JP2000162128A - Discrimination of polymer compound by metal affinity - Google Patents
Discrimination of polymer compound by metal affinityInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は金属親和性を測定す
る方法、特に高分子化合物の金属親和性を測定する方法
に関する。本発明は応用として高分子化合物を識別する
方法に関する。The present invention relates to a method for measuring metal affinity, and more particularly to a method for measuring metal affinity of a polymer compound. The present invention relates to a method for identifying a polymer compound as an application.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、多種類の高分子化合物が合成され
ている。これらのなかには金属(イオン)を吸着あるい
は結合するものがある。金属(イオン)を吸着あるいは
結合するという金属に対する親和性は、金属結合性の官
能基(以下、金属結合性基と称する)の存在によりもた
らされる。2. Description of the Related Art At present, various kinds of polymer compounds have been synthesized. Some of them adsorb or bind metals (ions). The affinity for a metal to adsorb or bind a metal (ion) is provided by the presence of a metal-binding functional group (hereinafter, referred to as a metal-binding group).
【0003】金属結合性基の存在の解析法についてはい
くつかの方法がある。金属結合性基はアミノ基、カルボ
キシル基など多種類知られている。これらは、分光学的
方法すなわち紫外−可視吸収スペクトル、赤外吸収スペ
クトル、NMRスペクトルなどでその存在を検出できる。
また、イオン交換容量の測定などからも金属結合性基の
存在を知ることができる。There are several methods for analyzing the presence of a metal binding group. Many kinds of metal binding groups are known, such as an amino group and a carboxyl group. These can be detected by spectroscopic methods, that is, ultraviolet-visible absorption spectrum, infrared absorption spectrum, NMR spectrum and the like.
In addition, the presence of a metal binding group can be known from measurement of ion exchange capacity and the like.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】合成高分子化合物はモ
ノマー単位を重合させて調製することが一般的である
が、モノマーの結合様式が反応条件に依存する場合が数
多くある。金属結合性基を有する高分子化合物の場合も
例外ではなく、モノマーの結合様式が反応条件に依存す
る例が多数存在する。Generally, a synthetic polymer compound is prepared by polymerizing a monomer unit. However, there are many cases where the bonding mode of the monomer depends on the reaction conditions. The case of a polymer compound having a metal binding group is not an exception, and there are many examples in which the bonding mode of the monomer depends on the reaction conditions.
【0005】このような高分子化合物の構造や物性の解
析において、金属結合性基の存在を知ることが重要であ
り、スペクトルを測定する分光学的方法は有効である。
ただし、金属に対する金属結合性基の親和性について
は、金属結合性基の存在状態に大きく依存する。多数の
金属結合性基を有する高分子化合物の場合、金属結合性
基が近接して存在することがある。この場合、キレート
形成が起こり得るので金属親和性が高くなる。従って、
金属結合性基を有する高分子化合物の構造や物性の解析
においては、金属結合性基の存在だけでなく、配置など
の存在状態を知ることが非常に重要である。In the analysis of the structure and physical properties of such a polymer compound, it is important to know the presence of a metal-binding group, and a spectroscopic method for measuring a spectrum is effective.
However, the affinity of the metal-binding group for the metal largely depends on the state of the metal-binding group. In the case of a polymer compound having a large number of metal-binding groups, the metal-binding groups may be present in close proximity. In this case, chelate formation can occur, so that the metal affinity increases. Therefore,
In analyzing the structure and physical properties of a polymer compound having a metal-binding group, it is very important to know not only the existence of the metal-binding group but also the state of its arrangement and the like.
【0006】モノマー組成が同じであって分子鎖の状態
が異なる合成高分子化合物の識別において、スペクトル
を利用する分光学的方法を適用することが困難であるこ
とが多い。合成高分子化合物の場合、ある特定の方法で
合成したとしても、物質としての合成高分子化合物はそ
れ自体多種類の高分子化合物の混合物である。このた
め、金属結合性基を有する高分子化合物のスペクトルは
複雑なものとなり、金属結合性基の存在状態とスペクト
ルとを直接関係付けることが容易であるとは限らない。In discriminating synthetic polymer compounds having the same monomer composition and different molecular chains, it is often difficult to apply a spectroscopic method using spectra. In the case of a synthetic high molecular compound, even if synthesized by a specific method, the synthetic high molecular compound as a substance is itself a mixture of various kinds of high molecular compounds. For this reason, the spectrum of the polymer compound having a metal-binding group becomes complicated, and it is not always easy to directly relate the existing state of the metal-binding group to the spectrum.
【0007】金属結合性基の存在状態を分子構造に直接
関係付けることができる合成高分子化合物の識別法は重
要な課題である。[0007] An important subject is a method for identifying a synthetic polymer compound in which the state of the metal-binding group can be directly related to the molecular structure.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者は金属結合性高
分子化合物の識別法について鋭意検討した結果、(試
料)高分子化合物又は重合体と金属イオンとの結合を金
属指示薬でモニターすることにより金属親和性が測定で
きることを見出した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies on a method for identifying a metal-binding polymer compound, and have found that (a sample) the bond between a polymer compound or a polymer and a metal ion is monitored with a metal indicator. It was found that the metal affinity can be measured by the method.
【0009】金属親和性は、カルボキシル基、アミノ
基、水酸基等の金属結合性基の種類とその存在状態を反
映する。高分子化合物又は重合体の分子構造において、
金属結合性基がキレート構造を形成しやすい配置をと
る、あるいは立体障害を受けるなどの特徴的な構造をと
ると金属親和性は変化する。さらに、本発明は金属親和
性を検出して高分子化合物の識別を行う方法を提供でき
る。The metal affinity reflects the type of metal-binding group such as a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group and the state of its existence. In the molecular structure of the polymer compound or polymer,
The metal affinity changes when the metal-binding group adopts a configuration that facilitates formation of a chelate structure or adopts a characteristic structure such as being sterically hindered. Further, the present invention can provide a method for detecting a metal affinity to identify a polymer compound.
【0010】本発明の特徴は、金属指示薬と金属イオン
との結合を基にして(試料)高分子化合物と金属イオン
との結合を調べることにある。本発明の測定法は、重合
体の構造の存在量をその構造の全体又は一部と結合する
金属の親和性として表わそうとするものである。それ故
に、金属指示薬と金属イオンとの組み合わせにより、
金属に対する親和性という因子をつけて金属結合性基の
存在量を測定するだけでなく、試料高分子化合物の特
定の金属結合性基の存在状態の変化を重点的に検出する
ことが可能となる。A feature of the present invention is to examine the bond between a (sample) polymer compound and a metal ion based on the bond between a metal indicator and a metal ion. The assay of the present invention seeks to represent the abundance of a polymer structure as the affinity of a metal that binds to all or part of the structure. Therefore, by the combination of metal indicator and metal ion,
In addition to measuring the abundance of metal-binding groups by adding a factor of affinity to metal, it is possible to focus on detecting changes in the presence of specific metal-binding groups in sample polymer compounds .
【0011】すなわち、本発明は、金属イオン溶液の添
加量と金属指示薬の発色との関係、金属イオン溶液の添
加量と金属指示薬の発色率との関係、金属イオン全濃度
と金属指示薬の発色との関係または金属イオン全濃度と
金属指示薬の発色率との関係を調べ、かかる関係が測定
試料の添加により変化することを指標とすることを特徴
とする金属親和性を測定する方法を提供できる。なかで
も、金属イオン溶液の添加量と金属指示薬の発色率との
関係または金属イオン全濃度と金属指示薬の発色率との
関係を調べることが好ましい。That is, the present invention relates to the relationship between the addition amount of a metal ion solution and the color development of a metal indicator, the relationship between the addition amount of a metal ion solution and the color development rate of a metal indicator, the total concentration of metal ions and the color development of a metal indicator. Or a relation between the total concentration of metal ions and the color development rate of the metal indicator, and a method of measuring metal affinity characterized by using such an index that the relation changes with the addition of a measurement sample can be provided. In particular, it is preferable to examine the relationship between the amount of the metal ion solution added and the coloring ratio of the metal indicator, or the relationship between the total concentration of the metal ions and the coloring ratio of the metal indicator.
【0012】そのため、モノマーの組成は同じであって
もモノマーの結合様式が異なる高分子化合物の識別が容
易にできる。[0012] Therefore, it is possible to easily identify a high molecular compound having the same monomer composition but different monomer bonding modes.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】金属イオン結合力の理論的根拠 本発明では、金属指示薬の発色におよぼす試料の影響を
測定することにより金属の親和性を評価できる。 (1) 測定系の平衡反応などについて測定系中の金属イオ
ン(M)、金属指示薬(ind)、試料である高分子化合物
または重合体の有する金属結合性基(pa ij)に関して
は、式1、式2で表される平衡反応が成立する。 (金属指示薬と金属イオンについての平衡)The rationale invention DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Metal ion binding strength can be evaluated the affinity of metal by measuring the effect of the sample on the color development of the metal indicator. (1) Equilibrium reaction of the measurement system The metal ion (M), the metal indicator (ind), and the metal binding group (pa ij) of the polymer compound or polymer as the sample are expressed by the following formula (1). , Equation 2 holds. (Equilibrium for metal indicator and metal ion)
【0014】[0014]
【外1】 [Outside 1]
【0015】ただし、式中、kind は金属イオンと金属
指示薬との結合定数、[ ]は濃度を示す。 (試料の金属結合性基と金属イオンについての平衡)In the formula, kind indicates a binding constant between a metal ion and a metal indicator, and [] indicates a concentration. (Equilibrium between sample metal binding group and metal ion)
【0016】[0016]
【外2】 [Outside 2]
【0017】ここで、式中、 k pa ijは金属イオンと試
料の金属結合性基との結合定数、[]は濃度を示す。Here, in the formula, k pa ij is a binding constant between a metal ion and a metal binding group of a sample, and [] is a concentration.
【0018】ここで、pa ij の添え字 iは高分子化合物
に全部でm種類存在する金属結合性基のうちで i種類目
の金属結合性基であることを、添え字jは存在状態が全
部でn種類あるうちのj種類目の存在状態を意味する。
もう少し具体例を挙げて説明すると、例えばある高分子
化合物において、アミノ基が分子の末端に存在し、カル
ボキシル基が側鎖および分子末端に存在する場合は、金
属結合性基の種類(m)は2となり、例えばカルボキシ
ル基は1種類目、アミノ基は2種類目とすることができ
る。カルボキシル基については側鎖、分子末端の区別し
かできない場合、存在状態の種類(n)は2となり、1
種類目の存在状態は側鎖、2種類目の存在状態は分子末
端などと割り付ける。カルボキシル基の存在が詳細に区
別される場合は、存在状態の種類(n)は区別される状
態の数になる。アミノ基については、分子末端にのみ存
在することが特徴である場合は存在状態の種類(n)は
1となるが、分子不斉などの現象により区別し得る存在
状態がいくつかある場合はその状態の総数となる。この
表記法により、高分子化合物に存在する金属結合性基の
種類と存在状態を指定する。式2は金属結合性基と金属
イオンについての平衡をまとめて示すものである。Here, the subscript i of pa ij indicates that it is the i-th type of metal-binding group among the m types of metal-binding groups present in the polymer compound, and the subscript j indicates that the state of existence is m. It means the j-th kind of existing state among the n kinds.
More specifically, for example, in a polymer compound, when an amino group is present at a terminal of a molecule and a carboxyl group is present at a side chain and a terminal of the molecule, the type (m) of the metal-binding group is 2, for example, the carboxyl group can be the first type and the amino group can be the second type. When only the side chain and the molecular terminal of the carboxyl group can be distinguished from each other, the type (n) of the existing state becomes 2 and 1
The presence state of the type is assigned to a side chain, and the existence state of the second type is assigned to a molecular end or the like. When the presence of a carboxyl group is distinguished in detail, the type of existence state (n) is the number of distinct states. As for the amino group, the type (n) of the existing state is 1 when it is characterized by being present only at the molecular end, but when there are several existing states that can be distinguished by phenomena such as molecular asymmetry. This is the total number of states. This notation specifies the type and the state of the metal-binding group present in the polymer compound. Equation 2 summarizes the equilibrium for the metal binding group and the metal ion.
【0019】金属イオンの全濃度(Tm)は、遊離金属イ
オン、金属指示薬に結合した金属イオン、金属結合性基
に結合した金属イオンの総和で表される。ここで、金属
結合性基に結合した金属イオンは、金属結合性基の種類
と存在状態ごとに考慮する必要がある。従って、金属イ
オンの全濃度は式3で表される。The total concentration (Tm) of metal ions is represented by the sum of free metal ions, metal ions bonded to a metal indicator, and metal ions bonded to a metal-binding group. Here, the metal ion bonded to the metal binding group needs to be considered for each type and existence state of the metal binding group. Therefore, the total concentration of metal ions is expressed by Equation 3.
【0020】[0020]
【数3】 (Equation 3)
【0021】記号Σは総和の記号であり、通常の数式で
用いられるものと同じである。The symbol Σ is a symbol of the sum, which is the same as that used in ordinary mathematical expressions.
【0022】金属指示薬(全濃度 Tind)のうちで遊離
状態のものと金属イオンと結合したものの濃度をそれぞ
れ [ind]と [M ind]として、結合状態/遊離状態の比
([Mind]/[ind])をfで表すと、fと発色率(R)との
関係は次の3個の関係式で表される:f=[Mind]/[in
d]、R =[Mind]/ Tind、Tind = [ind] +[Mind] から
R = f/(1+ f)。ここで、発色率は理論上は0より大
きく1より小さい範囲で自由に選ぶことができ、なるべ
く大きい発色率とする方がTm値の変化量が大きくなるの
で有利である。ただし、大きな発色率のもとでは測定誤
差の影響が大きくなる。従って、現実的には発色率は
0.5付近(fの値は1付近)とすることが好ましい。 (2) 平衡反応にもとづく理論的考察 金属指示薬の結合状態/遊離状態の比の関係([M ind]
=f[ind])を式1に代入すると k ind = f / [M]とい
う関係式が得られ、[M]=f/k ind となる。[M]は
遊離状態の金属イオン濃度を意味するので、式2に代入
して整理すると式4が得られる。Among the metal indicators (total concentration Tind), the concentrations of the free state and the state bound to the metal ion are defined as [ind] and [Mind], respectively, and the ratio of the combined state / free state ([Mind] / [Mind]) Ind]) is represented by f, and the relationship between f and the coloring ratio (R) is represented by the following three relational expressions: f = [Mind] / [in
d], from R = [Mind] / Tind, Tind = [ind] + [Mind]
R = f / (1 + f). Here, the coloring ratio can theoretically be freely selected within a range of greater than 0 and smaller than 1, and it is advantageous to set the coloring ratio as high as possible because the amount of change in the Tm value increases. However, under a large coloring ratio, the influence of the measurement error becomes large. Therefore, in practice, it is preferable that the coloring ratio be around 0.5 (the value of f is around 1). (2) Theoretical consideration based on equilibrium reaction Relationship between the ratio of the bound state / free state of the metal indicator ([M ind]
= F [ind]) into Expression 1, the relational expression of k ind = f / [M] is obtained, and [M] = f / kind. [M] means the concentration of metal ions in a free state, and is substituted into Equation 2 and rearranged to obtain Equation 4.
【0023】 k pa ij = k ind ・ [M pa ij] /(f・[pa ij] ) (式4) 試料高分子化合物の濃度(金属イオン結合性基の全濃
度)を [s]として、金属結合性基について i種類目の
基で存在状態j種類目のものの存在量比を r ijとする
と、式5が成立する。K pa ij = kind · [M pa ij] / (f · [pa ij]) (Equation 4) The concentration of the sample polymer compound (the total concentration of the metal ion binding group) is represented by [s]. Formula 5 is satisfied when the abundance ratio of the i-th group and the j-th kind of the metal-binding group is defined as r ij.
【0024】 [pa ij] + [M pa ij]= [s] ・ r ij (式5) 式5の関係を用いて式4から [pa ij]を消去し、[M pa
ij]について解くと式6が得られる。 [M pa ij] = k pa ij・f・ [s] ・ r ij/(k pa ij ・f + k ind)(式6) 従って、式3は次の式7となる。[Pa ij] + [M pa ij] = [s] · r ij (Equation 5) [Pa ij] is eliminated from Equation 4 using the relation of Equation 5, and [M pa
ij], Equation 6 is obtained. [M pa ij] = k pa ij · f · [s] · r ij / (k pa ij · f + kind) (Equation 6) Accordingly, Equation 3 is given by the following Equation 7.
【0025】[0025]
【数4】 (Equation 4)
【0026】この場合のTmをTm sampleとして示す。試
料を添加しない場合(対照系、ブランク)は Tm =f/
k ind + R・Tindとなるので、これをTm blankとして表
す。Tm in this case is shown as Tm sample. When no sample was added (control system, blank), Tm = f /
Since k ind + R · Tind, this is expressed as Tm blank.
【0027】従って、金属指示薬濃度と発色率とを決め
れば、添加金属イオン全濃度は、金属結合性基の存在
状態と存在量比、金属指示薬を基準とした金属イオン
と金属結合性基の結合定数、試料高分子化合物濃度の
3者に依存してブランク値からずれる(偏差)ことにな
る(式8)。Therefore, if the concentration of the metal indicator and the coloring ratio are determined, the total concentration of the added metal ion is determined by the state of the metal-bonding group and the abundance ratio, the binding between the metal ion and the metal-binding group based on the metal indicator. It deviates (deviation) from the blank value depending on the constant and the concentration of the sample polymer compound (Equation 8).
【0028】[0028]
【数5】 (Equation 5)
【0029】測定条件下において、大部分の金属結合性
基が金属イオンと結合していない場合は次の式9で近似
できる。これは式8ですべての k pa ij・fが k indに
比べて無視できる場合であり、本発明者は k pa ij・f
/ k indが0〜0.02であることを目安としている。Under the measurement conditions, when most of the metal binding groups are not bonded to a metal ion, the following equation 9 can be approximated. This is the case where all k pa ij · f are negligible compared to k ind in Equation 8, and the present inventor considers k pa ij · f
The standard is that / kind is 0 to 0.02.
【0030】[0030]
【数6】 (Equation 6)
【0031】式9は金属指示薬の結合状態/遊離状態の
比およびk ind値に依存するので、遊離状態の金属イオ
ン濃度([M]=f/k ind)に対する相対値を求めると
次の式10となる。Since equation 9 depends on the ratio of the bound state / free state of the metal indicator and the value of ind, the relative value with respect to the free metal ion concentration ([M] = f / kind) is obtained by the following equation. It becomes 10.
【0032】[0032]
【数7】 (Equation 7)
【0033】式10において、試料固有の性質以外の変
数は試料濃度であるので、単位試料濃度当たりに換算し
てこれを金属イオン結合力と称する(式11)。In Equation 10, since the variable other than the sample-specific property is the sample concentration, it is converted into a unit sample concentration and this is called a metal ion binding force (Equation 11).
【0034】[0034]
【数8】 (Equation 8)
【0035】金属イオン結合力の値は試料固有の性質で
ある。金属イオン結合力と実験データ処理との関係は式
12のように表される。The value of the metal ion binding force is a property inherent to the sample. The relationship between the metal ion binding force and the experimental data processing is expressed as Equation 12.
【0036】[0036]
【数9】 (Equation 9)
【0037】対照系の金属指示薬濃度(Tind blank)
は、吸光度や金属指示薬添加量の実測値から求める。ま
た、発色率 Rは0より大きく1より小さい範囲において
試料を添加した測定系と対照系とで共通の値を指定す
る。Metal indicator concentration of control system (Tind blank)
Is determined from the measured values of the absorbance and the amount of the metal indicator added. In addition, a common value is designated for the color development rate R in a range from greater than 0 to less than 1 in the measurement system to which the sample is added and the control system.
【0038】ここに記述した理論的背景は式2を基礎と
しているので、式12または後述の式13の試料高分子
化合物の濃度の単位としては、金属結合性基のモル濃度
(M)を用いることが合理的である。ただし、実際の測
定データを処理する場合は式12または式13を用いる
ので、高分子化合物の場合はモノマー単位のモル濃度
(M)などの濃度を用いることが可能である。これらの
場合、金属イオン結合力の単位はM-1である。実用上は
g / lなど試料濃度を示す単位を用いることが可能であ
る。この場合、金属イオン結合力の単位はl/g(リッ
トル/グラム)となる。高分子化合物の場合もモル濃度
(M)を用いることは可能であるが、金属イオン結合力
の表示は分子量依存性を考慮する必要がある。なお、後
述の金属イオン指示薬の選択において k ind/k pa max
を考慮しているので、試料濃度の単位としては金属結合
性基のモル濃度(M)が最も好ましい。Since the theoretical background described here is based on the formula 2, the molar concentration (M) of the metal binding group is used as the unit of the concentration of the sample polymer compound of the formula 12 or the formula 13 described below. That is reasonable. However, when processing actual measurement data, Equation 12 or Equation 13 is used. Therefore, in the case of a high molecular compound, a concentration such as a molar concentration (M) of a monomer unit can be used. In these cases, the unit of metal ion binding force is M- 1 . Practically
It is possible to use a unit indicating the sample concentration such as g / l. In this case, the unit of the metal ion binding force is 1 / g (liter / gram). In the case of a high molecular compound, it is possible to use the molar concentration (M), but it is necessary to consider the molecular weight dependency in displaying the metal ion binding force. In addition, in the selection of the metal ion indicator described later, k ind / k pa max
Therefore, the molar concentration (M) of the metal-binding group is most preferable as the unit of the sample concentration.
【0039】式12は試料添加系および対照系の金属指
示薬濃度が完全に等しいと仮定したものである。従っ
て、実際の測定においては試料添加系の金属指示薬濃度
は対照系の場合と一致させる必要がある。吸光度(金属
指示薬濃度)がそろえられない場合は、式12の分子に
おいて誤差の原因となるので補正が必要となる。かかる
分子の補正は、Tm sample、 Tm blank ともに適当な金
属指示薬の濃度と一致させても数値計算上はまったく問
題がない。そのため、試料測定に用いた金属指示薬の濃
度を Tind sampleと記述すると、式12の分子において
Tm sampleの代わりに(Tm sample −R・Tind sample)
を、 Tm blankの代わりに(Tm blank−R・Tind blank)
を用いることができる(式 13)。Equation 12 assumes that the metal indicator concentrations in the sample addition and control systems are completely equal. Therefore, in the actual measurement, the concentration of the metal indicator in the sample addition system needs to be the same as that in the control system. If the absorbances (metal indicator concentrations) are not uniform, an error is required in the numerator of equation 12, so correction is required. Such molecular correction does not cause any problem in the numerical calculation even if the concentrations of the Tm sample and Tm blank are matched with the appropriate metal indicator concentration. Therefore, if the concentration of the metal indicator used for sample measurement is described as Tind sample,
Instead of Tm sample (Tm sample-R · Tind sample)
Instead of Tm blank (Tm blank−R · Tind blank)
Can be used (Equation 13).
【0040】[0040]
【数10】 (Equation 10)
【0041】上記の説明から明らかなように、本測定法
は金属イオン結合容量の測定法とは異なって金属イオン
結合力を総合的に調べる方法である。理論的考察から明
らかなように、金属結合性基が多数の独立した分子に分
散して存在していても金属親和性の測定に支障はない。 (3)スキャッチャード(型)プロット(Scatchard plo
t)と本発明の関係についての理論的考察 通常の測定の場合は、測定データを式12あるいは式1
3により計算して金属イオン結合力を求める。高分子化
合物に他の分子が可逆的に結合するなどの場合、例えば
酵素分子に基質や補酵素などが結合する場合は、その解
析にスキャッチャード(型)プロットがしばしば用いら
れる。ただし、スキャッチャード(型)プロットは、本
来、分子同士の単純な平衡に関するデータを処理するこ
とを前提にしたものである。多種類の結合部位を有する
高分子化合物などの場合には、スキャッチャード(型)
プロットにおいて多相性が現れるのでデータ処理が困難
になる。また、本発明方法などの平衡を解析するという
目的にスキャッチャード(型)プロットを利用すること
は行われていない。ここでは、スキャッチャード(型)
プロットを応用して金属イオン結合力を求める可能性を
考察する。As is clear from the above description, this measuring method is a method for comprehensively examining the metal ion binding force, unlike the method for measuring the metal ion binding capacity. As is apparent from theoretical considerations, even if the metal-binding group is dispersed in many independent molecules, there is no problem in measuring the metal affinity. (3) Scatchard plot
Theoretical consideration of the relationship between t) and the present invention In the case of ordinary measurement, the measured data is expressed by Equation 12 or Equation 1
3. Calculate by 3 to determine the metal ion binding force. In the case where another molecule is reversibly bound to a polymer compound, for example, when a substrate or a coenzyme is bound to an enzyme molecule, a Scatchard (type) plot is often used for the analysis. However, the Scatchard (type) plot is based on the assumption that data relating to simple equilibrium between molecules is processed. Scatchard (type) for high molecular compounds with various types of binding sites
Data processing becomes difficult because polymorphism appears in the plot. In addition, Scatchard (type) plots have not been used for the purpose of analyzing equilibrium, such as the method of the present invention. Here, Scatchard (type)
Consider the possibility of obtaining the metal ion binding force by applying the plot.
【0042】式1の金属指示薬と金属イオンとの平衡を
前提としてスキャッチャード(型)プロットの実施の可
能性を考える。発色率すなわち金属イオンと結合した金
属指示薬の量比 Rと金属指示薬の全濃度 Tind とを用い
ると[Mind]=R・ Tindとなる。[ind] = Tind −[Min
d] なので、 [ind]= Tind −R・ Tindとなる。Tm'を試
料高分子化合物に結合していない金属イオンの全濃度、
すなわち遊離状態および金属指示薬に結合した状態の金
属イオン濃度とすると [M]= Tm' −R・ Tindである。
これらの関係を式1に代入すると式14となる。式14を
スキャッチャード(型)プロットを行うことを前提にま
とめると式15となる。Given the equilibrium between the metal indicator of formula 1 and the metal ion, consider the possibility of performing a Scatchard (type) plot. [Mind] = R · Tind when the color development ratio, that is, the ratio R of the amount of the metal indicator bound to the metal ion and the total concentration Tind of the metal indicator are used. [ind] = Tind-[Min
d], [ind] = Tind−R · Tind. Tm 'is the total concentration of metal ions not bound to the sample polymer,
That is, [M] = Tm′−R · Tind when the metal ion concentration is in the free state and in the state bound to the metal indicator.
Substituting these relationships into Equation 1 gives Equation 14. Equation 14 can be summarized as Equation 15 on the assumption that Scatchard (type) plotting is performed.
【0043】 kind = R・ Tind /[(Tind - R・ Tind)(Tm' - R・ Tind)] (式 14) (1/1-R) = kind・(Tm' /R) - kind・ Tind (式 15) 対照系として、金属イオンと金属指示薬との結合に関し
て通常のスキャッチャード(型)プロットを行う場合は
試料高分子化合物が存在しないので Tm' = Tmである。
従って、対照系の場合は式16の関係が成立する。Kind = R · Tind / [(Tind−R · Tind) (Tm′−R · Tind)] (Equation 14) (1 / 1-R) = kind (Tm ′ / R) −kind · Tind (Equation 15) As a control system, when a normal Scatchard (type) plot is performed on the binding between a metal ion and a metal indicator, Tm ′ = Tm because there is no sample polymer compound.
Therefore, in the case of the control system, the relationship of Expression 16 is established.
【0044】 (1/1-R) = kind・(T m /R) - kind ・ Tind (対照系、式 16) 高分子化合物に存在する金属イオン結合性基については
式2の平衡が成立する。金属指示薬の結合状態/遊離状
態の比f =[Mind]/[ind]を式1に代入して遊離の金
属イオン濃度について解くと [M]=f/kindが得られ、
式2に代入して式4さらには式6が得られることは先に
述べた。(1 / 1-R) = kind · (T m / R) −kind · Tind (control system, formula 16) The equilibrium of formula 2 holds for the metal ion binding group present in the polymer compound. . Substituting the ratio f = [Mind] / [ind] of the bound / free state of the metal indicator into Equation 1 and solving for the free metal ion concentration gives [M] = f / kind,
It was mentioned earlier that Equation 4 and Equation 6 are obtained by substituting into Equation 2.
【0045】試料添加系における金属イオン全濃度 Tm
と Tm' との関係は式17で示される。式17と式6か
ら式18が得られる。Total metal ion concentration Tm in the sample addition system
And Tm 'is shown by equation (17). Expression 18 is obtained from Expression 17 and Expression 6.
【0046】[0046]
【数11】 [Equation 11]
【0047】式18のTm'を式15に代入すると式19
になる。By substituting Tm ′ in equation (18) into equation (15), equation (19) is obtained.
become.
【0048】[0048]
【数12】 (Equation 12)
【0049】Rとfとの関係はR = f /(1+ f)であ
る。金属指示薬の方が金属結合性基よりもはるかに金属
イオンと結合しやすい( k pa ij・ f / kind は0〜
0.02が目安である)とすると式19は式20で近似
できる。The relationship between R and f is R = f / (1 + f). Metal indicators are much easier to bond with metal ions than metal-binding groups (k pa ij · f / kind is 0 to
Equation (19) can be approximated by Equation (20).
【0050】[0050]
【数13】 (Equation 13)
【0051】[0051]
【数14】 [Equation 14]
【0052】式21は式20を変形したもので、式を取
扱い易くするために式の一部を式22と置き換える。Expression 21 is a modified version of Expression 20, and a part of the expression is replaced with Expression 22 to make the expression easier to handle.
【0053】[0053]
【数15】 (Equation 15)
【0054】式21は、Δを用いて表示すると、(1/
1−R)+Δ/(1−R)= kind・Tm(1/R)− kind ・
Tindとなる。左辺を整理すると式23が得られ、さら
に変形して式24とする。Expression 21 can be expressed by using Δ as (1/1 /
1−R) + Δ / (1−R) = kind · Tm (1 / R) −kind
Becomes Tind. Equation 23 is obtained by rearranging the left side, and is further transformed to equation 24.
【0055】 (1/1-R)(1 +Δ)= kind ・Tm(1/R) - kind・ Tind (試料添加系、式 23) (1/1-R) =[kind /(1 +Δ)]・Tm(1/R) - kind・ Tind /(1 +Δ) (式 24) 式24において、{kind/(1 +Δ)}と kind ・ Tind
/(1 +Δ)はいずれも定数である。ここで、kexp =
kind/(1 +Δ)として式24を書き換えると式25が
得られる。(1 / 1-R) (1 + Δ) = kind · Tm (1 / R) −kind · Tind (sample addition system, equation 23) (1 / 1-R) = [kind / (1+ Δ)] · Tm (1 / R)-kind · Tind / (1 + Δ) (Equation 24) In Equation 24, {kind / (1 + Δ)} and kind · Tind
/ (1 + Δ) is a constant. Where kexp =
Rewriting equation 24 as kind / (1 + Δ) gives equation 25.
【0056】 (1/1-R) = kexp・Tm(1/R) - kexp・ Tind (試料添加系、式 25) すなわち、Tm(1/R)と(1/1−R)との関係は単
純な1次関数になる。(1 / 1-R) = kexp · Tm (1 / R) −kexp · Tind (Sample addition system, Equation 25) That is, the relationship between Tm (1 / R) and (1 / 1-R) Becomes a simple linear function.
【0057】以上の理論的考察から、金属イオン結合力
を求める解析に、スキャッチャード(型)プロットは使
用できることが示された。試料添加系のスキャッチャー
ド(型)プロットの傾きはkexpであるので( kind /
kexp −1) / [s]として金属イオン結合力が求められ
る。なお、 kind は金属イオンと金属指示薬との結合定
数であり、対照系で測定したデータをスキャッチャード
(型)プロットで処理して求める。実施例として添付し
た図4、5は、この方法を用いた金属イオン結合力の解
析例である。 (4) 本発明のデータ処理法について ここに述べるデータ処理法は、試料添加系と対照系との
差{Δ/(1−R)}から金属イオン結合力を求める方
法を提供する。{Δ/(1−R)}は、( kind/ R)×
(偏差)またはスキャッチャード(型)プロットにおけ
る試料添加系と対照系との差に相当する。From the above theoretical considerations, it has been shown that Scatchard (type) plots can be used in the analysis for determining the metal ion binding force. Since the slope of the Scatchard (type) plot of the sample addition system is kexp (kind /
The metal ion binding force is determined as kexp-1) / [s]. In addition, kind is a binding constant between a metal ion and a metal indicator, and is obtained by processing data measured in a control system by a Scatchard (type) plot. 4 and 5 attached as examples are examples of analysis of the metal ion binding force using this method. (4) Data processing method of the present invention The data processing method described herein provides a method for determining the metal ion binding force from the difference {Δ / (1-R)} between the sample addition system and the control system. {Δ / (1-R)} is (kind / R) ×
(Deviation) or the difference between the sample addition system and the control system in the Scatchard (type) plot.
【0058】試料添加系(式 23)と対照系(式 16)と
の差は左辺の{Δ/(1−R)}で表される。{Δ/
(1−R)}は、金属イオン結合力と[s]/(1−R)
との積に依存する。金属イオンの添加濃度と金属指示薬
の発色率との関係を調べる測定において、[s]/(1
−R)は容易に求められるパラメータである。[s]/
(1−R)と{Δ/(1−R)}とは理論的には正比例す
るが、比例定数は金属イオン結合力になる。従って、
[s]/(1−R)と{Δ/(1−R)}との関係をプロ
ットして直線の傾きを求める方法や{Δ/(1−R)}
を[s]/(1−R)で除算する方法により、金属イオ
ン結合力が求められる。なお、測定試料の金属イオン結
合力について相互比較を行う場合やスキャッチャード
(型)プロットとの対応を考える場合は、[s]/(1
−R)の代わりに1/(1−R)を用いて{Δ/(1−
R)}との関係を調べることも実用的である。この場
合、金属イオン結合力と[s]との積が求められ、必要
に応じて金属イオン結合力を計算することができる。こ
のことから、実施例において1/(1−R)と{Δ/
(1−R)}との関係を調べ、金属イオン結合力を求め
た。[ 以下、1/(1−R)または[s]/(1−R)と
{Δ/(1−R)}との関係を示すプロットをオダプロ
ットとも称する。] 実際に本法を適用する場合は、試料を含まない測定系
(対照系)において金属イオン濃度と金属指示薬の発色
率との関係を調べてkindを求める。この場合、スキャッ
チャード(型)プロットを用いることが好ましい。試料
の高分子化合物を含む測定系でも、金属イオン濃度と金
属指示薬の発色との関係を調べてTm sample(1/Rsamp
le)と1/(1−Rsample)を計算する。さらに、ずれ
を計算する基準として、Tm sample(1/Rsample)に対
応する1/(1−Rstandard)を式26により計算す
る。 1/(1-Rstandard) = kind・ Tm sample(1/Rsample)- kind・ Tind sample (式 26) 式26で用いるTind値は試料を含む測定系のものであ
る。ここで、Tm、R、Tindに添付した添え字 sample は
試料を添加した測定系のデータであることを示す。ま
た、式26の左辺はスキャッチャード(型)プロットと
の対応を考慮したもので、1/(1−Rstandard)は右
辺で計算される値を示す1個の変数である。{Δ/(1
−R)}の実験値{Δ/(1−Rsample)}は式27で計
算できる。The difference between the sample addition system (Equation 23) and the control system (Equation 16) is represented by {Δ / (1-R)} on the left side. {Δ /
(1-R)} is the metal ion binding force and [s] / (1-R)
Depends on the product of In the measurement for examining the relationship between the addition concentration of the metal ion and the coloring ratio of the metal indicator, [s] / (1
-R) is an easily determined parameter. [S] /
(1−R) and {Δ / (1−R)} are theoretically directly proportional, but the proportionality constant is the metal ion binding force. Therefore,
A method of plotting the relationship between [s] / (1-R) and {Δ / (1-R)} to determine the slope of a straight line or {Δ / (1-R)}
Is divided by [s] / (1-R) to determine the metal ion binding force. In the case where the metal ion binding force of the measurement sample is compared with each other or the correspondence with the Scatchard (type) plot is considered, [s] / (1
−R) and 1 / Δ / (1-
R) It is also practical to examine the relationship with}. In this case, the product of the metal ion binding force and [s] is obtained, and the metal ion binding force can be calculated as necessary. From this, in the embodiment, 1 / (1-R) and {Δ /
The relationship with (1-R)} was examined to determine the metal ion binding force. Hereinafter, a plot showing the relationship between 1 / (1-R) or [s] / (1-R) and {Δ / (1-R)} is also referred to as an order plot. When actually applying this method, the kind is determined by examining the relationship between the metal ion concentration and the coloring ratio of the metal indicator in a measurement system (control system) not containing a sample. In this case, it is preferable to use a Scatchard (type) plot. Tm sample (1 / Rsamp) for the measurement system containing the polymer compound of the sample was also examined by examining the relationship between the metal ion concentration and the color development of the metal indicator.
le) and 1 / (1-Rsample) are calculated. Further, 1 / (1-Rstandard) corresponding to Tm sample (1 / Rsample) is calculated by Expression 26 as a reference for calculating the shift. 1 / (1-Rstandard) = kind · Tm sample (1 / Rsample) −kind · Tind sample (Equation 26) The Tind value used in Equation 26 is for a measurement system including a sample. Here, the suffix sample attached to Tm, R, and Tind indicates that the data is of a measurement system to which a sample is added. Further, the left side of Equation 26 takes into account the correspondence with the Scatchard (type) plot, and 1 / (1-Rstandard) is one variable indicating the value calculated on the right side. {Δ / (1
−R)} can be calculated by the equation 27 using the experimental value {Δ / (1−Rsample)}.
【0059】 {Δ/ (1-Rsample)}=1/ (1-Rsample)- 1/ (1-Rstandard) (式 27) 式26、27は、スキャッチャード(型)プロットとの
関連を考慮したものである。理論的には式10の相対偏
差と式22のΔは同じものである。したがって、試料添
加系と対照系との差は、Rsampleに対応する(偏差)を
用いて、{Δ/ (1-Rsample)}=( kind / Rsample)
×(偏差)と計算してもよい。ただし、対照系の測定誤
差を考えると{Δ/ (1-Rsample)}の計算は式26、2
7を用いる方が若干有利である。{Δ/(1−Rsampl
e)}と1/(1−Rsample)との比例定数は金属イオン
結合力と[s]との積であるので、金属イオン結合力は
(比例定数)/[s]として求められる。ここに述べた
本発明のプロットを実施例(図1、図2)に示す。{Δ / (1-Rsample)} = 1 / (1-Rsample) −1 / (1-Rstandard) (Equation 27) Equations 26 and 27 consider the relation with the Scatchard (type) plot. It was done. Theoretically, the relative deviation in Equation 10 and Δ in Equation 22 are the same. Therefore, the difference between the sample-added system and the control system is calculated by using (deviation) corresponding to Rsample, {Δ / (1-Rsample)} = (kind / Rsample)
X (deviation) may be calculated. However, considering the measurement error of the control system, the calculation of {Δ / (1-Rsample)} is given by Equation 26,
The use of 7 is slightly more advantageous. {Δ / (1-Rsampl
e) Since the proportional constant between} and 1 / (1-Rsample) is the product of the metal ion binding force and [s], the metal ion binding force is obtained as (proportional constant) / [s]. The plots of the invention described herein are shown in the examples (FIGS. 1 and 2).
【0060】本法では、金属指示薬の発色率に与える試
料の作用を調べるので、対照系を正確に測定することは
重要である。測定誤差を考慮すると、本プロットにおい
て(回帰)直線を求める場合は、1/(1−Rsample)
の値が2付近のデータを重視すべきである。また、(回
帰)直線は、本来、原点(0、0)を通ることにも留意
する必要がある。In the present method, since the effect of the sample on the coloring ratio of the metal indicator is examined, it is important to accurately measure the control system. Considering the measurement error, if a (regression) line is obtained in this plot, 1 / (1-Rsample)
Should be emphasized for data whose value is around 2. Also, it should be noted that the (regression) line originally passes through the origin (0, 0).
【0061】以上、金属イオン結合力の理論的根拠につ
いて述べた。上記した3種類のデータ処理法、すなわち
式12または式13、スキャッチャード(型)プロット
および本発明のデータ処理法(オダプロット)はいずれ
も使用可能である。簡便なデータ処理法としては式12
または式13の処理法が好ましく、測定誤差の状況を把
握しながら解析できる点では本発明のデータ処理法(オ
ダプロット)が好ましい。金属親和性の測定法 本発明においては、金属指示薬が一定の発色率を示す条
件で金属イオン全濃度が測定できればよい。従って、測
定の基本は、所定の濃度の試料溶液または蒸留水(対照
溶液)に規定量の金属指示薬を加え、金属イオン溶液を
少量ずつ添加し、一定の発色(率)を示した時点での金
属イオン全濃度(Tm sample またはTm blank)を読み取
ることにある。この方法は、簡便に金属親和性を測定す
る方法として有効である。The theoretical basis of the metal ion binding force has been described above. Any of the above three types of data processing methods, that is, Equation 12 or Equation 13, Scatchard (type) plots, and the data processing method (oda plot) of the present invention can be used. Equation 12 is a simple data processing method.
Alternatively, the processing method of Expression 13 is preferable, and the data processing method (Oda plot) of the present invention is preferable in that the analysis can be performed while grasping the state of the measurement error. Method for Measuring Metal Affinity In the present invention, it suffices if the total concentration of metal ions can be measured under the condition that the metal indicator shows a constant coloration rate. Therefore, the basis of the measurement is that a specified amount of a metal indicator is added to a sample solution or distilled water (control solution) having a predetermined concentration, and a metal ion solution is added little by little. To read the total metal ion concentration (Tm sample or Tm blank). This method is effective as a simple method for measuring metal affinity.
【0062】通常の測定において金属指示薬の発色率を
測定する場合、金属イオン溶液の添加による液量増加を
補正すると精度がよくなる。金属指示薬の添加量は、ラ
ンベルト−ベールの法則が適用できる範囲として、液量
増加による希釈についての補正を行うことが好ましい。
この場合、金属指示薬による吸光度の範囲は、下限は0
より大きく上限は1程度までが実用的な範囲と考えてよ
い。ただし、金属指示薬が高濃度になるとランベルト−
ベールの法則からのずれが大きくなり、式 12の金属指
示薬に関する補正項 R・ Tind blankの値が大きくなるの
で測定誤差が大きくなる。金属指示薬が低濃度の場合は
補正項 R・ Tind blankの値は小さくて有利であるが、吸
光度変化が測定しにくくなり測定誤差が大きくなる。In the case of measuring the coloring ratio of a metal indicator in a normal measurement, the accuracy is improved by compensating for an increase in the liquid amount due to the addition of a metal ion solution. It is preferable that the addition amount of the metal indicator is corrected within a range in which the Lambert-Beer's law can be applied so as to correct the dilution by increasing the liquid amount.
In this case, the lower limit of the absorbance by the metal indicator is 0.
It may be considered that the upper limit is practically up to about 1. However, Lambert-
The deviation from Beer's law increases, and the value of the correction term R · Tind blank for the metal indicator in Equation 12 increases, resulting in a large measurement error. When the concentration of the metal indicator is low, the value of the correction term R · Tind blank is small, which is advantageous, but the change in absorbance becomes difficult to measure, and the measurement error increases.
【0063】補正した吸光度 Ac は、初期の液量を V
0、金属イオン溶液の添加量を Vm、吸光度の測定値を A
mとすると Ac = Am ・ (V0+ Vm)/ V0 として求めら
れる。発色率 R=0は、金属イオン溶液を添加する前の
吸光度(A0)である。発色率 R=1 は、金属イオン溶液
を追加しても発色の変化が見られなくなる状態の発色
(液量増加分の補正後の吸光度、As)とする。発色率は
R=(Ac− A0)/(As−A0)として計算できる。The corrected absorbance Ac is expressed as follows:
0, the addition amount of the metal ion solution is Vm, and the measured value of the absorbance is A
Assuming m, it can be obtained as Ac = Am · (V0 + Vm) / V0. The coloring ratio R = 0 is the absorbance (A0) before adding the metal ion solution. The color development ratio R = 1 is defined as the color development (absorbance after correction for the increase in liquid volume, As) in which no change in color development is observed even when the metal ion solution is added. The coloring ratio is
It can be calculated as R = (Ac-A0) / (As-A0).
【0064】測定に用いる金属指示薬は金属イオンとそ
の目的に応じて自由に選び得るが、金属イオン濃度変化
により金属指示薬の発色が変化することが条件となる。
式12は近似式である式9から論理的に導かれたもので
あり、金属イオン結合力(式12)の理論的な精度は式9
で決定される。このため、金属イオン結合力の測定にお
いては、金属指示薬の方が試料よりも金属イオンとの親
和性が十分に高いことが必要である。通常の測定条件で
はf=1程度であるので、金属イオン結合性基(すべて
のk pa ij のなかで最大のものを k pa maxと記載す
る)について kind/k pa maxが20以上であることが
望ましい。k ind/k pa maxが大きければ式9の近似精
度はよくなるが、実際の測定では偏差が小さくなるので
測定誤差が大きくなる。この点から、極めて高精度の測
定装置を用いても k ind/k pa maxについては108 程度
が上限であると考えられる。通常の測定の場合は k ind
/kpa maxは50以上10000以下とすることが好ま
しい。この場合は、金属親和性の指標として金属イオン
全濃度の変化(偏差)(請求項2、)を、好ましくは
金属イオン結合力を求めることが望ましい。なぜなら
ば、高分子化合物の識別などにおいて定量的な比較、検
討ができるからである。The metal indicator used for the measurement can be freely selected according to the metal ion and its purpose, provided that the color change of the metal indicator changes due to a change in the metal ion concentration.
Equation 12 is logically derived from Equation 9, which is an approximate equation, and the theoretical accuracy of the metal ion binding force (Equation 12) is
Is determined. For this reason, in the measurement of the metal ion binding force, it is necessary that the metal indicator has a sufficiently higher affinity for the metal ion than the sample. Under normal measurement conditions, f = 1 is about 1. Therefore, kind / k pa max is 20 or more for the metal ion binding group (the largest one among all k pa ij is described as k pa max). Is desirable. If k ind / k pa max is large, the approximation accuracy of Equation 9 is improved, but in actual measurement, the deviation is small, and the measurement error is large. From this point, it is considered that the upper limit of k ind / k pa max is about 10 8 even when an extremely high-precision measuring device is used. K ind for normal measurement
It is preferable that / kpa max be 50 or more and 10,000 or less. In this case, it is desirable to obtain a change (deviation) of the total concentration of metal ions (claim 2), preferably a metal ion binding force, as an index of metal affinity. This is because quantitative comparison and examination can be performed in the identification of a polymer compound and the like.
【0065】金属親和性の指標としては、式8の偏差も
試料の相互比較などに有効である。この場合は測定条件
を一定にする必要があるが、測定値間の演算回数が少な
いので誤差の点で有利である。k ind/k pa maxについ
ては先に述べた上限は変わらないが、下限は緩やかにな
り、測定装置の検出精度に問題がなければ、理論的には
下限は0より大きければよいことになる。As an index of metal affinity, the deviation of equation 8 is also effective for intercomparison of samples. In this case, it is necessary to keep the measurement conditions constant, but this is advantageous in terms of errors because the number of calculations between the measurement values is small. For k ind / k pa max, the upper limit described above does not change, but the lower limit is gradual. If there is no problem in the detection accuracy of the measuring device, the lower limit should theoretically be larger than 0.
【0066】k ind/k pa maxが1に近いときは、式8
の偏差が大きくなるので相互比較のみでよい場合は有利
である。When k ind / k pa max is close to 1, Equation 8
It is advantageous if only the mutual comparison is sufficient because the deviation of
【0067】式8の偏差に関する性質は、ある特定(状
態)の金属結合性基(pa ij)の存在(量)を優先的に
検出する目的にも使い得る。この場合は k ind/k pa i
j をなるべく1になるようにして、基準物質の偏差に対
して偏差を比較することが好ましい。この場合は、金属
親和性の指標として測定試料の添加による金属イオン全
濃度の変化(偏差)(請求項2、)を用いることが好
ましい。The property relating to the deviation of the formula 8 can be used for the purpose of preferentially detecting the presence (amount) of a specific (state) metal binding group (pa ij). In this case, k ind / k pa i
It is preferable that the deviation is compared with the deviation of the reference substance while setting j to 1 as much as possible. In this case, it is preferable to use the change (deviation) of the total concentration of metal ions due to the addition of the measurement sample (claim 2) as an index of metal affinity.
【0068】従って、本測定法において有効な金属イオ
ンと金属指示薬との組み合わせは、通常のキレート滴定
の場合の組み合わせ以外も可能である。k ind/k pa ma
xが適切であれば式 11 に示すように、金属指示薬固有
の値である k indは理論上金属イオン結合力には影響し
ない。一方、金属イオンは式11に示されるように、金
属イオン結合力に直接影響するので選択は重要である。
実施例1、3はその具体例であり、金属イオン結合力を
示す場合は測定に用いた金属イオンを示す必要がある。
用いる金属イオンと金属指示薬の好ましい組合せについ
ては、 1)アルカリ土類金属(Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)
イオンに対してはBT、MX、XO、BPR、MTB、
NN(2-Hydroxy-1-(2-hydroxy-4-sulfo-1-naphthylaz
o)-3-naphthoic acid、 NANAともいう)、TPC、PC
など、 2)重金属など(V、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、
Fe、Co、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、H
g、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Bi)のイ
オンに対してはBT、MX、PAN、XO、BPR、M
TB、TPC、PR、PVなど、 3)希土類(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、G
d、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ac、Th、Pa、
U、Np、Pu、Am、Cm)のイオンに対してはB
T、MX、PAN、XO、BPR、MTB、TPC、P
C、PR、PVなど、 4)アルカリ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)のイ
オンに対してはアルセナゾーIII(Arsenazo-III)、
トリン(Thorin)、ニトロフェニルアゾ−15−クラウ
ン−5(Nitrophenylazo-15-crown-5)、4TF(4'-(2,6
-Dinitro-4-trifluoromethylphenyl)aminobenzo-15-cro
wn-5)、6TF(4'-(2,4-Dinitro-6-trifluoromethylphe
nyl)aminobenzo-15-crown-5)などを挙げることができ
る。ここで、略号で示した金属指示薬名は、BTはエリ
オクロムブラックT、MXはムレキシド、PANはピリ
ジルアゾナフトール、XOはキシレノール、BPRはブ
ロムピロガロールレッド、MTBはメチルトモールブル
ー、TPCはチモールフタレインコンプレクソン、PC
はフタレインコンプレクソン、PRはピロガロールレッ
ド、PVはピロカテコールバイオレットである。Accordingly, the combination of a metal ion and a metal indicator effective in the present measurement method can be other than the combination in the case of ordinary chelate titration. k ind / k pa ma
If x is appropriate, as shown in Equation 11, the value specific to the metal indicator, k ind, does not theoretically affect the metal ion binding force. On the other hand, selection of the metal ion is important because it directly affects the metal ion binding force as shown in Equation 11.
Examples 1 and 3 are specific examples, and when indicating the metal ion binding force, it is necessary to indicate the metal ion used for the measurement.
Preferred combinations of metal ions and metal indicators to be used are: 1) Alkaline earth metals (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)
For ions, BT, MX, XO, BPR, MTB,
NN (2-Hydroxy-1- (2-hydroxy-4-sulfo-1-naphthylaz
o) -3-naphthoic acid, also called NANA), TPC, PC
2) Heavy metals, etc. (V, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re,
Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, H
BT, MX, PAN, XO, BPR, M for ions of g, Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi)
TB, TPC, PR, PV, etc. 3) Rare earths (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, G
d, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ac, Th, Pa,
B for ions of U, Np, Pu, Am, Cm)
T, MX, PAN, XO, BPR, MTB, TPC, P
C, PR, PV, etc. 4) Arsenazo III (Arsenazo-III) for alkali metal (Li, Na, K, Rb, Cs) ions
Thorin, Nitrophenylazo-15-crown-5, 4TF (4 '-(2,6
-Dinitro-4-trifluoromethylphenyl) aminobenzo-15-cro
wn-5), 6TF (4 '-(2,4-Dinitro-6-trifluoromethylphe
nyl) aminobenzo-15-crown-5). Here, the metal indicator names indicated by abbreviations are BT for eriochrome black T, MX for murexide, PAN for pyridylazonaphthol, XO for xylenol, BPR for bromopyrogallol red, MTB for methyl tomol blue, and TPC for thymol lid. Rain Complexon, PC
Is phthalein complexone, PR is pyrogallol red, and PV is pyrocatechol violet.
【0069】実施例1および3では、金属指示薬として
NNを用いた。NNはキレート滴定においてCaイオン専用
指示薬として常用され、通常はSrの直接滴定には用い
ない。実施例1はNNとCaイオンという通常考えられる
組み合わせであるが、実施例3はNNとSrイオンという
組み合わせである。これら両者とも金属イオン結合力を
測定できる。In Examples 1 and 3, the metal indicator
NN was used. NN is commonly used as an indicator dedicated to Ca ions in chelate titration, and is not normally used for direct titration of Sr. The first embodiment is a combination of NN and Ca ions, which is generally considered, while the third embodiment is a combination of NN and Sr ions. In both cases, the metal ion binding force can be measured.
【0070】本測定法において用いられる金属イオンの
種類は、高分子化合物の使用あるいは識別の目的に応じ
て決定することが好ましい。金属指示薬は、用いる金属
イオン濃度に依存して発色率が変化するという条件を満
たすものであればよい。ただし、金属イオンと金属指示
薬との組合せのガイドラインの一つとしては、キレート
滴定や比色定量に用いる組合せが好ましい。The type of metal ion used in the present measurement method is preferably determined depending on the use of the polymer compound or the purpose of identification. The metal indicator may be any as long as it satisfies the condition that the coloring ratio changes depending on the concentration of the metal ion used. However, as one of the guidelines for the combination of a metal ion and a metal indicator, a combination used for chelate titration or colorimetry is preferable.
【0071】実施例では、高分子化合物の使用目的とし
て、Caイオン等のアルカリ土類金属イオンの捕捉を考
慮して行った。従って、この場合は、Caイオン,Sr
イオン等の選択が好ましい。この場合の金属指示薬は、
Caイオン、Srイオンの濃度に依存して発色率が変化
するNN、TPC等が好ましい。In the examples, the purpose of using the polymer compound was to consider the capture of alkaline earth metal ions such as Ca ions. Therefore, in this case, Ca ion, Sr
Selection of ions and the like is preferred. The metal indicator in this case is
NN, TPC, etc., whose coloring ratio changes depending on the concentrations of Ca ions and Sr ions, are preferred.
【0072】本測定法は、無機高分子や無機高分子イオ
ンなどにも適用可能である。例えば、酸化物や硫化物あ
るいはそれらの構造を主要構造とするイオン等のなかに
は金属などの原子と酸素原子やイオウ原子が共有結合、
配位結合、イオン結合などで結びついた無機高分子(イ
オン)がある。リチウムイオン電池の材料として研究開
発が進められているLiCoO2 、Li(Ni,Co)
O2 、LiMnO2 なども一種の無機高分子と考えら
れ、Liイオンとの結合は電池性能と関連する。この場
合は、金属イオンとして、Liイオンが好ましく、金属
指示薬としては、Liイオンの濃度に対応して発色する
アルセナゾーIII(Arsenazo-III)、トリン(Thori
n)、ニトロフェニルアゾ−15−クラウン−5(Nitro
phenylazo-15-crown-5)等が好ましい。This measurement method can be applied to inorganic polymers and inorganic polymer ions. For example, in oxides and sulfides, or ions whose structure is the main structure, atoms such as metals and oxygen or sulfur atoms are covalently bonded,
There are inorganic polymers (ions) linked by coordination bonds, ionic bonds, and the like. LiCoO 2 , Li (Ni, Co) being researched and developed as materials for lithium ion batteries
O 2 , LiMnO 2, and the like are also considered to be a kind of inorganic polymer, and bonding with Li ions is related to battery performance. In this case, as the metal ion, Li ion is preferable, and as the metal indicator, Arsenazo-III and Trin (Thori), which develop color in accordance with the concentration of Li ion.
n), nitrophenylazo-15-crown-5 (Nitro
phenylazo-15-crown-5) and the like are preferred.
【0073】使用する金属イオン溶液の金属イオン濃度
は、ある程度自由に決定できるが、測定系の液量を大き
く変化させないことと、測定操作の容易さの点で、1m
M〜1M程度の範囲とすることが概ね妥当である。The metal ion concentration of the metal ion solution to be used can be freely determined to some extent. However, in order to prevent the liquid volume of the measuring system from largely changing and to simplify the measuring operation, 1 m
It is generally appropriate to set the range to about M to 1M.
【0074】また、水系の溶媒中で用いる高分子化合物
の場合、高分子化合物は水や水系溶媒に溶解または縣濁
させて測定に供することが好ましい。有機電解液など有
機溶媒中で使用する高分子化合物は、例えばメタノー
ル、エタノール、プロパノール、エチレングリコールな
どのアルコール類、ジエチルエーテル、ジメトキシエタ
ン等のエーテル類、ピリジン、ベンゼン、酢酸エチル等
の有機溶媒やこれらを含む有機電解質に溶解または縣濁
させて測定に供することが好ましい。測定系における高
分子化合物の濃度(含有率)は、かなり自由に選択でき
るが、実用的には0.2〜500mg/mlの範囲とす
ることが好ましい。金属イオンを含む試料の測定について 試料が金属イオンを含む場合は、透析、電気透析、イオ
ン交換、沈殿形成などの処理を行って金属イオンを除去
した後、測定に供する。In the case of a polymer compound used in an aqueous solvent, it is preferable that the polymer compound is dissolved or suspended in water or an aqueous solvent before the measurement. Polymer compounds used in an organic solvent such as an organic electrolyte include, for example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and ethylene glycol, ethers such as diethyl ether and dimethoxyethane, and organic solvents such as pyridine, benzene and ethyl acetate. It is preferable to dissolve or suspend in an organic electrolyte containing these for measurement. The concentration (content) of the polymer compound in the measurement system can be selected freely, but is practically preferably in the range of 0.2 to 500 mg / ml. When measuring a sample containing metal ions, when the sample contains metal ions, the sample is subjected to treatments such as dialysis, electrodialysis, ion exchange, and precipitation to remove the metal ions, and then subjected to measurement.
【0075】試料の金属イオン含有量が少なくEDTA
などの強いキレート剤が共存しても問題がない場合、す
なわちキレート剤と金属イオンとの結合に比べて試料や
金属指示薬と金属イオンとの結合が十分に弱い場合(目
安としてkind / kchelおよびkpa max / kchelが0.0
01以下、kchel はEDTA、CyDTA、DTPA、
EGTAなどのキレート剤 chel と金属イオンMについ
ての平衡The sample has a low metal ion content and EDTA
If there is no problem even if a strong chelating agent coexists, such as the case where the bond between the sample or the metal indicator and the metal ion is sufficiently weak compared to the bond between the chelating agent and the metal ion (kind / kchel and kpa max / kchel is 0.0
01 or less, kchel is EDTA, CyDTA, DTPA,
Equilibrium for chelating agent chel such as EGTA and metal ion M
【0076】[0076]
【外3】 [Outside 3]
【0077】の平衡定数[M chel] / [M] [chel]であ
る)は簡便な前処理が可能である。この場合は、金属指
示薬の発色がほぼ0%になるまで必要最小限(量)のキ
レート剤で滴定する。滴定後の試料は、次に述べる金属
イオンと極めて親和性が高い不純物を含む試料と同じ扱
いが可能である。金属イオンと親和性が高い金属結合性基や化合物を含む
試料の測定について ある金属結合性基(pa ij)が強い金属親和性をもつ(k
ind<k pa ij)場合に、金属結合性基は、金属イオン
を添加する際の初期の金属指示薬の発色率が変化しにく
い部分として親和性に応じて検知される。試料の中に例
えばEDTAのような強い金属親和性を有する部分構造ある
いはEDTAのような強い金属親和性を有する化合物が不純
物として存在する場合には、金属イオンを添加する時に
初期の金属指示薬の発色率がほとんど変化しない部分を
与える。この場合、引き続き出現する金属指示薬の発色
率が変化する部分について、金属イオン結合力を求める
ことが可能である。このような試料も金属イオンを少量
ずつ添加して吸光度変化を測定するという操作を適用で
きるので測定操作自体は同じである。金属イオンを添加
すると、最初に強い金属親和性をもつ部分構造あるいは
不純物が優先して金属イオンと結合する。この結果、金
属指示薬の吸光度変化の開始点(以下、開始点と述べ
る)がずれ、開始点近傍の金属指示薬の発色率の変化が
緩やかになる。得られたデータは、金属イオン全濃度
−金属指示薬の発色率をグラフにする、開始点近傍の
金属指示薬の発色率の変化が緩やかな部分についてはそ
れに続く曲線部分を外挿して本来の開始点を決定し、
本来の開始点を原点(Tm sample=0)として相対的なTm
sampleの値を読み取るという操作で処理する。曲線部分
を外挿するの操作においては、試料なし(対照系)の
場合の金属イオン全濃度−金属指示薬の発色率のグラフ
を参照することが推奨される。不純物として存在する強
い金属親和性を有する部分構造あるいは化合物の量は、
本来の開始点までに添加した金属イオンの量から決定で
きる。The equilibrium constant [M chel] / [M] [chel] can be easily preprocessed. In this case, titration is performed with the minimum necessary amount (amount) of the chelating agent until the color of the metal indicator becomes almost 0%. The sample after titration can be treated in the same manner as a sample containing impurities having extremely high affinity for metal ions described below. Contains metal-binding groups and compounds with high affinity for metal ions
For the measurement of a sample, a metal binding group (pa ij) has a strong metal affinity (k
In the case of ind <k pa ij), the metal binding group is detected in accordance with the affinity as a portion where the color development rate of the metal indicator in the initial stage of adding the metal ion is hard to change. When a partial structure having a strong metal affinity such as EDTA or a compound having a strong metal affinity such as EDTA is present as an impurity in the sample, the initial coloration of the metal indicator when adding a metal ion is performed. Give the part where the rate hardly changes. In this case, it is possible to obtain the metal ion binding force for the portion where the color development rate of the metal indicator that appears continuously changes. For such a sample, the operation of adding a metal ion little by little and measuring the change in absorbance can be applied, so the measurement operation itself is the same. When a metal ion is added, a partial structure or an impurity having a strong metal affinity first binds to the metal ion preferentially. As a result, the starting point of the change in the absorbance of the metal indicator (hereinafter, referred to as the starting point) is shifted, and the change in the coloring ratio of the metal indicator near the starting point becomes gentle. The obtained data is a graph of the total concentration of metal ions minus the coloring ratio of the metal indicator. For the portion where the coloring ratio of the metal indicator near the starting point changes slowly, the curve portion following it is extrapolated to the original starting point. And determine
Relative Tm with original starting point as origin (Tm sample = 0)
Process by reading the value of sample. In the operation of extrapolating the curve portion, it is recommended to refer to a graph of the total metal ion concentration versus the color development ratio of the metal indicator in the case of no sample (control system). The amount of the partial structure or compound having strong metal affinity present as an impurity is
It can be determined from the amount of metal ions added up to the original starting point.
【0078】これらの試料の場合は金属指示薬の選択は
重要である。金属イオンに対する親和性については、不
純物と金属結合性基の中間に金属指示薬が位置すること
が好ましい。高分子化合物の識別法 金属結合性基の存在状態を調べる場合は、1種類の金属
イオンのみを用いて測定することが可能である。それだ
けでなく、本測定法においては複数の金属イオンを用い
ることができ、カルボキシル基、アミノ基、水酸基等の
金属結合性基の存在状態についてより多くの知見を得る
ことができる。実施例1、2はCaイオンについての金
属親和性(金属イオン結合力)の評価、実施例3はSr
イオンについての金属親和性の評価である。用いた試料
はポリアスパラギン酸のナトリウム塩であり、合成法の
相違によりCF110、MまたはEと記した。Caイオ
ンとSrイオンについての金属親和性が試料により異な
るが、相違の度合いに差が見られる。実施例では、Eの
Caイオン結合力/CF110のCaイオン結合力=
0.38に対して、EのSrイオン結合力/CF110
のSrイオン結合力=0.134である。その結果、多
面的に金属親和性が評価でき、詳細な高分子化合物の識
別ができる。いいかえれば、金属イオン選択性を定量的
に解析できる。In the case of these samples, the choice of the metal indicator is important. Regarding the affinity for the metal ion, it is preferable that the metal indicator is located between the impurity and the metal binding group. When examining the existence state of the metal-binding group, it is possible to measure using only one kind of metal ion. In addition, a plurality of metal ions can be used in the present measurement method, and more knowledge can be obtained on the presence of metal-binding groups such as a carboxyl group, an amino group, and a hydroxyl group. Examples 1 and 2 evaluate the metal affinity (metal ion binding force) for Ca ions, and Example 3
This is an evaluation of metal affinity for ions. The sample used was the sodium salt of polyaspartic acid and was designated CF110, M or E depending on the synthesis method. The metal affinity for Ca ions and Sr ions differs depending on the sample, but there is a difference in the degree of difference. In the embodiment, the Ca ion binding force of E / the Ca ion binding force of CF110 =
0.38, the Sr ion binding force of E / CF110
Is Sr ion binding force = 0.134. As a result, metal affinity can be evaluated from many aspects, and detailed identification of a polymer compound can be performed. In other words, the metal ion selectivity can be quantitatively analyzed.
【0079】本発明方法の金属親和性による識別は、金
属結合性を示す重合体または高分子化合物であれば特に
限定されることなく可能である。例えば、金属親和性の
測定法は、ポリペプチド類、ポリアミン類、ポリアクリ
ル酸類をはじめとするポリカルボン酸、ポリアミノ酸
類、ポリエチレングリコール類やポリプロピレングリコ
ール類等のポリエーテル類等の合成高分子化合物やタン
パク質、酸性多糖類、アミノ多糖類、リグニン類等の生
体高分子化合物、生体高分子化合物の誘導体(修飾物、
変性物)も誘導体化の状態を識別するために適用可能で
ある。The identification according to the metal affinity in the method of the present invention can be carried out without any particular limitation as long as it is a polymer or a polymer compound exhibiting metal binding properties. For example, methods for measuring metal affinity include synthetic high molecular compounds such as polypeptides, polyamines, polycarboxylic acids including polyacrylic acids, polyamino acids, and polyethers such as polyethylene glycols and polypropylene glycols. , Proteins, acidic polysaccharides, amino polysaccharides, lignins and other biopolymer compounds, derivatives of biopolymer compounds (modifications,
Modifications) can also be applied to identify the state of derivatization.
【0080】通常の分析方法ではモノマー(単量体)単
位の組成はわかっていても、モノマー単位の配向、配置
等の解析が困難である例が数多く存在する。本発明の測
定方法はこれらの高分子化合物を識別でき、モノマー単
位の配向、配置に関する多くの知見が得られる。また、
高分子化合物の構造の一部が修飾された場合、通常の方
法では分析しがたいと考えらるが、本発明の測定方法は
容易に適用できる。There are many examples in which the analysis of the orientation and arrangement of the monomer units is difficult even though the composition of the monomer units is known by ordinary analysis methods. The measurement method of the present invention can identify these polymer compounds, and can obtain a lot of knowledge on the orientation and arrangement of monomer units. Also,
When a part of the structure of the polymer compound is modified, it is considered difficult to analyze by a normal method, but the measuring method of the present invention can be easily applied.
【0081】それだけでなく、本発明方法は、酸化物や
硫化物などの無機高分子、あるいは酸化物や硫化物の構
造を主要構造とする無機高分子イオンなどにも適用可能
である。産業上有用な好ましい適用例としては、リチウ
ムイオン電池の材料であるコバルト、ニッケル、マンガ
ンなどを含む金属酸化物の識別などが挙げられる。In addition, the method of the present invention can be applied to inorganic polymers such as oxides and sulfides, and inorganic polymer ions having oxides and sulfides as main structures. Preferred examples of industrially useful applications include identification of metal oxides containing cobalt, nickel, manganese, etc., which are materials for lithium ion batteries.
【0082】[0082]
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。実施例では合成法が異なるポリアスパラギン酸塩
を試料としているが、金属結合性基のモル濃度とモノマ
ー単位のモル濃度は等しいとして扱うことができる。表
1、2においてはモノマー単位の濃度を基準とした金属
イオン結合力を示したが、金属結合性基のモル濃度を基
準とした値と同じになる。実施例1 Tm sampleの測定―――測定は直径25mm(内径23
mm)の試験管を用いて行った。試験管に6.50ml
の蒸留水と1.00mlの試料水溶液(濃度2%)を注
入し、1.00mlのKOH(濃度50w/v)、金属
指示薬NNを添加した。この条件でNNによる吸光度
(波長470nm)は0.200±0.03としたが、
100倍希釈NNの添加量は7.0mgであったのでN
Nの濃度は18.9μMと見積もられた。5mMの塩化
カルシウム水溶液を0.010mlずつ添加して吸光度
を測定した。吸光度が0.28になった時点で25mM
の塩化カルシウム水溶液を0.20ml添加した。通常
はこの状態で発色率はほぼ100%であるが、念のため
に25mMの塩化カルシウム水溶液を0.10ml追加
して吸光度上昇がないことを確認した。この測定では測
定中の液量増加により吸光度が減少することになるの
で、ランベルト−ベールの法則に従って吸光度を補正し
た。また、NNの退色を抑えるために窒素をゆっくり吹
き込むバブリングを行った。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, polyaspartates having different synthesis methods are used as samples, but the molar concentration of the metal-binding group and the molar concentration of the monomer unit can be treated as being equal. In Tables 1 and 2, the metal ion binding force based on the concentration of the monomer unit is shown, but the value is the same as the value based on the molar concentration of the metal binding group. Example 1 Measurement of Tm sample --- Measurement: 25 mm in diameter (inner diameter 23
mm) using a test tube. 6.50 ml in test tube
Of distilled water and 1.00 ml of a sample aqueous solution (concentration: 2%) were injected, and 1.00 ml of KOH (concentration: 50 w / v) and a metal indicator NN were added. Under these conditions, the absorbance by NN (wavelength 470 nm) was 0.200 ± 0.03,
Since the addition amount of 100-fold diluted NN was 7.0 mg,
The concentration of N was estimated at 18.9 μM. The absorbance was measured by adding 0.010 ml of a 5 mM aqueous calcium chloride solution. 25 mM when the absorbance becomes 0.28
0.20 ml of an aqueous solution of calcium chloride was added. Normally, the color development rate is almost 100% in this state, but it was confirmed that 0.10 ml of a 25 mM calcium chloride aqueous solution was added to make sure that the absorbance did not increase. In this measurement, the absorbance was decreased due to an increase in the amount of liquid during the measurement. Therefore, the absorbance was corrected according to the Lambert-Beer law. In addition, bubbling was performed by slowly blowing nitrogen to suppress fading of NN.
【0083】Caイオン添加濃度と補正した吸光度をプ
ロットした。発色率50%におけるCaイオン添加濃度
(Tm sample)を求めた。The Ca ion concentration and the corrected absorbance were plotted. The Ca ion addition concentration (Tm sample) at a coloring ratio of 50% was determined.
【0084】ここに示した方法により、ポリアスパラギ
ン酸試料(CF110、E)の金属イオン結合力を測定
した結果を表1.に示す。Tm blankの測定――― Tm sa
mpleの測定と同様にして操作したが、試料水溶液の替り
に蒸留水を用いた。結果を表1.に示した。The results of measuring the metal ion binding force of the polyaspartic acid sample (CF110, E) by the method described here are shown in Table 1. Shown in Measurement of Tm blank --- Tm sa
The operation was performed in the same manner as in the measurement of mple, but distilled water was used instead of the sample aqueous solution. Table 1 shows the results. It was shown to.
【0085】[0085]
【表1】 [Table 1]
【0086】表1の金属イオン結合力は式 13により計
算した(ここで、試料CF110の場合、Tm sample =
44.2μM、R =0.5、Tind sample=19.0μM
-1、Tm blank=35.3μM、Tind blank=19.2μ
M-1、 [s] =17.18mMである)。The metal ion binding force in Table 1 was calculated by Equation 13 (here, in the case of sample CF110, Tm sample =
44.2 μM, R = 0.5, Tind sample = 19.0 μM
-1 , Tm blank = 35.3 μM, Tind blank = 19.2 μM
M -1 , [s] = 17.18 mM).
【0087】また、スキャッチャード(型)プロットで
処理した結果を、図3(対照)、図4(CF110)及
び図5(E)に示す。ここで、図3において kind =3
8.1×103 M-1、図4においてkexp =27.5×
103 M-1、金属イオン結合力( kind /kexp −1)
/ [s]=22.4M-1、図5においてkexp =33.3
×103 M-1、金属イオン結合力( kind /kexp −
1) / [s]=8.4M-1であった。The results of processing with Scatchard (type) plots are shown in FIG. 3 (control), FIG. 4 (CF110) and FIG. 5 (E). Here, in FIG. 3, kind = 3
8.1 × 10 3 M −1 , kexp = 27.5 × in FIG.
10 3 M -1 , metal ion binding force (kind / kexp -1)
/[s]=22.4M −1 , kexp = 33.3 in FIG.
× 10 3 M −1 , metal ion binding force (kind / kexp−
1) / [s] = 8.4 M −1
【0088】本発明のデータ処理法(オダプロット)で
解析した結果は、図1(CF−110、金属イオン結合
力20.9M-1)、図2(E、金属イオン結合力10.
3M -1)に示す。In the data processing method (oda plot) of the present invention,
The result of the analysis is shown in FIG. 1 (CF-110, metal ion binding
Power 20.9M-1), FIG. 2 (E, metal ion binding force 10.
3M -1).
【0089】なお、測定値自体の誤差のためデータ処理
法により求められる金属イオン結合力の数値に差がで
る。実施例 2 Tm sampleの測定―――金属イオンの不純物を含む場合
の例として、マグネシウムを含むポリアスパラギン酸を
試料とした。試料(2%)1.00mlに0.100m
lのKOH(濃度50w/v)を加え、10分間置き、
遠心分離して沈殿を分離した。沈殿は蒸留水1.00m
lずつで2回洗い、洗液は遠心分離した試料液に加え
た。試料液は直径25mm(内径23mm)の試験管に
移し、水4.50mlと0.90mlのKOH(濃度5
0w/v)、金属指示薬NNを添加した。この条件で、
NNによる吸光度(波長470nm)は0.224とし
た。10mMのEDTAを0.0100mlずつ加え
た。吸光度減少の大部分はEDTAを0.0300ml
加えた時点までに生じたが、念のためにEDTAを0.
0400ml追加した。ここで得られた溶液のマグネシ
ウムは、EDTAと強固に結合しているので以下の測定
には影響を与えない。従って、以降の測定操作は金属イ
オンと親和性が高い金属結合性基や化合物を含む試料の
測定と同じということになる。Note that there is a difference in the numerical value of the metal ion binding force obtained by the data processing method due to an error in the measured value itself. Example 2 Measurement of Tm sample--As an example in the case of containing impurities of metal ions, a sample was made of polyaspartic acid containing magnesium. 0.100m for 1.00ml of sample (2%)
1 KOH (concentration 50 w / v), add for 10 minutes,
The precipitate was separated by centrifugation. Precipitation is 1.00m of distilled water
Each wash was performed twice, and the wash was added to the centrifuged sample solution. The sample solution was transferred to a test tube having a diameter of 25 mm (inner diameter of 23 mm), and 4.50 ml of water and 0.90 ml of KOH (concentration: 5) were used.
0 w / v), the metal indicator NN was added. Under these conditions,
The absorbance by NN (wavelength 470 nm) was 0.224. 0.0100 ml of 10 mM EDTA was added. Most of the decrease in absorbance is 0.0300 ml of EDTA
Although it occurred by the time of addition, EDTA was set to 0.
0400 ml was added. Since the magnesium in the solution obtained here is firmly bound to EDTA, it does not affect the following measurements. Therefore, the subsequent measurement operation is the same as the measurement of a sample containing a metal-binding group or compound having a high affinity for a metal ion.
【0090】溶液にはNNを追加して、NNによる吸光
度(波長470nm)を0.205とした。5mMの塩
化カルシウム水溶液を0.010mlずつ添加して吸光
度を測定した。塩化カルシウム水溶液を0.080ml
添加した時点で吸光度は0.203となった。吸光度が
0.32を超えた時点で25mMの塩化カルシウム水溶
液を0.20ml添加した。測定中の液量増加による吸
光度減少についてランベルト−ベールの法則に従って補
正した。また、NNの退色を抑えるために窒素をゆっく
り吹き込むバブリングを行った。NN was added to the solution to adjust the absorbance (wavelength 470 nm) of NN to 0.205. The absorbance was measured by adding 0.010 ml of a 5 mM aqueous calcium chloride solution. 0.080 ml of calcium chloride aqueous solution
At the time of addition, the absorbance was 0.203. When the absorbance exceeded 0.32, 0.20 ml of a 25 mM calcium chloride aqueous solution was added. A decrease in absorbance due to an increase in the amount of liquid during the measurement was corrected according to the Lambert-Beer law. In addition, bubbling was performed by slowly blowing nitrogen to suppress fading of NN.
【0091】Caイオン添加濃度と補正した吸光度をプ
ロットし、発色率 50%におけるCaイオン添加濃度(T
m sample)を求めた。The Ca ion addition concentration and the corrected absorbance were plotted, and the Ca ion addition concentration (T
m sample).
【0092】ここに示した方法によりポリアスパラギン
酸試料(M)の金属イオン結合力を測定した結果を表
1.に示す。実施例3 Tm sampleの測定―――測定は直径25mm(内径23
mm)の試験管を用いて行った。試験管に6.50ml
の蒸留水と1.00mlの試料水溶液(濃度2%)を注
入し、1.00mlのKOH(濃度50w/v)、金属
指示薬NNを添加した(波長470nmの吸光度0.1
9−0.199、濃度18−18.8μM)。150m
Mの塩化ストロンチウム水溶液を小量(初期は0.01
0ml)づつ吸光度の増加が見られなくなるまで添加し
て吸光度を測定した。この測定では、測定中の液量増加
により吸光度が減少することになるのでランベルト−ベ
ールの法則に従って吸光度を補正した。また、NNの退
色を抑えるために窒素をゆっくり吹き込むバブリングを
行った。Table 1 shows the results of measuring the metal ion binding force of the polyaspartic acid sample (M) by the method shown here. Shown in Example 3 Measurement of Tm sample --- Measurement: 25 mm in diameter (inner diameter: 23
mm) using a test tube. 6.50 ml in test tube
Of distilled water and 1.00 ml of a sample aqueous solution (concentration 2%), and 1.00 ml of KOH (concentration 50 w / v) and a metal indicator NN were added (absorbance 0.1 at a wavelength of 470 nm).
9-0.199, concentration 18-18.8 μM). 150m
M strontium chloride aqueous solution in a small amount (0.01
(0 ml) until no increase in absorbance was observed. In this measurement, the absorbance was decreased according to the increase in the amount of liquid during the measurement, so the absorbance was corrected according to the Lambert-Beer law. In addition, bubbling was performed by slowly blowing nitrogen to suppress fading of NN.
【0093】Srイオン添加濃度と補正した吸光度をプ
ロットした。発色率50%におけるSrイオン添加濃度
(Tm sample)を求めた。The concentration of Sr ions added and the corrected absorbance were plotted. The Sr ion addition concentration (Tm sample) at a coloring ratio of 50% was determined.
【0094】ここに示した方法により、ポリアスパラギ
ン酸試料(CF110、E)の金属イオン結合力を測定
した結果を表2.に示す。Tm blankの測定――― Tm sa
mpleの測定と同様にして操作したが試料水溶液の代わり
に蒸留水を用いた。結果を表2.に示す。Table 2 shows the results of measuring the metal ion binding force of the polyaspartic acid sample (CF110, E) by the method shown here. Shown in Measurement of Tm blank --- Tm sa
The operation was performed in the same manner as in the measurement of mple, but distilled water was used instead of the sample aqueous solution. Table 2 shows the results. Shown in
【0095】[0095]
【表2】 [Table 2]
【0096】実施例4 Tm sampleの測定―――測定は直径25mm(内径23
mm)の試験管を用いて行った。試験管に10.00m
lの蒸留水にポリアスパラギン酸試料(CF110、濃
度50.3%0.1ml)を注入し、1.00mlのK
OH濃度0.2M)、金属指示薬TPCを添加した。こ
の条件でTPC(Thymolphthalein Complexone、3,3'-Bi
s[N,N-bis(carboxymethyl)aminomethyl]thymolphthalei
n)による吸光度(波長610nm)は0.205(濃
度11μM)とした。25mMの塩化カルシウム水溶液
を添加して吸光度を測定した。添加量が0.2mlにな
った時点で吸光度はほとんど変化しなくなった。このと
きの発色率を100%とした。この測定では、測定中の
液量増加により吸光度が減少することになるのでランベ
ルト−ベールの法則に従って吸光度を補正した。 Example 4 Measurement of Tm sample --- Measurement was performed with a diameter of 25 mm (inner diameter of 23).
mm) using a test tube. 10.00m in test tube
A polyaspartic acid sample (CF110, concentration 50.3% 0.1 ml) was injected into 1 l of distilled water, and 1.00 ml of K
(OH concentration 0.2 M) and a metal indicator TPC were added. Under these conditions, TPC (Thymolphthalein Complexone, 3,3'-Bi
s [N, N-bis (carboxymethyl) aminomethyl] thymolphthalei
The absorbance (wavelength 610 nm) according to n) was 0.205 (concentration 11 μM). A 25 mM aqueous solution of calcium chloride was added and the absorbance was measured. When the amount of addition became 0.2 ml, the absorbance hardly changed. The coloring ratio at this time was set to 100%. In this measurement, the absorbance was reduced according to the Lambert-Beer law, because the absorbance decreased due to the increase in the liquid volume during the measurement.
【0097】Caイオン添加濃度と補正した吸光度をプ
ロットし、発色率50%におけるCaイオン添加濃度を
求めた。Tm sampleは21.5μMであった。Tm blank
の測定――― Tm sampleの測定と同様にして操作したが
試料の代わりに蒸留水を用いた。TPCによる吸光度は
0.198とした。Tm blankは3.9μMであった。The Ca ion concentration and the corrected absorbance were plotted, and the Ca ion concentration at a color development rate of 50% was determined. Tm sample was 21.5 μM. Tm blank
Measurement—Operation was performed in the same manner as the measurement of Tm sample, but distilled water was used instead of the sample. The absorbance by TPC was 0.198. Tm blank was 3.9 μM.
【0098】この測定の結果、偏差は17.6μM であ
ることがわかった。As a result of this measurement, it was found that the deviation was 17.6 μM.
【0099】[0099]
【発明の効果】金属指示薬の発色が測定試料の添加によ
り変化することを利用することにより金属親和性を評価
できる。金属親和性を指標として高分子化合物の識別が
できる。金属イオン結合性基の存在状態に関する知見が
得られる。The metal affinity can be evaluated by utilizing the fact that the color of the metal indicator changes with the addition of the measurement sample. High molecular compounds can be identified using metal affinity as an index. Information on the state of the metal ion-binding group can be obtained.
【図1】本発明の方法による、試料CF−110に関す
るオダプロットの一例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing an example of an Oda plot for a sample CF-110 according to the method of the present invention.
【図2】本発明の方法による、試料Eに関するオダプロ
ットの一例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of an Oda plot for Sample E according to the method of the present invention.
【図3】NNを用いたスキャッチャードプロット法によ
る、対照に関する{1/(1−R)}とTm/R(ただ
し、mはCaである。)との関係の一例を示すグラフで
ある。FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between {1 / (1-R)} and Tm / R (where m is Ca) for a control by the Scatchard plot method using NN. .
【図4】NNを用いたスキャッチャードプロット法によ
る、試料CF−110に関する{1/(1−R)}とT
m/R(ただし、mはCaである。)との関係の一例を
示すグラフである。FIG. 4 shows {1 / (1-R)} and T for sample CF-110 by the Scatchard plot method using NN.
It is a graph which shows an example of the relationship with m / R (however, m is Ca.).
【図5】NNを用いたスキャッチャードプロット法によ
る、試料Eに関する{1/(1−R)}とTm/R(た
だし、mはCaである。)との関係の一例を示すグラフ
である。FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between {1 / (1-R)} and Tm / R (where m is Ca) for sample E by the Scatchard plot method using NN. is there.
Claims (5)
発色との関係、金属イオン溶液の添加量と金属指示薬の
発色率との関係、金属イオン全濃度と金属指示薬の発色
との関係または金属イオン全濃度と金属指示薬の発色率
との関係を調べ、かかる関係が測定試料の添加により変
化することを指標とすることを特徴とする金属親和性を
測定する方法。1. The relationship between the amount of addition of a metal ion solution and the coloration of a metal indicator, the relationship between the amount of addition of a metal ion solution and the coloration rate of a metal indicator, the relationship between the total concentration of metal ions and the coloration of a metal indicator, or a metal. A method for measuring metal affinity, in which the relationship between the total ion concentration and the coloring ratio of a metal indicator is examined, and the change in the relationship due to the addition of a measurement sample is used as an index.
による金属イオン全濃度の変化(偏差)、または 金属イオン結合力 を用いる請求項1に記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein a change (deviation) in the total concentration of metal ions due to the addition of a measurement sample or a metal ion binding force at a specific coloring ratio of the metal indicator is used as an index of metal affinity.
の方法で求める請求項2に記載の方法: 【数1】 または 【数2】 として計算する方法:ここで、 Tm sample、 Tm blank
はそれぞれ金属指示薬発色率 Rにおける試料添加系、対
照系の金属イオン全濃度を、[s]は金属結合性基の濃度
を、Tind sample、 Tind blankはそれぞれ試料添加系、
対照系の金属指示薬の濃度を示す。 試料添加系について金属イオン添加濃度と金属指示薬
の発色率との関係からスキャッチャード(型)プロット
により、見かけの金属イオンと金属指示薬の結合定数k
exp を求め、(kind /kexp −1)/[s]として金
属イオン結合力を求める方法:ここで、kind は金属イ
オンと金属指示薬との結合定数、 [s] は金属結合性基
の濃度である。 試料添加系と対照系との差{Δ/(1−R)}を調
べ、{Δ/(1−R)}と1/(1−R)に見られる比例
定数、または、{Δ/(1−R)}と [s]/(1−R)
に見られる比例定数をもとに金属イオン結合力を求める
方法:ここで、{Δ/(1−R)}は(kind /R)×
(偏差)またはスキャッチャード(型)プロットにおけ
る試料添加系と対照系との差に相当し、Rは金属指示薬
発色率、[s]は金属結合性基の濃度、kind は金属イオ
ンと金属指示薬との結合定数を示す。3. The method according to claim 2, wherein the metal ion binding force is determined by the following method. Or How to calculate: where, Tm sample, Tm blank
Is the total metal ion concentration of the sample addition system and control system at the metal indicator color development rate R, [s] is the concentration of the metal binding group, Tind sample and Tind blank are the sample addition system,
Shows the concentration of the control metal indicator. From the relationship between the metal ion addition concentration and the color development rate of the metal indicator, the apparent binding constant k between the metal ion and the metal indicator was determined by Scatchard (type) plot for the sample addition system.
A method of calculating exp, and calculating the metal ion binding force as (kind / kexp-1) / [s]: where, kind is the binding constant between the metal ion and the metal indicator, and [s] is the concentration of the metal binding group. is there. The difference {Δ / (1-R)} between the sample-added system and the control system was examined, and the proportionality constant found in {Δ / (1-R)} and 1 / (1-R), or {Δ / ( 1-R)} and [s] / (1-R)
To find the metal ion binding force based on the proportionality constant found in the above equation: where {Δ / (1-R)} is (kind / R) ×
(Deviation) or the difference between the sample addition system and the control system in the Scatchard (type) plot, where R is the color development rate of the metal indicator, [s] is the concentration of the metal binding group, and Kind is the metal ion and the metal indicator. And shows the binding constant.
3のいずれか1項に記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein NN is used as the metal indicator.
4. The method according to any one of the above items 3.
〜4のいずれか1項に記載の金属親和性の測定方法およ
び指標を用いる高分子化合物の識別法。5. The method according to claim 1, wherein the measurement sample is a polymer compound.
5. A method for identifying a polymer compound using the metal affinity measurement method and index according to any one of items 4 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10340331A JP2000162128A (en) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | Discrimination of polymer compound by metal affinity |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004283161A (en) * | 2003-03-04 | 2004-10-14 | Eiken Chem Co Ltd | Method for detecting existence or nonexistence of nucleic acid amplification and apparatus for the same |
JP2007263632A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Miura Co Ltd | Method and kit for measuring chelating agent |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP10340331A patent/JP2000162128A/en active Pending
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