JP2003327579A - Ionophore comprising azaannulene derivative, sensitive membrane and ion sensor using the same - Google Patents

Ionophore comprising azaannulene derivative, sensitive membrane and ion sensor using the same

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JP2003327579A
JP2003327579A JP2002134654A JP2002134654A JP2003327579A JP 2003327579 A JP2003327579 A JP 2003327579A JP 2002134654 A JP2002134654 A JP 2002134654A JP 2002134654 A JP2002134654 A JP 2002134654A JP 2003327579 A JP2003327579 A JP 2003327579A
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ionophore
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隆代 森内
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康彦 澁谷
Toshiki Tsujinaka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ionophore having high sensitivity to a transition metal ion and an ion sensor and an ion-exchange membrane containing the same. <P>SOLUTION: The ionophore for the transition metal ion comprises a [14] azaannulene derivative represented by formula (I) (R<SP>1</SP>to R<SP>4</SP>are the same or different and are each a hydrogen atom or an alkyl group; R<SP>5</SP>and R<SP>6</SP>are the same or different and are each a hydrogen atom, a halogen atom, a carbonyl group, an azo group or an alkyl group containing an electronegative substituent group; R<SP>2</SP>and R<SP>5</SP>, R<SP>4</SP>and R<SP>6</SP>or R<SP>5</SP>and R<SP>6</SP>may be connected by an alkylene chain which may contain a substituent group; R<SP>a</SP>to R<SP>d</SP>are the same or different and are each a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a carbonyl group; R<SP>a</SP>and R<SP>b</SP>and R<SP>c</SP>and R<SP>d</SP>may be connected by an alkylene group which may contain a substituent group). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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】この出願の発明は、高い選択
性で銅イオン等の遷移金属イオンやハロゲンイオン等の
アニオンを認識できるイオノフォアとそれを用いたイオ
ンセンサおよびイオン選択性電極に関するものである。
さらに詳しくは、この出願の発明は、[14]アザアヌーレ
ン誘導体またはそのカチオンからなるイオノフォアとそ
れを用いたイオンセンサおよびイオン選択性電極に関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ionophore capable of recognizing transition metal ions such as copper ions and anions such as halogen ions with high selectivity, an ion sensor using the same, and an ion selective electrode. .
More specifically, the invention of this application relates to an ionophore comprising a [14] azaannulene derivative or a cation thereof, an ion sensor using the same, and an ion selective electrode.

【0002】[0002]

【従来技術とその課題】イオン選択性電極は、特定のイ
オンに感応する膜を挟んで発生する膜電位を利用し、目
的イオンを選択的に認識し、そのイオン濃度と活量を測
定するイオンセンサーである。従来、ポリビニルクロラ
イド(PVC)のような高分子膜にイオン輸送担体であ
るイオノフォア(Ionophore)が担持された膜型イオン
選択性電極が知られており、カリウムイオン、ナトリウ
ムイオン、アンモニウムイオン等に対する優れた感度や
選択性、分析の迅速さや簡便性、あるいは自動連続分析
への適用可能性などから、医療現場や環境測定において
広く使用されている。
2. Description of the Related Art Ion-selective electrodes use the membrane potential generated across a membrane sensitive to specific ions to selectively recognize target ions and measure their ion concentration and activity. It is a sensor. Conventionally, a membrane-type ion-selective electrode in which a polymer membrane such as polyvinyl chloride (Ionophore), which is an ion transport carrier, is carried on a polymer membrane is known, and is excellent for potassium ion, sodium ion, ammonium ion, etc. It is widely used in the medical field and environmental measurement because of its sensitivity and selectivity, rapid and easy analysis, and its applicability to automatic continuous analysis.

【0003】しかし、イオノフォアとして有望な多くの
クラウン、アザクラウン化合物は、配位原子の種類、空
孔サイズ、脂溶性といった点を重視して分子設計されて
いるため、これまでのところ配位性やイオンサイズが類
似した遷移金属イオンについては、精度高く識別できる
イオノフォアが知られていないのが実情である。
However, since many crown and azacrown compounds, which are promising as ionophores, are molecularly designed with emphasis on the kind of coordinating atom, the pore size, and the lipophilicity, the coordinating property so far. Regarding transition metal ions with similar ion sizes and similar ion sizes, the ionophore that can be distinguished with high accuracy is not known.

【0004】一方、多くの遷移金属イオンは毒性を有す
るため、環境保全の観点から、その排出量が制限されて
いる。したがって、メッキ工場等では、排水中の金属イ
オン濃度が排出基準値を上回らないことを常にモニター
する必要がある。例えば銅含有量は3 mg/L以下、鉛およ
び鉛化合物含有量は0.1 mg/L以下、亜鉛含有量は5 mg/L
以下であることが環境庁により定められている(環境庁
告示第64号)。しかし、現在のところ遷移金属イオン
に対するイオノフォアの開発が遅れており、これらのイ
オンを簡便に測定できるイオンセンサはない。一部、銅
イオン選択性電極が市販されているものの、高価(約13
万円)な上、測定濃度範囲は6.4×10〜6350(ppm)(株
式会社相互理化学ガラス製作所「GENERAL CATALOGUE A-
7000」p.554)と狭く、感度も低いため、排水基準値を
モニターできるようなものではない。そのため、排水基
準値は化学分析により実施されているのが実情である。
On the other hand, since many transition metal ions are toxic, their emission amount is limited from the viewpoint of environmental protection. Therefore, it is necessary to constantly monitor that the concentration of metal ions in the wastewater does not exceed the emission standard value in plating plants and the like. For example, copper content is 3 mg / L or less, lead and lead compound content is 0.1 mg / L or less, zinc content is 5 mg / L
The following is stipulated by the Environment Agency (Environment Agency Notification No. 64). However, at present, the development of ionophores for transition metal ions has been delayed, and there is no ion sensor that can measure these ions easily. Although some copper ion selective electrodes are commercially available, they are expensive (about 13
In addition, the measurement concentration range is 6.4 × 10 to 6350 (ppm) ("GENERAL CATALOGUE A-
7000 "p.554) and its sensitivity is low, so it is not something that can monitor the drainage standard value. Therefore, the actual condition is that the standard values for wastewater are implemented by chemical analysis.

【0005】したがって、この出願の発明は、以上のと
おりの問題点を解決し、遷移金属イオンに対して高い感
度を示すイオノフォアとそれを含有するイオンセンサや
イオン交換膜を提供することを課題としている。
Therefore, an object of the invention of this application is to solve the above problems and provide an ionophore having high sensitivity to transition metal ions, an ion sensor containing the ionophore, and an ion exchange membrane. There is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、以上
のとおりの課題を解決するものとして、まず、第1に
は、次式(I)
The invention of this application is intended to solve the above-mentioned problems. First, firstly, the following formula (I) is used.

【0007】[0007]

【化3】 [Chemical 3]

【0008】(ただし、R1〜R4は、同一または別異に
水素原子もしくはアルキル基であり、R5およびR6は同
一または別異に水素原子、ハロゲン原子、カルボニル
基、アゾ基、または電気陰性置換基を有するアルキル基
であり、さらに、R2とR5、R4とR6、R5とR6は置換
基を有していてもよいアルキレン鎖により連結されてい
てもよく、Ra〜Rdは同一または別異に水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、またはカルボ
ニル基であり、RaとRb、RcとRdは置換基を有してい
てもよいアルキレン鎖により連結されていてもよい)で
表される[14]アザアヌーレン誘導体から成ることを特徴
とする遷移金属イオン用イオノフォアを提供する。
(Wherein R 1 to R 4 are the same or different and each is a hydrogen atom or an alkyl group, and R 5 and R 6 are the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, a carbonyl group, an azo group, or An alkyl group having an electronegative substituent, and R 2 and R 5 , R 4 and R 6 , and R 5 and R 6 may be linked by an alkylene chain which may have a substituent, R a to R d are the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, or a carbonyl group, and R a and R b , R c and R d may have a substituent. An ionophore for a transition metal ion is provided which is composed of a [14] azaannulene derivative represented by (which may be linked by an alkylene chain).

【0009】また、第2には、この出願の発明は、次式
(II)
Secondly, the invention of this application has the following formula (II):

【0010】[0010]

【化4】 [Chemical 4]

【0011】(ただし、R1〜R4は、同一または別異に
水素原子もしくはアルキル基であり、R5およびR6は同
一または別異に水素原子、ハロゲン原子、カルボニル
基、アゾ基、または電気陰性置換基を有するアルキル基
であり、さらに、R2とR5、R4とR6、R5とR6は置換
基を有していてもよいアルキレン鎖により連結されてい
てもよく、Ra〜Rdは同一または別異に水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、またはカルボ
ニル基であり、RaとRb、RcとRdは置換基を有してい
てもよいアルキレン鎖により連結されていてもよい)で
表される[14]アザアヌーレンカチオンから成ることを特
徴とするハロゲンイオン用イオノフォアを提供する。
(Wherein R 1 to R 4 are the same or different and each is a hydrogen atom or an alkyl group, and R 5 and R 6 are the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, a carbonyl group, an azo group, or An alkyl group having an electronegative substituent, and R 2 and R 5 , R 4 and R 6 , and R 5 and R 6 may be linked by an alkylene chain which may have a substituent, R a to R d are the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, or a carbonyl group, and R a and R b , R c and R d may have a substituent. An ionophore for a halogen ion comprising a [14] azaannulene cation represented by (which may be linked by an alkylene chain).

【0012】第3には、この出願の発明は、前記第1の
発明のイオノフォアを含有することを特徴とする遷移金
属イオン用感応膜を提供する。
Thirdly, the invention of this application provides a sensitive film for a transition metal ion, which comprises the ionophore of the first invention.

【0013】この出願の発明は、また、第4には、前記
第2の発明のイオノフォアを含有することを特徴とする
ハロゲンイオン用感応膜を提供する。
Fourthly, the invention of this application provides a sensitive film for a halogen ion, characterized by containing the ionophore of the second invention.

【0014】さらに、この出願の発明は、第5には、少
なくとも前記いずれかの感応膜を有することを特徴とす
るイオンセンサを、第6には、少なくとも前記いずれか
の感応膜を有することを特徴とするイオン選択性電極
を、また、第7には、少なくとも前記いずれかの感応膜
を有することを特徴とするイオン選択性電界効果トラン
ジスタを提供する。
Further, the invention of this application is, fifthly, an ion sensor characterized by having at least one of the sensitive films, and sixthly, having at least one of the sensitive films. Provided is an ion-selective field effect transistor, and seventhly, an ion-selective field effect transistor having at least one of the sensitive films described above.

【0015】そして、この出願の発明は、第8には、前
記いずれかのイオノフォアを含有することを特徴とする
イオン交換膜をも提供する。
Eighth, the invention of this application also provides an ion exchange membrane containing any one of the above ionophores.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】この出願の発明者らは、生体分子
であるポルフィリンに類似した構造を有する[14]アザア
ヌーレン誘導体が金属錯体において堅平面を示す金属ポ
ルフィリンとは異なり、サドル型を示すことに着目し、
そのイオン選択性について鋭意研究を進め、本願発明に
至ったものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inventors of the present application show that a [14] azaannulene derivative having a structure similar to that of a biomolecule, porphyrin, exhibits a saddle type, unlike metal porphyrin which shows a rigid plane in a metal complex. Paying attention to
The inventors of the present invention have made extensive studies on the ion selectivity and arrived at the present invention.

【0017】すなわち、この出願の発明のイオノフォア
は、次式(I)
That is, the ionophore of the invention of this application has the following formula (I):

【0018】[0018]

【化5】 [Chemical 5]

【0019】(ただし、R1〜R4は、同一または別異に
水素原子もしくはアルキル基であり、R5およびR6は同
一または別異に水素原子、ハロゲン原子、カルボニル
基、アゾ基、または電気陰性置換基を有するアルキル基
であり、さらに、R2とR5、R4とR6、R5とR6は置換
基を有していてもよいアルキレン鎖により連結されてい
てもよく、Ra〜Rdは同一または別異に水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、またはカルボ
ニル基であり、RaとRb、RcとRdは置換基を有してい
てもよいアルキレン鎖により連結されていてもよい)で
表される[14]アザアヌーレン誘導体から成るイオノフォ
アを提供するものである。
(Wherein R 1 to R 4 are the same or different and each is a hydrogen atom or an alkyl group, and R 5 and R 6 are the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, a carbonyl group, an azo group, or An alkyl group having an electronegative substituent, and R 2 and R 5 , R 4 and R 6 , and R 5 and R 6 may be linked by an alkylene chain which may have a substituent, R a to R d are the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, or a carbonyl group, and R a and R b , R c and R d may have a substituent. The present invention provides an ionophore composed of a [14] azaannulene derivative represented by (which may be linked by an alkylene chain).

【0020】イオノフォアとは、前記のとおり、イオン
輸送担体を意味し、ある種のイオンと錯体を形成する分
子を指す。このようなイオノフォアとしては各種のもの
が知られており、遊離イオン濃度を測定するためのイオ
ンセンサ等において利用されている。しかし、前記のと
おり、従来公知のイオノフォアでは遷移金属イオンのよ
うにイオン半径や配位形態が類似したイオンを識別する
ことが難しかったのが実情である。
As described above, the ionophore means an ion transport carrier, and refers to a molecule that forms a complex with certain ions. Various types of such ionophores are known, and are used in ion sensors for measuring the concentration of free ions. However, as described above, it is difficult for the conventionally known ionophore to distinguish ions such as transition metal ions having similar ionic radii and coordination morphologies.

【0021】この出願の発明の[14]アザアヌーレン誘導
体から成るイオノフォアは、後述の実施例にも示すとお
り、遷移金属イオン、とくに銅イオンに対して高い選択
性を示すものである。
The ionophore composed of the [14] azaannulene derivative of the invention of the present application exhibits high selectivity for transition metal ions, particularly copper ions, as will be shown in Examples described later.

【0022】式(I)に示される[14]アザアヌーレン誘
導体そのものは公知の化合物であるが、このような化合
物が遷移金属イオンに対して高い選択性を示し、イオノ
フォアとしての利用価値が高いことはこれまで報告され
ておらず、発明者らの鋭意研究により明らかになったも
のである。
The [14] azaannulene derivative itself represented by the formula (I) is a known compound, but such a compound has a high selectivity for a transition metal ion and has a high utility value as an ionophore. It has not been reported so far, and it was clarified by the inventors' earnest research.

【0023】[14]アザアヌーレンとは、一般に、14員
環のアヌレンの炭素原子の一部が窒素原子に置換された
化合物をいう。ここでアヌレンとは、単環状の炭化水素
で、形式的に一重結合と二重結合とが交互に並んだ構造
の化合物、すなわち、単環状共役ポリエンの一般的名称
である。そして、[14]アザアヌーレン誘導体とは、[14]
アザアヌーレン上の水素原子部位に他原子や置換基を有
するものである。
[14] Azaannulene generally means a compound in which a part of carbon atoms of 14-membered ring annurene is substituted with nitrogen atoms. Here, annulene is a monocyclic hydrocarbon, which is a general name for a compound having a structure in which single bonds and double bonds are alternately arranged, that is, a monocyclic conjugated polyene. And [14] azaanurene derivative is [14]
It has another atom or a substituent at the hydrogen atom site on azaannulene.

【0024】この出願の発明の式(I)で表されるイオ
ノフォアにおいてR1〜R6およびR a〜Rdは前記のとお
りである。R1〜R4がアルキル基の場合、これらはメチ
ル、エチル、プロピル、ブチルなどから選択される。ま
た、R5、R6がハロゲン原子の場合には、塩素、臭素、
ヨウ素などが、カルボニル基の場合には−COCH3
−COC65、−COpC64NO2、−COpC642
65などが、アゾ基の場合には−N2pC64NO2
−N2pC64OCH3、−N2pC64Clなどが、そし
て、電気陰性基を有するアルキル基の場合には−CH2
CN、−CH2CO 2CH2CH3などが例示される。さら
に、R2とR5、R4とR6がそれぞれ連結している場合に
は、連結鎖としては、−(CH2n−(ただし、n=
3,4)が好ましく例示される。また、R5とR6が連結
している場合には、連結鎖としては、CO(CH2n
O−(ただし、n=3,5)が好ましく挙げられる。一
方、R a〜Rdについては、ハロゲン原子の場合、塩素、
臭素、ヨウ素等が好ましく挙げられ、アルキル基の場合
にはメチル基やエチル基が、アルコキシル基の場合には
メトキシ基、エトキシ基等が、さらに、カルボニル基の
場合には、−COC65等が挙げられる。そして、Ra
とRb、RcとRdを連結する置換基を有していてもよい
アルキレン鎖としては、ベンゼンや置換ベンゼンが好ま
しく挙げられる。
Io represented by the formula (I) of the invention of this application
R at Nofor1~ R6And R a~ RdIs the above
It is Ri. R1~ RFourWhen is an alkyl group, these are methyl
Selected from amongst, ethyl, propyl, butyl and the like. Well
RFive, R6When is a halogen atom, chlorine, bromine,
When iodine or the like is a carbonyl group, -COCH3,
-COC6HFive, -COpC6HFourNO2, -COpC6HFourN2
C6HFiveAnd the like is an azo group, -N2pC6HFourNO2,
-N2pC6HFourOCH3, -N2pC6HFourCl, etc.
In the case of an alkyl group having an electronegative group, -CH2
CN, -CH2CO 2CH2CH3Are exemplified. Furthermore
And R2And RFive, RFourAnd R6Are linked together
Is, as a connecting chain,-(CH2)n-(Where n =
3, 4) are preferably exemplified. Also, RFiveAnd R6Is connected
In the case of2)nC
O- (however, n = 3, 5) is preferable. one
One, R a~ RdFor, for a halogen atom, chlorine,
Preferred examples include bromine and iodine, and in the case of an alkyl group
Is a methyl group or an ethyl group, and is an alkoxyl group
Methoxy group, ethoxy group, etc.
In some cases, -COC6HFiveEtc. And Ra
And Rb, RcAnd RdMay have a substituent linking
As the alkylene chain, benzene and substituted benzene are preferred.
It can be mentioned correctly.

【0025】この出願の発明では、また、以上のとおり
の[14]アザアヌーレン誘導体のカチオン、すなわち次式
(II)
In the invention of this application, the cation of the [14] azaannulene derivative as described above, that is, the following formula (II)

【0026】[0026]

【化6】 [Chemical 6]

【0027】(ただし、R1〜R4、R5およびR6、Ra
〜Rdは前記のとおりである)で表される[14]アザアヌ
ーレンカチオンから成るイオノフォアをも提供する。
(However, R 1 to R 4 , R 5 and R 6 , R a
˜R d are as described above) also provides an ionophore consisting of the [14] azaanurene cation.

【0028】このようなイオノフォアは、カウンターア
ニオンとしてNiCl4 2-や[PF6 -2などを有してい
ればよい。発明者らの研究によれば、このような[14]ア
ザアヌーレンカチオンから成るイオノフォアは、後述の
実施例にも示されるとおり、ハロゲンイオン、とくにヨ
ウ素イオンに対して高い選択性を示すものである。
Such ionophore is a counter
NiCl as NionFour 2-And [PF6 -]2Have
Just do it. According to the research of the inventors, such [14]
The ionophore consisting of the annurene cation is described below.
As shown in the examples, halogen ions, especially
It shows a high selectivity for the iodine ion.

【0029】以上のとおりのこの出願の発明のイオノフ
ォアは、従来公知のイオノフォアよりも格段に高いイオ
ン選択性を示すことから、イオンセンサやイオン交換膜
への適用が期待される。
As described above, the ionophore of the invention of this application exhibits a significantly higher ion selectivity than conventionally known ionophores, and is therefore expected to be applied to ion sensors and ion exchange membranes.

【0030】したがって、この出願の発明は、以上のと
おりのイオノフォアを含有することを特徴とするイオン
感応膜をも提供する。このようなイオン感応膜は、銅イ
オン、ヨウ素イオン、プロトン、アンモニウムイオン、
リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、
マグネシウムイオン、カルシウムイオン、マンガンイオ
ン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銀イオン、亜鉛
イオン、鉛イオン、カドミウムイオン、臭素イオン、塩
素イオンなどのイオンセンサ、中でも銅イオン、ヨウ素
イオンのイオン濃度測定器用イオン選択性電極やイオン
選択性電界効果トランジスタにおけるイオン選択性膜と
して、あるいは、H+やCl-等のイオン交換膜などとし
て有用なものである。
Therefore, the invention of this application also provides an ion-sensitive membrane characterized by containing the ionophore as described above. Such ion-sensitive membranes include copper ions, iodine ions, protons, ammonium ions,
Lithium ion, sodium ion, potassium ion,
Ion sensor for magnesium ion, calcium ion, manganese ion, cobalt ion, nickel ion, silver ion, zinc ion, lead ion, cadmium ion, bromine ion, chlorine ion, among others, ion selection for copper ion, iodine ion ion concentration measuring instrument It is useful as an ion-selective film in a conductive electrode or an ion-selective field effect transistor, or as an ion-exchange film for H + or Cl .

【0031】この出願の発明において、感応膜の形態は
特に限定されない。使用される環境に応じて適宜選択す
ればよいが、具体的には、ポリ塩化ビニル、シリコンゴ
ム、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、フォトレジス
ト、漆などの公知の高分子を膜材料として前記の[14]ア
ザアヌーレン誘導体や[14]アザアヌーレンカチオンを担
持すればよい。例えば、前記の[14]アザアヌーレン誘導
体あるいは[14]アザアヌーレンカチオンを任意の組成で
膜材料と混合し、溶媒に溶解してキャストしたり、前記
の[14]アザアヌーレン誘導体や[14]アザアヌーレンカチ
オンと膜材料とともに、可塑剤を混合し、必要に応じて
溶媒に溶解あるいは分散して成膜させたりすれば液体膜
を得ることができる。また、溶媒キャスト法や焼成等の
公知の方法により固体膜を得ることもできる。この出願
の発明においては、イオンセンサやイオン交換膜等の用
途において高いイオン選択性を実現できる液体膜が好ま
しい。
In the invention of this application, the form of the sensitive film is not particularly limited. It may be appropriately selected depending on the environment in which it is used. Specifically, known polymers such as polyvinyl chloride, silicone rubber, polyvinylidene chloride, polyurethane, photoresist, and lacquer are used as the film material [14]. ] An azaannulene derivative or [14] azaannulene cation may be supported. For example, the above-mentioned [14] azaannulene derivative or [14] azaannulene cation is mixed with a film material in an arbitrary composition, dissolved in a solvent and cast, or the above-mentioned [14] azaannulene derivative or [14] azaannule derivative. A liquid film can be obtained by mixing a len cation and a film material together with a plasticizer and, if necessary, dissolving or dispersing it in a solvent to form a film. Also, a solid film can be obtained by a known method such as a solvent casting method or baking. In the invention of this application, a liquid membrane that can realize high ion selectivity in applications such as an ion sensor and an ion exchange membrane is preferable.

【0032】液体膜を得る場合、イオノフォア/膜材料
/可塑剤(あるいは硬化剤)の組成はとくに限定されな
い。好ましくは、全量に対してイオノフォアを0.2〜20
wt%、より好ましくは1〜5wt%とし、膜材料を20〜
30wt%とし、可塑剤を50〜80重量%、より好ましくは
60〜70重量%とする(ただし、合計量量は100wt%と
する)。
In obtaining a liquid film, the composition of ionophore / membrane material / plasticizer (or curing agent) is not particularly limited. Preferably, the ionophore is 0.2 to 20 relative to the total amount.
wt%, more preferably 1 to 5 wt% and the film material to 20 to
30 wt%, 50-80 wt% plasticizer, more preferably
60 to 70% by weight (however, the total amount is 100% by weight).

【0033】このような液体膜において、可塑剤は、一
般に膜電極を作製する際に使用されるものであればよ
く、特に限定されない。具体的には、2−ニトロオクチ
ルエーテル(NPOE)、4−ニトロフェニルフェニルエー
テル(NPPE)、アジピン酸ビス(1−ブチルペンチル)
(BBPA)、セバシン酸ジブチル(DBS)、フタル酸ジブ
チル(DBP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、ジオクチル
フェニルリン酸(DOPP)、セバシン酸ジオクチル(DO
S)、2−ニトロフェニルフェニルエーテル(NPPE)、
ジベンジルエーテル(DBE)、デカノール、2−ニトロ
フェニルドデシルエーテル、2−フルオロー2’−ニト
ロジフェニルエーテルなどが例示される。中でも、可塑
剤自体の電極応答が良好でイオノフォアとの相溶性が高
いNPOEが好ましい。さらに、このような液体膜には、目
的イオン以外のイオン(対イオン)の膜中への取り込み
を防ぐために、テトラキス[3,5−ビス(トリフルオ
ロメチル)フェニル]ホウ酸カリウム(KTFPB)、テト
ラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニ
ル]ホウ酸ナトリウム(NaTFPB)、テトラキス(4−ク
ロロフェニル)ホウ酸カリウム(KTpClPB)、テトラキ
ス(4−クロロフェニル)ホウ酸ナトリウム(NaTpClP
B)、テトラキスフェニルホウ酸カリウム(KTPB)、テ
トラキスフェニルホウ酸ナトリウム(NaTPB)、テトラ
フェニルホウ酸カリウム(KTPB)、テトラフェニルホウ
酸ナトリウム(NaTPB)、テトラキス[3,5−ビス
(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メト
キシ−2−プロピル)フェニル]ホウ酸ナトリウム等の
塩を添加してもよい。
In such a liquid film, the plasticizer is not particularly limited as long as it is generally used in producing a membrane electrode. Specifically, 2-nitrooctyl ether (NPOE), 4-nitrophenyl phenyl ether (NPPE), bis (1-butylpentyl) adipate
(BBPA), dibutyl sebacate (DBS), dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), dioctyl phenyl phosphate (DOPP), dioctyl sebacate (DO
S), 2-nitrophenyl phenyl ether (NPPE),
Examples thereof include dibenzyl ether (DBE), decanol, 2-nitrophenyl dodecyl ether, 2-fluoro-2′-nitrodiphenyl ether and the like. Of these, NPOE is preferable because the plasticizer itself has good electrode response and high compatibility with the ionophore. Further, in such a liquid film, potassium tetrakis [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] borate (KTFPB), in order to prevent the incorporation of ions (counterions) other than the target ions into the film, Sodium tetrakis [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] borate (NaTFPB), potassium tetrakis (4-chlorophenyl) borate (KTpClPB), sodium tetrakis (4-chlorophenyl) borate (NaTpClP)
B), potassium tetrakisphenylborate (KTPB), sodium tetrakisphenylborate (NaTPB), potassium tetraphenylborate (KTPB), sodium tetraphenylborate (NaTPB), tetrakis [3,5-bis (1,1) , 1,3,3,3-hexafluoro-2-methoxy-2-propyl) phenyl] sodium salt such as borate may be added.

【0034】この出願の発明は、さらに、以上のとおり
の感応膜を有することを特徴とするイオンセンサ(イオ
ン選択性電極、イオン選択性電界効果トランジスタ等)
およびイオン交換膜をも提供する。
The invention of this application further includes an ion sensor (ion-selective electrode, ion-selective field effect transistor, etc.) having the sensitive film as described above.
And an ion exchange membrane is also provided.

【0035】イオンセンサとは、溶液中の特定イオンの
濃度を定量できるという特徴を有し、特定イオンの濃度
モニターや水質分析など広い分野で使用されている。イ
オンセンサの好ましい例としては、イオン選択性電極が
挙げられる。
The ion sensor has a feature that the concentration of a specific ion in a solution can be quantified, and is used in a wide field such as a concentration monitor of a specific ion and water quality analysis. A preferable example of the ion sensor is an ion selective electrode.

【0036】イオン選択性電極の構成はとくに限定され
ず、一般に公知(例えば、勝孝,化学センサ,Vol.17,
No.1,12-21 (2001);石橋信彦,城昭典,ぶんせき,21
0-218 (1978);石橋信彦,ぶんせき,209-219 (1976)な
ど)の各種のものが適用される。具体的には、〔比較電
極〕/〔試料溶液〕/〔イオン選択性電極〕=〔Ag-AgC
l/3.3 M KCl/0.1 M CH3COOLi〕/〔試料溶液〕/〔感応
膜/内部溶液/Ag-AgCl〕の構成を有するものが例示され
る。このようなイオン選択性電極は、すなわち、公知の
イオン選択性電極において、イオノフォアとして、前記
のこの出願の発明のイオノフォアを含有するものであ
る。従来使用されているイオン検知材料に代えて前記[1
4]アザアヌーレン誘導体または[14]アザアヌーレンカチ
オンを含有する感応膜を使用することにより、これまで
実現されなかった高い遷移金属選択性やハロゲンイオン
選択性が実現されるものである。このようなイオン選択
性電極は、例えば市販のイオン電極キット(DKK社製
など)を用いて容易に組み立てることができる。
The structure of the ion-selective electrode is not particularly limited and is generally known (eg Katsutaka, Chemical Sensor, Vol. 17,
No.1, 12-21 (2001); Nobuhiko Ishibashi, Akinori Jo, Bunseki, 21
0-218 (1978); Nobuhiko Ishibashi, Bunseki, 209-219 (1976), etc.). Specifically, [reference electrode] / [sample solution] / [ion-selective electrode] = [Ag-AgC
An example is one having a structure of l / 3.3 M KCl / 0.1 M CH 3 COOLi] / [sample solution] / [sensitive film / internal solution / Ag-AgCl]. Such an ion-selective electrode is a known ion-selective electrode containing the ionophore of the above-mentioned invention of this application as an ionophore. The above [1
By using a sensitive film containing a [4] azaannulene derivative or a [14] azaannulene cation, high transition metal selectivity and halogen ion selectivity, which have hitherto not been realized, are realized. Such an ion-selective electrode can be easily assembled using, for example, a commercially available ion electrode kit (manufactured by DKK, etc.).

【0037】この出願の発明のイオン選択性電極の一例
を図1に示す。例えばイオン選択性電極(1)が前記の
とおりの構成を有する場合、感応膜(11)を内部溶液
(12)に接触させる。内部溶液(12)は、特に限定され
ないが、例えば、塩化カリウム水溶液、塩化銅水溶液な
どの金属塩水溶液や塩化カリウム水溶液と他の金属塩水
溶液との混合溶液などが挙げられる。比較電極は、水素
電極、飽和カロメル電極、銀−塩化銀電極等の公知の電
極から制限なく選択されるものであってよい。
An example of the ion-selective electrode of the invention of this application is shown in FIG. For example, when the ion selective electrode (1) has the above-mentioned structure, the sensitive membrane (11) is brought into contact with the internal solution (12). The internal solution (12) is not particularly limited, but examples thereof include an aqueous solution of a metal salt such as an aqueous solution of potassium chloride and an aqueous solution of copper chloride, and a mixed solution of an aqueous solution of potassium chloride and another aqueous solution of a metal salt. The reference electrode may be selected without limitation from known electrodes such as hydrogen electrode, saturated calomel electrode, silver-silver chloride electrode and the like.

【0038】以上のとおりの感応膜を有するイオン選択
性電極を、比較電極とともに従来公知の方法に従い試料
溶液に浸漬することにより両電極間の電位差を測定すれ
ばよい。
The potential difference between the two electrodes may be measured by immersing the ion-selective electrode having the sensitive film as described above together with the reference electrode in the sample solution according to a conventionally known method.

【0039】この出願の発明のイオノフォアを用いた感
応膜を有するイオンセンサでは、複数のイオンが1溶液
中に存在する場合でも、それらのイオン選択係数の差が
大きい場合やイオンの大きさに差があるもの、さらに
は、[14]アザアヌーレン化合物との親和性に差があるも
のについては、同時にイオン濃度を測定することが可能
である。
In the ion sensor having the sensitive membrane using the ionophore of the invention of this application, even when a plurality of ions are present in one solution, there is a large difference in the ion selection coefficient between them or there is a difference in the size of the ions. It is possible to measure the ion concentration at the same time for some of the compounds having a different affinity with the [14] azaanurene compound.

【0040】以上のとおりのこの出願の発明のイオンセ
ンサは、また、イオン選択性効果トランジスタであって
もよい。このようなイオン選択性効果トランジスタは、
携帯用pHメーター等として使用できるものであり、例
えば市販のものの感応膜部分を本願発明の感応膜に置き
換えたものとすることができる。また、この出願の発明
のイオノフォアの中でも蛍光性を有するものを適用すれ
ば、イオンの補足により消光、増感などのシグナルが発
せられることから、この発明のイオンセンサは光センサ
であってもよい。
The ion sensor of the invention of this application as described above may also be an ion selective effect transistor. Such an ion selective effect transistor is
It can be used as a portable pH meter or the like, and for example, the sensitive film portion of a commercially available product can be replaced with the sensitive film of the present invention. Further, if the ionophore of the invention of this application has a fluorescent property, signals such as quenching and sensitization are emitted by capturing ions. Therefore, the ion sensor of the invention may be an optical sensor. .

【0041】さらに、この出願の発明は、前記のとおり
のイオノフォアを含有するイオン交換膜をも提供する。
このようなイオン交換膜は、どのような方法により得ら
れるものであってもよいが、例えば、公知のイオン交換
樹脂の末端に本願発明のイオノフォアを結合することに
より容易に製造される。さらに、このようなイオン交換
膜において、その膜材料や組成はとくに限定されない。
このようなイオン交換膜を使用することにより、遷移金
属イオンやハロゲンイオンを含有する溶液系からこれら
のイオンを除去することが可能となる。
Further, the invention of this application also provides an ion exchange membrane containing an ionophore as described above.
Although such an ion exchange membrane may be obtained by any method, it can be easily produced, for example, by binding the ionophore of the present invention to the terminal of a known ion exchange resin. Furthermore, in such an ion exchange membrane, the membrane material and composition are not particularly limited.
By using such an ion exchange membrane, it becomes possible to remove these ions from a solution system containing transition metal ions and halogen ions.

【0042】以下、実施例を示してこの出願の発明につ
いてさらに詳細に説明する。もちろん、この出願の発明
は、以下の実施例に限定されるものではないことはいう
までもない。
Hereinafter, the invention of this application will be described in more detail with reference to Examples. Needless to say, the invention of this application is not limited to the following examples.

【0043】[0043]

【実施例】<参考例1> 1,8-Dihydro-5,7,12,14-tetr
amethyldibenzo[b,i][1,4,8,11]tetraazacyclotetradec
a-4,6,11,13-tetraene誘導体(A)の合成 [14]アザアヌーレン誘導体の合成は、複素環化合物の一
般的合成法として知られる数々の合成反応から、ニッケ
ルイオンを鋳型として用い、エナミンおよびイミン形成
を反応形式とする環化縮合反応を利用して行った。 (1)5,7,12,14-tetramethyldibenzo[b,i][1,4,8,11]t
etraazacyclotetradecahexaenato-nikel(II)の合成 まず、ニッケルによる鋳型効果を用いて化合物(A)を
合成した。
Example <Reference example 1> 1,8-Dihydro-5,7,12,14-tetr
amethyldibenzo [b, i] [1,4,8,11] tetraazacyclotetradec
Synthesis of a-4,6,11,13-tetraene derivative (A) [14] The synthesis of an azaannulene derivative was carried out by using nickel ion as a template from a number of synthetic reactions known as general synthetic methods for heterocyclic compounds. It was carried out by utilizing a cyclocondensation reaction in which enamine and imine formation is the reaction type. (1) 5,7,12,14-tetramethyldibenzo [b, i] [1,4,8,11] t
Synthesis of etraazacyclotetradecahexaenato-nikel (II) First, the compound (A) was synthesized using the template effect of nickel.

【0044】[0044]

【化7】 [Chemical 7]

【0045】100 mLのナス型フラスコに無水メタノール
50 mL、Ni(OAc)4・4H2O 4.9 g(20mmol)、アセチルア
セトン4.0 g(40 mmol)およびo−フェニレンジアミン
4.3g(40 mmol)をいれ、N2雰囲気下で2時間還流攪拌
した。反応後、氷浴で冷却し、吸引ろ過した。このと
き、0℃のメタノールで2〜3回洗浄し、減圧乾燥させ
た。TLCでo−フェニレンジアミンが残存していない
ことを確認し、残っている場合には、シリカゲルカラム
クロマトグラフィーによりジクロロメタンを溶媒として
分離した。
100 mL eggplant-shaped flask was charged with anhydrous methanol
50 mL, Ni (OAc) 4 · 4H 2 O 4.9 g (20mmol), acetylacetone 4.0 g (40 mmol) and o- phenylenediamine
4.3 g (40 mmol) was added, and the mixture was refluxed and stirred under N 2 atmosphere for 2 hours. After the reaction, the mixture was cooled in an ice bath and suction filtered. At this time, it was washed 2-3 times with methanol at 0 ° C. and dried under reduced pressure. It was confirmed by TLC that o-phenylenediamine did not remain, and when it remained, it was separated by silica gel column chromatography using dichloromethane as a solvent.

【0046】生成物(A)は、暗緑色粉末として1.5 g
(収率19 %)得られた。融点は254-256℃であった。
The product (A) was 1.5 g as a dark green powder.
(Yield 19%) was obtained. The melting point was 254-256 ° C.

【0047】同定結果を表1に示した。The identification results are shown in Table 1.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】(2)1,8-Dihydro-4,11-diimonium-5,7,1
2,14-tetramethyldibenzo[b,i][1,4,8,11]tetraazacycl
otetradeca-4,6,11,13-tetraene tetrachloronickelate
(II)(B)の合成 次に塩化水素ガスにより化合物(A)のニッケル中心原
子をテトラクロロニッケルアニオンへ変換し、誘導体
(B)を得た。
(2) 1,8-Dihydro-4,11-diimonium-5,7,1
2,14-tetramethyldibenzo [b, i] [1,4,8,11] tetraazacycl
otetradeca-4,6,11,13-tetraene tetrachloronickelate
(II) Synthesis of (B) Next, the nickel central atom of the compound (A) was converted to a tetrachloronickel anion with hydrogen chloride gas to obtain a derivative (B).

【0050】[0050]

【化8】 [Chemical 8]

【0051】[14]アザアヌーレン誘導体(A)1 g(2.5
mmol)の無水エタノール(50 ml)溶液に、攪拌下、ド
ラフト内において室温でconc.H2SO4とconc.HClから発生
させたHClガスを導入した。沈殿物が析出し、暗緑色の
反応混合物がまず白色となった。さらに、トルコ石色を
呈するまでHClガスを導入し、氷浴で冷却して沈殿物を
吸引ろ過した。その際、0℃のエタノールで2〜3回洗
浄した。生成物は、空気中の水分により白色に変化する
ため、すばやくデシケーターに入れ、減圧乾燥した。
[14] Azaanurene derivative (A) 1 g (2.5
in absolute ethanol (50 ml) solution of mmol), under stirring, it was introduced HCl gas generated from conc.H 2 SO 4 and conc.HCl at room temperature in a fume hood. A precipitate formed and the dark green reaction mixture turned white first. Further, HCl gas was introduced until a turquoise color was obtained, the mixture was cooled in an ice bath, and the precipitate was suction filtered. At that time, it was washed 2-3 times with ethanol at 0 ° C. Since the product changed to white due to the water content in the air, it was quickly placed in a desiccator and dried under reduced pressure.

【0052】乾燥後、生成物(B)は、トルコ石色粉末
として0.94 g(収率94 %)得られ、融点は236-239℃で
あった。また、保存は、減圧下デシケーター内で行っ
た。
After drying, the product (B) was obtained as turquoise powder in an amount of 0.94 g (yield 94%) and had a melting point of 236-239 ° C. In addition, storage was performed in a desiccator under reduced pressure.

【0053】同定結果を表2に示した。The identification results are shown in Table 2.

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】(3)1,8-dihydro-4,11-diimonium-5,7,1
2,14-tetramethyldibenzo[b,i][1,4,8,11]tetraazacycl
otetradeca-4,6,11,13-tetraene hexafluorophosphate
(C)の合成 さらに、得られたテトラクロロニッケルアニオン(B)
をPF6 -アニオンに変換し、化合物(C)を得た。
(3) 1,8-dihydro-4,11-diimonium-5,7,1
2,14-tetramethyldibenzo [b, i] [1,4,8,11] tetraazacycl
otetradeca-4,6,11,13-tetraene hexafluorophosphate
Synthesis of (C) Further, the obtained tetrachloronickel anion (B)
The PF 6 - was converted to the anion, to give compound (C).

【0056】[0056]

【化9】 [Chemical 9]

【0057】20 mL受器を用いて脱イオン水9 mLに[14]
アザアヌーレン誘導体(B)を溶かし、NH4PF6 0.8 gの
H2O(2.0 mL)溶液を攪拌下ゆっくりと滴下した。沈殿
物が形成した後、さらに15分間攪拌した。その後、吸
引ろ過し、減圧乾燥した。
[14] into 9 mL deionized water using a 20 mL receiver
Dissolve the azaannulene derivative (B) and add 0.8 g of NH 4 PF 6
A H 2 O (2.0 mL) solution was slowly added dropwise with stirring. After the precipitate formed, it was stirred for another 15 minutes. Then, it was suction filtered and dried under reduced pressure.

【0058】生成物は、淡黄色粉末状晶として0.5 g
(収率71 %)得られ、融点は199-200℃であった。
The product was 0.5 g as pale yellow powdery crystals.
(Yield 71%) was obtained and the melting point was 199-200 ° C.

【0059】同定結果を表3に示した。The identification results are shown in Table 3.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】(4)1,8-dihydro-5,7,12,14-tetramethy
ldibenzo[b,i][1,4,8,11]tetraazacyclotetradeca-4,6,
11,13-tetraeneの合成 そして、塩基によりPF6 -アニオン(C)を環状ポリアミ
ン(D)へと導いた。
(4) 1,8-dihydro-5,7,12,14-tetramethy
ldibenzo [b, i] [1,4,8,11] tetraazacyclotetradeca-4,6,
Synthesis and of 11,13-tetraene, PF 6 by base - anion (C) led to cyclic polyamine (D).

【0062】[0062]

【化10】 [Chemical 10]

【0063】20 mL三角フラスコにメタノール14 mLを入
れ、[14]アザアヌーレン誘導体(C)を懸濁し、室温で
攪拌下Et3Nをゆっくり滴下した。懸濁液は深緑色を経て
黄橙色となった。さらに30分間攪拌した後、吸引ろ過
し、減圧乾燥した。
14 mL of methanol was placed in a 20 mL Erlenmeyer flask, the [14] azaannulene derivative (C) was suspended, and Et 3 N was slowly added dropwise with stirring at room temperature. The suspension turned deep green to yellow-orange. After stirring for a further 30 minutes, suction filtration and vacuum drying were performed.

【0064】生成物は、黄褐色プリズム晶として0.7 g
(収率72%)得られ、融点は226-229℃であった。
The product was 0.7 g as yellowish brown prism crystals.
(Yield 72%) was obtained and the melting point was 226-229 ° C.

【0065】同定結果を表4に示した。The identification results are shown in Table 4.

【0066】[0066]

【表4】 [Table 4]

【0067】<実施例1> 〔準備〕 (1)標準溶液の調製 公知の手法に従い、次の22種類の10-1M標準溶液を
調製した。 カチオン標準液:塩酸、硝酸銀、塩化銅(II)、硝酸
鉛、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化亜鉛、塩化
コバルト(II)、塩化ナトリウム、硝酸カドミニウム、
塩化マンガン(II)、塩化リチウム、塩化マグネシウ
ム、塩化ニッケル(II)、塩化カルシウム アニオン標準液:ヨウ化カリウム、チオシアン酸カリウ
ム、過塩素酸ナトリウム、硝酸カリウム、亜硝酸カリウ
ム、臭化カリウム、塩化カリウム (2)イオン感応膜を有する電極チップの作製 ポリ塩化ビニル(PVC、分子量約1,100、和光純薬製223-
00255)29.5wt%を膜材料として、膜電極可塑剤の2
−ニトロフェニルオクチルエーテル(o-NPOE、同仁化学
研究所製No15、CAS NO [37682-29-4])68.5wt%、次
<Example 1> [Preparation] (1) Preparation of standard solution The following 22 kinds of 10 -1 M standard solutions were prepared according to a known method. Cation standard solution: hydrochloric acid, silver nitrate, copper (II) chloride, lead nitrate, potassium chloride, ammonium chloride, zinc chloride, cobalt (II) chloride, sodium chloride, cadmium nitrate,
Manganese (II) chloride, lithium chloride, magnesium chloride, nickel (II) chloride, calcium chloride anion standard solution: potassium iodide, potassium thiocyanate, sodium perchlorate, potassium nitrate, potassium nitrite, potassium bromide, potassium chloride (2 ) Preparation of electrode chip with ion-sensitive membrane Polyvinyl chloride (PVC, molecular weight about 1,100, Wako Pure Chemical Industries 223-
00255) 29.5 wt% of the membrane material is used as a membrane electrode plasticizer.
-Nitrophenyl octyl ether (o-NPOE, Dojindo Laboratories No15, CAS NO [37682-29-4]) 68.5 wt%,

【0068】[0068]

【化11】 [Chemical 11]

【0069】で表される化合物(D)2.0wt%を任意
量のテトラヒドロフラン(THF)に混合溶解させ、任
意時間攪拌した。得られた溶液をイオン電解キット(D
KK社製)付属のテフロン(登録商標)紙に含ませ、イ
オン電極キットの先端チップの溝に張りつけた。
2.0 wt% of the compound (D) represented by was mixed and dissolved in an arbitrary amount of tetrahydrofuran (THF), and the mixture was stirred for an arbitrary time. The obtained solution is used as an ion electrolysis kit (D
It was included in Teflon (registered trademark) paper attached to KK and attached to the groove of the tip of the ion electrode kit.

【0070】キャスティング法により任意回数THF溶
液の塗り付けと乾燥を繰り返し、溝がなくなったところ
でPVC感応膜の作製を終了した。 〔実験〕図1に使用した測定装置の概略模式図を示し
た。PVC膜(11)が完全に乾燥した後に、10-2M程
度の塩化カリウム水溶液に電極を一昼夜浸し、コンディ
ショニングを行った。次に同じコンディショニング溶液
を内部溶液(12)とし、選択チップの中に十分に満たし
た。内部溶液(12)で完全に満たされた状態で、電極チ
ップ(13)をイオン電極キット(1)に装着した。比較
電極(2)にはダブルジャンクション型の銀−塩化銀電
極(21)を用い、その内部溶液(22)として3.3M飽和
塩化カリウム溶液を、外部溶液(23)として10-1M酢
酸リチウム溶液を用いた。
The application of the THF solution and the drying were repeated any number of times by the casting method, and the production of the PVC sensitive film was completed when the grooves disappeared. [Experiment] FIG. 1 shows a schematic diagram of the measuring apparatus used. After the PVC film (11) was completely dried, the electrode was immersed in an aqueous solution of potassium chloride of about 10 -2 M for one day and for conditioning. Next, the same conditioning solution was used as the internal solution (12), and the selection chip was sufficiently filled. The electrode tip (13) was attached to the ion electrode kit (1) while being completely filled with the internal solution (12). A double-junction type silver-silver chloride electrode (21) is used as a reference electrode (2), a 3.3 M saturated potassium chloride solution is used as an internal solution (22) thereof, and a 10 -1 M lithium acetate solution is used as an external solution (23) thereof. Was used.

【0071】硝酸銀標準液(3)を恒温槽(4)で25℃
一定に保ちながら、低濃度溶液から順番に10-6〜10
-1Mの濃度範囲で電位を測定した。溶液の濃度は、低濃
度溶液に高濃度溶液を添加していくインジェクト法によ
り行った。
The silver nitrate standard solution (3) was placed in a constant temperature bath (4) at 25 ° C.
While keeping constant, 10 -6 to 10 in order from the low concentration solution
The potential was measured in the concentration range of -1 M. The concentration of the solution was determined by the injection method in which the high concentration solution was added to the low concentration solution.

【0072】得られた電位を銅イオンの25℃での電位
とした。得られた結果より、銅イオンセンサ応答結果が
10-6.3M〜10-3.5Mの広い範囲において直線応答で
あることが確認された。したがって、この電極は、銅イ
オンのイオン選択性電極として優れていることが示され
た。
The obtained potential was defined as the potential of copper ion at 25 ° C. From the obtained results, it was confirmed that the copper ion sensor response result was a linear response in a wide range of 10 −6.3 M to 10 −3.5 M. Therefore, this electrode was shown to be excellent as an ion-selective electrode for copper ions.

【0073】上記の10-1Mカチオン標準液15種類に
ついて、同様の方法により25℃でのセンサ応答を測定
した。また、同様に、恒温槽で25℃一定に保ちながら
イオン選択係数測定も行った。
The sensor response at 25 ° C. was measured by the same method with respect to the above 15 kinds of 10 −1 M cation standard solutions. Similarly, the ion selectivity coefficient was also measured while keeping the temperature at 25 ° C. constant in a constant temperature bath.

【0074】結果を図2に示した。The results are shown in FIG.

【0075】イオン選択係数は、単独溶液法により算出
した。イオン活量aと濃度Cとの間には、次のような関
係がある。
The ion selectivity coefficient was calculated by the single solution method. There is the following relationship between the ion activity a and the concentration C.

【0076】a=f・C (ただし、fは活量係数である) このとき、活量係数fは、デバイ−ヒュッケルの式 Logf=-0.511Z2√μ/(1+√μ) (ただし、μはイオン強度である)により求めた。ま
た、イオン強度μは、次式 μ=1/2√Cii 2 (ただし、Ciは溶液中の各イオンの濃度、Ziは溶液中
の各イオンの電荷である)により求められる。
A = f.multidot.C (where f is an activity coefficient) At this time, the activity coefficient f is the Debye-Hückel equation Logf = -0.511Z2√μ / (1 + √μ) (where μ Is the ionic strength). Further, the ionic strength μ is obtained by the following formula μ = ½√C i Z i 2 (where C i is the concentration of each ion in the solution and Z i is the charge of each ion in the solution). .

【0077】電位差EN、EMをそれぞれ測定することに
よってMイオンに対するNイオンの選択係数が求められ
る。したがって、各イオンの10-1M標準液における電
位差を求め、次式 logkPot N,M=ZF(EM−EN)/2.303RT−
logCN (ZN-Zm)/ZM を用いることにより、各イオンに対する選択係数が算出
される。
By measuring the potential differences E N and E M , respectively, the selectivity coefficient of N ions with respect to M ions can be obtained. Therefore, seeking a potential difference in the 10 -1 M standard solution of each ion, the following equation logk Pot N, M = ZF ( E M -E N) /2.303RT-
By using logC N (ZN-Zm) / ZM , the selectivity coefficient for each ion is calculated.

【0078】以上より、化合物(A)をイオノフォアと
して用いたイオン選択電極は、銅イオンに対して最も高
い選択性を有し、遷移金属イオンセンシング能を有する
イオンセンサとして使用できることが確認された。
From the above, it was confirmed that the ion selective electrode using the compound (A) as an ionophore has the highest selectivity for copper ions and can be used as an ion sensor having a transition metal ion sensing ability.

【0079】<実施例2>化合物(D)の代わりに次式Example 2 Instead of the compound (D), the following formula

【0080】[0080]

【化12】 [Chemical 12]

【0081】で表されるアニオン(B)を用いて、実施
例1と同様の方法で電極チップを作成した。
Using the anion (B) represented by, an electrode tip was prepared in the same manner as in Example 1.

【0082】カチオン標準液の代わりに上記7種類のア
ニオン標準溶液を用いる以外は、実施例1と同様にし
て、アニオン標準溶液7種類それぞれのイオン溶液にお
ける25℃でのセンサ応答を測定した。
In the same manner as in Example 1 except that the above 7 kinds of anion standard solutions were used in place of the cation standard solution, the sensor response at 25 ° C. was measured for each of the 7 kinds of anion standard solutions.

【0083】結果を図3に示した。The results are shown in FIG.

【0084】図3より、該電極は、ヨウ素イオンに対し
て高いイオン選択性を有するイオン選択性電極として作
用することが確認された。
From FIG. 3, it was confirmed that the electrode acts as an ion-selective electrode having a high ion selectivity with respect to iodine ions.

【0085】以上より、化合物(A)をイオノフォアと
して用いたイオン選択性電極は、ヨウ素イオンに対して
最も高い選択性を有することが示された。
From the above, it was shown that the ion-selective electrode using the compound (A) as an ionophore had the highest selectivity for iodine ions.

【0086】一般にイオン選択性電極のアニオンセンシ
ング能は、ホフマイスターのアニオン離液順列に従うと
いわれていることから、この順列から離れるセンシング
能を有するイオノフォアの開発は困難であると考えられ
ている。しかし、図3より、従来型とは異なるアニオン
センシング機能を有するイオンセンサとして用いられる
ことが明らかになった。 <比較例1>市販の硫化銅−硫化銀固体膜型銅イオン選
択性電極(堀場製作所社製8006-10C, Lot 001003)を用
いて実施例1と同様の方法で25℃での応答電位、応答
速度、および電位安定性を測定し、応答電位測定の結果
を図4に示した。
Since it is generally said that the anion sensing ability of the ion-selective electrode follows the permeation sequence of the Hofmeister anion, it is considered difficult to develop an ionophore having a sensing ability away from this permutation. . However, from FIG. 3, it was clarified that it can be used as an ion sensor having an anion sensing function different from the conventional one. <Comparative Example 1> Response potential at 25 ° C in the same manner as in Example 1 using a commercially available copper sulfide-silver sulfide solid film type copper ion selective electrode (8006-10C, Lot 001003 manufactured by Horiba Ltd.), The response speed and the potential stability were measured, and the results of the response potential measurement are shown in FIG.

【0087】比較例1と実施例1の結果の比較から、実
施例1のイオン選択性電極がネルンスト応答を示し、理
想状態に近いことが確認された。とくに、イオンセンシ
ングの場合に問題となる多金属イオンに対する妨害効果
が実施例1のイオン選択性電極を用いることにより画期
的に改善されることが示された。
From the comparison of the results of Comparative Example 1 and Example 1, it was confirmed that the ion-selective electrode of Example 1 exhibited a Nernst response and was close to the ideal state. In particular, it was shown that the use of the ion-selective electrode of Example 1 dramatically improved the interfering effect on polymetal ions, which is a problem in ion sensing.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明により、精度高く銅イオンを認識できるイオノフォ
アとヨウ素イオンに対して優れたセンシングを示すイオ
ノフォアが提供された。これらのイオノフォアは、合成
が容易であり、PVC、膜溶媒、添加剤等と混合するだ
けで高いセンシング能を有するイオン選択性電極が得ら
れる。また、この発明のイオノフォアでは、置換基を変
更することによりその性質を適宜変更できることから、
銅以外の遷移金属イオンに対しても高いセンシング能が
期待できる。
As described above in detail, the invention of this application provides an ionophore capable of recognizing copper ions with high accuracy and an ionophore exhibiting excellent sensing for iodine ions. These ionophores are easy to synthesize, and an ion-selective electrode having high sensing ability can be obtained only by mixing with PVC, a membrane solvent, an additive and the like. Further, in the ionophore of the present invention, the property can be appropriately changed by changing the substituent,
High sensing ability can be expected for transition metal ions other than copper.

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

【図1】この出願の発明の実施例において使用した電位
測定装置を示した概略模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a potential measuring device used in an example of the invention of this application.

【図2】この出願の発明の実施例において、[14]アザア
ヌーレン誘導体をイオノフォアとするイオン選択性電極
を用いて得られる10-1Mカチオン標準液15種類のイ
オン選択係数を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing ion selectivity coefficients of 15 kinds of 10 −1 M cation standard solutions obtained by using an ion selective electrode having a [14] azaannulene derivative as an ionophore in an example of the invention of this application. .

【図3】この出願の発明の実施例において、[14]アザア
ヌーレン誘導体をイオノフォアとするイオン選択性電極
を用いて得られる10-1Mアニオン標準液7種類のイオ
ン選択係数を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing ion selection coefficients of seven kinds of 10 −1 M anion standard solutions obtained by using an ion-selective electrode having a [14] azaannulene derivative as an ionophore in an example of the invention of this application. .

【図4】この出願の発明の比較例として、市販の硫化銅
−硫化銀固体膜型銅イオン選択性電極を用いて得られる
各種のカチオンのイオン選択係数を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing ion selection coefficients of various cations obtained by using a commercially available copper sulfide-silver sulfide solid membrane type copper ion selective electrode as a comparative example of the invention of this application.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン選択性電極、イオン電極キット 11 感応膜、PVC膜 12 内部溶液 13 電極チップ 14 銀−塩化銀電極 2 比較電極 21 ダブルジャンクション型銀−塩化銀電極 22 内部溶液(3.3M KCl) 23 外部溶液(0.1M CH3COOLi) 24 銀−塩化銀電極 3 硝酸銀標準液 4 恒温槽 5 攪拌子1 Ion Selective Electrode, Ion Electrode Kit 11 Sensitive Membrane, PVC Membrane 12 Internal Solution 13 Electrode Tip 14 Silver-Silver Chloride Electrode 2 Reference Electrode 21 Double Junction Type Silver-Silver Chloride Electrode 22 Internal Solution (3.3M KCl) 23 External Solution (0.1M CH 3 COOLi) 24 Silver-silver chloride electrode 3 Silver nitrate standard solution 4 Constant temperature bath 5 Stirrer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次式(I) 【化1】 (ただし、R1〜R4は、同一または別異に水素原子もし
くはアルキル基であり、R5およびR6は同一または別異
に水素原子、ハロゲン原子、カルボニル基、アゾ基、ま
たは電気陰性置換基を有するアルキル基であり、さら
に、R2とR5、R4とR6、R5とR6は置換基を有してい
てもよいアルキレン鎖により連結されていてもよく、R
a〜Rdは同一または別異に水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基、アルコキシル基、またはカルボニル基であ
り、RaとRb、RcとRdは置換基を有していてもよいア
ルキレン鎖により連結されていてもよい)で表される[1
4]アザアヌーレン誘導体から成ることを特徴とする遷移
金属イオン用イオノフォア。
1. The following formula (I): (However, R 1 to R 4 are the same or different and each is a hydrogen atom or an alkyl group, and R 5 and R 6 are the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, a carbonyl group, an azo group, or an electronegative substitution. R 2 and R 5 , R 4 and R 6 , and R 5 and R 6 may be linked by an alkylene chain which may have a substituent.
a to R d are the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, or a carbonyl group, and R a and R b , R c and R d are alkylene which may have a substituent. May be linked by chains) [1
4] An ionophore for transition metal ions, characterized by comprising an azaannulene derivative.
【請求項2】 次式(II) 【化2】 (ただし、R1〜R4は、同一または別異に水素原子もし
くはアルキル基であり、R5およびR6は同一または別異
に水素原子、ハロゲン原子、カルボニル基、アゾ基、ま
たは電気陰性置換基を有するアルキル基であり、さら
に、R2とR5、R4とR6、R5とR6は置換基を有してい
てもよいアルキレン鎖により連結されていてもよく、R
a〜Rdは同一または別異に水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基、アルコキシル基、またはカルボニル基であ
り、RaとRb、RcとRdは置換基を有していてもよいア
ルキレン鎖により連結されていてもよい)で表される[1
4]アザアヌーレンカチオンから成ることを特徴とするハ
ロゲンイオン用イオノフォア。
2. The following formula (II): (However, R 1 to R 4 are the same or different and each is a hydrogen atom or an alkyl group, and R 5 and R 6 are the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, a carbonyl group, an azo group, or an electronegative substitution. R 2 and R 5 , R 4 and R 6 , and R 5 and R 6 may be linked by an alkylene chain which may have a substituent.
a to R d are the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxyl group, or a carbonyl group, and R a and R b , R c and R d are alkylene which may have a substituent. May be linked by chains) [1
4] An ionophore for halogen ions, characterized by comprising an azaanurene cation.
【請求項3】 前記請求項1のイオノフォアを含有する
ことを特徴とする遷移金属イオン用感応膜。
3. A sensitive film for transition metal ions, comprising the ionophore of claim 1.
【請求項4】 前記請求項2のイオノフォアを含有する
ことを特徴とするハロゲンイオン用感応膜。
4. A sensitive film for halogen ions, which contains the ionophore of claim 2.
【請求項5】 少なくとも請求項3または4のいずれか
のイオン感応膜を有することを特徴とするイオンセン
サ。
5. An ion sensor, comprising at least the ion-sensitive film according to claim 3 or 4.
【請求項6】 少なくとも請求項3または4のいずれか
のイオン感応膜を有することを特徴とするイオン選択性
電極。
6. An ion-selective electrode comprising at least the ion-sensitive film according to claim 3 or 4.
【請求項7】 少なくとも請求項3または4のいずれか
のイオン感応膜を有することを特徴とするイオン選択性
電界効果トランジスタ。
7. An ion-selective field-effect transistor comprising at least the ion-sensitive film according to claim 3 or 4.
【請求項8】 少なくとも請求項1または2のいずれか
のイオノフォアを含有することを特徴とするイオン交換
膜。
8. An ion exchange membrane containing at least the ionophore according to claim 1 or 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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