon

Omsætningen ifølge fremgangsmådevariant b) kan gennemføres ved 30-120*C i aromatiske carbonhydrider, chlorerede carbonhydrider eller ethere, eventuelt i nærværelse af tertiære aminer, såsom triethylamin. Forbindelserne med form-10 lerne V og III anvendes i et molforhold på 2:1. Produktet kan isoleres ved filtrering eller efter fjernelse af opløsningsmidlet ved omkrystallisation fra et egnet opløsningsmiddel, fortrinsvis fra ethylacetat eller methylisobutylke-ton.

15 Ved fremgangsmådevariant c) afkøles, produktet fil treres eller hældes på is efterfulgt af ekstraktion med chlorerede carbonhydrider og renses ved omkrystallisation fra de ovenfor nævnte opløsningsmidler.

Isocyanater med den almene formel II, som anvendes 20 som udgangsmaterialer ved fremgangsmådevariant a), er ikke tidligere blevet beskrevet i den tekniske litteratur. Forbindelser med den almene formel II kan fremstilles ved omsætning af en forbindelse med den almene formel IV

(Λγγ o f OT αν> 30 hvor n og Y har den ovenfor anførte betydning, med phosgen i et aromatisk opløsningsmiddel med højt kogepunkt ifølge 35 kendte fremgangsmåder.

0 7 DK 168014 B1

Urethaner med den almene formel V, som anvendes som udgangsmaterialer ved fremgangsmådevariant b) , er også hidtil ukendte forbindelser. Fremstillingen deraf kan gennemføres ved omsætning af en amin med den al-5 mene formel IV, hvor n og Y har den ovenfor anførte betydning, med en forbindelse med den almene formel 0 II 1 cl - c - oir (vi) 10 hvor R·*· har den ovenfor anførte betydning, i et organisk aprotisk opløsningsmiddel. Omsætningen gennemføres ved 0-50°C i aromatiske carbonhydrider, chlorerede carbon-hydrider eller ethere i nærværelse af en ækvivalent mængde tertiære aminer, såsom triethylamin. Forbindelser- 15 ne med de almene formler IV og VI anvendes i et molforhold på 1:1. Produktet isoleres ved filtrering eller efter fjernelse af opløsningsmidlet ved omkrystallisation fra et egnet opløsningsmiddel, fortrinsvis fra en alkohol med formlen R^OH, ethylacetat eller methyliso- 20 butylketon.

Forbindelser med den almene formel IV, som anvendes som udgangsmaterialer ved fremgangsmådevariant c), fremstilles som beskrevet i J. Am. Chem. Soc. 98, 5198-5202 (1976).

25 Nogle af de hidtil ukendte forbindelser ifølge opfindelsen og en blanding deraf anvendes som aktive stoffer i ionselektive elektroder som følger.

a) Den udvalgte forbindelser eller de udvalgte forbindelser indbygges i en PVC-bærerfase i en mængde 30 på 0,2-3% ved anvendelse af et egnet blødgøringsmiddel, såsom phthalsyreestere, sebacinsyreestere eller o-nitro-phenyloctylether.

b) Den udvalgte forbindelse eller de udvalgte forbindelser indbygges i siliconekautsjuk eller i en an- 35 . den polymer, såsom polyamid, PVC eller polyethylen, hvis 0 8 DK 168014 B1 dielektricitetskonstant er mellem 2 og 30.

c) Den udvalgte forbindelse eller de udvalgte forbindelser påføres en porøs membran opløst i et egnet opløsningsmiddel, fortrinsvis i de under a) nævnte blød-5 gøringsmidler.

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

10 Korrelationen mellem cellespænding og den loga ritmiske aktivitet (-lgaK+=pK) er lineær i pK-området 1-5,0 og kan karakteriseres ved hjælp af den såkaldte modificerede Nikolsky-ligning: 15 EME = E0 + S log (a. + y- Kffi.Zi/z/j) + Ed i * j hvor EME er cellespændingen, EQ er et konstant referencepotentiale, som er uafhængigt af aktiviteten af prø- ΡΩ veopløsningen, EQ er summen af diffusionspotentialerne i cellen, a^ og a^ er aktiviteten af den ion, som skal måles, og af de interfererende ioner, z^ og z^ er antallet af ladninger på den ion, som skal måles, og på de interfererende ioner, S er den såkaldte Nernst-faktor, 25 hvis værdi beløber sig til 59,16 mV/z. ved 25°C, og kal 1 K.. er selektivitetsfaktoren, il

Eksempler

Fremstilling af isocyanater med den almene formel II.

30 .0,1 mol af en aminoforbindelse med den almene formel IV opløses i 500 ml chlorbenzen, og opløsningen sættes til 150 ml chlorbenzen mættet med phosgen ved stuetemperatur under stadig omrøring og under tilledning af phosgen. Derefter opvarmes reaktionsbian-dingen langsomt til kogepunktet. Når udviklingen af hydrogenchloridgas ophører, afbrydes tilledningen af 0 9 DK 168014 B1 phosgen, og overskuddet af phosgen elimineres under kogning med nitrogen og argongas (ca. 1,5-2 timer). Chlor-benzenet afdestilleres i vakuum. Remanensen renses som anført i tabel I.

5 På ovenstående måde er følgende forbindelser blevet fremstillet: (lla) 2-nitro-4,5-(11,41,7',101,131-pentacyclopentade-ca-2'-en-phenylisocyanat, (llb) 3,4-(1',41,71,10',13'-pentaoxacyclopentadeca-21-1 o -en)-phenylisocyanat og (Ile) 3,4-(1*,4',7',10',13',16'-hexaoxacyclooctadeca--21-en)-phenylisocyanat.

Fremstilling af urethaner med den almene formel V.

15 0,1 mol af en amin med den almene formel IV op løses i 200 ml chloroform, og til opløsningen sættes 0,1 mol chlorformiat med den almene formel VI ved stuetemperatur under stadig omrøring, og efter 10 minutters forløb tilsættes 10,1 g triethylamin, og blandingen om-røres i yderligere 30-45 minutter. Reaktionsblandingen inddampes derefter, og remanensen renses som anført i tabel I.

25 30 35 10 DK 168014 B1 i ^ Η -- Γ-

>i — W

X +j ijp ro ro ID Di —

H ft) I

O XX I Ol ro SS o in ro ro

I—I

s o

u il O O O

u r- o σ>

(D || ni ro CN

,¾ «S CN CN CN

in h

•H

1¾

O -P

X ω σι η h σι σι •d’ η h m in Ό ι—ι oo oo ooinro σι r- co ο C ' ' ' ' ' --- ρ Λ 3 r-l Ν’ Ρ- Γ- 10 Ν' η· to ro li ιρ tn mm V ο\° Ο) Α -Ρ tn α> tu lncNrH n σι ro co ιο ιο tn c to η οι cNi—ιιη > in σι D> X O' ' ' ' - ' - - - o i—ι ω o in p- co id n1 t^mro id ρ in in m d) du _ λ; ores υκζ u te s in

•H

CO

— >1 . -p h m Di

H S CO

— 0T> Ai > o o VDO r- U) 0 in - H cn N* O ro O ro H ' Z ' Z ' (DC PDA! co n1 en σι coco gi ή ε id Hin ho cNin Η P ID Α Ρ H DC ro ECO E to

OG 6 0 0 m in ΓΗ 14-1 OP ø m E h H H

<u ρ o u o u Λ 0) M ep

DC IP

EH <D ε <D

g I Ό ho aoco co x -3 <d N id 60 H rous Λ

C -P W H

C OD

0) A Ό _ ^ Ό I g £ £

0 O SG EC

TJ-P HC

(UD I -P -H C C SS*

6C in id N 0 06ScP

D D> tn C H -P ^ P >i C -HID -P -p Η Η ΓΙΟ U -Η ΗΛ D <d ' *· t00 Η φ Η 1 IH I H O O··

Htn ΌΌ Id G 6 H S'-1 \\U

(U-H GO -P <D 3 -Η 3-H O U

Ό i (d+) tn N 3-P 3-P 0 0-

G - Λ0) >, G AO tn Ai tn cNOdP

-H o1 <D6 P o id Φ id fl) inæo A5 (Π ΑίΛ>Ό>Ό ΗΗΓ- P IP 1 ι OD o CD ·· li, m o Λ

Dl CN HH

C X o

•H S SS SB tfP

H s h en

-H G Η H CN

-P

tn g id to ~

PH ·· ·· P

lp H Id Λ O · · CD

— A A +J

p * * -p 0 >1 44 k X ~ l§

(d (D D Λ O

•p in H P H CN CO

id a: <u c α ha 11 DK 168014 B1 o

Fremstilling af bis-kroneforbindelser med den almene formel I.

Fremgangsmådevariant a).

En opløsning af 0,2 mol isocyanat (formel Ila, 5 b, c) i 500 ml absolut dioxan eller absolut chloroform omrøres med 0,1 mol af en egnet glycol (6,2 g ethylen- glycol, 10,6 g diethylenglycol, 12,2 g thioethylengly- col, 19,8 g 2,2'-bis-hydroxyethyl-pyrocatechol, 12,8 g 2,5-dihydroxy-methylfuran, 13,9 g 2,6-dihydroxymethyl- 10 pyridin) eller med 0,1 mol α,οϋ-polymethylendiamin (6,0 g ethylendiamin, 7,4 g 1,3-propylendiamin, 11,6 g 1,6- -hexamethylendiamin) i 1-2 timer ved stuetemperatur.

Når der anvendes hydroxyforbindelser, anvendes der 0,005 mol triethylamin som katalysator.

15

Isolering.

a) Hvis produktet udfælder, frafiltreres det, vaskes med dioxan eller chloroform og omkrystalliseres fra det i tabel II anførte opløsningsmiddel.

20 b) Hvis produktet ikke udfælder, afdestilleres opløsningsmidlet i vakuum, og remanensen omkrystalliseres fra det i tabel II anførte opløsningsmiddel.

Fremgangsmådevariant b).

25 20 mmol af en urethan med formlen Va-Vf opløses i 50 ml chloroform (eller dioxan, toluen eller chlorben-zen), og opløsningen omrøres i 3-4 timer ved 60-100°C med 10 mmol α,ω-polymethylendiamin (0,6 g ethylendiamin, 0,74 g 1,3-propylendiamin, 1,16 g 1,6-hexamethylendiamin) 30 eller med 10 mmol af en egnet glycol (0,62 g ethylengly- col, 1,06 g diethylenglycol, 1,22 g thiodiethylenglycol, 1,98 g 2,2'-bis-hydroxyethylpyrocatechol) , hvis Y betyder hydrogen, og ved 30-80°C i 0,5-1 time, hvis Y betyder nitro. Hvis der anvendes hydroxyforbindelser, anvendes 35 der en dråbe triethylamin som katalysator, og den dannede alkohol elimineres.

0 12 DK 168014 B1

Isoleringen sker som for fremgangsmådevariant a)

De således opnåede produkter er identiske med de forbindelser, som er fremstillet ifølge fremgangsmådevariant a), hvad angår IR-spektrum, smp. og blandings-5 smeltepunkt. Udbyttet er 40-90%, nemlig 75-90%, hvis X betyder NH, og 40-60%, hvis X betyder oxygen.

10 15 20 25 30 35 0 13 DK 168014 B1

Fremgangsmådevariant c).

10 iranol af en bis-kroneforbindelse med den almene formel I, hvor η, X og Z har den ovenfor anførte betydning, og Y er hydrogen, opløses i 25 ml chloroform til opløs-5 ningen sættes 10 ml eddikesyre, og under stadig omrøring tilsættes en opløsning af 3 ml 65%1 s salpetersyre i 3 ml eddikesyre dråbevis. Reaktionsblandingen omrøres ved stuetemperatur i 10 minutter og ved 65°C i 30 minutter. Blandingen afkøles og hældes ud på 50 g knust is, de to lag 10 adskilles, og det vandige lag ekstraheres med 4 gange 20 ml chloroform. Det forenede organiske lag vaskes med portioner på 30 ml vand. Chloroformen afdestilleres i vakuum, og remanensen omkrystalliseres fra det ovenfor anførte opløsningsmiddel (se tabellerne). Udbytte: 55-78%.

15 De således opnåede nitroderivater er identiske med dem, som er opnået ifølge fremgangsmådevarianterne a) og b), ifølge IR-spektrum, smp., blandingssmeltepunkt og tyndtlagschromatogram.

Nedenstående forbindelser er blevet fremstillet som 20 ovenfor anført: (la) : Ethylen-1,2-bis-N-[2'-nitro-4',5'-(1",4",7",10",13"- -pentaoxacyclopentadeca-2"-en)-phenyl]-carbamat, (lb) : ethylen-1,2-bis-N-[3',4'-(1",4",7",10",13",16"- -hexaoxacyclooctadeca-2"-en)-phenyl]-carbamat, 25 (Ic) : diethylether-2,2'-bis-N-[2"-nitro-4",5"-(1"',4" ' ,7" ',- 10" ' ,13" '-pentaoxacyclopentadeca-2"1-en)-phenyl]--carbamat, (Id) : diethylether-2,2*-bis-N-[3",4"-(l",4",7",10",13"--pentaoxacyclopentadeca-2"-en)-phenyl]-carbamat, 30 (le) : diethylether-2,2'-bis-N-[3” ,4"-(1" ' ,4"', 7"',10'"-13"',16"'-hexaoxacyclooctadeca-2"1-en)-phenyl]--carbamat, (If): diethylsulfid-2,2'-bis-N-[2"-nitro-4",5"-(1"’,4"',- 7" ' ,10" 1,13"'-pentaoxacyclopentadeca-2"'-en)-phenyl]-35 -carbamat, 0 14 DK 168014 B1 (lg) : diethylsulfid-2,2'-bis-N-[3",4"-(1" ' ,4"' ,7" ' ,10"',- 13" 1-pentaoxacyclopentadeca-2"1-en)-phenyl]-carbamat, (lh) : diethylsulfid-2,2'-bis-N-[3",4"-(1"1,4"',7"',10"',- 13" ' ,16"'-hexaoxacyclooctadeca-2"'-en)-phenyl]-5 -carbamat, (li) : (1,2-phenylendioxy)-diethyl-2',2"-bis-N- [3"',4"'- - (1" " , 4 " " , 7 " " , 10 " " , 13 " "-pentaoxycyclopentadeca-2""--en)-phenyl]-carbamat, (lj) : (1,2-phenylendioxy)-diethy1-2',2"-bis-N-[3"1,4" '- 10 - (1"", 4"",7"",10"",13"",16""-hexaoxacyclooctadeca- -2" "-en) -phenyl] -carbamat, (lk) : (1,2-phenylendioxy)-diethy 1-2' ,2"-bis-N- [2" '-nitro- -4"',5"‘-(1"",4"",7"",10"",13”"-pentaoxacyclopenta-deca-2""-en) -phenyl]-carbamat og 15 (II): 2,5-bis-[2'-nitro-4',5'-(1",4",7",10",13"-pentaoxa- cyclopentadeca-2"-en) -phenylcarbamoyloxymethyl] --furan.

Udbytte: 60-85%. Karakteristiske data for produkterne (smp., omkrystallisationsopløsningsmiddel, IR-spektrum, 20 1 H-NMR-spektrum, elementæranalyse) er anført i tabel II--IV.

25 30 35 15 DK 168014 B1

9 m o 10 ΰ S

Y=° p 2 P 5 S

P| S P '—I H 1-1 rH

φ -

-P

(C ^

I ° ° N S

(0 ttj'sg 2 2 2 2 u H 0 <>.

P

o m pj »tf <3< ID lOHin Is to tN £~ jn n3 ® in to οι γ-ι^·5Γ ™ ^ ^ ° c (J in ID iDt^ro oiniD jar-n ra _ g m tn tn ^ it- ^ 0) M0) ι>σ>[^ m n ^ n οι to incor-

“ £ c £ 2 CM CM 00 to H 10 oo n to CO

Dj Ίο® σι in r- idioco omto toton O CM mt tn tn in X tf o ® ® aasz: osas osas oms

P

æ io 3 J£J

H <D ^ oH c- 0H σι 0H CM O ni H Di x j? °»tf id cm r* ^ i" M ^ |H I “h* 8cm o fcN æ ^3 5 £ 5 g SS* ^ - «" - ί S ηζ s ~ M 3, p H CM CD ^ 3 ίο g Λ Λ ΛΛ C^) ίΟ

E-t&t y ih g O O U U

Q> M v cm cm •r-l · i i .<—» co /^*·

Tj a ΟΐΟΟΛΟ^^00'^ tL ε o n- co

33 Μ O Η H

to ^-v II

d o ™ S* «β « o o X O o

Cri — CM CM

O Μ M

H v v 4-1 N I i 1 X Ή S Φ CM ™

S S O O

Dj P X S M 3 S

<D O -P m

ri c H CM Η H

(1) T3 S Φ - w S H rt Λ U Ό

H

<D

I ...

S . H CM ^ 3

^ β CM CM CM CM

16 DK 168014 B1 0

0=0 ino O mo tnO

1 ,-ι σ\ η σι i-4 <τ>

M 2 r^vor^ t- VO Γ~ VO

0 i—I i—! i—1 i—I i—! i—I r-1

+J

(d ΐύ m •S o o o o O I 03 CO CM CO O' ^ y c 2 cm ro cm cm O HUO> co ro cO co

O

m jj cd 0) fllOlfCN'ftilCOlIlt'lilOlfi

+j iq Oto«a,aiiQHCMcrir'-incoH

,¾ ^ § •vor'cocouivomvoco'd'r'co

u dP fit “3 co LO

0 ~

v (U+J •M'^LOVOOOLncocoCOCOHCO

m tn o i-icn'^,Hioc^Hinr'Ococo

+J*rj VOCDCOCTLlOCOlOCDCOtOCDCO

(3&< ro o) cn in tn X tf æ 0aSUB20B20B2 ί s “

p S

tw »

X -P

I— d) o> WWW

□ η, Μ r- co ^ co

X > Η Η Η H

™ ra ' H O O’O O O O O CM

(—ί i h cm co h r^cM r^ cm co o« m<i)^ s - a *· a ~ a - a nu -riEd) cocMioOcoOcoæ o

Bl U H LnH'd,COtf<'d'inCM +J

εοο B co B co a t^a r- o) ="* O1 h cm Ξ 00 ·0< tf1 CO Λ!

Ο · co co to ro I

O O O O H

s I

w +> Λ

*H . cd O

+J Ol -P Cl) s, EO 'd1 —.o —.in —. r·^ —.øh

wo <n Λ O Id ro Λ 00 Λ O I

'J HH Id H

S ^ H >1

CO >1 X

Cd II »I I I Λ -P

V< CM CM CM CM -P (U

ni C aaaa q>e i? O O O o o o w w w cd id H CM CM CM CM p n

4JN B B 2 B m H

v H O O U O

C 0 1 1 1 1 _ Λ C e cm cd Λ

Or m bh a o a a 0 0 2 -U Ή β 0 V C ™ Η H CM o

g 0) Λ V

cn E h min & cd

— CD

Ή l—l

H H

cd •μ H r » 0) >i

Q) · · · · P

H in vo r- co X

$ · · · · s

tn CM , CM CM CM O

X P

a c 17 DK 168014 B1

_ _ ^ — I

n3 <8 «5 Λ ·Η CS (N ^ Λ 'rj i 6 S _ 3*-„ Λ «η, ® “ !f V " 2? 2? -L ΰ : 9 9 9tf 9f 9i/ ! •y uio) ωκκ +J4-)-p-p+J4J ΰ lo „ci Horn v-^·— ^ "— Dl Ό ,nt^ o co ro ro g cd -h

ni S £ . σι ro CD ro CD ro P

X jr JT S3~5 cs <tf cs >tf es ^ _ · J5 ^ 11 §· -si 'tf 7 > ft yj I I I jj i W -^VDCNLO Q) ΓΟ S ~ E g roron _ _ _ (D * X Μ S ° Λ. 3 Di g, V g S e 0 S Ή o « S ^ οι vo in «η -* * I H1 f f f T t 8« ^ i m * cn cd c ^ h T rr~, cn ro ro 0) Q) W ro ro m -D >

S B

* * ϋ h" s ^ ^

HQ 3" w? £ £ in ?o ld ro coco cd cnco KH

Η Η ff ff ff ff ff ff f Tf & j: k ^ 44 44 44 4 S 4 4 r9 i BU BSJ ® K B S3 W Μ M W « ^5¾ < S ft 'f N CS CS <tf CS «tf CS CS CN "tf 7, ^ tntntnw cn co m <n in in 33 m 33 ^ n H X η r^co æcn co <o m O hid in cd es 3 'ff Η o H £ S LO O C- H CO r-4 co Cl C- CON <tf ,Η g r^oococD r-'CDcDt'-cor- r- æ cd cdc^ η ω Η Μ Ό

0 D> H

CH (DB

ill I I I P P

X es es es es es es fi H

1 g g g g g 8 s“ 1 N . . 8, %, "<·. "« s s " Θ 8 8 S ? 8 I -i S I 1 1 1 1 1 Λ 9 t3 *-» 0)

Ό Λ P

8 >1 001 CD f « H g01 a « S

H S S S £

<D

P K -H

O D> C

0) O

P -¾ a id ri Di

H (8 Λ υ V V Ή o* Æ 4J-H

^ Ρ Η 3 Ο ID.HCS (ό 7 en co Γ~ “ _ _ Η ^ es es esescs es es es ιβΌ DK 168014 B1 0 18 2.9. (Ii) n = 1

Smp. 148-150°C (C2H5OH) Y = H

Analyse: C4oH52N2°16 (816'8) z = PruPPe med formel (3)

Beregnet: C = 58,82%, H = 6,42%, 5 N = 3,43%,

Fundet: C = 58,42%, H = 6,66%, N = 3,17%.

.0 , IR: fN-C^ 1690 cm ,0 0 (KBr) ^NH 3280 cm"1 PMR £(ppm) (660 MHz, CDCl3, TMS) 3,5-4,6 0-CE2 (m, 40 H) 6,76 Ar-H-5,6 (s, 4H) 15 6,93 Ar-H (s, 4H) 7,12 Ar-H-3 (s, 2H) 2.10. (Ij) n = 2

Smp. 109°C (methyl-isobutyl-keton) Y = H

20 Analyse: C44CgoN2018 (^04,92) Z = gruppe med formel (3)

Beregnet: C = 58,39%, H = 6,68%, N = 3,10%,

Fundet: C = 58,35%, H = 7,07%, N = 3,27%.

25 /0 -1 IR: Vfj-cr 1685 cm (KBr) VNH 3250 cm"1 PMR S (PPm) (60 MHz, CDC13, TMS) 30 3,4-4,6 0-CH2 (m, 48H) 6,75 Ar-H-5,6 (s, 4H) 6,92 Ar-H (s, 4H) 7,14 Ar-H-3 (s, 2H) 35 0 19 DK 168014 B1 2.11. (Ik) η = 1

Smp. 118-119°C Y = N02

Analyse: C4oH5oN4C>20 (906'8) z = 9ruPPe med formel (3)

Beregnet: C = 52,98%, H = 5,56%, 5 N = 6,18%.

Fundet: C = 52,87%, H = 5,24%, N = 6,55%.

/0 -i IR (KBr) VN-C^ 1735 cm”1 X0 10 ^NH 3300 cm”1 2.12. (Il) n = 1

Smp. 190-192°C (toluen-benzen) Y = N02 15 Analyse: C36H44N4°i9 (836,7) Z = gruppe med formel (2)

Beregnet: C = 51,67%, H = 5,26%, N = 6,69%.

Fundet: C = 52,39%, H = 5,95%, N = 6,76%.

20 o IR (KBr) VN-C^f 1730 cm -1 X0 VNH 3350 cm”1 25 PMR (ppm) (60 MHz, CDC13, TMS) 3,60-4,40 0_CH2 im' 32H) rin9 5,10 -CH2~(furan) (s, 4H) 6,39 -CH=(furan) (s, 2H) 7,28 Ar-H-3 (s, 2H) 30 7,60 NH (2H) 8,05 Ar-H-6 (s, 2H).

35 20 DK 168014 B1 ω p p — _ >i <x> cm co lo r« <ο σ\ j3 —· co r-· r» oo oo t" §

LO O O lO

CM o O 00 —. r-> r- lo p i—I ι-l i—1 f—1 cd cq \ \ \ v* Λ hSo o o o o o O’ CM CM cm O (Ti r- lo i—1 i—4 r—1 r-1 r—4 r—1 > 'oj p r'VOLor'CTinro'^'HinO'^'^fcocO'^ici'i g Φ ^pr'Coroini-iOO'Ocoroi-io’CMcnO'CMro

O fi omcDvoro'a,vor~ni-icovor-r~for^r'CO

p 3 m tn m in in lo

IP

0)

C

0)

S

I—I

ti Λ<> P >d<'d,inO<3'OC7<lOrOlOCMLOCMlOCJ'(3'lOCn ^ d) r^r'CMcor'f-iOOcDHnr^LOcor'Oioro ¢5 β

φ d) φ O^LOr^OvO^^OC^fOCMVDu^COr^fOOOI^fO

*5 ω <D -^r in m in in in d η ω omzomzumzumzumzomz ω (d co b 5

P

>. s H id P ol σ' hæ tnO n- æo r·· co d) P ^fficM«d<0 ·ο* O o cm σ' O <no co Λ0) ro - > Z ro Z ro Z Z ro S ro S O’

Id p. Ή i-4 i—l CM - ro - I'- >>00 »· Γ-> - H >

E-I 3 p d) >i CM LO CM H CM ΙΠ CM >d< CM (7> ΓΟ CO

•η e ^ m co ru m1 k com h m lo to h p p, p d d> ro lo co CO rooo ^ 00 ro O *J*

£ l^o αΗ uH uH aH oH tT

« 6 P

trt *—** ό g s a d) · p-> m m m i i i λ: aut^o co O ro O co r-~ σι r-> -tf r-> ro SO ^rocMrocororom rom Om •h m — h m Hm m .-i ro h ro h m p u α u u u o

W '—' '—' ' III

•ri -ri *rl ’H

P >-r >^ >- ω

P

x id t>» r-- p» pi-ltororomm m g * . 8 S 8 f f f

Η ·Η -H

CSJ CS| o a a o a a z z

C i—l i—l CM i—l i—l CM

>

>-<· ti Λ ϋ Ό ID P

0 21 DK 168014 B1

Fremstilling af kaliumionselektive membraner ved anvendelse af kroneforbindelser med den almene formel I.

Metode 1 20-60 mg, fortrinsvis ca. 35 vægtdele, PVC-pulver, 5 f.eks. "SDP Hochmolekylar", Lonza AG., Basel, Schweiz, opløses i ca. 2-3 ml tetrahydrofuran, og denne opløsning hældes i en beholder indeholdende 0,2-10 mg, fortrinsvis 1- 5 vægtdele, aktivt stof, dvs. en forbindelse fra gruppen af forbindelser med den almene formel I eller en blanding 10 af nogle af disse forbindelser, og 60-120 mg, fortrinsvis ca. 65 vægtdele, af et såkaldt blødgøringsmiddel, dvs. et organisk opløsningsmiddel med en dielektricitetskonstant på 2- 30, såsom en phthalsyreester eller sebacinsyreester. Blandingen omrystes, indtil der er opnået homogenitet.

15 På en glasplade med flad overflade fæstnes en glas ring med en højde på 10 mm og en diameter på 25-35 mm ved hjælp af en gummiring, hvorefter 3 ml af den fremstillede blanding hældes på glasringen og dækkes med et filtrerpapir. Tetrahydrofuranet fordamper ved stuetemperatur i løbet af 20 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 Metode 2.

2-10 mg, fortrinsvis 1-10 vægtdele, aktivt stof og 50-200 mg, fortrinsvis 90-99 vægtdele, dimethylpolysiloxan, f.eks. "Silopreri®K 18000", Farbenfabriken Bayer, opløses i ca. 2-4 ml carbontetrachlorid. Til opløsningen sættes et 30 tværbindingsmiddel i en passende mængde. Ethvert katalysa- torkoldhærdningsmiddel, som er egnet til tværbinding, såsom "T-37", Wacker Chemie GmbH, Munchen, kan anvendes, hvorefter blandingen hældes på en glasring fæstnet på en glasplade som beskrevet for metode 1, og der gås videre som beskrevet i me-35 tode 1.

0 22 DK 168014 B1

Metode 3.

2-10 mg, fortrinsvis 1-10 vægtdele, aktivt stof pulveriseres i en achatmorter og dispergeres i 50-200 mg, fortrinsvis 90-99 vægtdele, dimethylpolysiloxan, f.eks. "Silo-5 preri®K-1000", Farbenfabriken Bayer, indtil der er opnået en statistisk homogen suspension. Tværbindingsmiddel tilsættes i en mængde, som er nødvendig til hærdning, f.eks. 1 vægtdel dibutyltindilaurat og 2 vægtdele hexaethoxysiloxan, hvorefter blandingen påføres en plastplade i en ensartet mængde 10 i en tykkelse på 0,01-1 mm. Efter hærdning, som tager højst nogle timer, kan den elastiske plade fjernes fra plastpladen.

Metode 4.

1-20 vægtdele aktivt stof opløses i et med vand ikke-15 -blandbart opløsningsmiddel, hvis dielektricitetskonstant er 2-30, såsom phthalsyreestere, sebacinsyreestere eller o-ni-trophenyloctylether, og en porøs membran fugtes med den således fremstilles opløsning.

20 Metode 5.

Den ifølge metode 1 fremstillede tetrahydrofuranopløs-ning indeholdende blødgøringsmiddel og aktivt stof eller en ifølge metode 2 fremstillet carbontetrachlorid-dimethylpoly-siloxan-opløsning indeholdende aktivt stof og katalysator 25 eller en ifølge metode 3 fremstillet suspension af dimethylpolysiloxan og aktivt stof indeholdende tværbindingsmiddel og/eller en katalysator påføres et elektronledende materiale, fortrinsvis metallisk sølv, sølv-sølvchlorid-tråd, platin- eller guldfiber eller grafitstang.

30

Elektrokemiske egenskaber af nogle udvalgte aktive stoffer med den almene formel I anvendt som kaliumionselektiv membranelektrode .

En membran med PVC-bærerfase fremstilles ifølge oven-35 stående metode 1 ud fra det udvalgte aktive stof, såsom la, DK 168014 B1 0 23

Ic, Id, If og lp, hvorefter den indbygges i et egnet elektrodelegeme, f.eks. "Philips®IS-56L Liquid membrane elektrode body", og følgende målecelle dannes: 5 Ag, AgCl J 0,01 M Kel I ionselektiv I prøveopløsning ' membran ' N-- ionselektiv elektrode 10,1 M LiOOCCHo || 0,1 M KCl | Ag, AgCl 10 ---y- dobbeltforbindelsesreferenceelektrode

Kalibreringskurver for EME imod log a„+ afbildes i —1 —β ^ området fra 10 M KCl til 10 M KCl under anvendelse af de 15 med ovenstående målecelle målte potentialedata, og sådanne kurver er vist i fig. 1 på tegningen, når der som aktive stoffer er anvendt forbindelserne la, Ic og If. Elektrodernes selektivitetsfaktorer er blevet bestemt ved hjælp af den såkaldte separate opløsningsmetode, jfr. G.J. Moody, 20 J.D.R. Thomas, Selective Ion-Sensitive Electrodes, Watford, Merrow Publishing Co. Ltd., England 1971, ved anvendelse af opløsninger med en koncentration på 10 ^M. I fig. 2 på tegningen er selektivitetsfaktorer for den kaliumselektive elektrode i forhold til forskellige ioner til sammenlignings-25 formål vist for såvel en valinomycinbaseret elektrode og for en elektrode, der som aktivt stof indeholder en hidtil ukendt forbindelse med den almene formel I ifølge opfindelsen. Ved sammenligning af selektivitetsdata for de elektroder f som er fremstillet på samme måde under anvendelse af stofferne 30 Ic og Id, er nitrogruppens rolle ved fiksering af komplekstilpasningen bevist, dvs. denne egenskab er kritisk for udøvelse af indflydelse på ionselektiviteten.

35

Claims

24 DK 168014 B1 Patentkrav.

1. Kroneetherforbindelser, kendetegnet ved, at de har den almene formel I Xtq Cr'^^'KS ^ , X-CH2-Z^H2-X , NR ( 1 ' ™ 10 hvor R betyder hydrogen eller alkyl med 1-4 carbonatomer, n er 1 eller 2, X betyder oxygen eller svovl, Y betyder hydrogen eller nitro, Z betyder en direkte binding, -CH2“, -(CH2)2-4”' -CH2OCH2-, -CH2SCH2- eller -CH2-0-CH-CH~0-CH2-. 15 / \ CH3 ch3

2. Fremgangsmåde til fremstilling af kroneetherforbindelser med den almene formel I 20 ( !γγϊ ϊΊοΓ° 0¾ Λ <5 δ (I) hvor R betyder hydrogen eller alkyl med 1-4 carbonatomer, n er 1 eller 2, X er oxygen eller svovl, Y betyder hydrogen eller nitro, Z betyder en direkte binding, -0¾-, -(CH2)2-4-/ -CH2OCH2-, -CH2SCH2- eller -CH2-0-CH-CH-0-CH2-, 30 / \ CH3 ch3 kendetegnet ved, at 35 25 DK 168014 B1 a) et kroneetherisocyanat med den almene formel γν- - hvor n og Y har den ovenfor anførte betydning, omsættes med 10 en forbindelse med den almene formel hx-ch2-z-ch2-xh (III) hvor X og Z har den ovenfor anførte betydning, i et aprotisk 15 organisk opløsningsmiddel ved 0-50°C i et molforhold mellem forbindelserne med de almene formler II og III på 2:1, eventuelt i nærværelse af 0,1-0,5 mol% tertiær amin, fortrinsvis triethylamin, som katalysator, og produktet isoleres på kendt måde, eller 20 b) en urethan med den almene formel G®Y- - VmT Y hvor n og Y har den ovenfor anførte betydning, og R1 betyder alkyl med 1-4 carbonatomer, benzyl eller phenyl, omsættes 30 med en forbindelse med den ovenfor anførte almene formel III, hvor Z og X har den ovenfor anførte betydning, i et organisk aprotisk opløsningsmiddel ved 30-120°C i et molforhold på 2:1, eventuelt i nærværelse af en tertiær amin, fortrinsvis triethylamin, som katalysator, og produktet 35 isoleres på kendt måde, eller DK 168014 B1 ' 26 c) til fremstilling af forbindelser med den almene formel I, hvor Y betyder nitro, en forbindelse med den almene formel X, hvor n, R, X og Z har den ovenfor anførte betydning, og Y betyder hydrogen, omsættes med salpetersyre i en 5 uorganisk syre eller eddikesyre ved 30-70°C, og produktet isoleres på kendt måde.

3. Alkali- eller jordalkalimetalionselektiv membran, kendetegnet ved, at den som aktivt stof indeholder en eller flere af forbindelserne med den almene formel I 10 ifølge krav 1, hvor n, R, X, Y og Z har den i krav 1 anførte betydning, og en bærer.

4. Membran ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den indeholder fortrinsvis 0,2-10 vægtdele af et aktivt stof med den almene formel I indbygget i en PVC-bæ- 15 rerfase og fortrinsvis 55-70 vægtdele af et med vand ikke-blandbart blødgøringsmiddel med en dielektricitetskonstant på 2-30.

5. Membran ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den indeholder fortrinsvis 1-10 vægt% af et aktivt 20 stof med den almene formel I ifølge krav 1 indbygget i sili-conkautsjuk eller en anden polymer med en dielektricitetskonstant på 2-30.

6. Membran ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den består af en porøs folie indeholdende 1-20 vægt- 25 dele aktivt stof med den almene formel I opløst i et med vand ikke-blandbart opløsningsmiddel med en dielektricitetskonstant på 2-30, fortrinsvis en phthalsyreester, en seba-cinsyreester eller o-nitrophenyloctylether. 30 35