JP2022527453A - カールフィッシャー滴定のための試薬組成物及び方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 カールフィッシャー滴定用の試薬組成物は、（１）二酸化硫黄又はその誘導体と、（２）イミダゾールの誘導体と、（３）アルコールと、（４）試薬組成物の総重量に基づいてゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する少なくとも１つのアミノ酸と、を含む。更に、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体対のモル比は、１：１超である。ヨウ素は、１成分試薬中に任意選択的に含まれ、２成分試薬では除外される。本開示は、カールフィッシャー滴定を介して試料中の水の量を決定するための方法を更に提供する。この方法は、試料を準備する工程と、任意選択的にヨウ素（Ｉ２）を含む試薬組成物を準備する工程と、試薬組成物を用いて試料を滴定する工程と、を含む。【選択図】なし

Description

本開示は、概して、カールフィッシャー滴定用の１成分及び２成分試薬組成物、並びに試薬組成物を使用して試料中の水の量を決定する方法に関する。本開示は、より具体的には、試薬組成物中のイミダゾール及びアミノ酸の誘導体の使用に関する。

カールフィッシャー法による、すなわちカールフィッシャー滴定を介する水の決定は、以下の反応を利用しており、
（１）ＳＯ_２＋ＲＯＨ＋Ｂ →ＢＨＳＯ_３Ｒ、
（２）ＢＨＳＯ_３Ｒ＋Ｉ_２＋Ｈ_２Ｏ＋２Ｂ→ＢＨＳＯ_４Ｒ＋２ＢＨ、
（３）ＳＯ_２＋Ｉ_２＋Ｈ_２Ｏ＋３Ｂ→ＢＳＯ_３＋２ＢＨＩ、
（４）ＢＳＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋Ｂ→ＢＨＳＯ_４＋ＢＨ
式中、Ｂは塩基であり、ＲＯＨはアルコールである。この滴定は、２つの基本形態、すなわち容量滴定及び電量滴定として実行される。

古典的カールフィッシャー滴定では、試薬は亜硫酸アルキルを含み、水の存在下で酸化されて硫酸アルキルを生成する。カールフィッシャー滴定は、典型的には、アルコール溶液中（メタノールなど）で、又は化学量論的若しくは最小量のアルコールの存在下で実行される。アルコールの使用は、カールフィッシャー反応の化学量論を安定化させ、反応したヨウ素と水との比は、１：１である。

ＳＯ_２及びピリジンを含む試薬の使用も記載されており、ピリジンは過剰に使用される。しかしながら、その弱塩基性のために、ピリジンは、上記のアルキル－亜硫酸中間体を完全に中和することができない。その結果、反応は遅くなり、完了せず、終点が安定しない。この安定性の欠如のため、結果の再現性は非常に乏しいことが多い。加えて、ピリジンは有害な臭気を有する。更に、そのような系では、決定可能な水当量は、実験条件に大きく依存する。例えば、そのような系では、ピリジン－ＳＯ_３付加物を生成し、滴定結果を偽り得る水消費性副反応（反応（４））に関与する。

ピリジンは、その後、亜硫酸アルキルに対する親和性の高いより強い塩基となる。例えば、イミダゾールは、有害な臭気を有さないこと以外に、ピリジンより更に利益を有することが見出された。イミダゾールは、反応が急速に完了することを可能にし、安定した終点を提供する。後に、研究者らは、第２の塩基、２－メチルイミダゾールをイミダゾールに添加することにより、安定性が高まり、望ましくない結晶化の外観が低減されることを見出した。しかしながら、毒性の懸念は残っている。したがって、改善されたカールフィッシャー試薬を開発する機会が残っている。

本開示は、２成分カールフィッシャー滴定用の試薬組成物を提供する。試薬組成物は、（１）二酸化硫黄又はその誘導体と、（２）以下の構造を有するイミダゾールの誘導体と、を含む。

式中、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２の各々は、独立して、水素原子、フェニル基、置換フェニル基、１～６個の炭素原子を有する第１のヒドロカルビル基、又は少なくとも１つの位置にヘテロ原子が介在する１～６個の炭素原子を有する第２のヒドロカルビル基であり、但し、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはない。試薬組成物はまた、（３）アルコールと、（４）試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する少なくとも１つのアミノ酸と、を含む。更に、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体対のモル比は、１：１超である。

本開示はまた、１成分カールフィッシャー滴定のための試薬を提供する。この試薬組成物は、（１）二酸化硫黄又はその誘導体と、（２）イミダゾールの誘導体と、（３）アルコールと、（４）少なくとも１つのアミノ酸と、（５）ヨウ素（Ｉ_２）と、を含む。

本開示は、カールフィッシャー滴定を介して試料中の水の量を決定するための方法を更に提供する。本方法は、試料を準備する工程と、任意選択的にヨウ素（Ｉ_２）を含む試薬組成物を準備する工程と、試薬組成物を用いて試料を滴定して、その中の水の量を決定する工程と、を含む。

少なくとも１つのアミノ酸の含有は、滴定測定の標準偏差を減少させ、それによって滴定測定及び水の量の決定をより正確にする。加えて、少なくとも１つのアミノ酸の含有は、滴定を実施するのに必要な時間を減少させる。更に、本開示の試薬組成物は、典型的には、当該技術分野において既知であるように、様々な政府又は民間機関によって定義される、発癌性、変異原性、又は生殖毒性（ＣＭＲ）である物質であるＣＭＲ物質を不含である。これにより、様々な環境における試薬組成物の安全性及び有用性が高まる。

以下の詳細な説明は、性質のおける単なる例示であり、方法又は試薬を限定することは意図されない。更に、前述の背景技術又は以下の詳細な説明で提示される、いずれの理論によっても拘束されることは意図していない。

本開示の実施形態は、概して、滴定の方法及びそのための組成物に関する。簡潔にするために、従来の技術は、本明細書で詳細に説明されない場合がある。更に、本明細書に記載される様々なタスク及びプロセス工程は、本明細書に詳細に記載されていない追加の工程又は機能を有する、より包括的な手順又はプロセスに組み込まれ得る。特に、滴定における様々な工程は周知であるので、簡潔さのために、多くの従来の工程は、本明細書で簡単に言及されるだけであるか、又は周知のプロセスの詳細を提供せずに完全に省略される。本開示の様々な望ましい特徴及び特性は、後続する本開示の詳細な説明及び添付の請求項を、添付図面及び本開示の背景技術と併せることで明らかになるであろう。

本開示は、２成分カールフィッシャー滴定用の試薬組成物、及び１成分カールフィッシャー滴定用の試薬組成物を提供する。換言すれば、２成分滴定用の試薬組成物は、当該技術分野において理解されるように、典型的にはヨウ素源（Ｉ_２）を含まない単一の組成物又は溶液である。このような２成分組成物を使用する際にヨウ素が必要とされる場合、ヨウ素は、２成分滴定の第２の成分として添加される。１成分滴定のための試薬組成物はまた、単一の組成物であり、典型的にはヨウ素源を含む。この組成物では、独立したヨウ素源は典型的に必要とされず、そのため、必要とされる第２の成分は存在しない。したがって、このような組成物及び滴定は、典型的に、１成分として記載される。

一実施形態では、２成分カールフィッシャー滴定用の試薬組成物は、（１）二酸化硫黄又はその誘導体と、（２）以下の構造を有するイミダゾールの誘導体と、を含む。

式中、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２の各々は、独立して、水素原子、フェニル基、置換フェニル基、１～６個の炭素原子を有する第１のヒドロカルビル基、又は少なくとも１つの位置にヘテロ原子が介在する１～６個の炭素原子を有する第２のヒドロカルビル基であり、但し、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはない。この試薬組成物はまた、（３）アルコールと、（４）当該試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する少なくとも１つのアミノ酸と、を含む。更に、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体対のモル比は、１：１超である。典型的には、そのような実施形態では、試薬組成物はヨウ素（Ｉ_２）を不含である。

本開示はまた、１成分カールフィッシャー滴定のための試薬組成物を提供する。この試薬組成物は、（１）二酸化硫黄又はその誘導体と、（２）上記のようなイミダゾールの誘導体と、（３）アルコールと、（４）少なくとも１つのアミノ酸と、（５）ヨウ素（Ｉ_２）と、を含む。

本開示は、カールフィッシャー滴定を介して試料中の水の量を決定するための方法を更に提供する。この方法は、任意選択的にヨウ素（Ｉ_２）を含む前述の試薬組成物を提供する工程と、試薬組成物で試料を滴定する工程と、を含む。典型的には、この方法は、試料中の水又は水分の量を決定するために使用されるカールフィッシャー滴定の形式又は変形として説明することができる。

上記のそれぞれは、以下でより詳細に記載される。
カールフィッシャー滴定のタイプ：

全般的には、カールフィッシャー滴定を実施するために使用される２つの方法がある。第１は、容量カールフィッシャー滴定として知られている。この滴定では、試料中の水の量の決定は、水を変換するために使用される試薬の量又は容積に基づく。この滴定では、滴定が始まる前に、試料を溶媒に溶解させる。水が除去されるまで試薬を添加する。

第２の方法は、電量カールフィッシャー滴定として知られている。この滴定では、試薬及び溶媒は滴定セル内で組み合わされる。試料が滴定セルに導入されて溶解されると、試薬は電流の誘導によって放出される。水を変換するのに必要とされる電流の量は、試料中の水の量の決定要因である。電量カールフィッシャー滴定の利点は、少量の水、例えば、０．１マイクログラム（μｇ）まで低い水を正確に測定する能力である。各滴定は、以下でより詳細に記載される。
試薬組成物：

本方法は、試薬組成物を準備する工程を含む。用語「試薬」及び「試薬組成物」は、以下で代替的に使用されてもよく、両方とも本開示の試薬組成物を指す。試薬組成物は、代替的に「カールフィッシャー試薬」として記載され得る。試薬組成物は、１成分試薬組成物又は２成分試薬組成物であり得る。試薬組成物は、その中に水の量を含む試料を滴定する際に使用される。例えば、試薬組成物は、上記のカールフィッシャー法、例えば、容量滴定又は電量滴定のいずれかで使用され得る。試薬組成物は、例えば、電量滴定で使用されるとき、滴定溶液として記載され得る。例えば、１成分又は２成分試薬組成物における容量滴定では、本開示の試薬組成物は溶媒として作用することができ、その中にアルコールなどの溶媒を含んでもよい。

一実施形態では、試薬組成物は、（１）二酸化硫黄又はその誘導体と、（２）イミダゾールの誘導体と、（３）アルコールと、（４）試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する少なくとも１つのアミノ酸と、を含む。更に、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体対のモル比は、１：１超である。別の実施形態では、試薬組成物は、前述の成分（１）～（４）及びヨウ素（Ｉ_２）を含む。試薬は、前述の化合物であるか、前述の化合物から本質的になるか、又は前述の化合物からなり得る。

用語「から本質的になる」は、６を超えるｐＫ_Ａを有するものなどの１つ以上のアミン、例えば、ピリジン及びその誘導体などの任意選択的な置換脂肪族、環式、複素環式、又は芳香族アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ－ｎ－プロピルアミン、トリ－ｎ－ブチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチル－ｎ－ブチルアミン、更にＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミンなどのトリアルキルアミン、イミダゾール、１－メチルピペリジン、１－エチルピペリジン、１，２－ジメチルピロリジン、１－メチルピロリジン、Ｎ－エチルモルホリン、Ｎ－メチルモルホリン、及びこれらの組み合わせを不含である実施形態を説明し得る。

用語「から本質的になる」は、ヨウ化ナトリウムなどの１つ以上の可溶性ヨウ化物、又はヨウ化テトラブチルアンモニウム、イミダゾールヨウ化水素、若しくはトリメチルアミンヨウ化水素などの有機カチオンのヨウ化物、及び／又は、例えば、テトラブチルアンモニウムクロリド、ジエタノールアミン臭化水素、グアニジニウムベンゾエートなどのグアニジニウム塩などの解離有機塩、及び／又はそれらの組み合わせを不含である実施形態を代替的に説明し得る。試薬組成物は、イミダゾール自体を含み得るか、又はそれを不含である。試薬はまた、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリメチルアンモニウムアセテート、テトラブチルアンモニウムベンゾエート、プロピオン酸酢酸リチウム、プロピオン酸、酪酸、安息香酸、ジエタノールアンモニウムベンゾエート若しくはイミダゾリウムアセテートなどの緩衝物質、又はそれらの組み合わせなどの、塩若しくはカルボン酸などの窒素塩基を含み得るか、又はこれらを不含である。

用語「から本質的になる」は、二酸化硫黄の誘導体を不含であるか、又は二酸化硫黄を不含であるか、又はイミダゾールを不含であるか、又は本明細書で企図されるイミダゾールの任意の誘導体のヨウ化水素などのイミダゾール誘導体のヨウ化水素を不含である、などの実施形態を代替的に説明し得る。

試薬組成物はまた、限定するものではないが、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリルなどのニトリル類、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸ｎ－ブチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチロラクトンなどのエステル類、クロロホルム、四塩化炭素、１，２－ジクロロプロパン、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドンなどの酸アミド類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、エチレンカーボネート、アセチルアセトンなどケトン類、及び例えば、ジメチルアセタールなどの他の非プロトン性溶媒を含む、非プロトン性溶媒を不含であり得る。一実施形態では、非プロトン性溶媒は、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、エチルアセテート、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド又は塩化メチレン、及びそれらの組み合わせから選択される。更なる実施形態では、非プロトン性溶媒は、環状並びに非環状カーボネート、エーテル、エステル、ハロ炭化水素、酸アミド、ニトリル、ケトン、グリコールエーテル、及びそれらの組み合わせから選択される。別の実施形態では、非プロトン性溶媒は、アセトニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及びそれらの組み合わせから選択される。別の実施形態では、非プロトン性溶媒は、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、及びそれらの組み合わせから選択される。一実施形態では、非プロトン性溶媒は、アセトニトリルである。別の実施形態では、非プロトン性溶媒は、プロピレンカーボネートである。更に他の実施形態では、非プロトン性溶媒は、本明細書に記載されるいずれかなど、イミダゾールの純粋な（液体）誘導体であり得る。試薬組成物は、上記非プロトン性溶媒のうちの１つ以上が不含であり得るか、又は試薬の総重量に基づいて、上記非プロトン性溶媒のうちの１つ以上を、５、４、３、２、１、０．５、又は０．１重量パーセント未満含み得る。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

試薬組成物はまた、ピリジン及びその誘導体などの置換脂肪族、環式、複素環式、又は芳香族アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ－ｎ－ブチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルメチルアミンなどのトリアルキルアミン、イミダゾール、Ｎ－エチルモルホリン、Ｎ－メチルモルホリン、１－メチルピペリジン、１－エチルピペリジン、１－メチルピロリジン、並びにこれらの組み合わせを不含であり得る。

本明細書全体を通して「不含」という用語は、試薬組成物の総重量に基づいて、化合物の５、４、３、２、１、０．５、又は０．１重量パーセント未満を説明し得る。あるいは、「不含」は、化合物のゼロ重量パーセントの量、すなわち完全に不含であることを指し得る。
二酸化硫黄／二酸化硫黄の誘導体

再び言及すると、二酸化硫黄は、ＳＯ_２であることが当該技術分野において既知である。用語「その誘導体」は、カールフィッシャー滴定における二酸化硫黄と同じ又は実質的に同様に作用する化合物を説明し、当業者によって理解されるであろう。例えば、使用され得る誘導体には、限定されないが、還元剤である亜硫酸ジメチル、亜硫酸エチル、及びそれらの組み合わせなどの亜硫酸塩が含まれる。

１つの追加の実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体は、試薬の約０．０５～約５モル／リットルの量で存在する。他の実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体は、試薬の約０．０５～約１、約０．１～約１、又は約０．１～約０．５モル／リットルの量で存在する。他の実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体は、当該試薬組成物の総重量に基づいて約６～約１０、例えば、約６、７、８、９、又は１０重量パーセントの量で存在する。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。
イミダゾールの誘導体：

イミダゾールの誘導体は、以下の構造を有し、

式中、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２の各々は、独立して、水素原子、フェニル基、置換フェニル基、１～６個の炭素原子を有する第１のヒドロカルビル基、又は少なくとも１つの位置にヘテロ原子が介在する１～６個の炭素原子を有する第２のヒドロカルビル基である、請求項１４に記載の試薬。この構造では、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはできず、これは構造がイミダゾール自体であるためである。様々な実施形態では、第１のヒドロカルビル基は、１、２、３、４、５、又は６個の炭素原子を有する。第２のヒドロカルビル基はまた、独立して、１、２、３、４、５、又は６個の炭素原子を含み得、基の鎖の１つ以上の位置において、ヘテロ原子は、限定されないが、窒素、酸素、リン、塩素、臭素、又はヨウ素を含む。更に、Ｒ^１及びＲ^２の各々は、環上の任意の位置に配置され得る。１つの更なる実施形態では、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２のそれぞれは、独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、若しくはブチル基であり、但し、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはない。一実施形態では、イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールである。

様々な実施形態では、イミダゾールの誘導体は、二酸化硫黄又はその誘導体に対して上記で示される量で試薬組成物中に存在する。他の実施形態では、イミダゾールの誘導体は、試薬の約０．５～約５．５、又は約０．５～約５、又は約０．５～約２．５モル／リットルの量で存在する。他の実施形態では、イミダゾールの誘導体は、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体の１：１超の前述のモル比のうちの１つ以上を反映する量で存在する。例えば、このモル数の二酸化硫黄又はその誘導体が試薬中に存在する場合、イミダゾールの誘導体は、例えば上記の比率のいずれかで、又は過剰に使用される場合、例えば溶媒として、１：１超であるモル数で存在し得る。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。
二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比：

試薬組成物は、典型的に、１：１超である二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比を含む。換言すれば、この開示は、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体の１：１モル比を利用しない。様々な実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比は、約１．５：１、約２：１、約２．５：１、約３：１、約３．５：１、約４：１、約４．５：１、約５：１、約５．５：１、約６：１、約６．５：１、約７：１、約７．５：１、約８：１、約８．５：１、約９：１、約９．５：１、約１０：１、約１０．５：１、約１１：１、約１１．５：１、約１２：１、約１２．５：１、約１３：１、約１３．５：１、約１４：１、約１４．５：１、約１５：１、約１５．５：１、約１６：１、約１６．５：１、約１７：１、約１７．５：１、約１８：１、約１８．５：１、約１９：１、約１９．５：１、又は約２０：１である。様々な実施形態では、液体イミダゾール誘導体が使用される場合、モル比は例えば３０：１、４０：１、５０：１、又は更により高いものなど、２０：１よりはるかに高いものであることができる。一実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比は、２：１超である。別の実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比は、５：１超である。更なる実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比は、約１４：１である。更に、試薬組成物は、上記の比率のいずれか「よりも大きい」量、例えば、約２：１「よりも大きい」量、約２．５：１より大きい量などを含み得ることが企図される。様々な非限定的な実施形態では、上記の値の範囲及び上記の値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書で使用されることが明確に企図されることも考えられる。
アルコール：

試薬組成物はアルコールも含む。カールフィッシャープロセスを用いた水の決定は、ほとんどのアルコールで問題にならない。アルコールは、一般的なカールフィッシャー作業媒体において易溶性である。非常に長い鎖を有するアルコールのみが、可溶化剤の添加を必要とする。副反応は予期されない。したがって、カールフィッシャー滴定の技術分野において既知の任意のアルコールが、本明細書で使用され得る。典型的には、アルコールは、メタノール、エタノール、又はこれらの組み合わせである。あるいは、アルコールは、任意の長さアルキルアルコール、すなわち、Ｒ－ＯＨであってもよく、Ｒは、直鎖、分岐、又は環状基で例えば、１～１０、２～９、３～８、４～７、又は５、又は６個の炭素原子を有するアルキル基である。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

アルコールの量は、特に限定されず、組成物の総重量に基づいて、約６０～約８０、約６５～約７５、約７５～約８０、約７０～約８０、約６０～約７０、又は約６５～約７０重量パーセントの量で存在し得る。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。
少なくとも１つのアミノ酸：

組成物はまた、例えば滴定添加剤として、少なくとも１つのアミノ酸を含む。用語「少なくとも１つ」は、１つ又は２つ以上のアミノ酸が使用され得ることを意味する。例えば、２つ以上のアミノ酸の組み合わせが使用され得る。アミノ酸は、特に限定されず、当該技術分野において既知の任意のものであってもよい。用語「アミノ酸」は、典型的には、それぞれのアミノ酸に特異的な側鎖（Ｒ基）と共に、アミン（－ＮＨ２）及びカルボキシル（－ＣＯＯＨ）官能基を含む有機化合物を説明する。当該技術分野において既知であるように、約５００の天然アミノ酸が知られている。これらのアミノ酸は、アルファ－（α－）、ベータ－（β－）、ガンマ－（γ－）、又はデルタ－（δ－）アミノ酸として、コア構造官能基の位置に従って分類され得る。これらは、極性、ｐＨレベル、及び側鎖基の種類（ヒドロキシル又は硫黄を含有する脂肪族、非環式、芳香族など）に対して代替的に記載され得る。少なくとも１つのアミノ酸は、「Ｌ」若しくは「Ｄ」形態で、又は両方の形態で混合物として存在し得る。

様々な実施形態において、本開示の少なくとも１つのアミノ酸は、プロリンである。プロリンは、α－アミノ基、α－カルボン酸基、及び側鎖ピロリジンを含むタンパク質原性アミノ酸であり、それを非極性（生理学的ｐＨで）、脂肪族アミノ酸として分類する。あるいは、プロリンの誘導体も使用され得る。これらは、限定するものではないが、ヒドロキシプロリン、アルキル化プロリンを含む、当該技術分野において既知の任意のものであってよく、アルキル基は、直鎖、分岐、又は環状基で例えば、１～１０、２～９、３～８、４～７、又は５、又は６個の炭素原子を有してもよい。更に、ヒドロキシ基及び／又はアルキル基は、プロリン中の任意の原子、すなわち任意の位置に存在し得る。他の実施形態では、使用され得るプロリンの誘導体としては、アルキル化プロライン（メチル化プロリンなど）、ベンジルプロリン、ヒドロキシプロリンなどが挙げられる。少なくとも１つのアミノ酸は、プロリン及び／若しくはこれらの任意の誘導体であるか又はプロリン及び／若しくはこれらの任意の誘導体からなり得る。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

少なくとも１つのアミノ酸は、典型的には、試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超から最大約１０重量％の任意の量で試薬組成物中に存在する。用語「ゼロ超からの任意の量で」は、典型的には、試薬組成物の総重量に基づいて、任意の正の量、例えば、約０．００１、約０．００５、約０．０１、約０．０５、約０．１、約０．５、又はそれ以上の重量パーセントを意味する。他の実施形態では、組成物の総重量に基づいて、少なくとも１つのアミノ酸は、約０．１～約２、約１～約２、約１～約５、約５～約１０、約０．１～約１、約０．１～約０．５、約０．２～約０．５、約０．２～約０．４、約０．２～約０．３、約０．３～約０．４、約０．３～約０．５、約０．４～約０．５などの重量パーセントの量で存在する。一実施形態では、少なくとも１つのアミノ酸は、試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約５、７．５、１０、１２．５、又は更には１５重量パーセントの量で存在する。例えば、アミノ酸は、例えばメタノール中で使用される場合、最大約１５重量パーセントの量で存在し得る。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。
ＣＭＲ物質

典型的に、本開示の試薬組成物は、様々な政府又は民間機関によって定義される、発癌性、変異原性、又は生殖毒性（ＣＭＲ）である物質であるＣＭＲ物質を含まない。管轄官庁が適切な調和された分類及び通信要素を選択し得るフレームワークであるＧｌｏｂａｌｌｙ Ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＨＳ）を使用して、化学物質又は混合物の性質及びその危険性の相対的な重大度を決定することができる。したがって、様々な実施形態において、試薬組成物は、ＧＨＳによって、カテゴリ１Ａ：ヒトエビデンスに基づいた既知のヒト発癌性物質（Ｈ３４０）、突然変異誘発物質（Ｈ３５０）、若しくは生殖毒素（Ｈ３６０）、カテゴリ１Ｂ：動物研究に基づいた推定されるヒト発癌性物質（Ｈ３４０）、突然変異誘発物質（Ｈ３５０）、若しくは生殖毒素（Ｈ３６０）、並びに／又は、カテゴリ２：動物研究若しくは／及びヒトからの限定されたエビデンスに基づいた疑いのある発がん性物質（Ｈ３４１）、突然変異誘発物質（Ｈ３５１）、若しくは生殖毒素（Ｈ３６１）に分類される、１つ以上のＣＭＲ物質を不含である。例えば、試薬組成物は、典型的にはイミダゾールを不含である。本明細書全体を通して「不含」という用語は、試薬組成物の総重量に基づいて、ＣＭＲ物質の５、４、３、２、１、０．５、又は０．１重量パーセント未満を説明し得る。あるいは、「不含」は、試薬組成物においてＣＭＲ物質のゼロ重量パーセントの量、すなわち完全に不含であることを指し得る。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。
試薬組成物の更なる実施形態：

一実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体は、試薬組成物の約０．０５～約１モル／リットルの量で存在し、イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールであり、試薬組成物の約０．５～約５モル／リットルの量で存在し、少なくとも１つのアミノ酸は、試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約５、７．５、１０、１２．５、又は１５重量パーセントの量で存在し、アルコールはメタノール及び／又はエタノールである。例えば、少なくとも１つのアミノ酸は、プロリンであり得る。同様の実施形態では、少なくとも１つのアミノ酸は、約０．１～約０．５、約０．２～約０．５、約０．２～約０．４、約０．２～約０．３、約０．３～約０．４、約０．３～約０．５、約０．４～約０．５などの重量パーセントの量で存在する。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

別の実施形態では、二酸化硫黄又はその誘導体は、試薬組成物の約０．０５～約１モル／リットルの量で存在し、イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールであり、試薬組成物の約０．５～約５モル／リットルの量で存在し、少なくとも１つのアミノ酸は、試薬組成物の総重量に基づいて、約０．１～約２重量パーセントの量で存在し、アルコールは、メタノール及び／又はエタノールである。やはり、少なくとも１つのアミノ酸は、プロリンであり得る。同様の実施形態では、少なくとも１つのアミノ酸は、組成物の総重量に基づいて、約０．１～約０．５、約０．２～約０．５、約０．２～約０．４、約０．２～約０．３、約０．３～約０．４、約０．３～約０．５、約０．４～約０．５などの重量パーセントの量で存在する。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

更に別の実施形態では、試薬組成物は、試薬組成物の約０．０５～約１モル／リットルの量で存在する二酸化硫黄又はその誘導体からなり、イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールであり、試薬組成物の約０．５～約５モル／リットルの量で存在し、少なくとも１つのアミノ酸は、試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超から最大約５、７．５、１０、１２．５、又は１５重量パーセントの量で存在し、アルコールは、メタノール及び／又はエタノールである。同様の実施形態では、少なくとも１つのアミノ酸は、組成物の総重量に基づいて、約０．１～約０．５、約０．２～約０．５、約０．２～約０．４、約０．２～約０．３、約０．３～約０．４、約０．３～約０．５、約０．４～約０．５などの重量パーセントの量で存在する。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

更なる実施形態では、試薬組成物は、試薬組成物の約０．０５～約１モル／リットルの量で存在する二酸化硫黄又はその誘導体からなり、イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールであり、試薬組成物の約０．５～約５モル／リットルの量で存在し、少なくとも１つのアミノ酸は、プロリンであり、試薬組成物の総重量に基づいて、約０．１～約２重量パーセントの量で存在し、アルコールは、メタノール及び／又はエタノールである。同様の実施形態では、少なくとも１つのアミノ酸は、組成物の総重量に基づいて、約０．１～約０．５、約０．２～約０．５、約０．２～約０．４、約０．２～約０．３、約０．３～約０．４、約０．３～約０．５、約０．４～約０．５などの重量パーセントの量で存在する。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

更に別の実施形態では、試薬組成物は、１成分カールフィッシャー滴定用である。本実施形態の試薬組成物は、二酸化硫黄又はその誘導体と、上記のイミダゾール誘導体と、アルコールと、少なくとも１つのアミノ酸と、ヨウ素（Ｉ_２）と、を含み、二酸化硫黄又はその誘導体に対するイミダゾールの誘導体のモル比は、１：１超である。ヨウ素（Ｉ_２）は、典型的には、以下に詳細に記載される量で存在する。
カールフィッシャー滴定を介して試料中の水の量を決定するための方法：

再び言及すると、本開示はまた、カールフィッシャー滴定を介して試料中の水の量を決定するための方法を提供する。本方法は、試料を準備する工程と、上記の試薬組成物を準備する工程と、試薬組成物を使用して試料を滴定する工程と、を含む。

試料を準備する工程について言及すると、試料は、当業者によって典型的に選択されるような任意の形態で準備されてもよい。試料は、水を含む任意の種類の試料であってもよい。試料中の水の量は、特に限定されず、当業者によって選択され得る。例えば、電量滴定では、試料中の水の量は、典型的に約０．１～約３０００μｇの水、又は約２０～約３０００μｇの水である。容量滴定では、水の量は、３０００μｇを大きく超え得る。更なるなる他の実施形態では、水の最大量は、必要とされる試薬の量のために使用される容器のサイズによって決定される。試料は、試料がその中に水のある量を含むことを条件として、液体、気体、又は固体であり得る。試料は、典型的には、その中に水のある量を含む液体である。更に、試料は、滴定の当業者によって典型的に選択される任意の量で準備されてもよい。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

試薬組成物を準備する工程について具体的に言及すると、試薬組成物は、添加の任意の順序を使用して生成／準備され得る。例えば、上記成分のいずれかの任意の総量又は部分量は、任意の他の成分の任意の総量又は部分量と組み合わされ得る。

一実施形態では、本方法は、試薬組成物を用いて試料を滴定する工程を含む。一実施形態では、これは、電量法として記載される。別の実施形態では、これは、容量法として記載される。例えば、本方法は、試料を滴定することができるように試料と試薬組成物とを混合する工程を含み得る。この実施形態では、本方法は、典型的には、ヨウ素源（Ｉ_２）を提供する工程を含む。これは、典型的には、容量法として説明される。ヨウ素源は、当該技術分野において既知の任意のもの、例えば、任意の好適な溶媒に溶解される固体Ｉ_２であり得る。様々な実施形態では、ヨウ素が添加される溶液は、その添加後に約１～約１０重量パーセントのヨウ素を有し得る。電量法では、ヨウ素の追加又は外部源は必要とされない／使用されないように、ヨウ化物の陽極酸化によってヨウ素を生成することができる。試料は、上記のカールフィッシャー法のうちの１つを使用することによって、試料中の水の量を決定するために滴定することができる。様々な非限定的な実施形態では、上記で示されるこれらの値の間及びこれらの値を含むすべての値及び値の範囲が、本明細書における使用について明確に企画されることも考えられる。

例えば、任意の必要なヨウ素は、添加することができるか、又は添加されたヨウ化物からの陽極酸化によって生成することができる。方法の際、添加されたか、陽極によって生成したヨウ素は、典型的には、二酸化硫黄又はその誘導体と水との反応によってヨウ化物に還元される。水が既に存在しない場合、遊離ヨウ素は残される。ヨウ素過剰は、エンドポイントを示すために、例えば、視覚的又は測光的指示のために使用することができる。また、エンドポイントを電気化学的、例えば、電位差測定法又は二電流測定法によって示すことが可能である。

容量法による決定は、試薬組成物を溶媒成分として滴定容器に導入することによって実行することができる。次いで、試料は滴定容器に添加され得、それによって、水は、本開示の１成分試薬組成物又は２成分試薬組成物を含有するヨウ素を導入することによって滴定される。典型的には、従来のように、ヨウ素、塩基及びＳＯ２の溶液である１成分試薬組成物を利用する滴定は、容器内に溶媒を準備することと、溶媒を含む容器に試料を添加することと、次いで、１成分試薬組成物を容器内の試料と溶媒との混合物に添加することと、を含む。本開示の試薬組成物は、溶媒としてこの滴定に使用することができる。２成分試薬組成物を利用する滴定は、典型的には、例えば、本開示の試薬組成物のような塩基及びＳＯ２含有溶媒を容器内に準備することを含む。次いで、試料は、典型的には容器に添加される。次いで最後に、２成分試薬組成物は、典型的には、滴定反応が開始できるように容器に添加される。

電量法による決定は、例えば、分割されたセルなどの電量セルに試薬組成物の成分を導入し、次いで、セル構造に従って試料を添加し、電解電流を切り替えることによって、試料中に存在する水が変換されるまで電解することで実行することができる。

試料中の水の量の決定前に、アルコールに含有される水をブランク滴定で取り除くことができる（例えば、電量測定の場合に前分解による）。様々な実施形態では、例えば、電量セルが、約１～約１０ｍＳ／ｃｍの導電率を有する試薬を必要とする場合、追加の支持電解質を添加することが必要であり得る。これらは、例えばテトラブチルアンモニウムクロライド、イミダゾリウム臭化水素などの可溶性無機塩であり得る。

エンドポイントを示すために、容量分析及び電量滴定の両方で、電位差測定又は二電流測定指標が利用され得ることが考えられる。例えば、試薬組成物及び／又は試料には、既知の再現可能なエンドポイントを有する１つ以上の既知の化合物が添加され得る。これらは、当業者によって選択され得る。更に、１つ以上の緩衝剤が利用され得る。

一連の滴定は、本開示による２成分系を用いて、比較例として実施される。結果を以下に示す。

第１の一連の実施例では、１０ｍｇ／ｇの水を有するＨｙｄｒａｎａｌ水標準品１０．０、＃３４８４９の反復滴定を完了する。使用される塩基は、２－エチルイミダゾールである。使用されるアルコールは、エタノールである。１０回の個々の滴定は、いずれのアミノ酸も含まない比較例で実施される。１０回の個々の滴定はまた、アミノ酸として０．２３重量％のプロリンを含む本発明の実施例で実施される。次いで、比較例及び本発明の実施例の両方の標準偏差を計算する。以下に示すように、本発明の実施例の標準偏差は、比較例のものより驚くほど優れている。当該技術分野において既知のように、ＫＦ付きＭｅｔｒｏｈｍ Ｔｉｔｒａｎｄｏ ８８８機器を利用した。滴定タイプは、容量法である。存在するＳＯ_２の量は、約８％（ｗ／ｗ）である。

第２の一連の実施例では、合成のためのマレイン酸標準品、Ｍｅｒｃｋ ＃８．００３８０の反復滴定を完了する。使用される塩基は、２－エチルイミダゾールである。使用されるアルコールは、メタノールである。４回の個々の滴定（滴定１～４）は、任意のアミノ酸を含まない比較例で実施される。５回の個々の滴定（滴定５～９）はまた、アミノ酸として０．４６重量％のプロリンを含む本発明の実施例で実施される。それぞれの滴定を完了するために必要な時間量を記録し、標準偏差を計算する。以下に示すように、本発明の実施例の標準偏差は、比較例のものより驚くほど優れている。当該技術分野において既知のように、ＫＦ付きＭｅｔｒｏｈｍ Ｔｉｔｒａｎｄｏ ８８８機器を利用した。滴定タイプは、容量法である。存在するＳＯ_２の量は、約８％（ｗ／ｗ）である。

少なくとも１つのアミノ酸の含有は、滴定測定の標準偏差を減少させ、それによって滴定測定及び水の量の決定をより正確にする。加えて、少なくとも１つのアミノ酸の含有は、滴定を実施するのに必要な時間を減少させる。更に、本開示の試薬組成物は、典型的には、当該技術分野において既知であるように、様々な政府又は個人機関によって定義される、発癌性、変異原性、又は生殖毒性（ＣＭＲ）である物質であるＣＭＲ物質を含まない。これにより、様々な環境における試薬組成物の安全性及び有用性が高まる。実験を実施している間、本開示の組成物は、例えばボトル縁部で結晶化する傾向がないことが観察される。これは、滴定機器との組み合わせにおいて有益であり得る。

前述の詳細な説明で、少なくとも１つの例示の実施形態が提示されたが、膨大な数の変更例が存在することを理解されたい。例示の実施形態又は複数の例示の実施形態は、あくまで例示であり、いかなるようにも範囲、適用性、又は構成を制限する意図がないこともまた理解されたい。むしろ、前述の詳細な説明は、当業者らに例示の実施形態を実装するのに簡便なロードマップを提供するだろう。添付の特許請求の範囲に記載される範囲から逸脱することなく、例示の実施形態に説明された要素の機能及び構成に様々な変更を加えることができるものと理解される。

Claims (10)

1. ２成分カールフィッシャー滴定用の試薬組成物であって、前記試薬組成物は、
   （１） 二酸化硫黄又はその誘導体と、
   （２） 以下の構造を有するイミダゾールの誘導体であって、
   

   

   式中、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２の各々は、独立して、水素原子、フェニル基、置換フェニル基、１～６個の炭素原子を有する第１のヒドロカルビル基、又は少なくとも１つの位置にヘテロ原子が介在する１～６個の炭素原子を有する第２のヒドロカルビル基であり、但し、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはない、イミダゾールの誘導体と、
   （３） アルコールと、
   （４） 前記試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する、少なくとも１つのアミノ酸と、を含み、
   前記二酸化硫黄又はその誘導体に対する前記イミダゾールの誘導体のモル比は、１：１超である、試薬組成物。
2. 前記少なくとも１つのアミノ酸は、プロリンである、請求項１に記載の試薬組成物。
3. 前記プロリンは、前記試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１５重量パーセントの量で存在する、請求項２に記載の試薬組成物。
4. 前記プロリンは、前記試薬組成物の総重量に基づいて、約０．１～約２重量パーセントの量で存在する、請求項２に記載の試薬組成物。
5. 前記プロリンは、前記試薬組成物の総重量に基づいて、約０．２～約０．５重量パーセントの量で存在する、請求項２に記載の試薬組成物。
6. 前記二酸化硫黄又はその誘導体は、前記試薬組成物の約０．０５～約１モル／リットルの量で存在し、
   前記イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールであり、前記試薬組成物の約０．５～約５モル／リットルの量で存在し、
   前記少なくとも１つのアミノ酸は、前記試薬組成物の総重量に基づいて、約０．２～約０．５重量パーセントの量で存在し、
   前記アルコールは、メタノール及び／又はエタノールである、請求項１に記載の試薬組成物。
7. 前記二酸化硫黄又はその誘導体は、前記試薬組成物の約０．０５～約１モル／リットルの量で存在し、
   前記イミダゾールの誘導体は、２－エチルイミダゾールであり、前記試薬組成物の約０．５～約５モル／リットルの量で存在し、
   前記少なくとも１つのアミノ酸は、前記試薬組成物の総重量に基づいて、約０．１～約２重量パーセントの量で存在し、
   前記アルコールは、メタノール及び／又はエタノールである、請求項１に記載の試薬組成物。
8. カールフィッシャー滴定を介して試料中の水の量を決定するための方法であって、前記方法は、
   Ａ． 前記試料を準備する工程と、
   Ｂ． 試薬組成物を準備する工程であって、前記試薬組成物は、
   （１） 二酸化硫黄又はその誘導体と、
   （２） 以下の構造を有するイミダゾールの誘導体であって、
   

   

   式中、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２の各々は、独立して、水素原子、フェニル基、置換フェニル基、１～６個の炭素原子を有する第１のヒドロカルビル基、又は少なくとも１つの位置にヘテロ原子が介在する１～６個の炭素原子を有する第２のヒドロカルビル基であり、但し、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはない、イミダゾールの誘導体と、
   （３） アルコールと、
   （４） 前記試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する、少なくとも１つのアミノ酸と、
   （５） 任意選択的にヨウ素（Ｉ_２）と、を含み、
   前記二酸化硫黄又はその誘導体に対する前記イミダゾールの誘導体のモル比は、１：１超である、試薬組成物を準備する工程と、
   Ｃ． 前記試薬組成物を用いて前記試料を滴定する工程と、を含む、方法。
9. 前記少なくとも１つのアミノ酸は、プロリンである、請求項８に記載の方法。
10. １成分カールフィッシャー滴定用の試薬組成物であって、前記試薬組成物は、
    （１） 二酸化硫黄又はその誘導体と、
    （２） 以下の構造を有するイミダゾールの誘導体であって、
    

    

    式中、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２の各々は、独立して、水素原子、フェニル基、置換フェニル基、１～６個の炭素原子を有する第１のヒドロカルビル基、又は少なくとも１つの位置にヘテロ原子が介在する１～６個の炭素原子を有する第２のヒドロカルビル基であり、但し、Ｒ、Ｒ^１、及びＲ^２はすべてが水素原子であることはない、イミダゾールの誘導体と、
    （３） アルコールと、
    （４） 前記試薬組成物の総重量に基づいて、ゼロ超及び最大約１０重量パーセントの量で存在する、少なくとも１つのアミノ酸と、
    （５） ヨウ素（Ｉ_２）と、を含み、
    前記二酸化硫黄又はその誘導体に対する前記イミダゾールの誘導体のモル比は、１：１超である、試薬組成物。