JP2000119291A - Alkoxysilylated boric salt derivative, production and use thereof - Google Patents

Alkoxysilylated boric salt derivative, production and use thereof

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JP2000119291A
JP2000119291A JP10291711A JP29171198A JP2000119291A JP 2000119291 A JP2000119291 A JP 2000119291A JP 10291711 A JP10291711 A JP 10291711A JP 29171198 A JP29171198 A JP 29171198A JP 2000119291 A JP2000119291 A JP 2000119291A
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alkoxysilylated
ion
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borate derivative
sol
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Keiichi Kimura
恵一 木村
Satoshi Yamada
智 山田
Akio Hayashi
昭男 林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a new compound useful as an anion excluder for a sol-gel sensitive membrane for measuring the ionic activity, excellent in durability, nontoxic and nonirritating to living bodies and suitable as an ion sensitive membrane capable of indwelling in vivo over a long period. SOLUTION: This compound is represented by formula I R1 is a 1-6C alkyl; (x) and (y) are each an integer satisfying 1<=(x)<=3; 1<=(y)<=3 and [(x)+(y)] is 4; R2 is a (substituted)aromatic group; M is a metal ion; and (n) is 1-6}, e.g. sodium [4-(triethoxysilylpropyloxy)phenyl]-triphenylborate. The compound represented by formula I is obtained by reacting a chlorosilane represented by formula II (preferably trichlorosilane) with a boric salt derivative such as a compound represented by formula III in the presence of a catalyst (preferably platinum) in an anhydrous solvent (preferably benzene), distilling off the solvent, then reacting the resultant chlorosilylated boric salt derivative with an anhydrous alcohol (preferably ethanol) and then distilling off the solvent.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルコキシシリル
化ホウ酸塩誘導体、製造方法およびその用途に関する。
更に詳しくは、アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体およ
び該アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体の製造方法、さ
らに該アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体を用いてなる
イオン活量測定用ゾル−ゲル感応膜に関する。
[0001] The present invention relates to an alkoxysilylated borate derivative, a production method and use thereof.
More specifically, the present invention relates to an alkoxysilylated borate derivative, a method for producing the alkoxysilylated borate derivative, and a sol-gel sensitive film for measuring ion activity using the alkoxysilylated borate derivative.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、いろいろな分野において、センサ
ーによる化学物質の計測や検出が行われている。その中
のひとつとして、生体中のイオン活量は、いろいろな疾
病において変動することから、患者の血液(血清あるい
は血漿等を含む)や尿などを検体として用い、選択的に
イオン活量を測定することは非常に重要である。従来、
選択性高くイオン活量を測定する方法としては、分光法
・炎光法・比色法・原子吸光法などの測定方法が用いら
れてきた。しかし、前記の方法は、大型の機器を必要と
するのみならず、簡便性および迅速性に優れた測定方法
ではないため、臨床の現場からは、選択的にイオン活量
を測定するための簡便、かつ、迅速な手段が求められて
きた。このような問題を解決するため、生体中のイオン
活量を選択的に測定することはもとより、簡便、かつ、
迅速に測定する手段として、イオンセンサー、例えば、
イオン電極を用いる方法あるいはイオン電界効果型トラ
ンジスタを用いる方法が提案されている。ここで、イオ
ン電極とは、溶液中の特定イオン活量を膜電極が示す膜
電位で測定できるようにした電極であり、簡便、かつ、
迅速に選択的にイオン活量を測定することが可能で、例
えば、pH測定用のガラス電極等に代表されるものであ
る。また、イオン電界効果型トランジスタは、電界効果
型トランジスタのゲート部の金属の変わりに、イオン感
応膜を付着させたものであり、溶液中のイオン活量をト
ランジスタ中を流れる電流値の変化として測定すること
が可能なものである。
2. Description of the Related Art In recent years, measurement and detection of chemical substances by sensors have been performed in various fields. As one of them, the ion activity in the living body varies in various diseases, so the patient's blood (including serum or plasma, etc.) or urine is used as a sample to selectively measure the ion activity. It is very important to do. Conventionally,
As a method for measuring ion activity with high selectivity, measurement methods such as spectroscopy, flame method, colorimetry, and atomic absorption method have been used. However, the above-described method not only requires a large-sized instrument, but also is not a measurement method excellent in simplicity and rapidity. And quick means have been sought. In order to solve such a problem, in addition to selectively measuring the ion activity in a living body, it is simple and,
As a means for quick measurement, ion sensors, for example,
A method using an ion electrode or a method using an ion field effect transistor has been proposed. Here, the ion electrode is an electrode that enables the specific ion activity in the solution to be measured at the membrane potential indicated by the membrane electrode, and is simple and
It is possible to measure the ion activity quickly and selectively, for example, represented by a glass electrode for pH measurement. In addition, the ion field-effect transistor has an ion-sensitive film attached to the field-effect transistor instead of the metal at the gate, and measures the ion activity in the solution as a change in the current flowing through the transistor. It is possible to do.

【0003】ところで、イオンセンサーは、その選択
性、簡便性および迅速性において優れた方法であり、イ
オノフォア(ニュートラルキャリヤーともいわれる)を
含有する感応膜を使用することにより、測定対象となる
イオンへの選択性を向上させることが知られている(特
開昭61−50972号公報、特開昭59−5180号
公報、特開昭60−202875号公報および特開昭6
2−77374号公報など)。これらの技術では、イオ
ノフォアとアニオン排除剤を保持するための支持体とし
て、ポリ塩化ビニル、シリコンゴム、ポリメタクリル酸
メチル、ポリ酢酸ビニル、パラフィンあるいはコロジオ
ンなどが用いられている。これらの重合体はイオノフォ
アやアニオン排除剤を保持するためだけであり、イオノ
フォアやアニオン排除剤は支持体と結合してはいない。
また、このようなイオン選択性に優れたイオノフォアを
保持した感応膜を調製するためには、前記の樹脂等に適
度な可塑剤を配合して成形性を向上させることが必要で
あった。従って、これらの感応膜は、可塑剤およびイオ
ノフォアの漏出等の問題があり、生体外(in vit
ro)あるいはセミディスポーザブルな使用には支障が
ないが、センサーの耐久性が低いばかりでなく、生体内
(in vivo)で長時間使用する場合、可塑剤ある
いはイオノフォアの生体に対する毒・刺激性等について
は全く不十分なものであった。
[0003] An ion sensor is an excellent method in terms of selectivity, simplicity, and rapidity. By using a sensitive membrane containing an ionophore (also called a neutral carrier), an ion sensor can be used to detect ions to be measured. It is known that the selectivity is improved (JP-A-61-50972, JP-A-59-5180, JP-A-60-202875, and JP-A-62-28785).
2-77374). In these techniques, polyvinyl chloride, silicone rubber, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetate, paraffin, collodion, or the like is used as a support for holding the ionophore and the anion exclusion agent. These polymers are only to retain the ionophore or anion exclusion agent, and the ionophore or anion exclusion agent is not bound to the support.
In addition, in order to prepare a sensitive membrane holding an ionophore having excellent ion selectivity, it was necessary to improve the moldability by blending an appropriate plasticizer into the above-mentioned resin and the like. Therefore, these sensitive membranes have problems such as leakage of plasticizers and ionophores, and are in vitro.
ro) or semi-disposable use, there is no problem, but not only the durability of the sensor is low, but also if it is used for a long time in vivo (in vivo), the plasticizer or the ionophore is toxic or irritating to the body. Was completely inadequate.

【0004】一方、このようなセンサーを生体内の化学
物質の計測に使用する場合、センサー表面に検体中に含
まれるタンパク質および血液細胞などが吸着することに
よる感応膜の物質透過性の低下が生じるため、生体内で
長時間使用することは不可能であった。このような問題
点について、発明者らは、鋭意検討の結果、ゾル−ゲル
体感応膜を用いて、これらのセンサー表面へのタンパク
質および血液細胞などの吸着がほとんどないことを明ら
かにした(Anal.Chem.,第69巻(13),
第2379−2383頁,1997年)。しかし、前記
ゾル−ゲル体をマトリックスとするイオン感応膜は、ゾ
ル−ゲルマトリックス中にイオノフォアを含有すること
よりなるため、前述のようにイオノフォア等が感応膜か
ら漏出する可能性が強く、センサーの耐久性および生体
内のイオンの計測に使用する場合、イオノフォア等の漏
出から、生体への毒・刺激性等の危惧に対する対応は必
ずしも十分ではなかった。さらに、陽イオン活量を有効
に測定するには、親油性陰イオンによる目的となる陽イ
オン測定への影響を制御するためにアニオン排除剤等を
含有させる必要もあった(日本化学会編、実験化学講座
27、生物有機、第238頁、1992年)。一般にア
ニオン排除剤としてはホウ酸塩誘導体が用いられる。こ
れらの物質は細胞組織の崩壊剤、皮下注射による局部麻
酔効果、写真乳剤の増感剤、合成樹脂の触媒等としての
機能も有することから前記のようにイオノフォアと同様
に、これらの溶出やその安全性等についても同様に問題
があった。
On the other hand, when such a sensor is used for measuring a chemical substance in a living body, the protein permeability and blood cells contained in the specimen are adsorbed on the sensor surface, so that the material permeability of the sensitive membrane is reduced. Therefore, it was impossible to use it for a long time in a living body. As a result of intensive studies on such problems, the inventors have found that there is almost no adsorption of proteins, blood cells, and the like to the sensor surface using a sol-gel body-sensitive membrane (Anal). Chem., Vol. 69 (13),
2379-2383, 1997). However, since the ion-sensitive membrane having the sol-gel body as a matrix is formed by containing an ionophore in the sol-gel matrix, there is a strong possibility that the ionophore and the like leak from the sensitive membrane as described above, and the When used for durability and measurement of ions in a living body, measures against concerns such as poisoning and irritation to the living body due to leakage of ionophore and the like were not always sufficient. Further, in order to effectively measure the cation activity, it was necessary to include an anion eliminator or the like in order to control the influence of the lipophilic anion on the target cation measurement (edited by the Chemical Society of Japan, Experimental Chemistry Course 27, Bioorganic, p. 238, 1992). Generally, a borate derivative is used as the anion exclusion agent. These substances also function as disintegrants for cell tissues, local anesthetic effects by subcutaneous injection, sensitizers for photographic emulsions, catalysts for synthetic resins, etc. There was a similar problem regarding safety and the like.

【0005】しかしながら、最近では、その臨床学的な
有用性からイオンセンサーによる生体内イオン活量の長
期モニタリングの必要性が高まってきており、生体内で
長期間の測定に耐え得るばかりでなく、生体に対して、
毒・刺激性を与えることのないイオンセンサーの開発が
望まれていた。これまで、感応膜等に有用な官能性基を
有するアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体は知られてい
ない。
However, recently, the necessity of long-term monitoring of ion activity in a living body by an ion sensor has been increased due to its clinical usefulness. For the living body,
It has been desired to develop an ion sensor that does not impart poison or irritation. Until now, an alkoxysilylated borate derivative having a functional group useful for a sensitive film or the like has not been known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、上記の種々の問題を解決するための新規なアルコキ
シシリル化ホウ酸塩誘導体を提供することにある。本発
明の第2の目的は、該アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導
体の製造方法を提供することにある。また、本発明の第
3の目的は、新規なアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体
を用いて結合させてなるイオン活量測定用に有用なゾル
−ゲル感応膜を提供することにある。さらに詳しくは、
耐久性に優れ、すなわち、アニオン排除剤等を漏出する
ことのない新規なアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体を
提供する。また、併用するイオノフォアとして結合型を
用いることにより可塑剤やイオノフォアが漏出すること
のないゾル−ゲル感応膜を提供することにある。また、
生体に対して無毒・無刺激性であり、かつ、長期にわた
って生体内に留置可能なイオン感応膜に適するアルコキ
シシリル化ホウ酸塩誘導体を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel alkoxysilylated borate derivative which solves the above-mentioned various problems. A second object of the present invention is to provide a method for producing the alkoxysilylated borate derivative. Further, a third object of the present invention is to provide a sol-gel sensitive membrane useful for measuring ion activity, which is bound by using a novel alkoxysilylated borate derivative. For more information,
Provided is a novel alkoxysilylated borate derivative which has excellent durability, that is, does not leak an anion exclusion agent or the like. Another object of the present invention is to provide a sol-gel sensitive film in which a plasticizer or an ionophore does not leak by using a binding type as an ionophore to be used in combination. Also,
An object of the present invention is to provide an alkoxysilylated borate derivative which is nontoxic and nonirritating to a living body and is suitable for an ion-sensitive membrane which can be left in the living body for a long period of time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を鋭意検討した結果、新規なアルコキシシリル基含
有ホウ酸塩誘導体を見い出し、本発明を完成した。すな
わち、本発明は、次の(1)〜(6)である。
Means for Solving the Problems The present inventors diligently studied the above problems and found a novel borate derivative containing an alkoxysilyl group, and completed the present invention. That is, the present invention includes the following (1) to (6).

【0008】(1)下記の一般式(I)(1) The following general formula (I)

【0009】[0009]

【化6】 Embedded image

【0010】(式中、R1は炭素数1〜6のアルキル
基、x、yは、1≦x≦3、1≦y≦3でかつx+y=
4を満足する整数である。またR2は、芳香族基、置換
芳香族基、Mは金属イオンを示す。またnは1〜6の整
数を示す。)で表されるアルコキシシリル化ホウ酸塩誘
導体。
Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, x and y are 1 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 3 and x + y =
An integer that satisfies 4. R 2 represents an aromatic group or a substituted aromatic group, and M represents a metal ion. N represents an integer of 1 to 6. ) An alkoxysilylated borate derivative represented by the formula:

【0011】(2)R1が、CH3−基またはC25
基、R2
(2) R 1 is a CH 3 — group or C 2 H 5
Group, R 2 is

【0012】[0012]

【化7】 Embedded image ,

【0013】[0013]

【化8】 Embedded image

【0014】(ここで、XはCl、BrまたはFを示
す。)あるいは、
(Where X represents Cl, Br or F) or

【0015】[0015]

【化9】 Embedded image

【0016】であり、また、M+がNa+、K+である前
記のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体。
And the alkoxysilylated borate derivative wherein M + is Na + or K + .

【0017】(3)トリクロロシランと不飽和基を有す
るホウ酸塩誘導体を反応させる前記のアルコキシシリル
化ホウ酸塩誘導体の製造方法。
(3) The method for producing an alkoxysilylated borate derivative described above, wherein trichlorosilane is reacted with a borate derivative having an unsaturated group.

【0018】(4)下記の一般式(I)(4) The following general formula (I)

【0019】[0019]

【化10】 Embedded image

【0020】(式中、R1は炭素数1〜6のアルキル
基、1≦x≦3、1≦y≦3でかつx+y=4を満足す
る整数である。また、R2は、芳香族基、置換芳香族
基、Mは金属イオンを示す。またnは1〜6の整数を示
す。)で表されるアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体を
アニオン排除剤として用い、該化合物を反応させてなる
イオン活量測定用ゾル−ゲル感応膜。
(Wherein, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 1 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 3, and an integer satisfying x + y = 4. R 2 is an aromatic group. Group, a substituted aromatic group, and M represent a metal ion, and n represents an integer of 1 to 6). The compound is reacted by using an alkoxysilylated borate derivative represented by the following formula: A sol-gel sensitive membrane for measuring ion activity.

【0021】(5)ゾル−ゲル感応膜のマトリックス成
分が、テトラエトキシシランあるいはジエトキシジメチ
ルシランの少なくとも一方に、前記のアニオン排除剤を
結合させてなるイオン活性測定用ゾル−ゲル感応膜。
(5) A sol-gel sensitive membrane for measuring ionic activity, wherein the matrix component of the sol-gel sensitive membrane is at least one of tetraethoxysilane or diethoxydimethylsilane and the above-mentioned anion exclusion agent is bonded.

【0022】(6)測定されるイオンが、カリウム、ナ
トリウム、リチウム、アンモニウム、セシウム、ルビジ
ュウム、ストロンチウム、カルシウムあるいはマグネシ
ウムである前記のイオン活性測定用ゾル−ゲル感応膜。
(6) The above sol-gel sensitive membrane for measuring ion activity, wherein the ions to be measured are potassium, sodium, lithium, ammonium, cesium, rubidium, strontium, calcium or magnesium.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明の新規なアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体
は、下記の一般式(I)で表されるアルコキシシリル化
ホウ酸塩誘導体である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. The novel alkoxysilylated borate derivative of the present invention is an alkoxysilylated borate derivative represented by the following general formula (I).

【0024】[0024]

【化11】 Embedded image

【0025】ここで、式中、R1は炭素数1〜6のアル
キル基、x、yは、1≦x≦3、1≦y≦3でかつx+
y=4を満足する整数である。また、R2は、芳香族
基、置換芳香族基、Mは金属イオンを示す。nは1〜2
0の整数を示す。
Wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, x and y are 1 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 3 and x +
It is an integer satisfying y = 4. R 2 represents an aromatic group or a substituted aromatic group, and M represents a metal ion. n is 1-2
Indicates an integer of 0.

【0026】(2)R1は、CH3−基またはC25
基、R2は、
(2) R 1 is a CH 3 — group or C 2 H 5
The group, R 2 ,

【0027】[0027]

【化12】 Embedded image ,

【0028】[0028]

【化13】 Embedded image

【0029】(ここで、XはCl、BrまたはFを示
す。)または、
(Where X represents Cl, Br or F) or

【0030】[0030]

【化14】 Embedded image

【0031】一般式(I)の具体的な例としては、次の
構造のものが挙げられる。
Specific examples of the general formula (I) include those having the following structures.

【0032】[0032]

【化15】 (ここでphはフェニル基を示す。以下同様。)Embedded image (Here, ph represents a phenyl group. The same applies hereinafter.)

【0033】[0033]

【化16】 Embedded image

【0034】[0034]

【化17】 Embedded image

【0035】[0035]

【化18】 Embedded image

【0036】[0036]

【化19】 Embedded image

【0037】[0037]

【化20】 Embedded image

【0038】次に前記一般式(I)で表される化合物の
製造方法について述べる。前記の一般式(I)で表され
るアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体は、ホウ酸塩誘導
体をクロロシランと反応させた後アルコキシシリル化す
ることによって得られる。前記の原料のホウ酸塩誘導体
は、アニオン排除剤として機能するもので、公知の方法
で有機合成により得られる。原料として用いるホウ酸塩
誘導体としては、クロロシランと反応できる官能基を有
していればよい。そのような官能基が無い場合は公知の
方法により適当な官能基を導入すればよい。このような
官能基としては、アルキル基、−CO−O−基、−CO
−NH−基、−O−基、−O−CO−O−基、−CO−
ONH−基、あるいは−NH−O−CO−O−NH−基
等が挙げられる。アルキル基としては、広義に、CH2
=CH−基、CH2=C(CH3)−基等も含むものとす
る。原料のホウ酸塩誘導体の末端にCH2=CH−基、
CH2=C(CH3)−等で表される官能基を導入すれば
よい(例えば、Tetrahedron Lett.,
第33巻、第3032〜3034頁、1978年および
Bull.Chem.Soc.Jpn.,第55巻20
05〜2009頁、1982年)。
Next, a method for producing the compound represented by the formula (I) will be described. The alkoxysilylated borate derivative represented by the above general formula (I) can be obtained by reacting the borate derivative with chlorosilane and then alkoxysilating it. The borate derivative as the raw material functions as an anion exclusion agent and is obtained by a known method through organic synthesis. The borate derivative used as a raw material may have a functional group capable of reacting with chlorosilane. When there is no such functional group, an appropriate functional group may be introduced by a known method. Examples of such a functional group include an alkyl group, a -CO-O- group, a -CO
-NH- group, -O- group, -O-CO-O- group, -CO-
Examples include an ONH- group and a -NH-O-CO-O-NH- group. As the alkyl group, in a broad sense, CH 2
CHCH- group, CH 2 CC (CH 3 )-group and the like. A CH 2 CHCH— group at the end of the raw material borate derivative,
A functional group represented by CH 2 CC (CH 3 ) — or the like may be introduced (for example, Tetrahedron Lett.,
33, 3032-3034, 1978 and Bull. Chem. Soc. Jpn. , Vol. 55, 20
05-2009, 1982).

【0039】原料のホウ酸塩誘導体とクロロシランとを
適当な無水の溶媒中で触媒の存在下、結合させることに
よりクロロシリル化ホウ酸塩誘導体を得て、溶媒を留去
し、このクロロシリル化ホウ酸塩誘導体を無水アルコー
ルと反応させて溶媒を留去することにより得ることがで
きる。クロロシランとしては、トリクロロシラン、ジク
ロロシラン、モノクロロシランが挙げられる。好ましく
は、トリクロロシランである。
The raw material borate derivative and chlorosilane are combined in a suitable anhydrous solvent in the presence of a catalyst to obtain a chlorosilylated borate derivative, and the solvent is distilled off. It can be obtained by reacting a salt derivative with anhydrous alcohol and distilling off the solvent. Examples of the chlorosilane include trichlorosilane, dichlorosilane, and monochlorosilane. Preferably, it is trichlorosilane.

【0040】クロロシランとホウ酸塩誘導体との結合反
応に用いる溶媒としては、ベンゼン、テトラヒドロフラ
ン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、
アセトニトリル、ジニトロベンゼン等が挙げられる。好
ましくは、ベンゼンが挙げられる。溶媒は無水状態で用
いられるが、水分が存在すると、Si−Cl結合が加水
分解してシリル基、シリル基が更に加水分解してシラノ
ール基となり、ガラスや金属等の容器に結合し、あるい
はポリシロキサンを結合する可能性がある。また用いる
触媒としては、有機過酸化物、紫外線、三級アミン、ホ
スフィンおよび白金、ロジウム、パラジウム系の遷移金
属物質等が挙げられる。好ましくは白金である
Solvents used for the binding reaction between the chlorosilane and the borate derivative include benzene, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone,
Acetonitrile, dinitrobenzene and the like can be mentioned. Preferably, benzene is used. The solvent is used in an anhydrous state, but when water is present, the Si-Cl bond is hydrolyzed, and the silyl group and the silyl group are further hydrolyzed to a silanol group, which is bonded to a glass or metal container, or May bind siloxane. Examples of the catalyst used include organic peroxides, ultraviolet rays, tertiary amines, phosphines, and platinum, rhodium and palladium transition metal substances. Preferably platinum

【0041】クロロシリル化ホウ酸塩誘導体のアルコキ
シル化反応に用いる溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、1−あるいは2−プロパノール、1−あるいは2
−ブタノール、1−、2−あるいは3−ヘプタノール、
1−、2−あるいは3−ヘキサノール等が挙げられる。
好ましくは、エタノールである。最終的にエバポレータ
ー等の操作により溶媒を留去することによりアルコキシ
シリル化ホウ酸塩誘導体を得ることができる。なお、還
流時間としては、0.5時間〜30時間程度であり、好
ましくは、5〜15時間である。また反応は、アルゴン
等の不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。反応温
度としては、低温であることが望ましく、−10℃〜1
0℃である。反応式としては次の式のとおりである。
Solvents used for the alkoxylation reaction of the chlorosilylated borate derivative include methanol, ethanol, 1- or 2-propanol, 1- or 2-propanol.
-Butanol, 1-, 2- or 3-heptanol,
Examples thereof include 1-, 2- or 3-hexanol.
Preferably, it is ethanol. Finally, the alkoxysilylated borate derivative can be obtained by distilling off the solvent by an operation such as an evaporator. The reflux time is about 0.5 to 30 hours, preferably 5 to 15 hours. The reaction is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as argon. The reaction temperature is preferably low, from -10 ° C to 1 ° C.
0 ° C. The reaction formula is as follows.

【0042】[0042]

【化21】 Embedded image

【0043】また、前記のアルコキシル化ホウ酸塩誘導
体は、イオン活性測定用の感応膜にイオノフォアと併用
される。併用するイオノフォアとしては、具体的には例
えば、バリノマイシン、モネンシン、ビスクラウンエー
テル誘導体、ビス(モノアザ−12−クラウン−4)誘
導体、ビス大環状ポリエーテルジアミド誘導体あるいは
アルキル置換14−クラウン−4誘導体等が挙げられ
る。これらの化合物を前記と同様に官能基を導入し、ト
リクロロシラン等と反応させ、次いでアルコールと反応
させることによってアルコキシシリル化クラウンエーテ
ル誘導体を得ることができる。目的とするイオンを選択
的に感応するものであれば特に限定されないが、イオン
選択性が高いものが望ましい。
The above-mentioned alkoxylated borate derivative is used together with an ionophore in a sensitive membrane for measuring ion activity. Specific examples of the ionophore used in combination include valinomycin, monensin, biscrownether derivatives, bis (monoaza-12-crown-4) derivatives, bismacrocyclic polyetherdiamide derivatives, and alkyl-substituted 14-crown-4 derivatives. Is mentioned. These compounds are introduced with a functional group in the same manner as described above, reacted with trichlorosilane or the like, and then reacted with alcohol to obtain an alkoxysilylated crown ether derivative. There is no particular limitation as long as it selectively responds to the target ion, but those having high ion selectivity are desirable.

【0044】本発明のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導
体は、通常、イオン感応膜用に用いられるベースのテト
ラエトキシシランまたはジエトキシジメチルシラン等を
含有する高分子マトリックスのゾル−ゲル体に反応して
用いられる。アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体をベー
ス高分子と反応した感応膜を調製する方法としては、本
発明のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体とゾル−ゲル
体とを適当な酸性または塩基性溶媒下で混合し、目的部
位にキャストすることにより得ることができる。反応に
用いるベースの高分子マトリックスとしての、ゾル−ゲ
ル体としては本発明のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導
体と結合可能なゾル−ゲル体であればよい。好ましく
は、テトラエトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン
等が挙げられ、どちらか一方もしくは両方を含むゾル−
ゲル体である。
The alkoxysilylated borate derivative of the present invention usually reacts with a sol-gel body of a polymer matrix containing tetraethoxysilane or diethoxydimethylsilane as a base used for an ion-sensitive membrane. Used. As a method for preparing a sensitive film obtained by reacting an alkoxysilylated borate derivative with a base polymer, an alkoxysilylated borate derivative of the present invention and a sol-gel body are mixed under a suitable acidic or basic solvent. Then, it can be obtained by casting to a target site. The sol-gel body as the base polymer matrix used in the reaction may be any sol-gel body that can bind to the alkoxysilylated borate derivative of the present invention. Preferably, tetraethoxysilane, diethoxydimethylsilane and the like can be mentioned, and a sol containing either or both.
It is a gel body.

【0045】反応に用いる溶媒としては、エタノール、
メタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコー
ル、親水性の有機溶媒およびこれらの混合液の水溶液が
挙げられる。より好ましくは、エタノール水溶液であ
る。シランカップリング反応を行う条件としては、酸性
または塩基性条件下でかき混ぜるか、キャスト後加熱す
るとよい。酸性条件とする場合に用いる酸としては、塩
酸、硫酸、酢酸、硝酸等を挙げることができる。より好
ましくは塩酸である。また、塩基性条件とする場合に用
いる塩基としては、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン等のトリアルキルアミン;ピリジン、アニリン等の芳
香族アミン;アンモニア等が挙げられる。より好ましく
は、アンモニアである。キャストするまでの時間として
は、液が粘ちょう性を有している間、すなわち、混合液
を調整後、0.5〜50時間、好ましくは、1〜36時
間までに目的部位にキャストするのが好ましい。
As a solvent used in the reaction, ethanol,
Examples include alcohols such as methanol, propanol and butanol, hydrophilic organic solvents, and aqueous solutions of mixtures thereof. More preferably, it is an aqueous ethanol solution. As a condition for performing the silane coupling reaction, stirring may be performed under acidic or basic conditions, or heating may be performed after casting. Acids used under acidic conditions include hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, nitric acid and the like. More preferably, it is hydrochloric acid. Examples of the base used under basic conditions include trialkylamines such as trimethylamine and triethylamine; aromatic amines such as pyridine and aniline; and ammonia. More preferably, it is ammonia. As the time until casting, while the liquid has a viscous property, that is, after adjusting the mixed solution, 0.5 to 50 hours, preferably cast to the target site by 1 to 36 hours Is preferred.

【0046】本発明のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導
体は、前記のように感応膜と結合してアニオン排除剤と
して作用する。
As described above, the alkoxysilylated borate derivative of the present invention binds to the sensitive membrane and acts as an anion eliminator.

【0047】また、感応膜におけるイオノフォアとして
のアルコキシシリル化クラウンエーテル誘導体の含有量
は、0.1〜50重量%、好ましくは0.5〜20重量
%の範囲が望ましい。アルコキシシリル化クラウンエー
テル誘導体の含有量が、0.1重量%より少なすぎると
きは応答が悪くなり、アルコキシシリル化クラウンエー
テル誘導体の含有量が、50重量%より多いとそれに見
合うだけの効果が得られず不経済だからである。併用す
るアルコキシシリル化クラウンエーテル誘導体として
は、例えば次の構造の化合物が挙げられる。
Further, the content of the alkoxysilylated crown ether derivative as an ionophore in the sensitive membrane is desirably in the range of 0.1 to 50% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight. When the content of the alkoxysilylated crown ether derivative is less than 0.1% by weight, the response is poor, and when the content of the alkoxysilylated crown ether derivative is more than 50% by weight, the effect corresponding thereto is obtained. Because it is uneconomical. Examples of the alkoxysilylated crown ether derivative to be used in combination include a compound having the following structure.

【0048】[0048]

【化22】 Embedded image

【0049】{ここでR’は炭素数1〜6のアルキル
基、R''は−(CH2)m−基(ここで、mは1〜20
の数)、R'''は水素原子あるいは炭素数1〜4の炭化
水素基。またx、yは、1≦x≦3、1≦y≦3でかつ
x+y=4を満足する整数である。またzは1〜6の整
数を示す。} 感応膜における本発明のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘
導体をアニオン排除剤として用いる際の該化合物の含有
量は、前記イオノフォアに対して、0.1〜100モル
%、好ましくは5〜50モル%の範囲が望ましい。アニ
オン排除剤の含有量が、0.1モル%未満であると、感
度や応答性が低下し、100モル%より多いとイオン選
択制が低下するので好ましくない。
Where R 'is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R''is a-(CH 2 ) m- group (where m is 1 to 20).
R ′ ″ is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. X and y are integers satisfying 1 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 3, and satisfying x + y = 4. Z represents an integer of 1 to 6.ア ル コ キ シ When the alkoxysilylated borate derivative of the present invention is used as an anion exclusion agent in the sensitive membrane, the content of the compound is 0.1 to 100 mol%, preferably 5 to 50 mol%, based on the ionophore. Is desirable. If the content of the anion eliminator is less than 0.1 mol%, sensitivity and responsiveness decrease, and if it is more than 100 mol%, the ion selectivity decreases, which is not preferable.

【0050】本発明のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導
体は、テトラエトキシシラン、ジエトキシジメチルシラ
ン等を含有する感応膜に反応させて、市販のイオンセン
サーの測定部位にキャストすることによりイオン活性測
定装置に組み込むことができる。例えば、イオンセンサ
ーがイオン電極の場合には、電極に上記感応膜溶解液を
キャストし、適当な条件下、例えば加熱、減圧等により
溶媒を除去すればよく、一般的には、30〜80℃、好
ましくは、40〜60℃で加熱することにより溶媒を除
去すればよい。このようにして得られたイオンセンサー
の感応膜の膜厚としては、10〜500μm、好ましく
は、50〜300μmである。
The alkoxysilylated borate derivative of the present invention is reacted with a sensitive film containing tetraethoxysilane, diethoxydimethylsilane, or the like, and is cast on a measurement site of a commercially available ion sensor. Can be incorporated into For example, when the ion sensor is an ion electrode, the sensitive membrane solution may be cast on the electrode, and the solvent may be removed under appropriate conditions, for example, by heating, reducing pressure, or the like. Preferably, the solvent may be removed by heating at 40 to 60 ° C. The thickness of the sensitive film of the ion sensor thus obtained is 10 to 500 μm, preferably 50 to 300 μm.

【0051】また、イオンセンサーがイオン電界効果型
トランジスタである場合には、電界効果型トランジスタ
のゲート部の金属の変わりに、イオン感応膜をイオン電
極で示した方法と同様にしてキャストして得ることがで
きる。なお、感応膜を用いてイオンセンサーを構成する
場合、その構造はイオン電極や電界効果型トランジスタ
の分野で知られた構造を適宜採用することも可能であ
る。例えば、本発明の化合物を反応させてなる感応膜を
イオン電極にゾル−ゲル体で形成させた装置は、概略図
4に示される。また、電界効果型トランジスタに本発明
の化合物をアニオン排除剤として感応膜のゾル−ゲル体
に形成させた装置は概略図5に示される。
When the ion sensor is an ion field effect transistor, the ion sensitive film is cast in the same manner as that of the ion electrode, instead of the metal of the gate of the field effect transistor. be able to. When an ion sensor is formed using a sensitive film, a structure known in the field of an ion electrode or a field effect transistor can be appropriately employed. For example, an apparatus in which a sensitive film formed by reacting the compound of the present invention with an ion electrode formed of a sol-gel body is schematically shown in FIG. FIG. 5 schematically shows an apparatus in which the compound of the present invention is formed on a field-effect transistor as a sol-gel body of a sensitive film as an anion eliminator.

【0052】測定の対象となるイオンについては、選択
するイオノフォアの構造にもよるが、イオンが、カリウ
ム、ナトリウム、リチウム、アンモニウム、セシウム、
ルビジュウム、ストロンチウム、カルシウムあるいはマ
グネシウムが挙げられる。特に測定において頻度あるも
のとして、カリウム、ナトリウム、アンモニウム、カル
シウムあるいはマグネシウムが挙げられる。なお前記の
ように測定対象とするイオンに対応するイオノフォアと
して各種のクラウンエーテル誘導体から適宜選択して同
様に反応させてアルコキシシリル化化合物を得て、それ
を用いることにより結合型感応膜を得ることができ、各
種イオンの測定ができる。
The ion to be measured depends on the structure of the ionophore to be selected, but the ions are potassium, sodium, lithium, ammonium, cesium,
Rubidium, strontium, calcium or magnesium. In particular, potassium, sodium, ammonium, calcium and magnesium are frequently used in the measurement. As described above, an ionophore corresponding to the ion to be measured is appropriately selected from various crown ether derivatives and reacted in the same manner to obtain an alkoxysilylated compound, and a bond-type sensitive membrane is obtained by using the compound. And various ions can be measured.

【0053】本発明の感応膜を用いて、イオン活量測定
装置を作成し、前記のようにして製造した電極を試料溶
液に漬けてイオンの量を電圧として測定できる。
An ion activity measuring device is prepared using the sensitive membrane of the present invention, and the electrode manufactured as described above can be immersed in a sample solution to measure the amount of ions as a voltage.

【0054】なお、本発明において、イオノフォアは、
イオンの輸送をする働きを有する有機化合物で、イオン
を取り込む物質を意味する。ここでは、原料としてのク
ラウンエーテル誘導体、およびシリル化した後の誘導体
も含めて意味する。また、「結合」は化学結合で、感応
膜に固定されることを意味する。また「感応膜」は、目
的とするイオンが近傍にきた時に捕捉・放出ができるこ
とを意味する。
In the present invention, the ionophore is
An organic compound that has the function of transporting ions and refers to a substance that takes in ions. Here, the term includes a crown ether derivative as a raw material and a derivative after silylation. Further, “bond” means a chemical bond, which is fixed to the sensitive membrane. The term “sensitive membrane” means that the target ions can be captured and released when they come near.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明のホウ酸塩誘導体は、新規なアル
コキシシリル化ホウ酸塩誘導体である。本発明の新規な
アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体は、結合させて、結
合型ゾル−ゲル感応膜のアニオン排除剤として有用であ
る。即ち、イオン活量を測定するための結合型イオノフ
ォアとともに膜に結合させることができるイオン感応膜
に適した化合物である。また、本発明の製造方法は、容
易に官能性基を有するアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導
体を得ることができる。本発明の該アルコキシシリル化
ホウ酸塩誘導体を結合させてなる感応膜は、イオン活量
を測定するためのアニオン排除剤をイオノフォアととも
に膜に結合させているので、生体に対して無毒・無刺激
性であり、化学結合しているので 耐久性に優れ、長期
間にわたって使用可能なイオン活量測定用感応膜が得ら
れる。したがって、本発明のホウ酸塩誘導体を反応させ
た感応膜は、前記のように耐久性に優れ、長期使用でき
るので生体内等での留置可能なイオン活量測定装置に組
み込んで使用することができる。
The borate derivative of the present invention is a novel alkoxysilylated borate derivative. The novel alkoxysilylated borate derivatives of the present invention, when bound, are useful as anion scavengers in bonded sol-gel sensitive membranes. That is, it is a compound suitable for an ion-sensitive membrane that can be bonded to a membrane together with a bonded ionophore for measuring ion activity. Further, the production method of the present invention can easily obtain an alkoxysilylated borate derivative having a functional group. The sensitive membrane formed by binding the alkoxysilylated borate derivative of the present invention is nontoxic and non-irritating to living organisms because an anion eliminator for measuring ion activity is bound to the membrane together with the ionophore. Because of its chemical properties and chemical bonding, it has excellent durability and can be used for a long period of time. Therefore, the sensitive membrane reacted with the borate derivative of the present invention has excellent durability as described above, and can be used for a long period of time. it can.

【0056】[0056]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。 1.アルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体の製造 本発明によるアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体および
物性値を説明する。ただし、原料として用いるホウ酸塩
誘導体は、公知の方法に従って合成した。また、イオノ
フォアとしての機能を有するアルコキシシリル化クラウ
ンエーテル誘導体の合成例および物性値も併せて示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. 1. Production of alkoxysilylated borate derivative The alkoxysilylated borate derivative according to the present invention and physical properties will be described. However, the borate derivative used as a raw material was synthesized according to a known method. The synthesis examples and physical properties of the alkoxysilylated crown ether derivative having a function as an ionophore are also shown.

【0057】実施例1;アルコキシシリル化ホウ酸塩誘
導体の合成 テトラヒドロフラン、30ml中で4−ブロモフェニル
エーテル、40mmolとマグネシウムリボン、40m
molとを反応させ、4−アリルオキシフェニル−マグ
ネシウムブロマイドを調製した。この液をトリフェニル
ホウ酸塩、40mmolを含むジクロロメタン溶液、3
0mlに加え、室温下、3時間かき混ぜた。溶媒を留去
した後、残渣に塩化ナトリウム飽和溶液、50mlを加
えて溶解後、ジクロロメタン、30mlで3回抽出し
た。ジクロロメタン抽出液を集め、溶媒を留去し、抽出
物を得た。キシレンによる再結晶を行い、抽出物からナ
トリウム(4−アリルオキシフェニル)トリフェニルボ
レートの結晶を得た。融点、 1H−NMR、IR、質量
分析で測定した物性値を以下に示す。 融点測定の結果;mp.260℃(分解温度)1 H−NMR分析の結果;1 H−NMR{δ(ppm)、CDCl3中、270MH
z、TMS} 6.0−6.2(1H,m,CH2=C)、4.59
(2H,d,J=5.1Hz,CHC 2O)、5.3
−5.5(2H,m,C 2=CH)、6.6−6.7
(19H,m,aromatic H) IR分析の結果; IR(cm-1);3060,3000,1640,15
80,1480,1185,745 質量分析の結果; Mass(m/z[%rel intensity])
=398(M+、10),153(100) 以上の結果から化合物は下記に示す構造であることを確
認した。
Example 1 Alkoxysilylated borate derivative
Synthesis of the conductor 4-bromophenyl in 30 ml of tetrahydrofuran
Ether, 40 mmol and magnesium ribbon, 40 m
and 4-allyloxyphenyl-mag
Nesium bromide was prepared. This solution is triphenyl
Borate, dichloromethane solution containing 40 mmol, 3
Then, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Evaporate the solvent
After that, 50 ml of a saturated sodium chloride solution was added to the residue.
After dissolving, extract three times with 30 ml of dichloromethane.
Was. Collect the dichloromethane extract, evaporate the solvent and extract
I got something. Recrystallize with xylene and extract
Thorium (4-allyloxyphenyl) triphenylbo
Rate crystals were obtained. Melting point, 1H-NMR, IR, mass
The physical properties measured by the analysis are shown below. Melting point measurement; mp. 260 ° C (decomposition temperature)1 H-NMR analysis results;1 H-NMR {δ (ppm), CDClThreeMedium, 270 MH
z, TMS} 6.0-6.2 (1H, m, CHTwo= CH), 4.59
(2H, d, J = 5.1 Hz, CHCH TwoO) 5.3
−5.5 (2H, m, CH Two= CH), 6.6-6.7.
(19H, m, aromatic H) Results of IR analysis; IR (cm-1); 3060,3000,1640,15
80, 1480, 1185, 745 Results of mass spectrometry; Mass (m / z [% rel intensity])
= 398 (M+, 10), 153 (100) From the above results, it was confirmed that the compound had the following structure.
I accepted.

【0058】[0058]

【化23】 Embedded image

【0059】ここでph基はフェニル基を示す。Here, the ph group represents a phenyl group.

【0060】前述で得られたナトリウム(4−アリルオ
キシフェニル)トリフェニルボレート1.2mmolと
トリクロロシラン、1.48mmolを無水ベンゼン、
30mlに溶解し、ヘキサクロロ白金酸・1水和物、1
0mg−テトラヒドロフラン溶液、2mlを加え、アル
ゴン雰囲気下で攪拌し、10時間還流加熱した。ベンゼ
ンを留去後、残渣に無水エタノール、50mlを加えて
氷冷下、攪拌した。遠心分離により沈殿物を回収するこ
とにより触媒を含んだエタノールを除去し、さらに余剰
のエタノールを留去した。その結果、ナトリウム[4−
(トリエトキシシリルプロピルオキシ)フェニル]−ト
リフェニルボレート(BAS−1と略す)を粘ちょうな
液体として得た(収率91%)。1H−NMR、IRで
測定した物性値を以下に示す。1 H−NMR分析の結果;1 H−NMR{δ(ppm)、CDCl3中、270MH
z、TMS} 0.81(2H,t,J=7.6Hz,SiC 2)、
1.24(9H,t,J=7.3Hz,CH2 3)、
3.73(6H,q,J=6.8Hz,C 2CH3)、
4.3−4.5(4H,m,SiCH2(C 22)、
7.4−7.8(19H,m,aromatic H) IR分析の結果; IR(cm-1);2930,2860,1585,14
80,1415,1190,1075,740。 以上の結果から化合物は下記に示す構造であることを確
認した。
1.2 mmol of sodium (4-allyloxyphenyl) triphenylborate obtained above and 1.48 mmol of trichlorosilane were added to anhydrous benzene,
Dissolve in 30 ml and add hexachloroplatinic acid monohydrate, 1
A 0 mg-tetrahydrofuran solution (2 ml) was added, and the mixture was stirred under an argon atmosphere and heated under reflux for 10 hours. After distilling off benzene, 50 ml of absolute ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred under ice cooling. The ethanol containing the catalyst was removed by collecting the precipitate by centrifugation, and excess ethanol was distilled off. As a result, sodium [4-
(Triethoxysilylpropyloxy) phenyl] -triphenylborate (abbreviated as BAS-1) was obtained as a viscous liquid (yield 91%). The physical properties measured by 1 H-NMR and IR are shown below. 1 H-NMR analysis results; 1 H-NMR {δ (ppm), 270 MH in CDCl 3
z, TMS} 0.81 (2H, t, J = 7.6Hz, SiC H 2),
1.24 (9H, t, J = 7.3Hz, CH 2 C H 3),
3.73 (6H, q, J = 6.8Hz, C H 2 CH 3),
4.3-4.5 (4H, m, SiCH 2 (C H 2) 2),
7.4-7.8 (19H, m, aromatic H) Results of IR analysis; IR (cm -1 ); 2930, 2860, 1585, 14
80, 1415, 1190, 1075, 740. From the above results, it was confirmed that the compound had the following structure.

【0061】[0061]

【化24】 Embedded image

【0062】ここでph基はフェニル基を示す。Here, the ph group represents a phenyl group.

【0063】合成例1;ビス(12−クラウン−4)−
アルコキシシリル誘導体の製造 一般式(II)において、R1=CH3CH2−、R2=−
(CH23−、R3=CH3−、x=3、y=1およびz
=2のビス(12−クラウン−4)−トリエトキシシリ
ル誘導体を以下のように合成した。ヒドロキシエチル−
12−クラウン−4は、Anal.Chem.,第64
巻,第2508−2511頁,1992年.に記載の方
法に従って調製した。ヒドロキシエチル−12−クラウ
ン−4、90mmolと2−アリル−2−メチルマロニ
ルクロライド(40mmol)を無水ベンゼン、60m
lに溶解し、これにシアン化銀20gを加え懸濁液とし
た。混合液をかき混ぜながら、7日間還流加熱した。反
応後、シアン化銀を濾別し、さらに濾液をセライトカラ
ムに通した。ベンゼンで溶出後、回収液からベンゼンを
留去した。残渣をクロロホルムに溶解し、ゲル濾過によ
りさらに精製した。その結果、ビス[(12−クラウン
−4−)イルメチル]−2−アリル−2−メチルマロネ
ートを粘ちょうな液体として得た(収率30%)。1
−NMR、IR、質量分析で測定した物性値を以下に示
す。1 H−NMRの分析結果;1 H−NMR{δ(ppm)、CDCl3中、270MH
z、TMS} 1.40(3H,s,C 3)、2.60(3H,d,
J=7.6Hz,C 2C)、3.5−3.8(30
H,m,C 2OC 2,OC)、4.1−4.3(4
H,m,COOC 2)、5.0−5.1(2H,m,
2=CH)、5.6−5.8(1H,m,CH2=C
) IR分析結果; IR(cm-1);2910,2860,1730,16
50,1240 質量分析の結果;MS(m/z[%rel.inten
sity])=535(M+、100)
Synthesis Example 1 bis (12-crown-4)-
Production of Alkoxysilyl Derivative In the general formula (II), R 1 = CH 3 CH 2 —, R 2 = −
(CH 2) 3 -, R 3 = CH 3 -, x = 3, y = 1 and z
= 2 bis (12-crown-4) -triethoxysilyl derivative was synthesized as follows. Hydroxyethyl-
12-Crown-4 is described in Anal. Chem. , 64th
2508-2511, 1992. Prepared according to the method described in Hydroxyethyl-12-crown-4, 90 mmol and 2-allyl-2-methylmalonyl chloride (40 mmol) were converted to anhydrous benzene, 60 m
and 20 g of silver cyanide was added thereto to form a suspension. The mixture was refluxed and heated for 7 days while stirring. After the reaction, silver cyanide was separated by filtration, and the filtrate was passed through a celite column. After elution with benzene, benzene was distilled off from the recovered solution. The residue was dissolved in chloroform and further purified by gel filtration. As a result, bis [(12-crown-4-) ylmethyl] -2-allyl-2-methylmalonate was obtained as a viscous liquid (yield 30%). 1 H
-Physical properties measured by NMR, IR and mass spectrometry are shown below. 1 H-NMR analysis results of; 1 H-NMR {δ ( ppm), in CDCl 3, 270MH
z, TMS} 1.40 (3H, s, C H 3), 2.60 (3H, d,
J = 7.6Hz, C H 2 C ), 3.5-3.8 (30
H, m, C H 2 OC H 2, OC H), 4.1-4.3 (4
H, m, COOC H 2) , 5.0-5.1 (2H, m,
C H 2 = CH), 5.6-5.8 (1H, m, CH 2 = C
H ) IR analysis result; IR (cm -1 ); 2910, 2860, 1730, 16
50, 1240 Results of mass spectrometry; MS (m / z [% rel. Inten
situation]) = 535 (M + , 100)

【0064】ビス[12−クラウン−4−)メチイル]
−2−アリル−2−マロネート1.2mmolとトリク
ロロシラン、1.48mmolを無水ベンゼン、30m
lに溶解し、ヘキサクロロ白金酸・1水和物、10mg
−テトラヒドロフラン溶液、2mlを加え、アルゴン雰
囲気下でかき混ぜて、10時間還流加熱した。ベンゼン
を留去後、残渣に無水エタノール、50mlを加えて氷
冷下、攪拌した。遠心分離により沈殿物を回収すること
により触媒を含んだエタノールを除去し、さらに余剰の
エタノールを留去した。その結果、ビス[12−クラウ
ン−4−)メチイル]−2−トリエトキシプロピルメチ
ルマロネート(CAS−1と略す)を粘ちょうな液体と
して得た(収率91%)。1H−NMR、IRで測定し
た物性値を以下に示す。1 H−NMRの分析結果;1 H−NMR{δ(ppm)、CDCl3中、270MH
z} 0.10(2H,t,J=7.6Hz,SiC 2)、
1.21(9H,t,J=6.5Hz,CH2 3)、
1.42(3H,s,CH2CC 3)、1.6−1.9
(4H,m,SiCH2(C 22OC)、3.4−
3.9(36H,m,SiOC 2,C 2OC 2,O
)、4.1−4.3(4H,m,COOC 2) IR分析結果; IR(cm-1);2960,2870,1730,12
60,1100,805 以上の結果から、化合物は下記に示す構造であることを
確認した。
Bis [12-crown-4-) methyl]
1.2 mmol of 2-allyl-2-malonate and 1.48 mmol of trichlorosilane in anhydrous benzene, 30 m
l, hexachloroplatinic acid monohydrate, 10mg
-2 ml of a tetrahydrofuran solution was added, and the mixture was stirred under an argon atmosphere and heated under reflux for 10 hours. After distilling off benzene, 50 ml of absolute ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred under ice cooling. The ethanol containing the catalyst was removed by collecting the precipitate by centrifugation, and excess ethanol was distilled off. As a result, bis [12-crown-4-) methyl] -2-triethoxypropylmethyl malonate (abbreviated as CAS-1) was obtained as a viscous liquid (yield 91%). The physical properties measured by 1 H-NMR and IR are shown below. 1 H-NMR analysis results of; 1 H-NMR {δ ( ppm), in CDCl 3, 270MH
z} 0.10 (2H, t, J = 7.6Hz, SiC H 2),
1.21 (9H, t, J = 6.5Hz, CH 2 C H 3),
1.42 (3H, s, CH 2 CC H 3), 1.6-1.9
(4H, m, SiCH 2 ( C H 2) 2 OC), 3.4-
3.9 (36H, m, SiOC H 2, C H 2 OC H 2, O
C H ), 4.1-4.3 (4H, m, COOC H 2 ) IR analysis results; IR (cm −1 ); 2960, 2870, 1730, 12
60, 1100, 805 From the above results, it was confirmed that the compound had the following structure.

【0065】[0065]

【化25】 Embedded image

【0066】2.イオン感応膜装着イオンセンサーの作
製 参考例1;BAS−1結合ゾル−ゲル感応膜装着電界効
果型トランジスタの作製 電界効果型トランジスタ(Shindengen El
ectric Inc.)のゲート部(10μm×37
0μm)に、1μlの1%ポリ(3−オクチルチオフェ
ン)−クロロホルム液をキャストし、減圧乾燥を行い、
電界効果型トランジスタのゲート部に約10μmのポリ
(3−オクチルチオフェン)層を形成させた。続いて、
テトラエトキシシラン、0.0012mol、ジエトキ
シジメチルシラン、0.0035mol、エタノール、
69μl、0.1mol/L塩酸(21μl)、実施例
1により調製したBAS−1、0.2mgおよび合成例
1で調製したCAS−1、1mgを混合した液を調製
し、この混合液の1μlをポリ(3−オクチルチオフェ
ン)層を形成させた電界効果型トランジスタのゲート部
にキャストした。50℃で2日間加熱乾燥後、ゲート部
に約150−200μmの膜厚を有するBAS−1結合
ゾル−ゲル感応膜装着電界効果型トランジスタ(Na+
−ISFETs−1と略す)を作製することができた。
2. Production of an ion sensor equipped with an ion-sensitive membrane Reference example 1; Production of a field-effect transistor equipped with a BAS-1 binding sol-gel sensitive membrane Field-effect transistor (Shindengen El)
electric Inc. ) Gate (10 μm × 37)
0 μm), 1 μl of a 1% poly (3-octylthiophene) -chloroform solution was cast, and dried under reduced pressure.
A poly (3-octylthiophene) layer of about 10 μm was formed on the gate of the field effect transistor. continue,
Tetraethoxysilane, 0.0012 mol, diethoxydimethylsilane, 0.0035 mol, ethanol,
A solution was prepared by mixing 69 μl, 0.1 mol / L hydrochloric acid (21 μl), 0.2 mg of BAS-1 prepared in Example 1 and 1 mg of CAS-1 prepared in Synthesis Example 1, and 1 μl of this mixture was prepared. Was cast on the gate of a field-effect transistor having a poly (3-octylthiophene) layer formed thereon. After heating and drying at 50 ° C. for 2 days, a BAS-1 bonded sol-gel sensitive film-mounted field effect transistor (Na +) having a thickness of about 150-200 μm on the gate portion.
-ISFETs-1).

【0067】3.イオンセンサーとしての評価 参考例2;イオン活量および電極間電位差による検量線
の作製 参考例1で作製した電界効果型トランジスタ、Na+
ISFETs−1を3mol/Lの塩化ナトリウム液に
12時間浸してコンディショニングした後、試料溶液の
ナトリウムイオンの活量〔a〕Na+および電極間電位差
(E/mV)による検量線の作製を行った。なお、測定
は、電界効果型pH/mVメーター(Shindeng
en Electnic Inc.)を用い、25℃で
行った。参照電極は、内液を3mol/Lの塩化カリウ
ム、外液を1mol/Lの酢酸リチウムとするダブルジ
ャンクションタイプのものを用いた。その結果、図1に
示すように、検量線は、ナトリウムイオン活性〔a〕Na
+が3×10-5〜1Mの広い範囲で直線性を有し、か
つ、ネルンストによる応答を示した。
3. Evaluation as ion sensor Reference Example 2: Preparation of calibration curve based on ion activity and potential difference between electrodes Field-effect transistor prepared in Reference Example 1, Na +
After conditioning the ISFETs-1 is immersed for 12 hours in the sodium chloride solution of 3 mol / L, were prepared calibration curve by the activity of sodium ions in the sample solution [a] Na + and the potential difference between the electrodes (E / mV) . The measurement was performed using a field effect type pH / mV meter (Shindeng).
en Electric Inc. ) At 25 ° C. As a reference electrode, a double-junction type electrode having an inner solution of 3 mol / L potassium chloride and an outer solution of 1 mol / L lithium acetate was used. As a result, as shown in FIG. 1, the calibration curve showed sodium ion activity [a] Na
+ Showed linearity in a wide range of 3 × 10 −5 to 1 M, and showed a response by Nernst.

【0068】参考例3;耐久性試験 参考例1で作製した電界効果型トランジスタ、Na+
ISFETs−1を100日間試料溶液に浸し続け、試
料溶液の電極間電位差(E/mV)を測定した。なお、
実験条件は参考例2に準じて行った。その結果を図2に
示した。(図中の黒丸)
Reference Example 3 Durability Test The field-effect transistor prepared in Reference Example 1, Na +
ISFETs-1 was continuously immersed in the sample solution for 100 days, and the potential difference between the electrodes (E / mV) of the sample solution was measured. In addition,
The experimental conditions were the same as in Reference Example 2. The result is shown in FIG. (Black circle in the figure)

【0069】比較参考例1 CAS−1をビス[(12−クラウン−4−)イルメチ
ル]−2−アリル−2−メチルマロネート、BAS−1
をナトリウム(4−アリルオキシフェニル)トリフェニ
ルボレートとする以外は参考例1に従いイオノフォア含
有ゾル−ゲル感応膜液を調製し、それ以外は参考例1と
同様にしてCAS−1を前述のイオノフォア含有ゾル−
ゲル感応膜液とする以外は参考例1と同様にしてナトリ
ウム(4−アリルオキシフェニル)トリフェニルボレー
トを含有ゾル−ゲル感応膜装着電界効果型トランジスタ
を作製し、参考例3に従って、耐久性試験を実施した。
その結果を図2に併せて示した。(図中の白丸)
Comparative Reference Example 1 CAS-1 was converted to bis [(12-crown-4-) ylmethyl] -2-allyl-2-methylmalonate, BAS-1
Was changed to sodium (4-allyloxyphenyl) triphenyl borate to prepare an ionophore-containing sol-gel sensitive membrane solution in accordance with Reference Example 1. Sol-
A sol-gel sensitive film-mounted field effect transistor containing sodium (4-allyloxyphenyl) triphenyl borate was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the gel-sensitive film solution was used. Was carried out.
The results are also shown in FIG. (White circle in the figure)

【0070】図2の横軸は時間(日)、縦軸はイオンセ
ンサーの性能の劣化度を表す指標であるイオン活量変化
量に対する電位変化(slope/mV dacade
-1)を示す。ここに示されるように、本発明の化合物で
あるアニオン排除剤結合型ゾル−ゲル感応膜装着電界効
果型トランジスタは、測定期間中(100日間)、性能
の劣化は全く認められなかったが、イオノフォア含有型
ゾル−ゲル感応膜装着電界効果型トランジスタでは、約
30日で性能が劣化した。
The horizontal axis in FIG. 2 is time (days), and the vertical axis is a potential change (slope / mV dacade) with respect to a change in ion activity, which is an index indicating the degree of deterioration of the performance of the ion sensor.
-1 ). As shown here, the sol-gel sensitive film-mounted field effect transistor of the present invention, which is a compound of the present invention, showed no deterioration in performance during the measurement period (100 days). In the case of the field-effect transistor equipped with the sol-gel sensitive film containing the compound, the performance deteriorated in about 30 days.

【0071】以上のように、本発明の、イオン活量を測
定するためのアニオン排除剤結合ゾル−ゲル感応膜によ
れば、アニオン排除剤およびイオノフォアが結合されて
いるので、耐久性に優れ、かつ、生体に対して無刺激性
であり、長期間にわたって生体内に留置可能なイオン活
量の測定装置が提供できる。
As described above, according to the sol-gel sensitive membrane of the present invention for measuring the ion activity, the anion eliminator and the ionophore are combined, so that the durability is excellent. Further, it is possible to provide an ion activity measuring device which is non-irritating to a living body and can be kept in the living body for a long period of time.

【0072】本発明の化合物を感応膜に結合させ、イオ
ン電極に用いた概略図を図4に示した。また、参考例1
の電界効果型トランジスタに用いた概略図を図5に示し
た。
FIG. 4 shows a schematic diagram in which the compound of the present invention was bound to a sensitive membrane and used for an ion electrode. Reference Example 1
FIG. 5 shows a schematic diagram used for the field effect transistor of FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、本発明のアルコキシシリル化ホウ酸
塩誘導体およびアルコキシシリル化クラウンエーテル誘
導体を反応させた感応膜を使用したナトリウムイオン電
界効果型トランジスタの検量線を例示するグラフであ
る。
FIG. 1 is a graph illustrating a calibration curve of a sodium ion field effect transistor using a sensitive film obtained by reacting an alkoxysilylated borate derivative and an alkoxysilylated crown ether derivative of the present invention.

【図2】 図2は、感応膜を使用したナトリウムイオン
電界効果型トランジスタ(黒丸)および比較参考例1の
場合(白丸)の繰り返し試験結果の図である。
FIG. 2 is a diagram of a repetition test result of a sodium ion field effect transistor using a sensitive film (black circles) and the case of Comparative Reference Example 1 (white circles).

【図3】 図3は、本発明の化合物を感応膜に結合させ
て用いた電極構成の一例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an electrode configuration using the compound of the present invention bonded to a sensitive film.

【図4】 図4は、本発明の化合物を感応膜に結合させ
て用いた電界効果型トランジスタのイオン活量測定装置
のISFETsの構造の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the structure of ISFETs of an ion activity measurement device for a field-effect transistor using the compound of the present invention bonded to a sensitive film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.感応膜 2.参照電極 3.試料溶液 4.内部液 5.内部極 6.液絡溶液 7.塩橋 8.ゲート 9.ポリチオフェン膜 10.チャンネル 11.ドレイン電圧 12.ゲート電流 13.ゲート電圧 1. Sensitive film 2. 2. Reference electrode Sample solution 4. Internal liquid 5. Internal pole 6. 6. Liquid junction solution Shiohashi 8. Gate 9. Polythiophene film 10. Channel 11. Drain voltage 12. Gate current 13. Gate voltage

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記の一般式(I) 【化1】 (式中、R1は炭素数1〜6のアルキル基、x、yは、
1≦x≦3、1≦y≦3でかつx+y=4を満足する整
数である。またR2は、芳香族基、置換芳香族基、Mは
金属イオンを示す。またnは1〜6の整数を示す。)で
表されるアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体。
(1) The following general formula (I): (Wherein, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, x and y are
It is an integer satisfying 1 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 3, and satisfying x + y = 4. R 2 represents an aromatic group or a substituted aromatic group, and M represents a metal ion. N represents an integer of 1 to 6. ) An alkoxysilylated borate derivative represented by the formula:
【請求項2】R1が、CH3−基またはC25−基、R2
が 【化2】 、 【化3】 (ここで、XはCl、BrまたはFを示す。)あるい
は、 【化4】 であり、また、M+がNa+、K+である、請求項1記載
のアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体。
Wherein R 1 is, CH 3 - group, or a C 2 H 5 - group, R 2
Is , (Where X represents Cl, Br or F) or The alkoxysilylated borate derivative according to claim 1, wherein M + is Na + or K + .
【請求項3】トリクロロシランと不飽和基を有するホウ
酸塩誘導体とを反応させる請求項1または2記載のアル
コキシシリル化ホウ酸塩誘導体の製造方法。
3. The method for producing an alkoxysilylated borate derivative according to claim 1, wherein trichlorosilane is reacted with a borate derivative having an unsaturated group.
【請求項4】下記の一般式(I) 【化5】 (式中、R1は炭素数1〜6のアルキル基、x、yは、
1≦x≦3、1≦y≦3でかつx+y=4を満足する整
数である。また、R2は、芳香族基、置換芳香族基、M
は金属イオンを示す。またnは1〜6の整数を示す。)
で表されるアルコキシシリル化ホウ酸塩誘導体をアニオ
ン排除剤として用い、該アルコキシシリル化ホウ酸塩誘
導体を反応させてなるイオン活量測定用ゾル−ゲル感応
膜。
4. A compound represented by the following general formula (I): (Wherein, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, x and y are
It is an integer satisfying 1 ≦ x ≦ 3, 1 ≦ y ≦ 3, and satisfying x + y = 4. R 2 represents an aromatic group, a substituted aromatic group, M
Represents a metal ion. N represents an integer of 1 to 6. )
A sol-gel sensitive membrane for measuring ion activity, which comprises using an alkoxysilylated borate derivative represented by the formula (1) as an anion exclusion agent and reacting the alkoxysilylated borate derivative.
【請求項5】ゾル−ゲル感応膜のマトリックス成分が、
テトラエトキシシランあるいはジエトキシジメチルシラ
ンの少なくとも一方に、請求項4記載のアニオン排除剤
を結合させてなるイオン活性測定用ゾル−ゲル感応膜。
5. The method according to claim 1, wherein the matrix component of the sol-gel sensitive film is
A sol-gel sensitive membrane for measuring ion activity, comprising the anion scavenger according to claim 4 bonded to at least one of tetraethoxysilane and diethoxydimethylsilane.
【請求項6】測定されるイオンが、カリウム、ナトリウ
ム、リチウム、アンモニウム、セシウム、ルビジュウ
ム、ストロンチウム、カルシウムあるいはマグネシウム
である請求項4または5記載のイオン活性測定用ゾル−
ゲル感応膜。
6. The sol according to claim 4, wherein the ion to be measured is potassium, sodium, lithium, ammonium, cesium, rubidium, strontium, calcium or magnesium.
Gel sensitive membrane.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004004045A (en) * 2002-04-23 2004-01-08 Japan Organo Co Ltd Concentration managing method and concentration management device of chemical for water treatment
JP2004077388A (en) * 2002-08-21 2004-03-11 Gunze Ltd Nitric acid ion sensor
JPWO2011007384A1 (en) * 2009-07-14 2012-12-20 株式会社東芝 Sensitive membrane for ion-selective electrode
US11745145B2 (en) 2020-05-25 2023-09-05 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Ion-sensitive substance, ion-sensitive membrane using the same, and method for producing the ion-sensitive substance

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