FI79696C - Ny indonaftol-foerening anvaendbar vid detektering av ioner och foerfarande foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

1 79696

Ionien havaitsemisessa käyttökelpoinen uusi indo-naftoli-yhdiste ja menetelmä sen valmistamiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu uuteen yhdistee-5 seen, joka on käyttökelpoinen mitattaessa ioneja, erikoisesti ioneja vesiliuoksessa. Lisäksi keksintö koskee menetelmää tämän yhdisteen valmistamiseksi.

Vesiliuosten ionipitoisuuden määrittämisellä on useita teknisiä sovellutuksia. Veden puhdistuksessa täytyy 10 kalsiumpitoisuutta valvoa huolellisesti ioninvaihtajana käytetyn ioninvaihtohartsin kyllästymisasteen toteamiseksi. Natriumionien ja muiden ionien mittaus merivedestä on tärkeää valmistettaessa juomavettä laivassa merellä. Ka-liumtason mittaus verestä auttaa lääkäriä diagnostisoimaan 15 lihasten ärtymistä ja eksikatoorisia muutoksia muokardiaa-lisessa toiminnassa. Näihin oireisiin kuuluvat oliguria, anuria, virtsatietukkeutumat ja shokin aiheuttama munuais-vika.

On tarpeetonta mainita, että nopea, helppo menetel-20 mä ionipitoisuuden määrittämiseksi parantaisi suuresti kyseisiä menetelmiä samoin kuin muita sovellutuksia, joissa nämä nopeat, tarkat mittaukset olisivat toivottavia. Täten esimerkiksi, jos lääketieteellisessä laboratoriossa voitaisiin mitata tarkasti seerumin tai kokoveren kalium-25 tai kalsiumtaso sekunneissa tai minuuteissa, eivät tällaiset nopeat tulokset pelkästään auttaisi lääkäriä diagnoosissa, vaan laboratorion tehokkuus kasvaisi myös moninkertaiseksi. Esillä oleva yhdiste on avainasemassa tässä testissä, sillä se yhdessä todettavan ionin ionoforin kanssa, 30 muodostaa havaittavan vasteen ionin läsnäololle.

Ennen esillä olevaa keksintöä fenoli-imiiniyhdis-teitä valmistettiin niin sanotun Gibbs'in reaktion avulla, H.D. Gibbs, Chem. Review 13, 291 - 319 (1927). Katso myös D. Svobodova, et ai., Microchimica Acta, sivut 251 - 264 35 (1978). Näissä julkaisuissa on kuvattu fenolien liittämi nen imiineihin reaktioketjun 2 79696

OH

OH NC1 5 R_^ + «ΛΑ * x+ hci C1 T C1 cAy^ci o 10 mukaan. Vaikka nämä aineet ovat käyttökelpoisia ilmaisevina aineina, esillä olevan keksinnön mukaiset yhdisteet ovat vastustuskykyisiä ionien määrityksessä esiintyville häiriöille, joita aiheutuu proteiinien, kuten albumiinin 15 läsnäolosta tutkittavassa näytteessä.

Esillä oleva keksintö perustuu uuden yhdisteen löytämiseen, jonka rakenne on seuraava

OH

20 R*

N

ΓίΛ 25 JL i o jossa R* on C4 _ 2 2 -alkyyli ja X on halogeeni. Keksintö koskee lisäksi menetelmää mainitun yhdisteen valmistamiseksi, 30 jossa (C4_x2-alkyyli)bentseeni (I)

~(5) ID

saatetaan reagoimaan meripihkahappoanhydridin kanssa (C4.12 -alkyyli)bentsoyylipropionihapon (II) valmistamiseksi, 35

II

3 79696 5 yhdiste (II) pelkistetään ja dehydratoidaan 7-(C4.xkalkyyli )-l-tetralonin (III) muodostamiseksi, 10 R"TOX^) (III) yhdiste (III) alkyloidaan 2-hydroksimetylideeni-7-(C4.r 2-alkyyli)-l-tetralonin (IV) muodostamiseksi, 15 o \Qijr 20 yhdiste (IV) asyloidaan 2-asyylioksimetylideeni-7-(C4.12-alkyyli)-l-tetralonin (V) muodostamiseksi, “© yhdiste (V) saatetaan reagoimaan sykloalkeenin läsnäollessa 7-(C4.12-alkyyli)-2-metyyli-l-naftolin (VI) muodostami-30 seksi,

OH

Π^[θ]Γ «VI.

35 yhdiste (VI) saatetaan reagoimaan 2,6-dihalogeenikinoni- 4-halogeeni-imidin (VIII) kanssa 4 79696

NX

fl 11 <VIII> 5 jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen yhdisteen muodostamiseksi, ja yhdiste eristetään.

Termi "ionofori" käsittää molekyylit, jotka pystyvät muodostamaan selektiivisesti kompleksin määrätyn ionin 10 kanssa torjuen oleellisesti muut ionit. Esimerkiksi syklinen polypeptidi, valinomysiini, sitoo selektiivisesti kaliumioneja liuoksessa muodostaen kationisen kompleksin. Termiin kuuluvat myös koronandit, kryptandit ja podandit.

Tässä käytettynä termillä "oleellisesti ei-polaari-15 nen" tarkoitetaan sellaista ainetta, jossa ei esiinny merkittävää dipolimomenttia tai sähköistä polariteettia. Erikoisesti termiin kuuluvat ei-ioniset aineet ja dielektri-set aineet.

Termillä "huokoseton" tarkoitetaan vesivirran suh-20 teen oleellisesti läpäisemätöntä ominaisuutta. Täten huokoseton tukialusta on sellainen, joka estää veden läpikulun suurimmaksi osaksi toiselta pinnalta toiselle. Esimerkiksi polyvinyylikloridikalvoa voidaan pitää tässä esitettyihin tarkoituksiin huokosettomana.

25 "Ilmaiseva aine" on yhdiste, kuten esillä olevan keksinnön mukainen yhdiste, joka pystyy vuorovaikutukseen ionofori/ionikompleksin kanssa aiheuttaen värinmuutoksen tai muun havaittavan vasteen. Täten ilmaiseva aine voi olla verrattain väritön ionisoi tumattomassa tilassa, mutta 30 värjäytyy ionoforin ja ionin kompleksin läsnäollessa.

Termillä "vuorovaikuttava" tarkoitetaan jotakin ilmaisevan aineen ja ionofori/ioni-kompleksin yhteistä vaikutusta, joka johtaa havaittavaan vasteeseen. Esimerkki ilmaisevan aineen vuorovaikutuksesta kompleksin kanssa on 35 tapaus, jolloin ilmaiseva aine muuttuu kompleksin vaikutuksesta värilliseen tilaan, kuten 7-(n-dekyyli)-2-metyy- li 5 79696 li-4-(3',5'-diklorofeeni-4'-oni)-indonaft-l-olin tapauksessa.

Termillä "havaittava vaste" tarkoitetaan tässä parametrin muutosta tai esiintymistä testijärjestelmässä, 5 joka voidaan havaita joko suoran havainnon tai mittalaitteen avulla ja joka on funktio määrätyn ionin läsnäolosta vesipitoisessa testinäytteessä.

Termillä "C4_x2-alkyyli" tarkoitetaan alkyyliryh-mää, substituoitua tai substituoitumatonta, jossa on noin 10 4-12 hiiliatomia. Se käsittää normaalit ja haarautuneet isomeerit. Se voi olla substituoimaton tai substituoitu edellyttäen, että mikään tällainen substituutio ei vaikuta haitallisesti esillä olevan keksinnön mukaisen välineen tai laitteen toimintaan ioneja havaittaessa.

15 Halogeenit tarkoittavat ryhmän VII atomeja, kuten F, Cl, ja J.

Keksinnön mukaisten yhdisteiden on havaittu olevan erikoisen vastustuskykyisiä mahdollisia ionien havaitsemisessa esiintyviä häiriöitä vastaan, jotka aiheutuvat pro-20 teiinin läsnäolosta testinäytteessä ja ne parantavat testin herkkyyttä ja tulosten toistettavuutta määrättyihin muihin ilmaiseviin aineisiin verrattuna. Edullinen näistä ilmaisinainetyypeistä on yhdiste, jossa R* on n-dekyyli.

Esillä olevan keksinnön mukainen yhdiste soveltuu 25 erikoisen hyvin testivälineeksi määritettäessä ionin läsnäoloa vesipitoisessa testinäytteessä. Tällainen laite käsittää testivälineen kiinnitettynä pitkänomaisen tukiosan toiseen päähän, jolloin toinen pää toimii kiinnipitoväli-neenä.

30 Testiväline käsittää tukialustan, johon on lisätty ionoforia ja keksinnön mukaista ilmaisevaa ainetta. Jos vesipitoinen testinäyte sisältää ionin, joka erikoisesti pystyy muodostamaan kompleksin ionoforin kanssa, voi ioni tällöin tunkeutua alustaan, muodostaa kompleksin ionoforin 35 kanssa ja olla vuorovaikutuksessa ilmaisevan aineen kanssa, jolloin muodostuu ilmaistava vaste.

6 79696

Tukialusta

Tukialusta voidaan valmistaa materiaalista, joka on sekä ei-polaarinen että huokoseton. Esimerkkejä näistä materiaaleista ovat polymeerit, kuten polyvinyylifluoridi, 5 polyvinyylikloridi, vinyylikloridi/vinyyliasetaattikopoly-meeri, vinyylikloridi/vinylideenikloridi-kopolymeeri, vi-nyylikloridi/vinyyliasetaatti/vinyylialkoholi-terpolymee-ri, vinylideenikloridi/akrylonitriili-kopolymeeri ja polyuretaani. Luonnollisesti useat muut polymeerimateriaalit 10 soveltuvat käytettäviksi esillä olevassa keksinnössä ja alan asiantuntijat voivat helposti löytää näitä materiaaleja, muitakin kuin tässä mainittuja.

Muihin ei-polymeerimateriaaleihin voi kuulua keraamisia aineita, maalattuja materiaaleja (joissa maalikerros 15 on tukimatriisina), lasin tapaiset aineet ja muut ei-po-laariset materiaalit.

Nämä tukimatriisityypit ovat sellaisia, jotka eivät kostu veden vaikutuksesta, s.o. jotka estävät vesipitoisen testinäytteen merkittävän tunkeutumisen niihin. Lisäksi 20 on tarkoitus, että sekä ionofori että ilmaiseva aine muuttuvat oleellisesti liukenemattomiksi vesipitoisessa testi-näytteessä niiden kiinnittymisen vuoksi tukimatriisiin. Kantajamatriisin huokosettomuudella estetään ionoforin tai ilmaisuaineen merkittävä liukeneminen tai uuttuminen sekä 25 muiden testinäytteen aineosien kuin ionisen analyytin tunkeutuminen siihen.

Vaihtoehtoisesti kantajamatriisi voi olla hydrofii-linen, jolloin ionofori ja ilmaiseva aine on lisätty hydrofobista kantajaa oleviin pisaroihin, jotka on tasaises-30 ti dispergoitu kauttaaltaan hydrofiiliseen kantajamatrii-siin. Tässä järjestelyssä vesipitoisella testinäytteellä on oleellisesti rajoittamaton pääsy hydrofobisten pallosten ulkopinnalle. Kantajamatriisin, johon palloset on lisätty, täytyy olla helposti kostuva vesipitoisen systeemin 35 vaikutuksesta, s.o. hydrofiilisen.

li 7 79696

Eräitä tyypillisiä materiaaleja, jotka ovat sopivan hydrofiilisiä, ovat gelatiini, agaroosi, polyvinyylialko-holi, polypropyleeni-imiini, karrageeni ja algiinihappo. Nämä ovat veteen liukenevia tai veden vaikutuksesta kostu-5 via polymeerejä, jotka kuivassa tilassaan, kostuvat merkittävästi vesipitoisen väliaineen vaikutuksesta.

Muihin käyttökelpoisiin polymeerimateriaaleihin kuuluvat huokoiset aineet, kuten paperi ja muut selluloo-samateriaalit, sintratut keraamiset sulatteet ja vastaavat 10 huokoiset, hydrofiiliset matriisit edellyttäen, että pallosten yhtenäisyys voidaan säilyttää. Täten esimerkiksi sopiva kantajamatriisi voi olla paperin ja gelatiinin yhdistelmä. Tässä tapauksessa suodatinpaperiarkki voidaan kyllästää stabiililla vesipitoisen gelatiinin ja hydrofo-15 bisten pallosten emulsiolla. Kuivattaessa suodatinpaperi/-gelatiini-kantajamatriisi pystyy säilyttämään pallosten yhtenäisyyden, kunnes testiväline otetaan tarkoitettuun käyttöönsä.

Hydrofobisen kantajan päätehtävä on eristää ionofo-20 ri ja ilmaiseva aine vesipitoisesta testinäytteestä. Täten kantaja voi olla nestemäinen tai kiinteä aine, kunhan sen hydrofobisuus on riittävä edellä mainittujen reagenttien eristämiseksi testinäytteestä. Lisäksi kantajan täytyy estää ionien tunkeutuminen pallosiin merkittävässä määrin, 25 kunnes ioni pystyy muodostamaan kompleksin ionoforin kanssa.

Hydrofobisiksi kantajiksi soveltuvat nesteet, jotka ovat samanaikaisesti veteen liukenemattomia ja jotka pystyvät liuottamaan ionoforia ja ilmaisevaa ainetta riittä-30 vänä pitoisuutena havaittavan vasteen muodostamiseksi.

Niiden täytyy olla verrattain haihtumattomia, s.o. niiden kiehumispiste on vähintäin noin 150°C. Tyypillisiä tähän luokkaan kuuluvia nesteitä ovat trikresyylifosfaatti, 2-nitrofenyylioktyylieetteri, 2-nitrofenyylibutyylieetteri, 35 dioktyyliftalaatti, tris-2-etyyliheksyyli-fosfaatti, di- 8 79696 2-etyyliheksyylisebasaatti ja n-butyyliasetyylirisinolaat-ti.

Öljyjen ja muiden nestemäisten kantajien lisäksi on myös mahdollista käyttää kiinteiden materiaalien hie-5 nojakoisia osasia (pallosia), jotka sisältävät ja eristävät ionoforin ja ilmaisevan aineen. Täten kantaja voi muodostua hydrofobisista materiaaleista, kuten orgaanisista polymeereistä, jotka ovat oleellisesti huokosettomia ja ei-polaarisia. Näihin kuuluvat polyvinyylifluoridi, poly-10 vinyylikloridi, vinyylikloridi/vinyyliasetaatti-kopolymee-ri, vinyylikloridi/vinylideenikloridi-kopolymeeri, vinyylikloridi /vinyyliasetaatti/vinyylialkoholi-terpolymeeri j a vinylideenikloridi/akrylonitriilikopolymeeri.

Ionoforit 15 Testivälineeseen lisätty ionoforiosa käsittää moni- ytimisiä syklisiä yhdisteitä, jotka sisältävät luovuttaja-atomeja syklisissä ketjuissaan. Nämä moniytimiset sykliset yhdisteet voivat olla monosyklisiä tai polysyklisiä. Vaihtoehtoisesti ionofori voi olla avoin ketju, joka sisältää 20 luovuttaja-atomeja. Täten termiin kuuluvat monosykliset järjestelmät, jotka ovat ionispesifisiä ja joita kutsutaan koronandeiksi; polysykliset ionispesifiset yhdisteet, jotka tunnetaan nimellä kryptandit ja asykliset podandeina tunnetut rakenteet, jotka pystyvät muodostamaan selektii-25 visesti kompleksin ionien kanssa.

Koronandit

Koronandit ovat monosyklisiä yhdisteitä, jotka sisältävät luovuttaja-atomeja, joissa on runsaasti elektroneja tai joissa esiintyy elektronivajausta ja jotka pys-30 tyvät muodostamaan kompleksin määrättyjen kationien ja anionien kanssa niiden ainutlaatuisen rakenteen ansiosta. Tämä termi käsittää kruunu-eetterit, joissa monosyklinen ketju sisältää happea luovuttavina atomeina. Muita koro-nandeja ovat yhdisteet, jotka sisältävät kokoelman elekt-35 ronirikkaita atomeja, kuten happea, rikkiä ja typpeä. Kul- g 79696 loisenkin koronandin ainutlaatuisen koon ja geometrian vuoksi niitä voidaan soveltaa kompleksin muodostamiseen eri ionien kanssa, jolloin muut ionit suljetaan oleellisesti pois. Tässä kompleksinmuodostuksessa elektronirik-5 kaat atomit, kuten happi kruunu-eetterissä, suuntautuvat kohti elektronivajaata kationia. Ketjun hiiliatomisegmen-tit kohdistuvat samanaikaisesti suuntaan, joka on poispäin ionista. Täten saadussa kompleksissa on varaus keskellä, mutta se on hydrofobinen kehällään.

10 Kryptandit

Kryptandit ovat koronandien polysyklisiä analogeja.

Vastaavasti niihin kuuluu bisyklisiä ja trisyklisiä moni-dentaattiyhdisteitä. Kryptandeissa luovuttaja-atomien syklinen järjestely on kolmiulotteinen avaruudessa, mikä 15 poikkeaa koronandien oleellisesti tasomaisesta rakenteesta. Kryptandi pystyy käytännöllisesti katsoen verhoamaan ionin kolmeulotteisella tavalla ja siten pystyy sitoutumaan lujasti ioniin kompleksia muodostettaessa. Kuten ko-ronandeissa, luovutteja-atomeihin voi kuulua esimerkiksi 20 happi-, typpi- ja rikkiatomeja.

Podandit

Ionit voidaan kompleksoida selektiivisesti myös asyklisten yhdisteiden kanssa. Esimerkiksi lineaarisella ketjulla, joka sisältää säännöllisen jakson elektronirik-25 kaita atomeja, kuten happea, on kyky liittyä positiivisesti varautuneisiin ioneihin muodostaen komplekseja, jotka eivät ole täysin erilaisia kuin koronandit ja kryptandit. Rakenteellinen pääero podandien ja niiden syklisten analogien välillä on rakenteen avoimuus. Täten podandit voidaan 30 luokitella edelleen monopodandeiksi, dipodandeiksi, tripo-dandeiksi jne. Monopodandi on siten yksi orgaaninen ketju, joka sisältää luovuttavia atomeja, dipodandi on kaksi tällaista ketjua, jotka ovat liittyneet keskiatomiin tai ato-miryhmään ja jotka pystyvät suuntautumaan eri suuntiin 35 avaruudessa ja tripodandit muodostuvat kolmesta tällaisesta ketjusta.

10 79696 Määrättyjä ionoforeja

Eräitä ionoforeja, joiden on havaittu olevan erikoisen käyttökelpoisia testivälineessä, on esitetty seu-raavassa taulukossa yhdessä kationien kanssa, joiden kans-5 sa ne pystyvät muodostamaan selektiivisesti kompleksin. Ionofori Kationi

Valinomysiini K* 4,7,13,16,21-pentaoksa-10,10-diatsabisyk-lo-(8,8,5)-trikosaani (Kryptofix 221) Na* 10 4,7,13,16,21,24-heksaoksa-l,10-diatsabi- syklo-(8,8,8)-heksakosaani (Kryptofix 222) K* 4,7,13,18-tetraoksa-l,lO-diatsabisyklo-(8,5,5)-eikosaani (Kryptofix 211) Li* 12-kruunu-4 Li* 15 15-kruunu-5 Na* , K* 18-kruunu-6 K*

Dibentso-18-kruunu-6 K*

Disykloheksano-18-kruunu-6 K*

Kryptofix on rekisteröity kauppanimi (E. Merck, 20 Darmstadt, Saksa.

Ilmaiseva aine

Jos annettua ionia on läsnä tutkittavassa testi-liuoksessa, ilmaiseva aine, s.o. kaavan (I) mukainen yhdiste, muodostaa havaittavan vasteen sen vuorovaikutuksen 25 tuloksena ionofori/ioni-kompleksin kanssa. Ilmaiseva aine pystyy muodostamaan havaittavan vasteen kompleksin laukaisemana. Täten voidaan havaita, että jos analyytti-ionia ei ole läsnä, ilmaiseva aine säilyy lepotilassa; ilmaistavaa vastetta ei havaita. Vaihtoehtoisesti jos tutkitta-30 vaa, määrättyä ionia on läsnä, pystyy se ionoforin vaikutuksesta tunkeutumaan kantajamatriisiin muodostaen kompleksin, mikä kompleksi reagoi esillä olevan keksinnön mukaisen yhdisteen kanssa ja aiheuttaa siinä havaittavan muutoksen.

11 79696

Tukikappale

Edellä esitettyä testivälinettä voidaan käyttää sellaisenaan tai se voidaan sijoittaa pitkänomaisen tuki-kappaleen toiseen päähän, jolloin toinen pää toimii käden-5 sijana. Tätä testivälinettä voidaan pitää kiinni toisesta päästään ja testivälineen käsittävä toinen pää voidaan saattaa kosketukseen testinäytteen kanssa.

Käyttökelpoisiin materiaaleihin tukikappaletta varten kuuluvat erittäin monet muovi- tai polymeerikalvot. 10 Esimerkkejä ovat polymeerimateriaalit, kuten selluloosa-asetaatti, polyetyleenitereftalaatti, polykarbonaatit ja polystyreeni. Tuki voi olla läpinäkymätön tai se voi läpäistä valoa tai muuta energiaa. Suositeltaviin tukikap-paleisiin kuuluvat läpinäkyvät materiaalit, jotka pystyvät 15 läpäisemään sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on alueella noin 200 - 900 nanometriä. Voi myös olla edullista käyttää tukikappaletta, joka läpäisee yhden tai useamman kapean aallonpituusalueen ja on läpinäkymätön viereisten aallonpituusalueiden suhteen. Tämä voidaan saa-20 vuttaa esimerkiksi kyllästämällä tai päällystämällä tukikappale yhdellä tai useammalla väriaineella, jonka absorptio-ominaisuudet ovat sopivat.

Testilaite valmistetaan kiinnittämällä pieni suorakulmainen kappale testivälinettä, s.o. kantajamatriisia, 25 johon on lisätty ionoforia, ilmaisevaa ainetta ja mahdollisesti muita aineosia, pitkänomaiseen tukikappaleeseen, jonka yläpinta on oleellisesti tasainen, kuten soikeaan polystyreenikalvopalaseen. Testivälinepalanen kiinnitetään tasopintaan toisessa päässä, jolloin polystyreeniliuskan 30 toinen pää toimii sopivana pitimenä.

Testiväline voidaan kiinnittää jollain tavalla, joka on yhteensopiva tarkoitetun käytön kanssa. Edullinen menetelmä on kaksipuolisen liimanauhan käyttö testivälineen ja tukikappaleen välissä. Eräs tällainen nauha tun-35 netaan nimellä "Double Stick”", jota myy 3M Company.

12 79696

Ionien analysointi näytteestä

Esillä olevan keksinnön mukaista testivälinettä ja laitetta voidaan soveltaa useiden kemiallisten analyysien suorituksissa, ei yksinomaan kliinisessä kemiassa vaan 5 myös kemian tutkimuksessa ja kemiallisten prosessien val-vontalaboratorioissa. Ne soveltuvat hyvin ruumiin nesteiden, kuten veren, veren seerumin ja virtsan kliiniseen testaukseen, koska tässä työssä suoritetaan usein suuri määrä toistuvia testejä ja testitulokset tarvitaan usein 10 erittäin nopeasti näytteenoton jälkeen. Esimerkiksi veri-analyyseissä keksintöä voidaan soveltaa kvantitatiivisen tai semikvantitatiivisen analyysin suorittamiseksi useiden kliinisesti mielenkiintoisten veren ionisten aineosien suhteen.

15 Testivälinettä (ja testilaitetta) käytetään saatta malla se kosketukseen testinäytteen kanssa ja havaitsemalla ilmaistava vaste. Jos analysoitavaa ionia on läsnä tes-tinäytteessä, ionoforin ja ionin kompleksi reagoi ilmaisevan aineen kanssa ja ilmenee havaittava vaste. Niihin me-20 nettelyihin, jotka ovat käyttökelpoisia havaittaessa ilmaistavaa vastetta, kuuluvat suora visuaalinen havainto, heijastusspektrofotometria, absorbtiospektrofotometria ja valon läpäisymittaukset.

Jos testinäyte on veren seerumia, läpäisymenetelmiä 25 voidaan käyttää mahdollisten reaktiotuotteiden läsnäolon ilmaisemiseksi ja määrän havaitsemiseksi, joiden muodostuminen aiheuttaa ilmaistavan vasteen. Tässä tapauksessa säteilyenergiaa, kuten ultraviolettia, näkyvää tai infra-punaista säteilyä suunnataan testivälineen toiselle pin-30 nalle ja tämän energian poisto vastakkaiselta pinnalta mitataan. Yleensä sähkömagneettisen säteilyn, jonka aallonpituus on alueella noin 200 - 900 nm, on havaittu olevan käyttökelpoisen näitä mittauksia varten, vaikka jokaista säteilyä, joka läpäisee testivälineen ja joka pys-35 tyy havaitsemaan vasteen esiintymisen tai sen suuruuden, voidaan käyttää.

13 79696

Eri kalibrointimenetelmiä voidaan soveltaa analyysin valvomiseksi. Esimerkiksi näyte analyytin standardi-liuosta voidaan levittää erilliselle testivälineelle vertailua varten tai differentiaalimittauksen sallimiseksi 5 analyysissä.

Esimerkit

Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on avustaa lukijaa edelleen keksinnön ymmärtämisessä Ja käytössä. Täten suositeltavat toteutukset on esitetty kokeellisesti 10 yksityiskohtaisesti Ja tulokset analysoitu. Esimerkit ovat pelkästään esitteleviä eivätkä ne millään tavalla rajoita keksinnön aluetta.

7-(n-dekyyli)-2-metyyli-4-(3,51-dikloorifeeni-4 1 -oni)-indonaftoli-l-olin valmistus 15 Otsikkoyhdiste (tämä Jälkeen 7-dekyyli-MEDPIN) valmis tettiin seuraavan menettelyn mukaan. Reaktion kulku on esitetty seuraavassa kaaviossa, jossa R* on n-dekyyli.

1Λ 79696 14 Λ ϊ Ο t f ο 5-ο

? X° Q

o- y io ' ol «* rj 0=0

π * « I

0 V° °\7 Ξ p ) > i P'0 0 - it _t iiJ o o

I «8 3 'W

'"α: o -¾

Hr· I ac ä u Λ π: »o o/ ovO \ x 1 L_T >° °\ < ( x— 1 p p § j. I * * ^ ai c£ α is 79696 ^·4· 41

Oi

A O

«O» •s- •ίί ' cc 16 79696 β-(p-n-dekyyli)-bentsoyyllproplonihapon valmistus Seos, joka sisälsi 26,2 grammaa (g) fenyyli-n-de-kaania (1,2 moolia), 120 g meripihkahappoanhydridiä (1,2 moolia) ja 360 millilitraa (ml) nitroetaania 5 litran (1) 5 vetoisessa kolmekaulaisessa pullossa, joka oli varustettu HCl-poistolla ja mekaanisella sekoittajalla, jäähdytettiin 0°C lämpötilaan jäähauteessa. Tähän seokseen lisättiin 360 g AlClj (2,7 moolia) hitaasti 1/2 tunnin aikana sekoittaen. HC1-muodostuminen havaittiin, kun noin puolet A1C13 -10 määrästä oli lisätty. Lisäyksen jälkeen jäähaude poistettiin, reaktioseoksen annettiin seistä huoneenlämpötilassa (RT) 5 minuuttia. Seosta kuumennettiin sitten höyryhau-teessa. Kuumennusta ja sekoitusta jatkettiin, kunnes HC1-muodostus loppui (noin 30 minuuttia). Reaktioseos jäähdy-15 tettiin jäähauteessa ja lisättiin samanaikaisesti 2 1 jää-vettä ja sitten 600 ml väkevöityä HC1. Seosta sekoitettiin huoneenlämpötilassa 2 tuntia, kunnes tummanruskea kiinteä aine oli kokonaisuudessaan hydrolysoitunut. Liukenematon tuote erotettiin suodattamalla. Kiinteä aine kiteytettiin 20 sitten uudestaan kahdesti etikkahapon kanssa (250 ml kummallakin kertaa), jolloin saatiin noin 320 g (saanto 85 %) tuotetta (kuivattiin tyhjiössä KOH:n yllä).

TLC: Rf 0,43 etyyliasetaatti/tolueeni-seoksessa tilavuussuhteessa 1:1 (piigeelilevy).

25 Analyysi: laskettu kaavalle C20H3003: C 75,42; H 9,50.

havaittu: C 76,02; H 9,89.

4-(p-n-dekyyli)-fenyylibutyyrihapon valmistus Kaksikymmentä grammaa Pd/C-katalyyttiä (palladiumilla kyllästettyä hiiltä, jota myy Aldrich Chemical 30 Co., luettelonumero 20 569 - 9) ja β-(p-n-dekyyli)-bentso-yylipropionihappoa (150 g, 0,47 moolia) sekoitettiin etikkahapon (350 ml) kanssa 1 litran Paar-pommissa. Reaktio alkoi 3,5 kp/cm2 paineessa ja 50°C lämpötilassa. Havaittiin äkillinen kasvu lämpötilassa, mihin liittyi H2-tila-35 vuuden lasku. Reaktioseoksen ohutkerroskromatograafinen tutkimus osoitti täydellisen reaktion. Katalyytti poistet- 17 79696 tiin lasikuitusuodatuksen avulla kuumana. Suodoksen annettiin kiteytyä huoneenlämpötilassa. Kiteinen tuote otettiin talteen suodattamalla. Toinen saanto tuotetta, joka muodostui suodoksen jäähdyttämisen jälkeen, otettiin myös 5 talteen. Kokonaissaanto oli 100 g (68 %) kuivauksen jälkeen tyhjiössä K0H:n yllä. Sulamispiste: 67 - 69°C.

TLC: Rf 0,68 etyyliasetaatti/tolueeni-seos tila vuussuhde 1:1 (piigeelilevy).

Analyysi: laskettu kaavalle C20H3202: C 78,90; H 10,50; 10 havaittu: C 78,39; H 10,70.

7-n-dekyyli-l-tetralonin valmistus

Seosta, joka sisälsi 4-(p-n-desyyli)-fenyylibutyy-rihappoa (30 g, 98,7 moolia) ja polyfosforihappoa (150 g), kuumennettiin öljyhauteessa, kunnes kiinteät aineet olivat 15 kokonaisuudessaan sulaneet. Kuumennusta jatkettiin 150°C olevassa kohotetussa lämpötilassa (sisäinen lämpötila) ja seosta sekoitettiin voimakkaasti 30 minuuttia. Reaktioseos jäähdytettiin sitten huoneenlämpötilaan ja sitä käsiteltiin 300 millilitralla jäävettä ja 150 millilitralla etyy-20 lieetteriä. Kun seosta oli sekoitettu 30 minuuttia huoneenlämpötilassa, erotettiin kerros ja se pestiin kahdesti 150 millilitralla etyylieetteriä. Yhdistetyt orgaaniset faasit pestiin 150 millilitralla kyllästettyä NaCl-vesi-liuosta. Eetteri poistettiin haihduttamalla ja jäännös 25 tislattiin Kugelrohr-tislauslaitteessa (Aldrich Chemical Co.). Tuotteen kiehumispiste oli 190-200°C/O,1 mm Hg. Saanto oli 11 g (39 %) vaaleankeltaista öljyä.

TLC: Rf 0,34 tolueenissa (piigeelilevy)

Analyysi: laskettu kaavalle C20H300: C 83,90; H 10,70; 30 havaittu: C 85,65; H 10,83.

2-hydroksimetyleenl-7n-desyyll-l-tetralonin valmistus

Seos, joka sisälsi natriummetoksidia (5,4 g, 40,5 mmoolia), etyyliformiaattia (7,4 g, 100 mmoolia) ja 100 ml 35 kuivaa tolueenia, jäähdytettiin jäähauteessa inertissä atmosfäärissä (N2 tai argon). Lisättiin liuos, joka sisäl- 18 79696 si 7-n-dekyyli-l-tetralonia (11,5 g, 40 mmoolia) 100 milli litrassa kuivaa tolueenia, nopeasti sekoittaen. Jäähaude poistettiin ja reaktioseosta sekoitettiin huoneenlämpötilassa 4 tuntia. Reaktioseosta käsiteltiin 100 millilitral-5 la vettä ja 100 millilitralla 6 N HCl-liuosta. Orgaaninen kerros erotettiin ja pestiin kahdesti 50 millilitralla kyllästettyä NaCl-liuosta, kuivattiin vedettömän Na2S04:n yläpuolella, suodatettiin ja haihdutettiin kaiken toluee-nin poistamiseksi. Öljymäistä jäännöstä käytettiin seuraa-10 vassa reaktiossa ilman jatkopuhdistusta.

TLC: Rf 0,56 tolueenissa (piigeelilevy), täplä muuttui tummanruskeaksi ruiskuttamisen jälkeen 5-%:isella FeCl3-liuoksella.

2-bentsoyylioksimetyleeni-7-n-desyyli-1-tetralonin 15 valmistus Öljymäinen jäännös edeltävästä reaktiovaiheesta sekoitettiin kuivan pyridiinin kanssa (120 ml). Liuosta sekoitettiin typen alla 0°C lämpötilassa (jäähaude). Liuosta käsiteltiin 30 millilitralla bentsoyylikloridia. 20 Bentsoyylikloridin lisäyksen jälkeen havaittiin seoksessa liukenematonta pyridiniumkloridia. Reaktioseosta sekoitettiin huoneenlämpötilassa 2 tuntia. Tuote kaadettiin jääve-teen (400 ml) voimakkaasti sekoittaen. Vaalea kermanväri-nen kiinteä aine otettiin talteen suodattamalla ja pestiin 25 hyvin kylmällä vedellä. Hieman kostea kiinteä aine kiteytettiin uudestaan kuumasta, absoluuttisesta etanolista (120 ml). Saatiin valkoista kiinteää ainetta (14 g, 87 % saanto laskettuna 7-n-dekyyli-l-tetralonin mukaan). Sulamispiste oli 64 - 66° C.

30 TLC: Rf 0,40 tolueenissa (piigeelilevy).

Analyysi laskettu kaavalle C2 8 H3 4 03 : C 80,34; H 8,19; havaittu: C 80,05; H 8,27.

7-n-dekyyli-2-metyyli-l-naftolin valmistus

Seokseen, joka sisälsi 2-bentsoyylioksimetyleeni-35 7-n-dekyyli-l-tetralonia (14 g, 33,5 mmoolia) ja Pd/C- katalyyttiä (3,5 g), lisättiin inertissä atmosfäärissä

II

19 79696 syklohekseeniä (175 ml). Seosta keitettiin palauttaen inertissä atmosfäärissä. Lähtömateriaalin muutos tuotteeksi todettiin TLC:n avulla 3 tunnin kuluttua. Kun kaikki lähtömateriaali oli reagoinut, seos jäähdytettiin huoneen-5 lämpötilaan. Katalyytti poistettiin suodattamalla ja pestiin kahdesti 50 millilitralla kuumaa tolueenia. Yhdistetyt suodokset haihdutettiin pieneen tilavuuteen. Tuote puhdistettiin Prep-500 piigeelipylvään avulla (suuripai-neinen preparatiivinen piigeelipylväs, jota valmistaa Wa-10 ters Association, Milford, Ma). Tolueenia käytettiin siirtyvänä faasina. Tuotejakeet yhdistettiin ja haihdutettiin kuiviin tyhjiössä yön aikana. Saatiin talteen kermanval-koinen kiinteä aine (9,0 g, saanto 90 %). Sulamispiste oli 65 - 67° C.

15 TLC: Rf 0,65 tolueenissa (piigeelilevy).

Muodostui vaaleanpunainen väri, kun tuotetäplää säteilytettiin lyhytaaltoisella UV-valolla.

Analyysi yhdisteelle C21H30O: laskettu: C 84,50; H 10,13; havaittu: C 84,49; H 10,72. 20 7-n-dekyyll-2-metyyli-4-(3',5 *-diklorofeeni-41 - oni)-indonaft-l-olin valmistus 7-n-dekyyli-2-metyyli-l-naftolia (4,5 g, 15,1 mmoo-lia) ja 2,6-diklorokinoni-4-kloroimidia (3,0 g, 14,3 mmoo-lia) liuotettiin asetoniin (150 ml). Liuosta käsiteltiin 25 700 millilitralla kaliumkarbonaattiliuosta (0,1 M, pH-arvo 10,0). Liuosta sekoitettiin voimakkaasti huoneenlämpötilassa 10 minuuttia. Reaktioseoksen pH säädettiin arvoon 2,8 1,0 N HCl-liuoksen avulla. Seosta sekoitettiin 15 minuuttia. Punainen kiinteä aine otettiin talteen suodatta-30 maila ja pestiin hyvin vedellä. Kiinteä aine liuotettiin tolueeniin ja suodatettiin lasikuitupaperin avulla mahdollisten liukenemattomien aineiden poistamiseksi. Suodos väkevöitiin ja puhdistettiin Preg-500 piigeelipylvään avulla käyttäen tolueenia siirtyvänä faasina. Tuotejakeet 35 yhdistettiin ja haihdutettiin kuiviin. Jäännös kiteytet- 20 79696 tiin n-heksaanin (100 ml) avulla, jolloin saatiin tuote (3,9 g, saanto 58 %).

TLC: Rf 0,026 tolueenissa (piigeelilevyt).

Ruskea täplä muuttui purppuransiniseksi käsitel-5 täessä levyjä 0,1 N NaOH-liuoksella.

Analyysi yhdisteelle C2 7 H3 xN02 Cl2: laskettu C 68,64; H 6,57; N 2,97; havaittu C 68,88; H 6,85; N 2,97.

1) Kaliumtesti nafto-15-kruunu-6:tta ionoforina 10 käyttäen

Valmistettiin asetoniseos, joka sisälsi 10,8 mg (milligrammaa) 7-dekyyli-MEDPIN:ä ja 24 mg nafto-15-kruu-nu-5-(2,3,5,6,8,9,11,12-oktahydronaftoli-(2,3-b)-l,4, 7, 10,13-pentaoksasyklopentadekaania). Liuotin poistettiin 15 typpikaasuvirran alla. Kuivatut kiinteät aineet yhdistettiin sitten 4 g kanssa kalvoliuosta, joka sisälsi 70 pai-no-% sykloheksanonia, 12 paino-% vinyylikloridi/polyvi-nylideenikloridi-kopolymeeriä, 18 paino-% dietyyliftalaat-tia (pehmentimenä) ja 60 μΐ Triton X-100 (ei-ionisen de-20 tergentin l-paino-%:inen liuos asetonissa, valmistaa Rohm and Haas Co). Seos homogenisoitiin pyörresekoittimessa ja levitettiin sitten ohueksi kalvoksi palaselle K0DAR syk-loheksanoni/dimetyleenitereftalaatti-kopolymeeriä olevalle kanavoidulle muovikalvolle (Lustro Co.) käyttäen vetote-25 rää, jossa oli 0,25 mm (10 mil) rako. Kuivatun kalvon paksuus oli noin 0,075 mm.

Testiväline tutkittiin vesipitoisilla testinäyt-teillä, joiden KC1-pitoisuudet vaihtelivat. Jokainen näyte sisälsi 15,56 mM NaCl ja 88,89 mM CAPS-puskuria (3-syklo-30 heksyyliamino)-propaanisulfonihappo) ja niiden pH säädettiin arvoon 10 LiOH-liuoksella. Vastaavat KCl-pitoisuudet olivat 0, 0,33, 0,67 ja 1,0 mM.

Tutkimus suoritettiin käsittelemällä osaa testi-välinekalvosta 40 mikrolitralla testinäytettä ja muutosta 35 heijastuksessa valvottiin yhden minuutin aikana SERALYZERr

II

2i 7 9696 heijastusfotometrin avulla (Ames Division of Miles Laboratories, Inc.).

Heijastusarvot (R) muutettiin K/S-arvoiksi kaavan 5 (1-R)2 (K/S) , 2R2 avulla, jossa R on heijastunut jae testilaitteesta, K on vakio ja S on kulloisenkin heijastavan väliaineen valon-sidontakerroin. Edellä esitetty yhtälö on hyvin tunnetun 10 Kubelka-Munk yhtälön yksinkertaistettu muoto (katso Gustav Kortvim, "Reflectance Spectroscopy", sivut 106 - 111, Springer Verlag, New York (1969)). Arvot on esitetty seu-raavassa taulukossa K/S-arvoina ajan suhteen.

[K* ]mM (K/S) s'1 15 0 0,001151 0,33 0,007679 0,67 0,01295 1,0 0,01909

Kuten taulukosta voidaan havaita, muutos K/S-ar-20 voissa ajan mukaan vaihtelee kaliumpitoisuuden mukaan.

2) Kaliumtestiväline, jossa käytetään nafto-15-kruunu-5 ja valinomysiiniä ionoforeina

Testivälinekalvo valmistettiin ja tutkittiin kuten testissä 1), paitsi että 6 mg nafto-15-kruunu-5 korvattiin 25 6 milligrammalla valinomysiiniä. Arvot on esitetty seuraa- vassa taulukossa [K* ]mM (K/S) s"1 0 0,001182 0,33 0,007554 30 0,67 0,01331 1,0 0,01857

Arvot osoittavat suoran vastaavaisuuden kaliumpitoisuuden ja muutosnopeuden (K/S) välillä.

22 79696 3) Kaliumtestiväline, jossa käytetään yhtä suuret määrät nafto-15-kruunu-5 ja valinomysiiniä ionoforelna

Testivälinekalvo valmistettiin ja tutkittiin kuten testissä 1), paitsi että 12 mg nafto-15-kruunu-5 korvat-5 tiin 12 milligrammalla valinomysiiniä. Arvot on esitetty seuraavassa taulukossa [K* ]mM (K/S) s'1 0 0,0007449 0,33 0,008314 10 0,67 0,01251 1,0 0,01898

Arvot osoittavat suoran vastaavuuden kaliumpitoi-suuden ja K/S-arvon muutosnopeuden välillä.

4) Kaliumtestiväline, jossa käytetään valinomysii-15 niäi onoforina

Testiväline valmistettiin ja tutkittiin testissä 1) esitetyllä tavalla, paitsi että 7-dekyyli-MEDPIN määrä oli 5,4 mg, vinyylikloridi/vinylideenikloridi-kopolymeerin suhde dietyyliftalaattiin säädettiin arvoon 8,55:21,45 20 painon mukaan ja nafto-15-kruunu-5 korvattiin 12 milligrammalla valinomysiiniä.

Vesipitoisten testinäytteiden KCl-pitoisuudet olivat 0, 0,33, 0,67, 1,0, 2,0 ja 3,0 mM. Lisäksi jokainen liuos sisälsi 46,67 mM NaCl, 66,67 mM CAPS ja ne titrat-25 tiin pH-arvoon 10 LiOH-liuoksen avulla.

Heijastusarvot on esitetty seuraavassa taulukossa [K* ]mM (K/S) s*1 0 0,001008 0,33 0,01090 30 0,67 0,01787 1.0 0,02872 2.0 0,04321 3.0 0,05330

Kuten arvoista voidaan havaita, esiintyi testiväli-35 neessä suora vastaavaisuus kaliumpitoisuuden ja K/S-arvon muutosnopeuden välillä.

Il 23 79696 5) Kaliumtestivällne, jossa käytetään dlpentyyli-ftalaattia pehmentimenä

Testivälinekalvo valmistettiin ja tutkittiin samalla tavalla kuin testissä 1), paitsi että dietyyliftalaatti 5 korvattiin samalla painomäärällä dipentyyliftalaattia.

Vesipitoiset testinäytteet olivat samat kuin esimerkissä 7,5 ja niiden KCl-pitoisuus on esitetty seuraa-vassa tulostaulukossa [K* ]mM_(K/S) s'1 10 Arvot osoittavat suoran vastaavuuden kaliumpitoi- suuden ja K/S-arvojen muutosnopeuden välillä ajan suhteen.

6) Natriumtestiväline

Liuos, joka sisälsi 10,8 mg 7-dekyyli-MEDPIN asetonissa ja liuos, joka sisälsi 5 mg natriumligandi I 15 (N, N' , N" -triheptyyli-N, N' , N"-trimety-4,4 ' , 4"-propylideeni- tris-3-oksabutyyriamidi) tetrahydrofuraanissa (THF) , sekoitettiin keskenään ja liuottimet poistettiin typpivirran alla. Kuivattuihin kiinteisiin aineisiin lisättiin 0,5 g kalvoliuosta. Tämä sisälsi 70 paino-% sykloheksanonia, 20 8,55 paino-% vinyylikloridi/vinylideenikloridikopolymeeriä ja 21,45 paino-% dipentyyliftalaattia. Seos homogenisoitiin pyörresekoittimessa ja homogeenista seosta levitettiin kalvoksi palaselle KODAR-kalvoa käyttäen 0,25 mm ve-toterää. Kuivatun kalvon paksuus oli noin 0,075 mm.

25 Vesipitoisia natriumtestivälineitä valmistettiin testivälineen tutkimista varten. Jokainen liuos sisälsi 88,98 mM CAPS ja KOH-liuosta lisättiin pH-arvon säätämiseksi arvoon 10. Valmistettiin näytteet, jotka sisälsivät 0, 11,11 ja 22,22 mM NaCl vastaavasti.

30 Testivälineen tutkimiseksi natriumin ilmaisemiseksi 40 mikrolitraa testinäytettä sijoitettiin palaselle tes-tivälinekalvoa ja heijastus arvolla 640 nm tutkittiin 2 minuutin aikana SERALYTE heijastusfotometrin avulla. Hei-jastusarvot muutettiin K/S-arvoiksi, kuten esimerkissä 35 7,2. K/S-arvojen muutosnopeus ajan suhteen ja vastaavat natriumpitoisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa.

79696 24 [Na* ]mM (K/S) s'1 0 0,001459 11,11 0,003148 22,22 0,004354 5 Arvot osoittavat suoran vastaavuuden natriumpitoi suuden ja K/S-arvojen muutosnopeuden välillä ajan suhteen.

Claims (6)

25 79696

1. Uusi indonaftoli-yhdiste, tunnettu siitä, että sen rakenne on 5 OH N Λ χΛΛχ jossa R* on C4_x2-alkyyli ja X on halogeeni.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen yhdiste, tun nettu siitä, että R* on n-dekyyli.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen yhdiste, tunnettu siitä, että X on kloori.

4. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukai-20 sen yhdisteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että (C4 _x 2-alkyyli)bentseeni (I) R*-(O) (I) 25 '-' saatetaan reagoimaan meripihkahappoanhydridin kanssa (C4 _ j 2 -alkyyli )bentsoyylipropionihapon (II) valmistamiseksi, yhdiste (II) pelkistetään ja dehydratoidaan 7-(C4.12-al-35 kyyli)-1-tetralonin (III) muodostamiseksi, 26 79696 5 yhdiste (III) alkyloidaan 2-hydroksimetylideeni-7-(C4_x2-alkyyli)-l-tetralonin (IV) muodostamiseksi, U ^OH » TöÖ" yhdiste (IV) asyloidaan 2-asyylioksimetylideeni-7-(C4_x2-alkyyli)-l-tetralonin (V) muodostamiseksi, yhdiste (V) saatetaan reagoimaan sykloalkeenin läsnäolles-20 sa 7-(C4. x 2-alkyyli )-2-metyyli-l-naftolin (VI) muodostamiseksi, OH loför (VI) 25 yhdiste (VI) saatetaan reagoimaan 2,6-dihalogeenikinoni- 4-halogeeni-imidin (VIII) kanssa NX jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen yhdisteen muodos-35 tamiseksi, ja yhdiste eristetään. 79696 27

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdiste (I) on n-dekyylibent-seeni.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että yhdiste (VIII) on 2,5-dikloo-rikinoni-4-kloori-imidi. 28 79696