JP3662475B2 - Detection and quantification of trace moisture using acridine derivatives - Google Patents

Description

（式中、Ｒは電子供与基となりうる含窒素化合物部分を示し、Ｒ^４は水素原子又は有機残基を示す。）で示されるアクリジン誘導体を用いて媒体中の微量水分を検出又は定量する方法に関する。より詳細には、媒体中における前記アクリジン誘導体又は固定化されたアクリジン誘導体の蛍光強度を測定することからなる媒体中の微量水分を検出又は定量する方法に関する。また、本発明はそのための組成物及び装置に関する。
【００１０】
また、本発明は、一般式（IV）
【化７】

（式中、Ｒ^５は低級アルキル基を示し、Ｒ^６は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基又は高分子骨格に懸垂された基を示し、Ｒ^７、Ｒ^８はそれぞれ独立して水素原子又は置換基を有してもよい炭化水素基を示す。）
で表されるアクリジン誘導体、又はその固定化された前記アクリジン誘導体に関する。より詳細には、本発明の固定化されたアクリジン誘導体は、Ｒ^６の不飽和基とアクリル酸又はメタクリル酸の誘導体とからなる共重合体が好ましく、本発明はまた当該共重合体化による本発明のアクリジン誘導体を固定化する方法に関する。
【００１１】
また、本発明は、一般式（Ｖ）
【化８】

（式中、Ｒ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３はそれぞれ独立して水素原子又は有機残基を示す。）
で表されるアクリジン誘導体に関する。
【００１２】
さらに、本発明は前記アクリジン誘導体又は固定化されたアクリジン誘導体からなる化学センサーに関する。より詳細には媒体中の微量水分を検出又は定量するための化学センサーに関する。
【００１３】
ソルバトクロミズムは色素分子の状態エネルギー変化によるクロミズムで、溶媒の性質（極性・水素結合性等）に依存したスペクトル変化を示す。これは溶媒分子が色素のｎ→π^＊あるいはπ→π^＊遷移の難易に影響して吸収スペクトルが変化する現象である。他のクロミズムが分子構造の変化による発色・消色であるのに対して、このクロミズムは色素分子の状態エネルギー変化によるものなので変色を示す。
【００１４】
励起されて分極化される色素分子が極性溶媒で励起された場合には、図１に示すように分子が励起され分極化されるのが速い速度で行われ、それに続いて分極化された色素分子のまわりの極性溶媒がその分極を打ち消すようにゆっくりとした速度で動くことになる。これは、電子と分子の大きさや重さが大きく異なるため、励起により電子がまず動き次に溶媒のような分子が動くことになるからである。分子が励起され分極化された分子を周囲の極性溶媒が中和するまでの状態をフランクコンドン（Franck condon（ＦＣ））状態という。図１はこのようなフランクコンドン理論を説明するための図である。
【００１５】
次に、溶媒の極性変化による吸光スペクトル変化について、その基底状態と励起状態のようすを図２及び図３に基づいて説明する。図２は、基底状態で分極化している分子の場合のもであり、このような分子の場合には溶媒の極性により基底状態も励起状態もともに変化する。そのため、吸光スペクトルは溶媒の極性によって変化し、同じく蛍光スペクトルも溶媒の極性によって変化する。
一方、基底状態で分極していない分子の場合には、基底状態・励起状態ともに溶媒によるエネルギー変化が少なく、そのために吸光スペクトルは、図３に示すように溶媒による変化は極めて少ない。このような分子の蛍光スペクトルは、溶媒に極性がない場合には、一度励起された電子はその後まわりの溶媒からの影響を受けないため、そのエネルギー状態が変わらないまま安定化され、蛍光スペクトルを出す。しかし、溶媒に極性がある場合は、一度励起された電子はその後まわりの溶媒からの影響を受け（図１参照）、エネルギー状態は下がり、その後蛍光スペクトルを出す。
【００１６】
このため、このような分子では、溶媒の極性により吸光スペクトルは変化しないが、溶媒の極性により蛍光スペクトルは変化することになる。本発明者らは、この理論に基づいて吸光スペクトルの変化が少なく、かつ溶媒の僅かな極性に応じて敏感に蛍光スペクトルが変化する物質を探索した。
本発明者らは、このような分子として機能性色素の一種である４−（９−アクリジニル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（以下、ＫＤ−Ｆ００１０という。）にまず着目した。
【００１７】
実験に用いた溶媒は、基本的に全て蒸留し、モレキュラシーブの入った瓶に１日以上保存したものを用いた。ただし、アセトニトリルは蒸留を行わず、モレキュラシーブで乾燥させた特級溶媒を用いた。
このようにして調製したＴＨＦ、酢酸エチル、アセトニリル、ＤＭＦ、ジクロロメタン及びジエチルエーテルの６つの溶媒において、ＫＤ−Ｆ００１０を４．００×１０^−５ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させた。溶媒の調整が終わった後に、溶媒中に含まれる酸素による消光を避けるため超音波洗浄機で１０分間脱気した後、蛍光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｆ−２０００）を用いて、励起波長３９８ｎｍにおける蛍光スペクトルを測定した。
【００１８】
様々な溶媒の吸光スペクトル変化を図４に、その蛍光スペクトルの変化を図５に示す。図４及び５中の１は酢酸エチルを、２はアセトニリルを、３はジクロロメタンを、４はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
また、その値を表１に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
蛍光スペクトルの強度と溶媒の極性を示す値のひとつであるＥ_Ｔ（３０）の値（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）との関係を図６に、最大蛍光波長とＥ_Ｔ（３０）の値の関係を図７に示した。図６及び７中の１はＴＨＦを、２は酢酸エチルを、３はアセトニリルを、４はジクロロメタンを、５はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
図４に示す結果から、非プロトン性の溶媒の場合は溶媒によってＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルは変化しないと考えられる。図５に示す結果から、非プロトン性の溶媒の場合は溶媒によってＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルは変化すると考えられる。このことより、ＫＤ−Ｆ００１０は、非プロトン性溶媒の場合は、溶媒によって吸光スペクトルは変化せず、蛍光スペクトルのみが変化するということがわかる。これにより、非プロトン性溶媒の場合には、ＫＤ−Ｆ００１０は溶媒の種類によらず一定の励起波長（Excitation＝３９８ｎｍ）で励起できることが分かった。
【００２１】
図６および図７に示す結果より、蛍光強度はジエチルエーテルを除き極性が上がるにしたがって減少している。また、励起波長３９８ｎｍの最大蛍光波長は溶媒の極性が上がるにしたがって高波長側にシフトし、そのシフトのしかたは、Ｅ_Ｔ（３０）値と直線的な関係が認められる。
蛍光強度がジエチルエーテルのみ減少量が少なかったのは、後で示すがこのＫＤ−Ｆ００１０が徴量の水に対して大きな蛍光強度を示す。しかし、このジエチルエーテルは水を０．０２％含むまでしか混ざらないため、実験においてどうしても混ざってしまう微量の水と混ざりにくく、その他の有機溶媒に比べて蛍光強度の減少が少なくなったのだと思われる。
【００２２】
以上よりＫＤ−Ｆ００１０は、吸湿しやすい有機溶媒においてはその蛍光強度は、溶媒の極性が上がるにしたがって減少し、最大蛍光波長は溶媒の極性にしたがって高波長側にシフトすることがわかった。
【００２３】
次に、有機溶媒中の水又はエチルアルコールの濃度変化による吸光スペクトルの変化を検討した。図８にＴＨＦ中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図９にＴＨＦ中の種々の濃度のエチルアルコール含量についての吸光スペクトルを、図１０に酢酸エチル中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図１１にジクロロメタン中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図１２にアセトニトリル中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを示す。図１０〜図１２において、図中の１は水又はエチルアルコールの含有量が０ｗｔ％であることを、２は水又はエチルアルコールの含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３は水又はエチルアルコールの含有量が０．５ｗｔ％であることを、４は水又はエチルアルコールの含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５は水又はエチルアルコールの含有量が１．０ｗｔ％であることを、７は水分含有量が３．００ｗｔ％であることを、９は水分含有量が５．００ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
いずれの実験も、ＫＤ−Ｆ００１０の濃度は４．００×１０^−５ｍｏｌ／ｌであり、溶媒の調製が終わった後に、溶媒中に含まれる酸素による消光を避けるため超音波洗浄機で１０分間脱気した。
【００２４】
次に、有機溶媒中の水又はエチルアルコールの濃度変化による蛍光スペクトルの変化を検討した。図１３にＴＨＦ中の種々の濃度の水分含量についての蛍光スペクトルを、図１４にＴＨＦ中の種々の濃度のエチルアルコール含量についての蛍光スペクトルを、図１５に酢酸エチル中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図１６にＤＭＦ中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図１７にジエチルエーテル中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図１８にジクロロメタン中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを、図１９にアセトニトリル中の種々の濃度の水分含量についての吸光スペクトルを示す。
【００２５】
図１３〜図１９において、図中の、１は水又はエチルアルコールの含有量が０ｗｔ％であることを、２は水又はエチルアルコールの含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３は水又はエチルアルコールの含有量が０．５ｗｔ％であることを、４は水又はエチルアルコールの含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５は水又はエチルアルコールの含有量が１．０ｗｔ％であることを、６は水又はエチルアルコールの含有量が２．０ｗｔ％であることを、７は水又はエチルアルコールの含有量が３．０ｗｔ％であることを、８は水又はエチルアルコールの含有量が４．０ｗｔ％であることを、９は水又はエチルアルコールの含有量が５．０ｗｔ％であることを、１０は水又はエチルアルコールの含有量が６．０ｗｔ％であることを、１１は水又はエチルアルコールの含有量が１０．０ｗｔ％であることを、１２は水又はエチルアルコールの含有量が２０．０ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
いずれの実験も、ＫＤ−Ｆ００１０の濃度は４．００×１０^−５ｍｏｌ／ｌであり、溶媒の調製が終わった後に、溶媒中に含まれる酸素による消光を避けるため超音波洗浄機で１０分間脱気した後、蛍光光度計を用いて、励起波長３９８ｎｍにおける蛍光スペクトルを測定した。
【００２６】
これらの実験から、様々な有機溶媒中の水またはアルコール（エタノール）の濃度変化と相対蛍光強度と最大蛍光波長を図２０〜図２６に示す。各図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
図２０はＴＨＦ中における各種の水分濃度についてのものであり、図２１はＴＨＦ中における各種のエチルアルコールの濃度についてのものであり、図２２は酢酸エチル中における各種の水分濃度についてのものであり、図２３はＤＭＦ中における各種の水分濃度についてのものであり、図２４はジエチルエーテル中における各種の水分濃度についてのものであり、図２５はジクロロメタン中における各種の水分濃度についてのものであり、図２６はアセトニトリル中における各種の水分濃度についてのものである。
いずれの実験も、ＫＤ−Ｆ００１０の濃度は４．００×１０^−５ｍｏｌ／ｌであり、溶媒の調製が終わった後に、溶媒中に含まれる酸素による消光を避けるため超音波洗浄機で１０分間脱気した後、蛍光光度計を用いて、励起波長３９８ｎｍにおける蛍光スペクトルを測定した。
【００２７】
また、蛍光強度と各水分濃度変化における相対蛍光強度を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
最大蛍光波長と各水分濃度変化における最大蛍光波長を表３に示す。
【表３】

【００３０】
さらに、Ｅ_Ｔ（３０）の値（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）と１％での蛍光強度の減少の関係を図２７に、Ｅ_Ｔ（３０）の値と０％と１％の間での最大蛍光波長の変化の関係を図２８に示した。図２７及び２８中の、１はＴＨＦを、２は酢酸エチルを、３はアセトニリルを、４はジクロロメタンを、５はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
【００３１】
これらの実験結果から、水またはアルコール（エタノール）増加に伴って吸光スペクトルの変化はさほど認められなかったが（図８〜図１２参照）、水またはアルコール（エタノール）増加に伴って蛍光スペクトルの変化は大きく認められ（図１３〜図１９参照）、すべての系で水またはアルコール（エタノール）増加に伴って蛍光スペクトルの強度は減少した。以上より、プロトン性の水やアルコールを加えてもＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルは変化を示さないが、ＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルのみが変化することがわかった。
【００３２】
図２０と図２１を比べてみると蛍光強度の減少と最大蛍光波長の変化は水に比べてエタノールの方が小さい。また、表２より、水のＥ_Ｔ（３０）値が６３．１、エタノールのＥ_Ｔ（３０）値が５１．９、ＴＨＦのＥ_Ｔ（３０）値が３７．４であることから、この変化は、プロトン性によるものか溶媒の極性変化によるものか判断できない。さらに、図２０〜図２６よりほとんどすべての非プロトン性溶媒で、０〜１％の微量な水またはアルコール（エタノール）増加で大きな蛍光強度の減少と最大蛍光波長の高波長側へのシフトが見られる。ＤＭＦとジクロロメタンは、ＤＭＦは沸点が高いため蒸留しなかったため、ジクロロメタンはあまり水と混ざり合わないために、このような減少を顕著に示さなかった。
【００３３】
表２及び図２０、２２、２３、２４、２５、２６の結果から、水と混ざりにくいジクロロメタンを除き水分濃度の増加に伴って蛍光強度は減少することがわかった。極性の高い水を加えると、極性の低い有機溶媒のほうが大きな蛍光強度の減少を示すと考えられるが、実際はそうならず、むしろアセトニトリルなどの極性の低い溶媒のほうが大きな蛍光強度の減少を示しました。これは、蛍光強度は溶媒の極性ではなくそのプロトン性によって減少するためと考えられる。
【００３４】
表３及び図２０、２２、２３、２４、２５、２６の結果から、水分の増加に伴って最大蛍光波長は長波長側にシフトする。面白いのが、水がジクロロメタンに対して０．２０％しか混ざり合わない為、０．５０％以上の最大蛍光波長が一定である。また、０〜１％の水分濃度での最大蛍光波長の変化は、Ｅ_Ｔ（３０）値と関係しており、加える有機溶媒の極性に関係あると思われる。
以上をまとめると、非プロトン性で吸湿しやすい有機溶媒に水またはアルコール（エタノール）を加えると、蛍光強度は有機溶媒の極性に関係なく０〜１％で大きく減少し、最大蛍光波長の変化は有機溶媒の極性が大きくなるにつれて、大きくなるという傾向があることがわかった。換言すれば、最大蛍光波長は有機溶媒の極性によって変化の値が変わり、極性が低い溶媒になるほどその変化の大きさは小さいことがわかった。
【００３５】
以上の実験結果から、ＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを測定することにより溶媒中に微量存在する水やアルコールなどの極性分子を検出することができ、かつそれを定量することができることがわかった。本発明の微量水分などの検出方法は検体（溶媒など）の中にＫＤ−Ｆ００１０を添加してその蛍光スペクトルを測定する方法によるものであることから、複雑な装置を必要とせず、また連続的に検体中に微量存在する水などの極性分子を検出、定量することができる。
【００３６】
本発明の分子は極性分子の存在状態において励起されて、次の化学式で示されるように、アニリンの窒素原子からアクリジン環系へ内部電荷移動（ＩＣＴ）が生起し、この緩和により蛍光スペクトルが観察されることになる。
【００３７】
【化９】

励起状態におけるこれらの分子のＩＣＴによる双極特性のために、発光エネルギーはこれらの化合物の溶媒和に強く依存し、強い正のソルバトフルオロクロミズム（溶媒の極性の増加により、発光は長波長側にシフトする。）を示す。
そして、前記した化学式で示されるように、励起状態のＩＣＴによりアクリジン環系の窒素原子における電子密度が増加するために、この窒素原子は水素結合の格好の受容体となる。水分子などの存在によるここにおける水素結合の生成は、励起状態におけるエネルギー状態を緩和するために、蛍光の量子収率を減少させることになり、結果として蛍光強度の低下が観察されることになる。
【００３８】
次に、本発明者らは、前記の４−（９−アクリジニル）アニリン誘導体の固定化を検討するために、Ｎ−アルケニル誘導体を製造した。即ち、４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン（以下、ＫＤ−Ｆ００１１という。）を製造し、まずこの化合物の光学特性を検討した。
Ｎ−アルケニル誘導体は、Ｎ−アルケニルアニリン誘導体とアクリドンとの反応により製造することができ、具体的には次の化学式で示される方法により製造することができる。
【００３９】
【化１０】

【００４０】
図２９に種々の水分含有量におけるＴＨＦ中でのＫＤ−Ｆ００１１の吸光スペクトルを示す。図２９中の７本のスペクトルはそれぞれ、水分含有量が０．００容量％のもの、０．１０容量％のもの、０．２５容量％のもの、０．５０容量％のもの、１．００容量％のもの、２．００容量％のもの、５．００容量％のものを示している。いずれの実験も、ＫＤ−Ｆ００１１の濃度は４．００×１０^−５ｍｏｌ／ｌであり、溶媒の調製が終わった後に、溶媒中に含まれる酸素による消光を避けるため超音波洗浄機で１０分間脱気した後、蛍光光度計を用いて、励起波長３９８ｎｍにおける蛍光スペクトルを測定した。
４０４ｎｍ付近のＣＴ−吸収バンドの強度は、水分含有量とは無関係にこの結果となっている。若干の正のソルバトクロミズムが水分含有量が５容量％の場合に観察されるが、それよりも低い水分含有量においては吸収位置に変化はみられなかった。
【００４１】
図３０に４０４ｎｍで励起した場合の種々の水分含有量（０．００ｖ／ｖ％〜５．００ｖ／ｖ％）におけるＴＨＦ中でのＫＤ−Ｆ００１１の蛍光スペクトルを示す。図３０に示されるように、水分含有量が増加するに従って溶媒の極性が増加するために最大蛍光波長は長波長側にシフトし、同時に蛍光強度はそれに応じて低下した。
これらの結果をまとめたものを図３１に示す。図３１の黒丸印は相対蛍光強度を示し、黒四角印は最大蛍光波長を示す。ＫＤ−Ｆ００１１の水分含有量に対する感度は、０．００〜１．００ｖ／ｖ％において最大であり、約３０ｖ／ｖ％まで減少を続けるが、５ｖ／ｖ％以上においては蛍光強度はほとんど変化を示さなくなる。最大蛍光波長は、純粋なＴＨＦの５３２ｎｍから５６８ｎｍ（水分含有量１０％）へとシフトする。水分含有量が多くなると蛍光強度が非常に低くなるので、最大蛍光波長を確定することが困難になる。
【００４２】
以上のようにＮ−アルケニル誘導体も前述したＮ−アルキル誘導体と同様に極めて高感度で検体中の微量水分を検出、定量するための分子として有用であることがわかった。そこで、本発明者らは、これを共重合体の一成分として重合させることにより、アクリジニルアニリン誘導体の固定化を行った。
共重合体の重合成分としては、共重合可能なモノマー成分であればよいが、前述したように本発明のアクリジニルアニリン誘導体は水素結合可能な水素原子に対する受容体として作用するためにモノマーやそれを重合してできる重合体が水素結合の可能な水素原子を有していないものが好ましい。また、蛍光測定の支障を生ずるものでないものが好ましい。好ましいモノマーとしてはアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルなどのアクリル系モノマーが挙げられる。
【００４３】
固定化のために、重合後に架橋を行ってもよく、また予め三次元構造を形成し得るモノマーを使用することもできる。三次元構造にすることにより固定化が促進されるが、これにより重合体に懸垂される本発明のアクリジニルアニリン誘導体や検体（溶媒など）の自由度が制限されないように留意する必要がある。このために、本発明のアクリジニルアニリン誘導体と重合体の骨格とがある程度の距離を有するようにすることが好ましい。例えば、本発明のアクリジニルアニリン誘導体が重合体の骨格から原子数で３〜２５、好ましくは３〜１０程度の距離を隔てて自由に動けるようなリンカー部分を有する構造とすることが好ましい。リンカーを構成する原子としては、炭素原子、酸素原子、窒素原子などがあげられるが、炭素原子が極性の点から好ましい。
【００４４】
本発明のアクリジニルアニリン誘導体と共重合体を形成するモノマー成分としては、例えばポリエチレングリコール−ジメタクリレート（以下、ＰＥＧＤＭＡという。）（ｎ≒９又は１６）やポリエチレングリコール−モノメタクリレート（以下、ＰＥＧＭＭＡという。）（ｎ≒９又は２３）等が挙げられる。これらの構造式を以下に示す。
【化１１】

【００４５】
（式中、ｎはエチレングリコール単位の繰り返し数を示す。）
これらのモノマー成分はそれぞれ単独であるいは２種以上適宜組み合わせて用いられるが、丈夫で良質の膜を作製するためにはＰＥＧＤＭＡを単独で用いるか、ＰＥＧＤＭＡに少量のＰＥＧＭＭＡ（ｎ≒２３）を組み合わせて用いるのが好ましい。
ＫＤ−Ｆ００１１とＰＥＧＤＭＡ及び／又はＰＥＧＭＭＡとの重合は、ＵＶの照射による光共重合により行うことができる。ＫＤ−Ｆ００１１の量は、ＰＥＧＤＭＡ等のモノマーに対して０．１〜１０重量％、好ましくは０．２〜５重量％程度であり、具体的にはＰＥＧＤＭＡ単独、又はＰＥＧＤＭＡ及びＰＥＧＭＭＡに対しＫＤ−Ｆ００１１が０．２重量％と１重量％の共重合体を得た。得られた、ＰＥＧＤＭＡ（ｎ≒９）に対しＫＤ−Ｆ００１１が１重量％の共重合体の各種溶媒における吸光スペクトルを図３２に示す。また、得られた共重合体の蛍光特性を検討した結果を図３３に示す。
【００４６】
図３３は、種々の水分含有量を有するＴＨＦにおける、４０４ｎｍで励起したＰＥＧＤＭＡ膜に固定化されたＫＤ−Ｆ００１１の蛍光スペクトルである。図３３における各スペクトルは上から順に、水分含有量が０．００ｖ／ｖ％のもの、０．０５ｖ／ｖ％のもの、０．１０ｖ／ｖ％のもの、０．１５ｖ／ｖ％のもの、０．２５ｖ／ｖ％のもの、０．３５ｖ／ｖ％のもの、０．５０ｖ／ｖ％のもの、０．７４ｖ／ｖ％のもの、０．９９ｖ／ｖ％のもの、１．９６ｖ／ｖ％のもの、２．９１ｖ／ｖ％のもの、４．７６ｖ／ｖ％のもの、６．５４ｖ／ｖ％のもの、９．０９ｖ／ｖ％のものをそれぞれ示している。
【００４７】
固定化されていないＫＤ−Ｆ００１１と同様に、固定化したＫＤ−Ｆ００１１も、水分含有量の増加に応じて蛍光強度の低下が観察された。固定化されたＫＤ−Ｆ００１１が、固定化により水素結合の形成能やＩＣＴ状態からの蛍光発生能に格別の影響を受けないことが明らかとなった。強いて固定化による相違点を挙げるとしたら、最大蛍光波長のシフトが固定化により小さくなったことである。図３４は、水分の含有量と蛍光波長とを示したものである。図３４の黒四角印は固定化されていないＫＤ−Ｆ００１１を示し、黒丸印は固定化されたＫＤ−Ｆ００１１を示している。この図から明らかなように固定化されたＫＤ−Ｆ００１１では発光バンドのシフトは固定化されていないものに比べてずっと少なくなっている。
水分の含有量の増加による発光バンドの長波長シフトは、溶媒の極性の増加によるものであるから、高分子骨格によって固定化された発光分子のミクロな環境における極性は、測定される位置の溶媒の状態による影響よりも、高分子骨格による影響を大きく受けていると考えられる。
【００４８】
このような結果は、溶媒中の微量水分を検出、定量するための化学センサーとしては、実際的にはより好ましいものである。なぜならば、蛍光の波長が水分の含有量によりシフトしないので、一定の波長（例えば、４０４ｎｍ）で励起することにより、一定の波長の蛍光（例えば、図３３、図３４によれば５３２ｎｍ）を測定すれば相対蛍光強度により水分の含有量を知ることができるからである。このことはより簡便な測定装置により微量水分を検出、定量することができるということである。
【００４９】
また、相対蛍光強度についてみれば、両者の比較を図３５に示す。図３５の黒四角印は固定化されていないＫＤ−Ｆ００１１を示し、黒丸印は固定化されたＫＤ−Ｆ００１１を示している。図３５から、固定化により感度は少し低下しているようにみえるが、固定化によりより広範囲の測定が可能ということもできる。
【００５０】
次に、アルコールについて水と同様な検出、定量を試みてみた。結果を図３６に示す。図３６の黒四角印は水の場合を示し、黒丸印はメタノールの場合を示し、黒三角印はエタノールの場合を示す。水、メタノール、エタノールの順に感度が低下してきている。これは、水素結合に関与する水素原子の酸性が脂肪族性のおおきなアルコールになるほど小さくなるからと考えられる。しかし、脂肪族性が余り大きくないアルコール（例えば、メタノールやエタノールなど）であれば、本発明の方法により検出、定量することができることを示している。
【００５１】
以上の実験結果によれば、本発明の方法は、溶媒、好ましくは非プロトン性溶媒中における微量水分を極めて高感度でかつ簡便に測定できるものであり、本発明のアクリジニルアニリン誘導体が溶媒中の微量の水分又は低級アルコールを簡便に且つ高感度で検出、定量する化学センサーとして極めて有用であることがわかる。さらに、この実験では４個の炭素原子により高分子骨格との距離を取った（スペーサーとして炭素数４とした。）ものを使用したが、この結果、本発明の化学センサーとしてのアクリジニルアニリン誘導体を十分固定化することができることが示された。また、固定化により蛍光波長のシフトを少なくすることができ、単一の蛍光波長を測定することにより、水分の含有量を検出、定量することができることも示された。そして、ＫＤ−Ｆ００１１は膜に固定化することで連続水分濃度測定を可能にした。
【００５２】
また、以上の結果から、固定化されているいないに拘わらず、本発明のアクリジニルアニリン誘導体は水分含量０〜１％の測定に高い精度を示すことが明らかになった。
【００５３】
本発明者らは、次に、水分に対する感度を更に高めるためには、分子内に強い電子吸引基または電子供与基を導入することにより、極性感度を向上させる必要があると考え、新たに６−（９−アクリジニル）−２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（以下、ＫＤ−Ｆ００２０という。）を分子設計した。ＫＤ−Ｆ００２０はドナー性を高めたことにより、ＫＤ−Ｆ００１０に比べ水分に対してより高感度になったであろうと考えられた。
ＫＤ−Ｆ００２０の機能性評価を進めていく中で、極性感度は向上したものの、２級アミンによるＫＤ−Ｆ００２０どうしの分子間水素結合が起こり、それが原因で水分に対する感度が低下しているのではないかと考えられた。そこで、この問題を回避するためにＫＤ−Ｆ００２０をメチル化し、３級アミン型の６−（９−アクリジニル）−１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（以下、ＫＤ−Ｆ００２１という。）を設計した。
ＫＤ−Ｆ００２１は膜への固定化ができるサイトが導入されていない。そこでＫＤ−Ｆ００２１の特性や感度を保持し、単にオレフィン基を導入した６−（９−アクリジニル）−２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（以下、ＫＤ−Ｆ００２２という。）を設計した。
これらの機能性色素を用いて各種有機溶媒中の水分濃度の測定を行った。
【００５４】
実験に用いた溶媒は、ＴＨＦは、特級ＴＨＦ溶液に薄く切り刻んだ金属ナトリウムと、指示薬であるベンゾフェノンを入れ、窒素置換下で蒸留したものを無水試薬として用いた。ジエチルエーテル、酢酸エチル、ジクロロメタン、アセトンについては、塩化カルシウムで脱水した後に蒸留し、モレキュラーシーブスの入った瓶に１日以上保存したものを無水試薬とした。アセトニトリルおよびエタノールについては蛍光分析用の特級試薬を使用し、塩化カルシウムで脱水したものを無水試薬とした。水はイオン交換水を使用した。
このようにして調製したＴＨＦに、ＫＤ−Ｆ００２０は１．８×１０^−４Ｍ、ＫＤ−Ｆ００２１及びＫＤ−Ｆ００２２は６．０×１０^−５Ｍとなるように溶解し、溶液調製後、溶媒中に存在する酸素による消光を避けるため、超音波洗浄機で５分間脱気した溶液を試料として、これらの溶液の吸収スペクトルを測定した後、それぞれの励起波長における蛍光スペクトル変化を測定した。なお、吸光光度計及び蛍光光度計は先に使用したものと同じものを使用した。
【００５５】
ＫＤ−Ｆ００２０、ＫＤ−Ｆ００２１、ＫＤ−Ｆ００２２を溶解したＴＨＦ中の水分濃度変化による吸収スペクトルを図３７，図３８及び図３９にそれぞれ示す。なお、ＴＨＦ中の水分濃度は、それぞれ以下のように変化させた。

水分濃度が増加しても、吸収スペクトルはほとんど変化しなかった。この理由はFranck-Condon理論によるものであると考えられる。つまり、色素分子のほとんどの分子は基底状態で分極しておらず、光吸収が起こることによって励起状態で分極する。この光で励起されたとき電子状態の変化に要する時間は約１０〜１５秒と瞬時である。このとき極性溶媒中であれば、溶媒分子は色素分子の分極を打ち消すように移動しようとするが、分子は電子に比べ動きが鈍いため瞬時の移動は不可能である。すなわち、基底状態で分極していない分子では、溶媒の極性変化による状態遷移エネルギーの変化はほとんどなく、吸収スペクトルに変化は見られないと言える。
【００５６】
ＫＤ−Ｆ００２０、ＫＤ−Ｆ００２１、ＫＤ−Ｆ００２２を溶解したＴＨＦ中の水分濃度変化による蛍光スペクトルを図４０，図４１及び図４２にそれぞれ示す。これらのスペクトルから、水分濃度の増加に伴って蛍光強度が減少していることが分かる。３つの機能性色素は先に述べたように、光吸収によって分子内電荷移動が起こり、励起状態では分極した状態になり、多くの分子は蛍光発光によって基底状態に遷移する。しかし、有機溶媒中に水分子が存在すると、色素分子は水分子と分子間水素結合し、蛍光発光ではなく熱を放出して遷移する無輻射過程を生じる頻度が多くなるため蛍光消光が起こる。水分濃度が増加するほど蛍光強度が減少するのはこのためである。以下にこのメカニズムを化学式で示す。
【００５７】
【化１２】

【００５８】
３種類の機能性色素についての水分濃度と相対蛍光強度の関係を図４３に示す。また、比較のためＫＤ−Ｆ００１０の測定結果も図４３に併せて示す。これにより、ＫＤ−Ｆ００２０はＫＤ−Ｆ００１０に比べ水分に対する感度が低下していることが分かる。これは下式に示すようにＫＤ−Ｆ００２０の２級アミンによる色素分子同士の分子間水素結合が原因と考えられる。
【００５９】
【化１３】

【００６０】
一方、メチル化したＫＤ−Ｆ００２１およびＫＤ−Ｆ００２２については、水分濃度０．００％のときに比べ０．０１％では蛍光強度が約９０％、０．０５％では約７５％へと減少していることから、ドナー性を高めたことでＫＤ−Ｆ００１０に比べ水分に対する感度が明らかに向上していると言える。
【００６１】
また、有機溶媒を酢酸エチルおよびジクロロメタンに変え、機能性色素にはＫＤ−Ｆ００２１を用いて水分濃度変化に伴う吸収・蛍光スペクトル変化を測定した結果を図４４、４５及び図４６、４７にそれぞれ示す。なお、各溶媒中の水分濃度はそれぞれ下記の通りである。

これらの場合もやはり吸収スペクトル変化は、溶媒および溶媒中の水分濃度を変化させてもほとんど見られなかった。一方、微量水分濃度変化に伴う蛍光スペクトル変化は、酢酸エチルおよびジクロロメタン中でも顕著に見られた。ＴＨＦ、酢酸エチル、ジクロロメタン中の水分濃度と相対蛍光強度の関係を図４８に示す。水分濃度が増加するにつれ、溶媒によって相対蛍光強度変化に差が出てくるのは、ジクロロメタンは０．１７％（ｖ／ｖ）、酢酸エチルは２．９４％（ｖ／ｖ）までの水としか混ざり合わないからであり、その値に達すると蛍光強度が一定になると考えられる。図４８からは、０．００％〜０．１０％あたりの微量水分では、３種類の溶媒中でほぼ同じ感度を示していると読み取れる。このことから、ＫＤ−Ｆ００２１は様々な有機溶媒中での微量水分濃度測定が可能であると言える。
【００６２】
これらの結果を用い、ＫＤ−Ｆ００２１の各種有機溶媒中の水分検出限界を求めた。検出限界の求め方は以下に示すとおりである。
ＴＨＦ中にＫＤ−Ｆ００２１を６．００×１０^−５Ｍとなるよう溶解し、同じサンプルで１０回蛍光スペクトルを測定した。１０回の極大蛍光強度の平均値より、相対標準偏差を求めたところ約０．５１０４と得られた。検出限界をノイズの３倍と定め、水分濃度０．００％のときの相対蛍光強度を１００とすると、検出限界の相対蛍光強度は
１００−３×０．５１０４≒９８．４７
と求められた。実験結果をもとに、それぞれの溶媒で直線性が得られる水分濃度範囲において、Stern-Volmerプロットを作成した（図４９）。これにより得られたStern-Volmerの式は
ＴＨＦ Ｆ_０／Ｆ ＝ １２．３７ ［Ｈ_２Ｏ］＋１
酢酸エチル Ｆ_０／Ｆ ＝ １１．３０ ［Ｈ_２Ｏ］＋１
ジクロロメタン Ｆ_０／Ｆ ＝ ６．７５５ ［Ｈ_２Ｏ］＋１
であった。
ノイズは全ての溶媒中での測定で等しいと仮定すると、これらの式より検出限界はＴＨＦ中で０．００２３％、酢酸エチル中で０．００２５％、ジクロロメタン中で０．００４２％と求められた。ＫＤ−Ｆ００２２はＫＤ−Ｆ００２１にオレフィン基を導入した構造変化のみであるから、水分に対する感度つまり検出限界はＫＤ−Ｆ００２１とほぼ同じであると思われる。
即ち、これらのアクリジン誘導体を化学センサーとする本発明の方法によれば、蛍光光度計という簡便な装置を用い、様々な有機溶媒中で０．００５％未満の微量水分濃度測定を行うことができることから、これらのアクリジン誘導体は、検体中の水分含有量を簡便に且つ高感度で検出、定量するための化学センサーとして極めて有用であると云うことが出来る。
【００６３】
本発明は検体中の微量の水や低級アルコールなどを検出、定量するための化学センサーとしてのアクリジン誘導体を提供するものである。本発明のアクリジン誘導体は、電子供与基としての部分、例えばアニリン部分又は２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン部分等と電子受容基としてのアクリジン部分とを有するもので、これらのアニリン部分又は２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン部分等とアクリジン部分とが同じ平面構造を維持することができるもので有ればよく、より具体的には例えば前記の一般式（Ｉ）で示されるものが好ましい。
【００６４】
一般式（Ｉ）におけるＲとしては、例えば一般式（II）
【化１４】

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ独立して水素原子又は有機残基を示す。）で示される基や、例えば一般式（III）
【化１５】

（式中、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３はそれぞれ独立して水素原子又は有機残基を示す。）で示される基等が挙げられる。
【００６５】
一般式（Ｉ）、（II）及び（III）における、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３はそれぞれ独立して水素原子又は有機残基であり、有機残基としては検体中の極性の変化による蛍光強度の変化や吸収波長の変化に悪影響を与えない基であれば高分子量のものであっても低分子量のものであっても特に制限はないが、アクリジニルアニリン系又はアクリジニルペリミジン系の平面構造を阻害するような基やアクリジニルアニリン系又はアクリジニルペリミジン系に共役して吸収波長を大きくシフトさせるような基は好ましくない。また、水素結合が可能な水素原子を有さず、極性の大きな基を持たないものが好ましい。
【００６６】
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３の好ましい有機残基としては、フェニルアクリジン骨格又はペリミジルアクリジン骨格に共役し得るπ電子系を形成しない有機基が挙げられ、より好ましい有機残基としては置換基を有していてもよい炭化水素基が挙げられる。また、好ましい炭化水素基としてはアルキル基又はアルケニル基が挙げられる。フェニルアクリジン骨格又はペリミジルアクリジン骨格に共役し得るπ電子系を形成しない有機基としては、アニリン部分又はペリミジン部分の窒素原子の孤立電子対やベンゼン環又はペリミジン環のπ電子系に共役し得る隣接するπ電子を持たない基であればよい。アニリン部分又はペリミジン部分の窒素原子の孤立電子対やベンゼン環又はペリミジン環のπ電子系に共役し得る隣接するπ電子を持つ基であってもよいが、これにより吸収波長や蛍光波長が大きくシフトするものは好ましくない。
また、有機残基としては高分子量のものであってもよく、例えば高分子骨格に懸垂された基が挙げられ、当該高分子骨格としてはアクリル酸又はメタクリル酸の誘導体とアルケニル側鎖などとの共重合体が挙げられる。
さらに、ベンゼン環に置換する基Ｒ^３やペリミジン環に置換する基Ｒ^１３並びにアクリジン環に置換する基Ｒ^４においては、本発明の好ましい有機残基としては、炭化水素以外に、酸素や窒素などの炭素以外の原子を有するものでも良いし、また、必ずしも炭素原子を有するものでなくてもよい場合もある。このような基としては、例えば、メトキシ基，エトキシ基等のアルコキシ基、アセチルオキシ基，プロピオニルオキシ基等のアシルオキシ基、アセチルアミノ基，プロピオニルアミノ基等のアシルアミノ基、アセチル基，プロピオニル基等のアシル基、シアノ基、アミド基、ニトロ基、例えば塩素，臭素等のハロゲン原子などの置換基が挙げられる。
【００６７】
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３の炭化水素基として好ましい具体例を例示すれば、炭素数１〜３０、好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０の直鎖状又は分枝状のアルキル基、より好ましくは低級アルキル基、炭素数３〜３０、好ましくは５〜２０、より好ましくは６〜２０の直鎖状又は分枝状のアルケニル基、より好ましくは低級アルケニル基、炭素数５〜３０、好ましくは５〜２０、より好ましくは６〜１０の単環、多環又は縮合環式のシクロアルキル基、前記したシクロアルキル基であって少なくとも１個以上の不飽和結合を有するシクロアルケニル基、前記したアルキル基又はアルケニル基に炭素数６〜３０、好ましくは６〜２０、より好ましくは６〜１０の単環、多環又は縮合環式のアリール基が結合したアラルキル基などが挙げられる。これらの炭化水素基は相互に又は他の官能基で置換されていてもよい。
【００６８】
また、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３の有機残基としてはそのいずれか一方または両方が高分子骨格に懸垂された基であってもよい。高分子骨格としては付加重合体の骨格であっても、縮合重合体の骨格であってもよい。好ましい高分子骨格としてはアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体からなる共重合体の骨格が挙げられるがこれに限定されるものではない。したがって、高分子骨格に懸垂される基としては、前記した高分子骨格に原子数で３〜２５、好ましくは３〜１０程度の距離を隔てて自由に動けるようなリンカー部分を有する基が好ましい。リンカーを構成する原子としては、炭素原子、酸素原子、窒素原子などがあげられるが、炭素原子が極性の点から好ましく、より具体的には低級アルキレン基が好ましい。
【００６９】
好ましいＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３の有機残基をより具体的に例示すれば、メチル基、エチル基、プロピル基などの低級アルキル基、３−ブテニル基、５−ヘキセニル基、６−ヘプテニル基、７−オクテニル基などのアルケニル基などが挙げられる。また、前記したアルケニル基の不飽和基と重合性の炭素−炭素二重結合を有するモノマー（例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなど）とが共重合して形成される高分子骨格に懸垂された基を挙げることができる。
【００７０】
また、本発明は検体中の微量の水や低級アルコールなどを検出、定量するための化学センサーとして有用な新規なアクリジニルアニリン誘導体及び新規なアクリジニルペリミジン誘導体を提供するものである。より具体的には本発明の新規なアクリジニルアニリン誘導体は、前記した一般式（IV）で示される化合物であり、アクリジニルペリミジン誘導体は前記した一般式（Ｖ）で示される化合物である。
【００７１】
一般式（IV）におけるＲ^５は前記した低級アルキル基であり、例えばメチル基、エチル基などであり、Ｒ^６は前記したフェニルアクリジン骨格に共役し得るπ電子系を形成しない不飽和結合を有する基又は高分子骨格に懸垂された基である。フェニルアクリジン骨格に共役し得るπ電子系を形成しない不飽和結合を有する基としては、前記したアルケニル基、シクロアルケニル基やこれらの基にアルキル基やたの官能基が置換していてもよい基などが挙げられる。また、高分子骨格に懸垂された基としては前記したもの等が挙げられる。また、Ｒ^７、Ｒ^８は水素原子又は炭化水素基であり、炭化水素基としては前記したアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基などが挙げられる。
【００７２】
一般式（Ｖ）におけるＲ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１は、好ましくは前記した低級アルキル基であり、例えばメチル基、エチル基などであり、Ｒ^１２は、好ましくは前記した、例えばメチル基、エチル基などの低級アルキル基又は前記したペリミジルアクリジン骨格に共役し得るπ電子系を形成しない不飽和結合を有する基又は高分子骨格に懸垂された基である。ペリミジルアクリジン骨格に共役し得るπ電子系を形成しない不飽和結合を有する基としては、前記したアルケニル基、シクロアルケニル基やこれらの基にアルキル基や他の官能基が置換していてもよい基などが挙げられる。また、高分子骨格に懸垂された基としては前記したもの等が挙げられる。また、Ｒ^４、Ｒ^１３は水素原子又は有機残基であり、有機残基としては前記したアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基などの炭化水素基や先に挙げた如きその他の置換基が挙げられる。
【００７３】
一般式（IV）で示される本発明の新規な化合物は前記した方法に準じて製造することが出来る。
また、一般式（Ｖ）で示される本発明の新規な化合物は例えば下記の化学式で示される方法により製造することが出来る。
【００７４】
ＫＤ−Ｆ００２０の合成
【化１６】

【００７５】
ＫＤ−Ｆ００２１の合成
【化１７】

【００７６】
ＫＤ−Ｆ００２２の合成
【化１８】

【００７７】
【実施例】
次に、実施例により本発明をより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。
【００７８】
実施例１（４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン（ＫＤ−Ｆ００１１）の製造）
（１） ５−ヘキセン−１−オール（５．００ｇ，４９．９ｍｍｏｌ）とトルエンスルホニルクロライド（７．９３ｇ，４１．６ｍｍｏｌ）の５０ｍｌクロロホルム溶液を氷冷下で攪拌しながら、ピリジン（７．５８ｇ，９５．８ｍｍｏｌ）を少しずつ加えた。すべてのピリジンを加えた後、室温に戻しさらに３時間攪拌反応させた。反応終了後、氷冷下で薄い塩酸を加えた。その後、分液ロートに移し水で３回分液をした後に、有機相を芒硝で乾燥させた後減圧乾燥させた。その後、ヘキサン：酢酸エチル＝３：１でカラムから分離し、（６−トシルオキシ）−１−ヘキセンを８．７２ｇ、収率８２％で得た。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR(270MHz，CDCl_３) δ(ppm)＝1.35-1.47(m,-CH_２-,2H),
1.55-1.71(m,-CH_２-,2H),1.96-2.05(m,-CH_２-CH=,2H),
2.45(s,Ar-CH_３,3H),4.03(t,-OCH_２-,2H),4.92-5.00(m,=CH_２,2H),
5.64-5.79(m,-CH=,1H),7.35(d,Ar-H,2H),7.81(d,Ar-H,2H).
【００７９】
（２） Ｎ−メチルアニリン（２．５３ｇ，２３．６ｍｍｏｌ）を２５ｍｌのＴＨＦに溶かし、滴下ロートで１０ｍｌＴＨＦ中のＮａＨ（２．３６ｇ，５９．０ｍｍｏｌ）を加え、５分間攪拌させた後、滴下ロートで１５ｍｌのＴＨＦに溶かした（６−トシルオキシ）−１−ヘキセン（６．００ｇ，２３．６ｍｍｏｌ）を加え８０℃で８０分反応させた。
反応終了後、メタノールを加えＮａＨをつぶした後、芒硝で乾燥させた後、減圧乾燥させた
その後、ヘキサン：酢酸エチル＝９：１でカラムにより分離し、Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンを３．４５ｇ、収率７７％で得た。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR(270MHz，CDCl_３) δ(ppm)＝1.35-1.50(m,-CH_２-,2H),
1.52-1.63(m,-CH_２-,2H),2.02-2.12(m,-CH_２-CH=,2H),
2.90(s,N-CH_３,3H),3.29(t,N-CH_２-,2H),4.92-5.04(m,=CH_２,2H),
5.72-5.87(m,-CH=,1H),6.63-6.70(m,Ar-H,3H),7.17-7.24(m,Ar-H,2H).
【００８０】
（３） Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン（０．６８ｇ，３．５ｍｍｏｌ）と９（１０Ｈ）−アクリドン（０．８４ｇ，５．５ｍｍｏｌ）とオキシ塩化リンを触媒及び溶媒に使うため５ｍｌほど加え２０ｍｌフラスコで、５０℃から６０℃で３時間反応させた。その後、ｐＨ１の薄い塩酸をゆっくり加えて余分のオキシ塩化リンをつぶした。その後、アンモニア水を加え溶液を中性にした後、クロロホルムを加えてＮａＨＣＯ_３溶液、ＮａＣｌ溶液、水でそれぞれ一回づつ分液し、有機相を芒硝で乾燥させた後、減圧乾燥させた。ヘキサン：酢酸エチル＝３：１でカラムから分離し、減圧乾燥させた後、リサイクロ液体クロマトグラムで分離精製し、４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンを３５７ｍｇ、収率２７．８％で得た。なお、溶媒はクロロホルムで行った。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR(300MHz，CDCl_３) δ(ppm)＝1.48-1.53(m,-CH_２-,2H),
1.70-1.75(m,-CH_２-,2H),2.13-2.20(m,-CH_２-CH=,2H),
3.07(s,N-CH_３,3H),3.45(t,N-CH_２-,2H),4.98-5.09(m,=CH2,2H),
5.81-5.90(m,-CH=,1H),6.87-6.90(m,Ar-H,2H),
7.30-7.33(m,Ar-H,2H),7.39-7.44(m,Ar-H,2H),
7.72-7.78(m,Ar-H,2H),7.89-7.92(m,Ar-H,2H),8.25(d,Ar-H,2H).
【００８１】
実施例２（固定化ＫＤ−Ｆ００１１の製造）
実施例１で得たＫＤ−Ｆ００１１（１ｗｔ％）と、ベンゾインメチルエーテル（３ｗｔ％）と、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート（９６ｗｔ％）とを前記の組成で混合した後、超音波洗浄機で溶解させた。カバーグラスを両サイドに置き混合した溶液を中心に一滴たらした後、石英ガラスをつけ窒素封入下でＵＶランプで３時間光共重合させた後、メタノール中に一晩つけ、重合しなかった色素を洗い流し、膜厚１７０μｍぐらいの膜を得た。
【００８２】
実施例３（４−（９−アクリジニル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（ＫＤ−Ｆ００１０）の製造）
Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（１）（１６．６ｍｍｏｌ、２．０１ｇ；東京化成；Ｍ＝１２１．１８）と９（１０Ｈ）−アクリドン（２）（６．５９ｍｍｏｌ、１．０１ｇ；Ａｌｄｒｉｃｈ製；Ｍ＝１９５．２２）とオキシ塩化りん（６．５６ｍｍｏｌ、０．６ｍｌ、純正化学製；Ｍ＝１５３．３５）を５０ｍｌフラスコに入れ３時間オイルバスで６５℃で撹拌し反応させた。
反応終了後、ｐＨ１の薄い塩酸を約５０ｍｌをゆっくり加えて余分のオキシ塩化りんをつぶした後、飽和酢酸ナトリウム水溶液約１００ｍｌをｐＨが９以上になるまで加えると黄色い固体が析出した。これをろ過して黄色い結晶を得た。この結晶に酢酸を加えると赤色を示して溶解したが、これに水を加えｐＨが十分に低いことを確認した後、ろ過した。このろ液にアンモニア水を加えると黄色い固体が析出した。この結晶を１２時間デシケーターで乾燥させた。
乾燥したこの結晶を５００ｍｌナスフラスコに入れ、まずへキサンを約３００ｍｌその後この結晶に対して溶解度の高い溶媒であるクロロホルムを約１００ｍｌ加える形で再結晶化して４−（９−アクリジニル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（３．２２ｍｍｏｌ、０．９６１ｇ；Ｍ＝２９８．３８）（ＫＤ−Ｆ００１０）を収率４８．９％で得た。
以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR(300MHz，CDCl_３) δ(ppm)＝3.03(s,N-CH_３,6H) ,
6.92-6.95(d,Ar-H,2H),7.32-7.35(d,Ar-H,2H),7.40-7.44(m,Ar-H,2H),
7.72-7.78(m.Ar-H,2H),7.86-7.89(d,Ar-H,2H),8.24-8.27(d,Ar-H,2H).
【００８３】
実施例４（ＫＤ−Ｆ００１０を用いた吸光スペクトルの測定）
ＴＨＦ・アセトニトリル・酢酸エチル・ジエチルエーテル・ジクロロメタンの５つの溶媒に各々ＫＤ−Ｆ００１０を４×１０^‐５ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させその水分濃度を変えて吸光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｕ‐２０００）を用いて測定した。実験に用いた溶媒は、基本的に全て蒸留し、モルキュラシーブの入った瓶に一日以上保管したものを用いた。ただし、アセトニトリルは蒸留を行わず、モルキュラシーブで乾燥させた特級溶媒を用いた。
結果を図４及び表１に示す。
【００８４】
実施例５（ＫＤ−Ｆ００１０を用いた蛍光スペクトルの測定）
ＴＨＦ・アセトニトリル・酢酸エチル・ジエチルエーテル・ジクロロメタンの５つの溶媒に各々ＫＤＦ−００１０を４×１０^−５Ｍとなるように溶解させその水分濃度を変えて蛍光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｆ−２０００）を用いて、励起波長３９８ｎｍにおける蛍光スペクトル変化を測定した。実験に用いた溶媒は、基本的に全て蒸留し、モレキュラシーブの入った瓶に１日以上保存したものを用いた。ただし、アセトニトリルは蒸留を行わず、モレキュラシーブで乾燥させた特級溶媒を用いた。結果を図５に示す。
【００８５】
実施例６（ＫＤ−Ｆ００１１を用いた吸光スペクトルの測定）
一般式（IV）中のＲ^５がメチル基で、Ｒ^６がヘキセニルキ基で、Ｒ^７及びＲ^８が水素原子である４−（９−アクリジニル）−Ｎ―（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンをテトラヒドロフラン中４×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、水分濃度０〜５％の吸光波長を測定した。結果を図２９に示す。
【００８６】
実施例７（ＫＤ−Ｆ００１１を用いた蛍光スペクトルの測定）
一般式（IV）中のＲ^５がメチル基で、Ｒ^６がヘキセニルキ基で、Ｒ^７及びＲ^８が水素原子である４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンをテトラヒドロフラン中４×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、４０４nmの光源で励起し、０〜５％の間で水分を変化した時の蛍光強度比と水分濃度を示す。結果を図３０に示す。
【００８７】
実施例８（固定化ＫＤ−Ｆ００１１を用いた吸光スペクトルの測定）
実施例２で得られた４−（９アクリジニィル）−Ｎ―（５−ヘキセニィル）−Ｎ−メチルアニリンの共重合体中濃度は１％である。これをテトラヒドロフラン中で水分濃度約０〜１０％の吸光スペクトルを測定した。
結果を図３２に示す。
【００８８】
実施例９（固定化ＫＤ−Ｆ００１１を用いた蛍光スペクトルの測定）
実施例２で得られた４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンの共重合体中濃度は１％である。これをテトラヒドロフラン中で、４０４nmの光源で励起し、０〜５％の間で水分を変化した時の蛍光強度を測定した。種々の水分濃度における相対蛍光強度を算出して、結果を図３３に示す。
【００８９】
実施例１０
実施例２で得られた４−（９−アクリジニル）−Ｎ―（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンの共重合体中濃度は１％である。これをテトラヒドロフラン中で励起波長４０４ｎｍでの水分、メタノール、エタノール濃度約０〜５％の蛍光スペクトルを測定した。これらの蛍光波長５３２ｎｍの相対蛍光強度を図３６に示した。
【００９０】
実施例１１（４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン（ＫＤ−Ｆ００１１）の製造）
（１）ｐ−トルエンスルホニルクロライド（７．９３２ｇ，４１．１ｍｍｏｌ）、５−ヘキセン−１−オール（６．００ｇ，５９．８８ｍｍｏｌ）をクロロホルム１００ｍｌ中に加え、氷冷攪拌下でピリジン（９．５８ｇ，１２１．０８ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した。滴下後は室温に戻し、１９時間攪拌した。反応終了後、室温攪拌下で蒸留水４０ｍｌ、濃塩酸１４ｍｌを加えた。クロロホルム層を芒硝乾燥後、溶媒を減圧留去し、無色透明な液体を得た。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）で分離精製し、（６−トシルオキシ）−１−ヘキセン９．８９７ｇを透明液体として得た（収率９３．１％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.41(m, 2H, -CH_２-),
1.67(m, 2H, -CH_２-), 2.01(m, 2H, -CH_２-),
2.45(s, 3H, Ar-CH_３), 4.03(t, 2H, O-CH_２-), 4.95(m, 2H, =CH_２),
5.81(m, 1H, -CH=), 7.35(d, 2H, =CH_２), 7.78(d, 2H, Ar-H)．
【００９１】
（２） Ｎ−メチルアニリン（２．５３ｇ，２３．６ｍｍｏｌ）にヘキサンで洗浄した水素化ナトリウム（２．３６ｇ，５９．０ｍｍｏｌ）を加え、蒸留済ＴＨＦ１２０ｍｌ、（６−トシルオキシ）−１−ヘキセン（６．００ｇ，２３．６ｍｍｏｌ）を滴下し、窒素を流しながら７０℃で２２時間攪拌した。反応終了後、未反応の水素化ナトリウムを処理した後、蒸留水を加えてクロロホルムで抽出した。芒硝乾燥後、溶媒を減圧留去し、黄色の液体を得た。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝１２：１）で分離精製し、Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン３．８ｇを黄色液体として得た（収率８４．８％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.41(m, 2H, -CH_２-),
1.59(m, 2H, -CH_２-), 2.92(m, 3H, N-CH_３),
3.30(t, 2H, N-CH_３), 4.98(m, 2H, =CH_２), 5.81(m, 1H, CH_２=),
6.69(m, 3H, Ar-H), 7.21(m, 2H, Ar-H)．
【００９２】
（３） Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン（２．１４ｇ、１１．３ｍｍｏｌ）にアクリドン（２．６４ｇ，１７．３ｍｍｏｌ）を加え、触媒としてオキシ塩化リンを用いて、５０℃で２．５時間攪拌した。氷冷攪拌下でｐＨ１の塩酸を加えてオキシ塩化リンを潰した後、アルカリ性になるまで２５％アンモニア水溶液を滴下した。炭酸水素ナトリウム飽和水溶液を加えてクロロホルムで抽出し、芒硝乾燥した。溶媒を減圧留去し、黄色の固体を得た。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）で分離精製後、さらにリサイクル液体クロマトグラフィーで分離精製し、４−（９−アクリジニル）−Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリン（ＫＤ−Ｆ００１１）０．６３６ｇを黄色の固体として得た（収率４８％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝ 1.54(m, 2H, -CH_２-),
1.72(m, 2H, -CH_２-), 2.17(m, 2H, -CH_２-),3.08(s, 3H, N-CH_３),
3.45(t, 2H, N-CH_２-), 5.02(m, 2H, =CH_２),5.86(m, 1H, -CH=),
6.89(m, 2H, Ar-H), 7.30(m, 2H, Ar-H),7.42(m, 2H, Ar-H),
7.75(m, 2H, Ar-H), 7.91(m, 2H, Ar-H),8.25(d, 2H, Ar-H)．
【００９３】
実施例１２（６−（９−アクリジニル）−２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（ＫＤ−Ｆ００２０）の製造）
（１） １，８−ジアミノナフタレン（４０ｍｍｏｌ，６．３３ｇ）をアセトン（１５０ｍｍｏｌ，８．７１ｇ）及びジクロロメタン１００ｍｌ中に加え、触媒としてｐ−トルエンスルフォン酸２０ｍｇを用い、２４時間還流した。反応終了後、セライトを用いてモレキュラーシーブスを取り除いた後、溶媒を減圧留去し、得られた残渣に飽和食塩水を加えてジクロロメタンで抽出した。芒硝乾燥後、有機層を吸引濾過し、溶媒を減圧留去後、紫色のオイル状化合物を得た。エタノールに溶解後、塩酸を少量加え塩を生成させ、エーテルを加えて濾過した。メタノールで再結晶し、水および水酸化ナトリウムを加えて酢酸エチルで抽出した。芒硝乾燥後、溶媒を減圧留去した。単品で紫色の固体である２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン２．７２ｇを得た（収率３４％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (270MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.49(s, 6H, -CH_３),
3.66-3.79(br, 2H, -NH),6.47(d, 2H, Ar-H), 7.19(m, 4H, Ar-H)．
【００９４】
（２） 実施例１１の（３）において、Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンの代わりに２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（２．２０ｇ，１１．１ｍｍｏｌ）を用い、実施例１１の（３）と同様にして反応及び後処理を行い、オレンジ色の結晶を得た。酢酸エチルで洗浄した結晶を海砂に吸着させ、シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）で分離精製した後、さらにシリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝１：２）で分離精製し、最終目的化合物である６−（９−アクリジニル）−２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（ＫＤ−Ｆ００２０）４７．４ｍｇを得た（収率２．８％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.64(s, 6H, -CH_３-),
4.46-4.47(br, 2H, -NH), 6.29(d, 1H, Ar-H), 6.48(d, 1H, Ar-H),
6.68(d, 1H, Ar-H), 6.99(t, 1H, Ar-H),7.22(d, 1H, Ar-H),
7.33(m, 2H, Ar-H), 7.63(d, 2H, Ar-H),7.75(m, 2H, Ar-H),
8.32(d, 2H, Ar-H)．
【００９５】
実施例１３（６−（９−アクリジニル）−１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（ＫＤ−Ｆ００２１）の製造）
（１） １，８−ジアミノナフタレン（７．００ｇ，４４．３ｍｍｏｌ）をアセトン（７．８９７ｇ，９６．３ｍｍｏｌ）中に加え、触媒としてｐ−トルエンスルホン酸０．４ｇを用いて、５０℃で１時間攪拌した後、室温に戻して一晩攪拌した。反応終了後、反応物を分離精製せずに、そのまま次の反応に用いた。
（２） 上記（１）の反応物にヨウ化メチル２６．９７ｇ、炭酸カリウム２６．９７ｇ、アセトン５０ｍｌ、蒸留水１０ｍｌを加えて、６０℃で２時間攪拌した後、ヨウ化メチル６．７４３ｇ、アセトン２０ｍｌを加え、さらに２時間攪拌した。反応終了後、溶媒を減圧留去し、飽和食塩水および蒸留水を加えてエーテルで抽出した。芒硝乾燥後、赤黒いオイル状化合物を得た。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝４：１）で精製分離し、１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン１．５６ｇを深緑色の液体として得た（収率１５．６％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.41(s, 6H, -CH_３),
2.95(s, 6H, N-CH_３), 6.60(d, 2H, Ar-H),7.21(d, 2H, Ar-H),
7.33(t, 2H, Ar-H)．
【００９６】
（３） 実施例１１の（３）において、Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンの代わりに１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（１．３５ｇ，５．９５ｍｍｏｌ）を用い、実施例１１の（３）と同様にして反応及び後処理を行い、紫色の固体を得た。後処理後、分離精製も実施例１１の（３）と同様の手順で行い、（６−（９−アクリジニル）−１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（ＫＤ−Ｆ００２１）０．３８ｇをオレンジ色の固体として得た（収率６１％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.55(s, 6H, -CH_３),
3.03(s, 3H, N-CH_３), 3.11(s, 3H, N-CH_３),6.36(d, 1H, Ar-H),
6.61(d, 1H, Ar-H), 6.78(d, 1H, Ar-H),7.08(t, 1H, Ar-H),
7.81(m, 3H, Ar-H), 7.59(d, 2H, Ar-H)7.74(m, 2H, Ar-H),
8.29(d, 2H, Ar-H)．
【００９７】
実施例１４（６−（９−アクリジニル）−２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（ＫＤ−Ｆ００２２）の製造）
（１） １，８−ジアミノナフタレン（７．００ｇ，４３．４ｍｍｏｌ）、５−ヘキセン−２−オン（１３．３４ｇ，９６．３ｍｍｏｌ）にｐ−トルエンスルホン酸０．３５ｇを加え、５０℃で１時間攪拌した後、室温に戻して一晩攪拌した。反応終了後、反応物を分離精製せずに、次の反応に用いた。
（２） 実施例１３の（２）において、２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンの代わりに上記（１）の反応物を用い、実施例１３の（２）と同様にして反応及び後処理を行い、赤黒いオイル状化合物を得た。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝９：１）で精製分離し、２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン０．９７ｇを深緑色の液体として得た（収率２１．２％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.28(s, 3H, -CH_３),
1.98(m, 2H, -CH_２-), 2.20(m, 2H, -CH_２-),2.93(s, 6H, N-CH_３),
5.00(m, 2H, =CH_２), 5.80(m, 1H, -CH=),6.53(d, 2H, Ar-H),
7.15(d, 2H, Ar-H), 7.30(t, 2H, Ar-H)．
【００９８】
（３） 実施例１１の（３）において、Ｎ−（５−ヘキセニル）−Ｎ−メチルアニリンの代わりに２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（１．３５ｇ，５．０７ｍｍｏｌ）を用い、実施例１１の（３）と同様にして反応及び後処理を行い、紫色の固体を得た。後処理も実施例１１の（３）と同様の手順で行い、オレンジ色の固体を得た。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離液；ヘキサン：酢酸エチル＝３：２）で分離精製し、６−（９−アクリジニル）−２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジン（ＫＤ−Ｆ００２２）０．７７ｇをオレンジ色の固体として得た（収率９４％）。以下に^１Ｈ−ＮＭＲのデータを示す。
^１H-NMR (300MHz, CDCl_３) δ(ppm)＝1.40(s, 3H, -CH_３),
2.16(m, 2H, -CH_２-), 2.31(m, 2H, -CH_２-),3.02(s, 3H, N-CH_３),
3.08(s, 3H, N-CH_３), 5.08(m, 2H, =CH_２),5.90(m, 1H, -CH=),
6.33(d, 1H, Ar-H), 6.57(d, 1H, Ar-H),6.75(d, 1H, Ar-H),
7.08(t, 1H, Ar-H), 7.32(m, 3H, Ar-H),7.61(d, 2H, Ar-H),
7.74(m, 2H, Ar-H), 8.29(d, 2H, Ar-H)．
【００９９】
実施例１５（ＫＤ−Ｆ００２０を用いた吸光スペクトルの測定）
一般式（Ｖ）中のＲ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０及びＲ^１３が水素原子で、Ｒ^１１及びＲ^１２がメチル基である６−（９−アクリジニル）−２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンをテトラヒドロフラン中１．８×１０^−４Ｍの濃度に溶解し、水分濃度０〜１０％における吸収スペクトルを測定した。結果を図３７に示す。
【０１００】
実施例１６（ＫＤ−Ｆ００２０を用いた蛍光スペクトルの測定）
一般式（Ｖ）中のＲ^４、Ｒ^９、Ｒ^１０及びＲ^１３が水素原子で、Ｒ^１１及びＲ^１２がメチル基である６−（９−アクリジニル）−２，２−ジメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンをテトラヒドロフラン中１．８×１０^−４Ｍの濃度に溶解し、４３６nmの光源で励起し、０〜１０％の間で水分を変化させた時の蛍光スペクトルの変化を測定した。結果を図４０に示す。
【０１０１】
実施例１７（ＫＤ−Ｆ００２１を用いた吸光スペクトルの測定）
一般式（Ｖ）中のＲ^４及びＲ^１３が水素原子で、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１２がメチル基である６−（９−アクリジニル）−１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンをテトラヒドロフラン中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、水分濃度０〜１０％における吸収スペクトルを測定した。結果を図３８に示す。
【０１０２】
実施例１８（ＫＤ−Ｆ００２１を用いた蛍光スペクトルの測定）
一般式（Ｖ）中のＲ^４及びＲ^１３が水素原子で、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１２がメチル基である６−（９−アクリジニル）−１，２，２，３−テトラメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンをテトラヒドロフラン中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、４２９nmの光源で励起し、０〜１０％の間で水分を変化させた時の蛍光スペクトルの変化を測定した。結果を図４１に示す。
【０１０３】
実施例１９（ＫＤ−Ｆ００２２を用いた吸光スペクトルの測定）
一般式（Ｖ）中のＲ^４及びＲ^１３が水素原子で、Ｒ^９、Ｒ^１０及びＲ^１１がメチル基で、Ｒ^１２が３−ブテニル基ある６−（９−アクリジニル）−２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンをテトラヒドロフラン中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、水分濃度０〜５％における吸収スペクトルを測定した。結果を図３９に示す。
【０１０４】
実施例２０（ＫＤ−Ｆ００２２を用いた蛍光スペクトルの測定）
一般式（Ｖ）中のＲ^４及びＲ^１３が水素原子で、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１２がメチル基である６−（９−アクリジニル）−２−（３−ブテニル）−１，２，３−トリメチル−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ペリミジンをテトラヒドロフラン中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、４２９nmの光源で励起し、０〜５％の間で水分を変化させた時の蛍光スペクトルの変化を測定した。結果を図４２に示す。
【０１０５】
実施例２１（ＫＤ−Ｆ００２１を用いた吸光スペクトルの測定）
ＫＤ−Ｆ００２１を酢酸エチル中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、水分濃度０〜１０％における吸収スペクトルを測定した。結果を図４４に示す。
【０１０６】
実施例２２（ＫＤ−Ｆ００２１を用いた蛍光スペクトルの測定）
ＫＤ−Ｆ００２１を酢酸エチル中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、４２６nmの光源で励起し、０〜１０％の間で水分を変化させた時の蛍光スペクトルの変化を測定した。結果を図４５に示す。
【０１０７】
実施例２３（ＫＤ−Ｆ００２１を用いた吸光スペクトルの測定）
ＫＤ−Ｆ００２１をジクロロメタン中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、水分濃度０〜５％における吸収スペクトルを測定した。結果を図４６に示す。
【０１０８】
実施例２４（ＫＤ−Ｆ００２１を用いた蛍光スペクトルの測定）
ＫＤ−Ｆ００２１をジクロロメタン中６×１０^−５Ｍの濃度に溶解し、４３３nmの光源で励起し、０〜５％の間で水分を変化させた時の蛍光スペクトルの変化を測定した。結果を図４７に示す。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明のアクリジン骨格を有する化合物は簡便で精度の高い微量水分測定方法に有用である。また、本発明のアクリジン骨格を有する化合物からなる化学センサーは固定化することができ、固体状態で化学センサーとして使用することができる。さらに、本発明の化学センサーは繰り返してまた連続して使用することができるので、簡便かつ安価であるのみならず、微量水分の連続的な計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、励起されて分極化される色素分子が極性溶媒で励起された状態を模式的に示したものである。
【図２】図２は、分極化している分子の基底状態と励起状態のようすを示したものである。
【図３】図３は、基底状態で分極していない分子の基底状態と励起状態のようすを示したものである。
【図４】図４は、様々な溶媒中におけるＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトル変化を示したものである。図４中の１はＴＨＦを、２は酢酸エチルを、３はアセトニリルを、４はジクロロメタンを、５はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
【図５】図５は、様々な溶媒中におけるＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトル変化を示したものである。図５中の１はＴＨＦを、２は酢酸エチルを、３はアセトニリルを、４はジクロロメタンを、５はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
【図６】図６は、蛍光スペクトルの強度と溶媒の極性を示す値のひとつであるＥ_Ｔ（３０）の値（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）との関係をグラフとして示したものである。
【図７】図７は、最大蛍光波長と溶媒の極性を示す値のひとつであるＥ_Ｔ（３０）の値（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）との関係をグラフとして示したものである。
【図８】図８は、ＴＨＦ中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルを示したものである。図８中の１は水の含有量が０ｗｔ％であることを、２は水の含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３は水の含有量が０．５ｗｔ％であることを、４は水の含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５は水の含有量が１．０ｗｔ％であることを、７は水分含有量が３．００ｗｔ％であることを、９は水分含有量が５．００ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
【図９】図９は、ＴＨＦ中の種々の濃度のエチルアルコール含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルを示したものである。図９中の１はエチルアルコールの含有量が０ｗｔ％であることを、２はエチルアルコールの含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３はエチルアルコールの含有量が０．５ｗｔ％であることを、４はエチルアルコールの含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５はエチルアルコールの含有量が１．０ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
【図１０】図１０は、酢酸エチル中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルを示したものである。図１０中の１は水の含有量が０ｗｔ％であることを、２は水の含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３は水の含有量が０．５ｗｔ％であることを、４は水の含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５は水の含有量が１．０ｗｔ％であることを、７は水分含有量が３．００ｗｔ％であることを、９は水分含有量が５．００ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
【図１１】図１１は、ジクロロメタン中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルを示したものである。図１１中の１は水の含有量が０ｗｔ％であることを、２は水の含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３は水の含有量が０．５ｗｔ％であることを、４は水の含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５は水の含有量が１．０ｗｔ％であることを、７は水分含有量が３．００ｗｔ％であることを、９は水分含有量が５．００ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
【図１２】図１２は、アセトニトリル中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の吸光スペクトルを示したものである。図１２中の１は水の含有量が０ｗｔ％であることを、２は水の含有量が０．２５ｗｔ％であることを、３は水の含有量が０．５ｗｔ％であることを、４は水の含有量が０．７５ｗｔ％であることを、５は水の含有量が１．０ｗｔ％であることを、７は水分含有量が３．００ｗｔ％であることを、９は水分含有量が５．００ｗｔ％であることをそれぞれ示している。
【図１３】図１３は、ＴＨＦ中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図１４】図１４は、ＴＨＦ中の種々の濃度のエチルアルコール含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図１５】図１５は、酢酸エチル中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図１６】図１６は、ＤＭＦ中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図１７】図１７は、ジエチルエーテル中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図１８】図１８は、ジクロロメタン中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図１９】図１９は、アセトニトリル中の種々の濃度の水分含量についてのＫＤ−Ｆ００１０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図２０】図２０は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いたＴＨＦ中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２１】図２１は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いた酢酸エチル中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２２】図２２は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いたＴＨＦ中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２３】図２３は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いたＤＭＦ中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２４】図２４は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いたジエチルエーテル中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２５】図２５は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いたジクロロメタン中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２６】図２６は、ＫＤ−Ｆ００１０を用いたアセトニトリル中における各種の水分濃度についての相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図の黒四角印は相対蛍光強度（図の左側のスケール）を示し、黒菱形は最大蛍光波長（図の右側のスケール）を示す。
【図２７】図２７は、Ｅ_Ｔ（３０）の値（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）と１％での蛍光強度の減少の関係を示したものである。図２７中の、１はＴＨＦを、２は酢酸エチルを、３はアセトニリルを、４はジクロロメタンを、５はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
【図２８】図２８は、Ｅ_Ｔ（３０）の値と０％と１％の間での最大蛍光波長の変化の関係を示したものである。図２８中の、１はＴＨＦを、２は酢酸エチルを、３はアセトニリルを、４はジクロロメタンを、５はジエチルエーテルをそれぞれ示している。
【図２９】図２９は、種々の水分含有量におけるＴＨＦ中でのＫＤ−Ｆ００１１の吸光スペクトルを示したものである。
【図３０】図３０は、４０４ｎｍで励起した場合の種々の水分含有量（０．００ｖ／ｖ％〜５．００ｖ／ｖ％）におけるＴＨＦ中でのＫＤ−Ｆ００１１の蛍光スペクトルを示したものである。
【図３１】図３１は、ＴＨＦ中でのＫＤ−Ｆ００１１の蛍光スペクトルの相対蛍光強度と最大蛍光波長を示したものである。図３１の黒丸印は相対蛍光強度を示し、黒四角印は最大蛍光波長を示す。
【図３２】図３２は、ＰＥＧＤＭＡ膜に固定化されたＫＤ−Ｆ００１１の各種溶媒における吸光スペクトルを示したものである。
【図３３】図３３は、種々の水分含有量を有するＴＨＦにおける、４０４ｎｍで励起したＰＥＧＤＭＡ膜に固定化されたＫＤ−Ｆ００１１の蛍光スペクトルを示したものである。
【図３４】図３４は、ＫＤ−Ｆ００１１と固定化されたＫＤ−Ｆ００１１における各種水分含有量の場合の蛍光波長の変動を示したものである。図３４の黒四角印は固定化されていないＫＤ−Ｆ００１１を示し、黒丸印は固定化されたＫＤ−Ｆ００１１を示す。
【図３５】図３５は、ＫＤ−Ｆ００１１と固定化されたＫＤ−Ｆ００１１における各種水分含有量の場合の相対蛍光強度の変動を示したものである。図３５の黒四角印は固定化されていないＫＤ−Ｆ００１１を示し、黒丸印は固定化されたＫＤ−Ｆ００１１を示す。
【図３６】図３６は、固定化されたＫＤ−Ｆ００１１を用いて水及びアルコールについて同様な検出、定量を試みてみた結果を示すものである。図３６の黒四角印は水の場合を示し、黒丸印はメタノールの場合を示し、黒三角印はエタノールの場合を示す。
【図３７】図３７は、ＴＨＦ中の種々の水分濃度（０〜１０％）におけるＫＤ−Ｆ００２０の吸光スペクトルを示したものである。
【図３８】図３８は、ＴＨＦ中の種々の水分濃度（０〜１０％）におけるＫＤ−Ｆ００２１の吸光スペクトルを示したものである。
【図３９】図３９は、ＴＨＦ中の種々の水分濃度（０〜５％）におけるＫＤ−Ｆ００２２の吸光スペクトルを示したものである。
【図４０】図４０は、ＴＨＦ中の種々の水分濃度（０〜１０％）におけるＫＤ−Ｆ００２０の蛍光スペクトルを示したものである。
【図４１】図４１は、ＴＨＦ中の種々の水分濃度（０〜１０％）におけるＫＤ−Ｆ００２１の蛍光スペクトルを示したものである。
【図４２】図４２は、ＴＨＦ中の種々の水分濃度（０〜５％）におけるＫＤ−Ｆ００２２の蛍光スペクトルを示したものである。
【図４３】図４３は、本発明の種々の機能性色素についての水分濃度と相対蛍光強度の関係を示したものである。図４３中の１はＫＤ−Ｆ００２０（励起波長４３６ｎｍ、蛍光波長５２２ｎｍ）、２はＫＤ−Ｆ００２１（励起波長４２９ｎｍ、蛍光波長５９８ｎｍ）、３はＫＤ−Ｆ００２２（励起波長４３２ｎｍ、蛍光波長５９２ｎｍ）、４はＫＤ−Ｆ００１０（励起波長３９８ｎｍ、蛍光波長５３２ｎｍ）についてのものである。
【図４４】図４４は、酢酸エチル中の種々の水分濃度（０〜１０％）におけるＫＤ−Ｆ００２１の吸光スペクトルを示したものである。
【図４５】図４５は、酢酸エチル中の種々の水分濃度（０〜１０％）におけるＫＤ−Ｆ００２１の蛍光スペクトルを示したものである。
【図４６】図４６は、ジクロロメタン中の種々の水分濃度（０〜５％）におけるＫＤ−Ｆ００２１の吸光スペクトルを示したものである。
【図４７】図４７は、ジクロロメタン中の種々の水分濃度（０〜５％）におけるＫＤ−Ｆ００２１の蛍光スペクトルを示したものである。
【図４８】図４８は、種々の溶媒中の水分濃度と相対蛍光強度の関係を示す。図４８中の１はジクロロメタン、２は酢酸エチル、３はＴＨＦの場合をそれぞれ示している。
【図４９】図４９は、水によるＫＤ−Ｆ００２１の消光のStern-Volmerプロットを示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for detecting and quantifying trace moisture in a medium using an acridine derivative, a composition therefor, and an apparatus therefor. The present invention also relates to a novel acridine derivative and a novel chemical sensor comprising the same.
[0002]
[Prior art]
Methods for detecting moisture in a specimen have been known for a long time, such as a method for drying until the dry weight does not change, a method for distillation, and a method for measuring the density and electrical conductivity of the specimen. Was not satisfactory. The most commonly used method for quantifying the water content of a specimen is the Karl Fischer method. Using the latest Karl Fischer method measuring device, it is possible to measure the moisture content of the order of 1 μg in a short time of about 1 minute per sample. It cannot be used for specimens that react with Fischer reagents. In addition, the Karl Fischer method requires a relatively large measuring device and cannot be performed easily. Furthermore, the Karl Fischer method is a batch-type measurement method, and has a drawback that the sample cannot be measured continuously.
[0003]
As a method for simply and continuously measuring the water content in a specimen instead of the Karl Fischer method, a method using a chemical sensor for water has been proposed.
For example, a method using an anion exchange resin in which a quaternary ammonium group is introduced into porous crosslinked polystyrene having a number of pores about 1.2 to 1.4 times the size of water molecules (M. Bai, et al ., Talanta, 41 (6), 993-999 (1994)) are also known as methods for physically capturing water, but the sensitivity is not sufficient and the water content does not exceed tens of percent. There is a drawback that you can not.
[0004]
In addition, a substance whose excitation wavelength or fluorescence wavelength moves (Solvatochromism) depending on the polarity of the solvent is known, and a method for measuring the water content using this property has also been reported. For example, 2,5-bis- [3- (5-sulfo-2,3-dihydro-1H-indol-1-yl) -2-propenylidene] -cyclopentanone is a fluorescent probe for the polarity of the solvent (Fluorescent solvent polarity (SP) probe), and immobilizing this on an anion exchange membrane to measure the water content in the solvent (MAKessler, et al., Sensors and Actuators B., 3,267-272 (1991)) Dipyridol [3,2-a: 2 ″, 3 ″ -c] phenazine, di [cis-1,2-bis (diphenylphosphino) -ethylene] osmium (II) hexafluorophosphate [Os as a sensor based on fluorescence lifetime (Dppz) (dpppe) ₂ ] (PF ₆ ) ₂ (Q. Chang, et al., Analytica Chimica, 350, 97-104 (1997)), 3-hydroxy-4′-N, N-dimethylaminoflavone (HMAF) and 4′- A method using a flavono dye such as N, N-dimethylaminoflavon-3-yl-methacrylate (DMAFMA) (W. Liu, et al., Analytica Chimica Acta, 383, 299-307 (1999)) has been reported. Yes.
[0005]
In these methods, the above-described cyclopentanone derivative, osmium complex, and flavone compound show the possibility as a chemical sensor, but they do not allow simple and continuous measurement with a chemical sensor, In addition, the sensitivity is not sufficient, and detection and quantification of trace moisture is not possible, and the absorption wavelength varies greatly depending on the solvent. In addition, the method using an osmium complex has a drawback in that an osmium toxic and expensive noble metal is used.
[0006]
On the other hand, certain compounds (AD) having an electron donating group (D) and an electron accepting group (A) in the molecule, such as 4- (9-acridinyl) -N, N-dimethylaniline, It has been reported to exhibit low energy charge transfer (CT) absorption that shifts red with increasing solvent polarity (J. Herbich, et al., J. Am. Chem. Soc., 120, 1014-1029). (1998)). Such intramolecular charge transfer (ICT) causes a large Stokes shift and a large dipole moment in the fluorescent state. Therefore, the fluorescence spectrum by this ICT which received the influence from the surrounding environment more strongly than CT absorption by the big Stokes shift accompanying the increase in the polarity of a solvent is shown.
The present inventors have examined whether or not the fluorescence spectrum obtained by ICT can be used as a chemical sensor.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention provides a novel chemical sensor capable of detecting and quantifying a trace amount of water in a specimen. The present invention also provides a method for detecting and quantifying a trace amount of water in a sample that is simple, highly sensitive and capable of continuous measurement. Furthermore, the present invention provides a novel compound capable of intramolecular charge transfer (ICT), a compound having the compound immobilized thereon, and a method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a compound having an acridine skeleton can be used in a simple and highly accurate method for measuring moisture content. Furthermore, the present inventors found a method for immobilizing this compound and found that a compound having an immobilized acridine skeleton can sufficiently function as a chemical sensor.
[0009]
The present invention relates to an acridine derivative comprising a nitrogen-containing compound moiety capable of becoming an electron donating group and an acridine moiety as an electron accepting group, such as the general formula (I)
[Chemical 6]

(In the formula, R represents a nitrogen-containing compound moiety that can be an electron-donating group, and R ⁴ Represents a hydrogen atom or an organic residue. It is related with the method of detecting or quantifying the trace water | moisture content in a medium using the acridine derivative shown by this. More specifically, the present invention relates to a method for detecting or quantifying a trace amount of water in a medium, which comprises measuring fluorescence intensity of the acridine derivative or immobilized acridine derivative in the medium. The present invention also relates to a composition and a device therefor.
[0010]
The present invention also provides a compound of the general formula (IV)
[Chemical 7]

(Wherein R ⁵ Represents a lower alkyl group, R ⁶ Represents an unsaturated hydrocarbon group which may have a substituent or a group suspended on a polymer skeleton; ⁷ , R ⁸ Each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. )
Or an immobilized acridine derivative thereof. More particularly, the immobilized acridine derivative of the present invention comprises R ⁶ A copolymer comprising an unsaturated group of the above and a derivative of acrylic acid or methacrylic acid is preferred, and the present invention also relates to a method for immobilizing the acridine derivative of the present invention by the copolymerization.
[0011]
In addition, the present invention relates to a general formula (V)
[Chemical 8]

(Wherein R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ Each independently represents a hydrogen atom or an organic residue. )
The acridine derivative represented by these.
[0012]
Furthermore, the present invention relates to a chemical sensor comprising the acridine derivative or an immobilized acridine derivative. More particularly, the present invention relates to a chemical sensor for detecting or quantifying a trace amount of water in a medium.
[0013]
Solvatochromism is a chromism due to changes in the state energy of dye molecules, and shows a spectral change that depends on the nature of the solvent (polarity, hydrogen bonding, etc.). This is because the solvent molecule is n → π of the dye. ^* Or π → π ^* This is a phenomenon in which the absorption spectrum changes due to the difficulty of transition. While other chromisms are color development / decoloration due to changes in the molecular structure, this chromism is due to changes in the state energy of the dye molecules, thus showing discoloration.
[0014]
When the excited and polarized dye molecules are excited with a polar solvent, the molecules are excited and polarized at a fast rate as shown in FIG. 1, followed by the polarized dye The polar solvent around the molecule will move at a slow rate to cancel its polarization. This is because electrons and molecules are greatly different in size and weight, so that electrons first move and then molecules such as solvents move due to excitation. The state until the molecule is excited and polarized is neutralized by the surrounding polar solvent is called a Franck condon (FC) state. FIG. 1 is a diagram for explaining such a Frank Condon theory.
[0015]
Next, regarding the change in the absorption spectrum due to the change in the polarity of the solvent, the ground state and the excited state will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the case of a molecule polarized in the ground state. In the case of such a molecule, both the ground state and the excited state change depending on the polarity of the solvent. Therefore, the absorption spectrum changes with the polarity of the solvent, and the fluorescence spectrum also changes with the polarity of the solvent.
On the other hand, in the case of a molecule that is not polarized in the ground state, the energy change due to the solvent is small in both the ground state and the excited state, and therefore, the absorption spectrum has very little change due to the solvent as shown in FIG. The fluorescence spectrum of such a molecule, when the solvent is not polar, is not affected by the surrounding solvent, so that once excited, the energy state remains unchanged and the fluorescence spectrum becomes stable. put out. However, if the solvent is polar, once excited electrons are affected by the surrounding solvent (see FIG. 1), the energy state is lowered, and then a fluorescence spectrum is emitted.
[0016]
Therefore, in such a molecule, the absorption spectrum does not change depending on the polarity of the solvent, but the fluorescence spectrum changes depending on the polarity of the solvent. Based on this theory, the present inventors searched for a substance having a small change in the absorption spectrum and a sensitive change in the fluorescence spectrum according to the slight polarity of the solvent.
The present inventors first paid attention to 4- (9-acridinyl) -N, N-dimethylaniline (hereinafter referred to as KD-F0010), which is a kind of functional dye, as such a molecule.
[0017]
The solvent used in the experiment was basically all distilled and stored in a bottle containing molecular sieves for 1 day or longer. However, acetonitrile was not distilled and a special grade solvent dried by molecular sieve was used.
In six solvents prepared in this manner, THF, ethyl acetate, acetonyl, DMF, dichloromethane and diethyl ether, KD-F0010 was 4.00 × 10 ^-5 It was dissolved at a concentration of mol / l. After adjusting the solvent, after degassing with an ultrasonic cleaner for 10 minutes to avoid quenching due to oxygen contained in the solvent, the fluorescence spectrum at an excitation wavelength of 398 nm using a fluorometer (HITACHI F-2000) Was measured.
[0018]
FIG. 4 shows changes in absorption spectra of various solvents, and FIG. 5 shows changes in fluorescence spectra. 4 and 5, 1 represents ethyl acetate, 2 represents acetonitrile, 3 represents dichloromethane, and 4 represents diethyl ether.
The values are shown in Table 1.
[0019]
[Table 1]

[0020]
E, one of the values indicating the intensity of the fluorescence spectrum and the polarity of the solvent _T The relationship between the value of (30) (kcal / mol) is shown in FIG. _T The relationship between the values of (30) is shown in FIG. 6 and 7, 1 represents THF, 2 represents ethyl acetate, 3 represents acetonitrile, 4 represents dichloromethane, and 5 represents diethyl ether.
From the results shown in FIG. 4, in the case of an aprotic solvent, it is considered that the absorption spectrum of KD-F0010 does not change depending on the solvent. From the results shown in FIG. 5, in the case of an aprotic solvent, it is considered that the fluorescence spectrum of KD-F0010 varies depending on the solvent. This shows that KD-F0010, in the case of an aprotic solvent, does not change the absorption spectrum depending on the solvent, but changes only the fluorescence spectrum. Thereby, in the case of an aprotic solvent, it turned out that KD-F0010 can be excited with a fixed excitation wavelength (Excitation = 398 nm) irrespective of the kind of solvent.
[0021]
From the results shown in FIGS. 6 and 7, the fluorescence intensity decreases as the polarity increases except for diethyl ether. Further, the maximum fluorescence wavelength with an excitation wavelength of 398 nm shifts to a higher wavelength side as the polarity of the solvent increases. _T (30) A linear relationship with the value is recognized.
As will be shown later, the amount of decrease in fluorescence intensity of diethyl ether was small, but this KD-F0010 shows a large fluorescence intensity with respect to the amount of water. However, since this diethyl ether is mixed only until it contains 0.02% of water, it is difficult to mix with a trace amount of water that is inevitably mixed in the experiment, and the decrease in fluorescence intensity is less than that of other organic solvents. Seem.
[0022]
From the above, it was found that KD-F0010, in an organic solvent that easily absorbs moisture, the fluorescence intensity decreases as the polarity of the solvent increases, and the maximum fluorescence wavelength shifts to a higher wavelength side according to the polarity of the solvent.
[0023]
Next, changes in the absorption spectrum due to changes in the concentration of water or ethyl alcohol in the organic solvent were examined. FIG. 8 shows absorption spectra for various concentrations of water in THF, FIG. 9 shows absorption spectra for various concentrations of ethyl alcohol in THF, and FIG. 10 shows various concentrations of water in ethyl acetate. FIG. 11 shows an absorption spectrum for various water contents in dichloromethane, and FIG. 12 shows an absorption spectrum for various water contents in acetonitrile. 10 to 12, in the figure, 1 is water or ethyl alcohol content is 0 wt%, 2 is water or ethyl alcohol content is 0.25 wt%, 3 is water or The ethyl alcohol content is 0.5 wt%, 4 is water or ethyl alcohol content is 0.75 wt%, and 5 is water or ethyl alcohol content is 1.0 wt%. 7 indicates that the water content is 3.00 wt%, and 9 indicates that the water content is 5.00 wt%.
In both experiments, the concentration of KD-F0010 was 4.00 × 10 ^-5 After the preparation of the solvent was completed, deaeration was performed for 10 minutes with an ultrasonic cleaner to avoid quenching due to oxygen contained in the solvent.
[0024]
Next, changes in the fluorescence spectrum due to changes in the concentration of water or ethyl alcohol in the organic solvent were examined. FIG. 13 shows fluorescence spectra for various concentrations of water content in THF, FIG. 14 shows fluorescence spectra for various concentrations of ethyl alcohol in THF, and FIG. 15 shows various concentrations of water content in ethyl acetate. FIG. 16 shows absorption spectra for various water contents in DMF, FIG. 17 shows absorption spectra for various water contents in diethyl ether, and FIG. 18 shows various absorption spectra in dichloromethane. FIG. 19 shows absorption spectra for various moisture concentrations in acetonitrile.
[0025]
13 to 19, in the figure, 1 indicates that the content of water or ethyl alcohol is 0 wt%, 2 indicates that the content of water or ethyl alcohol is 0.25 wt%, and 3 indicates that water is present. Or, the content of ethyl alcohol is 0.5 wt%, 4 is the content of water or ethyl alcohol is 0.75 wt%, 5 is the content of water or ethyl alcohol is 1.0 wt%. 6 indicates that the content of water or ethyl alcohol is 2.0 wt%, 7 indicates that the content of water or ethyl alcohol is 3.0 wt%, and 8 indicates the content of water or ethyl alcohol. 11 indicates that the content of water or ethyl alcohol is 5.0 wt%, 10 indicates that the content of water or ethyl alcohol is 6.0 wt%, Is water or The content of chill alcohol is 10.0 wt%, 12 the content of water or ethyl alcohol are respectively to be a 20.0 wt%.
In both experiments, the concentration of KD-F0010 was 4.00 × 10 ^-5 In order to avoid quenching by oxygen contained in the solvent after the preparation of the solvent was completed, degassing was performed for 10 minutes using an ultrasonic cleaner, and then a fluorescence spectrum at an excitation wavelength of 398 nm using a fluorometer. Was measured.
[0026]
From these experiments, changes in the concentration of water or alcohol (ethanol), relative fluorescence intensity, and maximum fluorescence wavelength in various organic solvents are shown in FIGS. Black squares in each figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 20 is for various water concentrations in THF, FIG. 21 is for various ethyl alcohol concentrations in THF, and FIG. 22 is for various water concentrations in ethyl acetate. FIG. 23 is for various moisture concentrations in DMF, FIG. 24 is for various moisture concentrations in diethyl ether, and FIG. 25 is for various moisture concentrations in dichloromethane. FIG. 26 is for various moisture concentrations in acetonitrile.
In both experiments, the concentration of KD-F0010 was 4.00 × 10 ^-5 In order to avoid quenching by oxygen contained in the solvent after the preparation of the solvent was completed, degassing was performed for 10 minutes using an ultrasonic cleaner, and then a fluorescence spectrum at an excitation wavelength of 398 nm using a fluorometer. Was measured.
[0027]
Further, Table 2 shows the fluorescence intensity and the relative fluorescence intensity in each change in water concentration.
[0028]
[Table 2]

[0029]
Table 3 shows the maximum fluorescence wavelength and the maximum fluorescence wavelength in each moisture concentration change.
[Table 3]

[0030]
In addition, E _T The relationship between the value of (30) (kcal / mol) and the decrease in fluorescence intensity at 1% is shown in FIG. _T FIG. 28 shows the relationship between the value of (30) and the change in the maximum fluorescence wavelength between 0% and 1%. 27 and 28, 1 represents THF, 2 represents ethyl acetate, 3 represents acetonitrile, 4 represents dichloromethane, and 5 represents diethyl ether.
[0031]
From these experimental results, the change in the absorption spectrum with water or alcohol (ethanol) increased was not so much observed (see FIGS. 8 to 12), but the change in the fluorescence spectrum with water or alcohol (ethanol) increased. (See FIGS. 13 to 19), the intensity of the fluorescence spectrum decreased with increasing water or alcohol (ethanol) in all systems. From the above, it was found that even when protic water or alcohol was added, the absorption spectrum of KD-F0010 did not change, but only the fluorescence spectrum of KD-F0010 changed.
[0032]
When comparing FIG. 20 with FIG. 21, the decrease in the fluorescence intensity and the change in the maximum fluorescence wavelength are smaller in ethanol than in water. Also, from Table 2, water E _T (30) Value 63.1, E of ethanol _T (30) Value 51.9, E of THF _T (30) Since the value is 37.4, it cannot be determined whether this change is due to proticity or due to a change in the polarity of the solvent. Furthermore, from FIGS. 20 to 26, in almost all aprotic solvents, a large decrease in fluorescence intensity and a shift of the maximum fluorescence wavelength to the higher wavelength side are observed with a slight increase in water or alcohol (ethanol) of 0 to 1%. It is done. DMF and dichloromethane did not distill due to the high boiling point of DMF, so dichloromethane did not mix well with water, and thus did not show such a decrease significantly.
[0033]
From the results of Table 2 and FIGS. 20, 22, 23, 24, 25, and 26, it was found that the fluorescence intensity decreased with increasing water concentration except for dichloromethane, which is difficult to mix with water. When adding highly polar water, organic solvents with lower polarity are likely to show a greater decrease in fluorescence intensity, but this is not the case, rather, solvents with lower polarity such as acetonitrile exhibit a greater decrease in fluorescence intensity. It was. This is presumably because the fluorescence intensity decreases not by the polarity of the solvent but by its protonicity.
[0034]
From the results in Table 3 and FIGS. 20, 22, 23, 24, 25, and 26, the maximum fluorescence wavelength shifts to the longer wavelength side as the moisture increases. Interestingly, since water is only 0.20% mixed with dichloromethane, the maximum fluorescence wavelength of 0.50% or more is constant. The change in the maximum fluorescence wavelength at a water concentration of 0 to 1% is E _T (30) It is related to the value and seems to be related to the polarity of the organic solvent to be added.
In summary, when water or alcohol (ethanol) is added to an aprotic and hygroscopic organic solvent, the fluorescence intensity is greatly reduced by 0 to 1% regardless of the polarity of the organic solvent, and the change in the maximum fluorescence wavelength is It has been found that there is a tendency to increase as the polarity of the organic solvent increases. In other words, it was found that the value of the change in the maximum fluorescence wavelength varies depending on the polarity of the organic solvent, and the magnitude of the change is smaller as the solvent has a lower polarity.
[0035]
From the above experimental results, it was found that by measuring the fluorescence spectrum of KD-F0010, polar molecules such as water and alcohol present in a trace amount in the solvent can be detected and quantified. The method for detecting trace moisture and the like according to the present invention is based on a method of adding KD-F0010 to a sample (solvent or the like) and measuring the fluorescence spectrum thereof, so that no complicated apparatus is required and continuous. In addition, polar molecules such as water present in a minute amount in the specimen can be detected and quantified.
[0036]
The molecule of the present invention is excited in the presence of a polar molecule, and internal charge transfer (ICT) occurs from the nitrogen atom of aniline to the acridine ring system as shown by the following chemical formula, and the fluorescence spectrum is observed by this relaxation. Will be.
[0037]
[Chemical 9]

Due to the ICT's bipolar characteristics of these molecules in the excited state, the emission energy depends strongly on the solvation of these compounds, and the strong positive solvatofluorochromism (the emission increases on the longer wavelength side due to the increasing polarity of the solvent). Shift).
As shown in the above chemical formula, the electron density in the nitrogen atom of the acridine ring system is increased by ICT in the excited state, so that this nitrogen atom becomes a suitable acceptor for hydrogen bonding. The generation of hydrogen bonds here due to the presence of water molecules, etc. will reduce the quantum yield of fluorescence in order to relax the energy state in the excited state, resulting in a decrease in fluorescence intensity. .
[0038]
Next, the present inventors produced an N-alkenyl derivative in order to study immobilization of the 4- (9-acridinyl) aniline derivative. That is, 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline (hereinafter referred to as KD-F0011) was produced, and first the optical properties of this compound were examined.
The N-alkenyl derivative can be produced by a reaction between an N-alkenylaniline derivative and acridone, and specifically can be produced by a method represented by the following chemical formula.
[0039]
[Chemical Formula 10]

[0040]
FIG. 29 shows absorption spectra of KD-F0011 in THF at various water contents. The seven spectra in FIG. 29 have a water content of 0.00% by volume, 0.10% by volume, 0.25% by volume, 0.50% by volume, and 1.00, respectively. The capacity%, 2.00 volume%, and 5.00 volume% are shown. In both experiments, the concentration of KD-F0011 was 4.00 × 10 ^-5 In order to avoid quenching by oxygen contained in the solvent after the preparation of the solvent was completed, degassing was performed for 10 minutes using an ultrasonic cleaner, and then a fluorescence spectrum at an excitation wavelength of 398 nm using a fluorometer. Was measured.
The intensity of the CT-absorption band near 404 nm results in this regardless of the water content. Some positive solvatochromism was observed when the water content was 5% by volume, but no change was observed in the absorption position at a lower water content.
[0041]
FIG. 30 shows fluorescence spectra of KD-F0011 in THF at various moisture contents (0.00 v / v% to 5.00 v / v%) when excited at 404 nm. As shown in FIG. 30, since the polarity of the solvent increased as the water content increased, the maximum fluorescence wavelength shifted to the longer wavelength side, and at the same time the fluorescence intensity decreased accordingly.
A summary of these results is shown in FIG. The black circle mark in FIG. 31 indicates the relative fluorescence intensity, and the black square mark indicates the maximum fluorescence wavelength. The sensitivity to the water content of KD-F0011 is maximum at 0.00 to 1.00 v / v% and continues to decrease to about 30 v / v%, but the fluorescence intensity hardly changes at 5 v / v% or more. Not shown. The maximum fluorescence wavelength shifts from pure 532 nm to 568 nm (water content 10%). As the water content increases, the fluorescence intensity becomes very low, making it difficult to determine the maximum fluorescence wavelength.
[0042]
As described above, the N-alkenyl derivative was also found to be useful as a molecule for detecting and quantifying a trace amount of water in a specimen with extremely high sensitivity, like the N-alkyl derivative described above. Therefore, the present inventors fixed the acridinylaniline derivative by polymerizing this as one component of the copolymer.
As the polymerization component of the copolymer, any monomer component that can be copolymerized may be used. However, as described above, the acridinylaniline derivative of the present invention acts as an acceptor for hydrogen atoms capable of hydrogen bonding. A polymer obtained by polymerizing it preferably has no hydrogen atom capable of hydrogen bonding. Moreover, the thing which does not interfere with a fluorescence measurement is preferable. Preferable monomers include acrylic monomers such as acrylic acid esters and methacrylic acid esters.
[0043]
For immobilization, crosslinking may be performed after polymerization, and a monomer capable of forming a three-dimensional structure in advance may be used. Immobilization is promoted by using a three-dimensional structure, but it is necessary to take care that this does not limit the degree of freedom of the acridinylaniline derivative of the present invention suspended from a polymer or a sample (such as a solvent). . Therefore, it is preferable that the acridinylaniline derivative of the present invention and the polymer skeleton have a certain distance. For example, it is preferable that the acridinyl aniline derivative of the present invention has a structure having a linker portion that can move freely at a distance of 3 to 25, preferably about 3 to 10 atoms from the skeleton of the polymer. Examples of the atoms constituting the linker include a carbon atom, an oxygen atom, and a nitrogen atom, and a carbon atom is preferable from the viewpoint of polarity.
[0044]
Examples of the monomer component that forms a copolymer with the acridinylaniline derivative of the present invention include, for example, polyethylene glycol-dimethacrylate (hereinafter referred to as PEGDMA) (n≈9 or 16) and polyethylene glycol-monomethacrylate (hereinafter referred to as PEGMMA). (N≈9 or 23). These structural formulas are shown below.
Embedded image

[0045]
(In the formula, n represents the number of repeating ethylene glycol units.)
These monomer components can be used alone or in combination of two or more, but PEGDMA can be used alone or a small amount of PEGMMA (n≈23) can be combined with PEGDMA in order to produce a strong and good quality film. It is preferable to use it.
The polymerization of KD-F0011 and PEGDMA and / or PEGMMA can be performed by photocopolymerization by UV irradiation. The amount of KD-F0011 is about 0.1 to 10% by weight, preferably about 0.2 to 5% by weight, based on monomers such as PEGDMA. Specifically, KDDMA alone or KD-F with respect to PEGDMA and PEGMMA. Copolymers having F0011 of 0.2% by weight and 1% by weight were obtained. FIG. 32 shows absorption spectra in various solvents of the obtained copolymer having 1% by weight of KD-F0011 with respect to PEGDMA (n≈9). Moreover, the result of having examined the fluorescence characteristic of the obtained copolymer is shown in FIG.
[0046]
FIG. 33 is a fluorescence spectrum of KD-F0011 immobilized on a PEGDMA membrane excited at 404 nm in THF having various moisture contents. Each spectrum in FIG. 33 has a water content of 0.00 v / v%, 0.05 v / v%, 0.10 v / v%, 0.15 v / v% in order from the top, 0.25 v / v%, 0.35 v / v%, 0.50 v / v%, 0.74 v / v%, 0.99 v / v%, 1.96 v / v %, 2.91 v / v%, 4.76 v / v%, 6.54 v / v%, and 9.09 v / v%, respectively.
[0047]
Similar to KD-F0011 that was not immobilized, the fluorescence intensity of the immobilized KD-F0011 was observed to decrease with increasing water content. It has been clarified that the immobilized KD-F0011 is not particularly affected by the ability to form hydrogen bonds and the ability to generate fluorescence from the ICT state by immobilization. If the difference due to immobilization is mentioned, the shift of the maximum fluorescence wavelength is reduced by immobilization. FIG. 34 shows the moisture content and the fluorescence wavelength. A black square mark in FIG. 34 indicates KD-F0011 that is not fixed, and a black circle mark indicates KD-F0011 that is fixed. As is apparent from this figure, the light emission band shift is much smaller in the immobilized KD-F0011 than in the non-immobilized band.
Since the long wavelength shift of the emission band due to the increase in water content is due to the increase in the polarity of the solvent, the polarity of the luminescent molecules immobilized by the polymer skeleton in the microenvironment is determined by the solvent at the position to be measured. It is considered that the influence of the polymer skeleton is greater than the influence of the state.
[0048]
Such a result is actually more preferable as a chemical sensor for detecting and quantifying a trace amount of water in a solvent. This is because the fluorescence wavelength does not shift depending on the moisture content, and therefore, fluorescence at a constant wavelength (eg, 532 nm according to FIGS. 33 and 34) is measured by excitation at a constant wavelength (eg, 404 nm). This is because the moisture content can be known from the relative fluorescence intensity. This means that trace moisture can be detected and quantified with a simpler measuring device.
[0049]
Moreover, when it sees about relative fluorescence intensity, both comparison is shown in FIG. A black square mark in FIG. 35 indicates KD-F0011 that is not fixed, and a black circle mark indicates KD-F0011 that is fixed. From FIG. 35, it can be said that the sensitivity is slightly lowered by the immobilization, but a wider range of measurement is possible by the immobilization.
[0050]
Next, I tried to detect and quantify the alcohol in the same way as water. The results are shown in FIG. The black square mark in FIG. 36 indicates the case of water, the black circle mark indicates the case of methanol, and the black triangle mark indicates the case of ethanol. The sensitivity decreases in the order of water, methanol, and ethanol. This is presumably because the acidity of hydrogen atoms involved in hydrogen bonding becomes smaller as the aliphatic alcohol becomes larger. However, it is shown that an alcohol (for example, methanol, ethanol, etc.) that is not very aliphatic can be detected and quantified by the method of the present invention.
[0051]
According to the above experimental results, the method of the present invention can measure a very small amount of water in a solvent, preferably an aprotic solvent, with extremely high sensitivity and ease. The acridinylaniline derivative of the present invention is a solvent. It can be seen that the present invention is extremely useful as a chemical sensor for detecting and quantifying trace amounts of water or lower alcohol in a simple and highly sensitive manner. Furthermore, in this experiment, a carbon skeleton having a distance of 4 carbon atoms (with 4 carbon atoms as a spacer) was used. As a result, acridinylaniline as a chemical sensor of the present invention was used. It was shown that the derivative can be sufficiently immobilized. It was also shown that the shift of the fluorescence wavelength can be reduced by immobilization, and that the water content can be detected and quantified by measuring a single fluorescence wavelength. And KD-F0011 was made possible to measure the continuous moisture concentration by immobilizing on the membrane.
[0052]
From the above results, it was revealed that the acridinyl aniline derivative of the present invention shows high accuracy in the measurement of the moisture content of 0 to 1% regardless of whether it is immobilized.
[0053]
Next, the present inventors consider that it is necessary to improve the polarity sensitivity by introducing a strong electron-withdrawing group or electron-donating group into the molecule in order to further increase the sensitivity to moisture. -(9-Acridinyl) -2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (hereinafter referred to as KD-F0020) was molecularly designed. It was thought that KD-F0020 would have become more sensitive to moisture than KD-F0010 due to increased donor properties.
While proceeding to evaluate the functionality of KD-F0020, although the polarity sensitivity has improved, intermolecular hydrogen bonding between KD-F0020 has occurred due to secondary amines, and this has reduced the sensitivity to moisture. It was thought that. Therefore, in order to avoid this problem, KD-F0020 is methylated and tertiary amine type 6- (9-acridinyl) -1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine ( In the following, KD-F0021) was designed.
KD-F0021 does not have a site that can be immobilized on a membrane. Therefore, 6- (9-acridinyl) -2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro-1H- in which the characteristics and sensitivity of KD-F0021 are maintained and an olefin group is simply introduced. Perimidine (hereinafter referred to as KD-F0022) was designed.
Using these functional dyes, the water concentration in various organic solvents was measured.
[0054]
As the solvent used in the experiment, THF was obtained by adding metallic sodium thinly cut into a special grade THF solution and benzophenone as an indicator and distilling under nitrogen substitution as an anhydrous reagent. Diethyl ether, ethyl acetate, dichloromethane, and acetone were dehydrated with calcium chloride, distilled, and stored in a bottle containing molecular sieves for 1 day or longer as an anhydrous reagent. For acetonitrile and ethanol, a special grade reagent for fluorescence analysis was used, and an anhydrous reagent was dehydrated with calcium chloride. Water used was ion exchange water.
In THF thus prepared, KD-F0020 was 1.8 × 10 ^-4 M, KD-F0021 and KD-F0022 are 6.0 × 10 ^-5 In order to avoid quenching due to oxygen present in the solvent after the solution was dissolved to be M, the absorption spectrum of these solutions was measured using a solution degassed with an ultrasonic cleaner for 5 minutes as a sample, Changes in fluorescence spectrum at each excitation wavelength were measured. The absorptiometer and the fluorometer were the same as those used previously.
[0055]
FIGS. 37, 38 and 39 show absorption spectra due to changes in water concentration in THF in which KD-F0020, KD-F0021 and KD-F0022 are dissolved. The water concentration in THF was changed as follows.

Even when the water concentration was increased, the absorption spectrum hardly changed. This reason is thought to be due to Franck-Condon theory. That is, most of the dye molecules are not polarized in the ground state, but are polarized in the excited state due to light absorption. When excited by this light, the time required to change the electronic state is about 10 to 15 seconds, which is instantaneous. At this time, if the solvent is in a polar solvent, the solvent molecule tries to move so as to cancel the polarization of the dye molecule, but the movement of the molecule is slower than that of the electron, so that the instantaneous movement is impossible. That is, it can be said that in the molecule that is not polarized in the ground state, there is almost no change in the state transition energy due to the change in the polarity of the solvent, and no change is seen in the absorption spectrum.
[0056]
40, 41, and 42 show fluorescence spectra according to changes in water concentration in THF in which KD-F0020, KD-F0021, and KD-F0022 are dissolved. From these spectra, it can be seen that the fluorescence intensity decreases as the water concentration increases. As described above, the three functional dyes undergo intramolecular charge transfer due to light absorption, become polarized in the excited state, and many molecules transition to the ground state by fluorescence emission. However, when water molecules are present in the organic solvent, the dye molecules are intermolecularly hydrogen-bonded with the water molecules, and fluorescence quenching occurs because the frequency of generating a non-radiation process in which heat is released rather than fluorescence is generated. This is why the fluorescence intensity decreases as the water concentration increases. This mechanism is shown in the chemical formula below.
[0057]
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[0058]
FIG. 43 shows the relationship between the water concentration and the relative fluorescence intensity for the three types of functional dyes. For comparison, the measurement result of KD-F0010 is also shown in FIG. Thereby, it can be seen that KD-F0020 is less sensitive to moisture than KD-F0010. This is considered to be caused by intermolecular hydrogen bonding between the dye molecules by the secondary amine of KD-F0020 as shown in the following formula.
[0059]
Embedded image

[0060]
On the other hand, in the case of methylated KD-F0021 and KD-F0022, the fluorescence intensity decreased to about 90% at 0.01% and to about 75% at 0.05%, compared with the case where the water concentration was 0.00%. Therefore, it can be said that the sensitivity to moisture is clearly improved as compared with KD-F0010 by increasing the donor property.
[0061]
44 and 45 and FIGS. 46 and 47 show the results of measuring the absorption / fluorescence spectrum change accompanying the change in water concentration using KD-F0021 as the functional dye and changing the organic solvent to ethyl acetate and dichloromethane, respectively. . The water concentration in each solvent is as follows.

In these cases, the change in absorption spectrum was hardly observed even when the solvent and the water concentration in the solvent were changed. On the other hand, the change in the fluorescence spectrum accompanying the change in the trace water concentration was remarkably observed in ethyl acetate and dichloromethane. FIG. 48 shows the relationship between the water concentration in THF, ethyl acetate, and dichloromethane and the relative fluorescence intensity. As the water concentration increases, the difference in the relative fluorescence intensity changes depending on the solvent. This is because they are mixed only, and it is considered that the fluorescence intensity becomes constant when the value is reached. From FIG. 48, it can be read that trace moisture around 0.00% to 0.10% shows almost the same sensitivity in three types of solvents. From this, it can be said that KD-F0021 can measure a trace water concentration in various organic solvents.
[0062]
Using these results, the moisture detection limit of KD-F0021 in various organic solvents was determined. The method for obtaining the detection limit is as follows.
KD-F0021 in THF at 6.00 × 10 ^-5 It melt | dissolved so that it might become M, and the fluorescence spectrum was measured 10 times with the same sample. When the relative standard deviation was calculated from the average value of 10 maximum fluorescence intensities, it was obtained as about 0.5104. If the detection limit is set to 3 times the noise and the relative fluorescence intensity at a water concentration of 0.00% is 100, the relative fluorescence intensity at the detection limit is
100-3 × 0.5104≈98.47
I was asked. Based on the experimental results, a Stern-Volmer plot was created in the water concentration range where linearity was obtained with each solvent (FIG. 49). The resulting Stern-Volmer equation is
THF F ₀ / F = 12.37 [H ₂ O] +1
Ethyl acetate F ₀ / F = 11.30 [H ₂ O] +1
Dichloromethane F ₀ /F=6.755 [H ₂ O] +1
Met.
Assuming that the noise is the same for all solvents, the detection limits were determined from these equations as 0.0023% in THF, 0.0025% in ethyl acetate, and 0.0042% in dichloromethane. . Since KD-F0022 is only a structural change in which an olefin group is introduced into KD-F0021, the sensitivity to moisture, that is, the detection limit, seems to be almost the same as KD-F0021.
That is, according to the method of the present invention using these acridine derivatives as chemical sensors, a trace moisture concentration of less than 0.005% can be measured in various organic solvents using a simple apparatus called a fluorometer. Therefore, it can be said that these acridine derivatives are extremely useful as chemical sensors for detecting and quantifying the water content in the sample simply and with high sensitivity.
[0063]
The present invention provides an acridine derivative as a chemical sensor for detecting and quantifying trace amounts of water, lower alcohols, and the like in a specimen. The acridine derivative of the present invention has a moiety as an electron donating group, such as an aniline moiety or a 2,3-dihydro-1H-perimidine moiety, and an acridine moiety as an electron accepting group. It is sufficient that the 3-dihydro-1H-perimidine moiety and the like and the acridine moiety can maintain the same planar structure, and more specifically, for example, those represented by the general formula (I) are preferable.
[0064]
As R in the general formula (I), for example, the general formula (II)
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(Wherein R ¹ , R ² And R ³ Each independently represents a hydrogen atom or an organic residue. ) Or a group represented by general formula (III)
Embedded image

(Wherein R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ Each independently represents a hydrogen atom or an organic residue. ) And the like.
[0065]
R in general formulas (I), (II) and (III) ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ Are each independently a hydrogen atom or an organic residue, and the organic residue is a high molecular weight group that does not adversely affect the change in fluorescence intensity or the change in absorption wavelength due to the change in polarity in the sample. Even if it has a low molecular weight, there is no particular limitation, but a group that inhibits the planar structure of acridinylaniline or acridinylperimidine, acridinylaniline or acridinylperimidine It is not preferable to use a group that is conjugated to and greatly shifts the absorption wavelength. Moreover, the thing which does not have a hydrogen atom which can be hydrogen-bonded, and does not have a large polar group is preferable.
[0066]
R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ Preferred organic residues include organic groups that do not form a π-electron system that can be conjugated to the phenylacridine skeleton or perimidylacridine skeleton, and more preferred organic residues are carbon atoms that may have a substituent. A hydrogen group is mentioned. Moreover, an alkyl group or an alkenyl group is mentioned as a preferable hydrocarbon group. Organic groups that do not form a π-electron system that can be conjugated to the phenylacridine skeleton or perimidylacridine skeleton can be conjugated to the lone electron pair of the nitrogen atom of the aniline or perimidine moiety or the π-electron system of the benzene or perimidine ring Any group that does not have an adjacent π electron may be used. It may be a group having a lone electron pair of the nitrogen atom of the aniline part or perimidine part or an adjacent π electron that can be conjugated to the pi electron system of the benzene ring or perimidine ring, but this greatly shifts the absorption wavelength or fluorescence wavelength What to do is not preferred.
The organic residue may have a high molecular weight, for example, a group suspended on a polymer skeleton, and the polymer skeleton includes an acrylic acid or methacrylic acid derivative and an alkenyl side chain. A copolymer is mentioned.
Further, a group R substituted on the benzene ring ³ Or R substituted on the perimidine ring ¹³ And a group R substituted on the acridine ring ⁴ In addition to hydrocarbons, preferred organic residues of the present invention may have atoms other than carbon such as oxygen and nitrogen, and may not necessarily have carbon atoms. . Examples of such groups include alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, acyloxy groups such as acetyloxy group and propionyloxy group, acylamino groups such as acetylamino group and propionylamino group, acetyl group and propionyl group. Examples include acyl groups, cyano groups, amide groups, nitro groups, and substituents such as halogen atoms such as chlorine and bromine.
[0067]
R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ Specific examples of preferred hydrocarbon groups are as follows: linear or branched alkyl groups having 1 to 30, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably lower alkyl groups, C3-C30, preferably 5-20, more preferably 6-20 linear or branched alkenyl groups, more preferably lower alkenyl groups, C5-30, preferably 5-20, more Preferably, 6 to 10 monocyclic, polycyclic or condensed cyclic cycloalkyl groups, cycloalkyl groups as described above, cycloalkenyl groups having at least one unsaturated bond, alkyl groups or alkenyl groups as described above Examples thereof include an aralkyl group having a monocyclic, polycyclic or condensed cyclic aryl group having 6 to 30 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms. These hydrocarbon groups may be substituted with each other or with other functional groups.
[0068]
R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ As the organic residue, either or both of them may be a group suspended on a polymer skeleton. The polymer skeleton may be an addition polymer skeleton or a condensation polymer skeleton. Preferred polymer skeletons include, but are not limited to, copolymer skeletons composed of acrylic acid derivatives and methacrylic acid derivatives. Therefore, the group suspended from the polymer skeleton is preferably a group having a linker moiety that can move freely with a distance of about 3 to 25, preferably about 3 to 10 atoms. Examples of the atoms constituting the linker include a carbon atom, an oxygen atom, and a nitrogen atom. A carbon atom is preferred from the viewpoint of polarity, and more specifically, a lower alkylene group is preferred.
[0069]
Preferred R ¹ , R ² , R ³ , R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² And R ¹³ More specifically, the organic residues are represented by lower alkyl groups such as methyl, ethyl and propyl, alkenyl groups such as 3-butenyl, 5-hexenyl, 6-heptenyl and 7-octenyl. Etc. In addition, the alkenyl group is suspended from a polymer skeleton formed by copolymerization of an unsaturated group of the alkenyl group and a monomer having a polymerizable carbon-carbon double bond (for example, acrylate ester, methacrylate ester, etc.). Can be mentioned.
[0070]
The present invention also provides a novel acridinylaniline derivative and a novel acridinylperimidine derivative that are useful as chemical sensors for detecting and quantifying trace amounts of water, lower alcohols, and the like in a specimen. More specifically, the novel acridinylaniline derivative of the present invention is a compound represented by the above general formula (IV), and the acridinyl perimidine derivative is a compound represented by the above general formula (V). is there.
[0071]
R in the general formula (IV) ⁵ Is a lower alkyl group as described above, for example, a methyl group, an ethyl group, etc., and R ⁶ Is a group having an unsaturated bond that does not form a π-electron system that can be conjugated to the phenylacridine skeleton or a group suspended from a polymer skeleton. Examples of the group having an unsaturated bond that does not form a π-electron system that can be conjugated to the phenylacridine skeleton include the alkenyl group, cycloalkenyl group, and groups in which an alkyl group or another functional group may be substituted for these groups. Etc. Examples of the group suspended from the polymer skeleton include those described above. R ⁷ , R ⁸ Is a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and examples of the hydrocarbon group include the aforementioned alkyl groups, alkenyl groups, cycloalkyl groups, and cycloalkenyl groups.
[0072]
R in the general formula (V) ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ Is preferably a lower alkyl group as described above, for example, a methyl group, an ethyl group, or the like, and R ¹² Is preferably suspended on the above-described group or polymer skeleton having a lower alkyl group such as a methyl group or an ethyl group or an unsaturated bond that does not form a π-electron system that can be conjugated to the above-described perimidylacridine skeleton. It is a group. As the group having an unsaturated bond that does not form a π-electron system that can be conjugated to the perimidyl acridine skeleton, the alkenyl group, cycloalkenyl group, and these groups may be substituted with alkyl groups or other functional groups. Good groups are mentioned. Examples of the group suspended from the polymer skeleton include those described above. R ⁴ , R ¹³ Is a hydrogen atom or an organic residue, and examples of the organic residue include hydrocarbon groups such as the aforementioned alkyl groups, alkenyl groups, cycloalkyl groups, and cycloalkenyl groups, and other substituents as mentioned above.
[0073]
The novel compound of the present invention represented by the general formula (IV) can be produced according to the method described above.
Moreover, the novel compound of the present invention represented by the general formula (V) can be produced, for example, by the method represented by the following chemical formula.
[0074]
Synthesis of KD-F0020
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[0075]
Synthesis of KD-F0021
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[0076]
Synthesis of KD-F0022
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[0077]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.
[0078]
Example 1 (Production of 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline (KD-F0011))
(1) While stirring a 50 ml chloroform solution of 5-hexen-1-ol (5.00 g, 49.9 mmol) and toluenesulfonyl chloride (7.93 g, 41.6 mmol) under ice-cooling, pyridine (7.58 g , 95.8 mmol) was added in small portions. After all the pyridine was added, the mixture was returned to room temperature and further stirred for 3 hours. After completion of the reaction, dilute hydrochloric acid was added under ice cooling. Thereafter, the mixture was transferred to a separatory funnel and separated three times with water, and then the organic phase was dried with sodium sulfate and then dried under reduced pressure. Then, it isolate | separated from the column by hexane: ethyl acetate = 3: 1, and obtained (6-tosyloxy) -1-hexene 8.72g and yield 82%. less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (270 MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.35-1.47 (m, -CH ₂ -, 2H),
1.55-1.71 (m, -CH ₂ -, 2H), 1.96-2.05 (m, -CH ₂ -CH =, 2H),
2.45 (s, Ar-CH ₃ , 3H), 4.03 (t, -OCH ₂ -, 2H), 4.92-5.00 (m, = CH ₂ , 2H),
5.64-5.79 (m, -CH =, 1H), 7.35 (d, Ar-H, 2H), 7.81 (d, Ar-H, 2H).
[0079]
(2) N-methylaniline (2.53 g, 23.6 mmol) was dissolved in 25 ml of THF, and NaH (2.36 g, 59.0 mmol) in 10 ml of THF was added with a dropping funnel, and the mixture was stirred for 5 minutes. (6-Tosyloxy) -1-hexene (6.00 g, 23.6 mmol) dissolved in 15 ml of THF with a funnel was added and reacted at 80 ° C. for 80 minutes.
After completion of the reaction, methanol was added to crush NaH, dried with sodium sulfate, and then dried under reduced pressure.
Then, it isolate | separated with the column by hexane: ethyl acetate = 9: 1, and N- (5-hexenyl) -N-methylaniline was obtained with 3.45g and yield 77%. less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (270 MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.35-1.50 (m, -CH ₂ -, 2H),
1.52-1.63 (m, -CH ₂ -, 2H), 2.02-2.12 (m, -CH ₂ -CH =, 2H),
2.90 (s, N-CH ₃ , 3H), 3.29 (t, N-CH ₂ -, 2H), 4.92-5.04 (m, = CH ₂ , 2H),
5.72-5.87 (m, -CH =, 1H), 6.63-6.70 (m, Ar-H, 3H), 7.17-7.24 (m, Ar-H, 2H).
[0080]
(3) N- (5-hexenyl) -N-methylaniline (0.68 g, 3.5 mmol), 9 (10H) -acridone (0.84 g, 5.5 mmol) and phosphorus oxychloride are used as a catalyst and a solvent. Therefore, about 5 ml was added and reacted at 50 to 60 ° C. for 3 hours in a 20 ml flask. Thereafter, a thin hydrochloric acid having a pH of 1 was slowly added to crush excess phosphorus oxychloride. Thereafter, aqueous ammonia is added to neutralize the solution, and chloroform is added to add NaHCO 3. ₃ The solution, NaCl solution, and water were separated once, and the organic phase was dried with sodium sulfate and then dried under reduced pressure. Separation from the column with hexane: ethyl acetate = 3: 1, drying under reduced pressure, separation and purification by recycle liquid chromatogram, 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline was obtained. Obtained 357 mg, yield 27.8%. The solvent was chloroform. less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.48-1.53 (m, -CH ₂ -, 2H),
1.70-1.75 (m, -CH ₂ -, 2H), 2.13-2.20 (m, -CH ₂ -CH =, 2H),
3.07 (s, N-CH ₃ , 3H), 3.45 (t, N-CH ₂ -, 2H), 4.98-5.09 (m, = CH2,2H),
5.81-5.90 (m, -CH =, 1H), 6.87-6.90 (m, Ar-H, 2H),
7.30-7.33 (m, Ar-H, 2H), 7.39-7.44 (m, Ar-H, 2H),
7.72-7.78 (m, Ar-H, 2H), 7.89-7.92 (m, Ar-H, 2H), 8.25 (d, Ar-H, 2H).
[0081]
Example 2 (Production of immobilized KD-F0011)
After mixing KD-F0011 (1 wt%) obtained in Example 1, benzoin methyl ether (3 wt%) and poly (ethylene glycol) dimethacrylate (96 wt%) with the above composition, an ultrasonic cleaner was used. Dissolved. After a drop of cover glass was placed on both sides and mixed, a drop of water was put in the center, then quartz glass was attached, photocopolymerized with a UV lamp for 3 hours under nitrogen filling, and then placed in methanol overnight, unpolymerized dye Was washed away to obtain a film having a thickness of about 170 μm.
[0082]
Example 3 (Production of 4- (9-acridinyl) -N, N-dimethylaniline (KD-F0010))
N, N-dimethylaniline (1) (16.6 mmol, 2.01 g; Tokyo Kasei; M = 121.18) and 9 (10H) -acridone (2) (6.59 mmol, 1.01 g; manufactured by Aldrich; M = 195.22) and phosphorus oxychloride (6.56 mmol, 0.6 ml, manufactured by Junsei Chemical; M = 153.35) were placed in a 50 ml flask and reacted by stirring at 65 ° C. in an oil bath for 3 hours.
After completion of the reaction, about 50 ml of thin hydrochloric acid having a pH of 1 was slowly added to crush excess phosphorus oxychloride, and then about 100 ml of a saturated aqueous sodium acetate solution was added until the pH reached 9 or more, whereby a yellow solid was precipitated. This was filtered to obtain yellow crystals. When acetic acid was added to this crystal, it showed red color and dissolved, but water was added to the crystal to confirm that the pH was sufficiently low, followed by filtration. When aqueous ammonia was added to the filtrate, a yellow solid precipitated. The crystals were dried with a desiccator for 12 hours.
The dried crystals are put into a 500 ml eggplant flask, recrystallized by adding about 300 ml of hexane, and then adding about 100 ml of a solvent having a high solubility with respect to the crystals to give 4- (9-acridinyl) -N, N-dimethylaniline (3.22 mmol, 0.961 g; M = 298.38) (KD-F0010) was obtained in a yield of 48.9%.
less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 3.03 (s, N-CH ₃ , 6H),
6.92-6.95 (d, Ar-H, 2H), 7.32-7.35 (d, Ar-H, 2H), 7.40-7.44 (m, Ar-H, 2H),
7.72-7.78 (m.Ar-H, 2H), 7.86-7.89 (d, Ar-H, 2H), 8.24-8.27 (d, Ar-H, 2H).
[0083]
Example 4 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0010)
4 × 10 KD-F0010 was added to each of the five solvents THF, acetonitrile, ethyl acetate, diethyl ether and dichloromethane. ^-5 The solution was dissolved so as to have a mol / L and the water concentration was changed, and measurement was performed using an absorptiometer (HITACHI U-2000). The solvent used in the experiment was basically all distilled and stored in a bottle containing molecular sieves for more than a day. However, acetonitrile was not distilled and a special grade solvent dried with molecular sieve was used.
The results are shown in FIG.
[0084]
Example 5 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0010)
4 × 10 KDF-0010 was added to each of the five solvents THF, acetonitrile, ethyl acetate, diethyl ether, and dichloromethane. ^-5 Changes in the fluorescence spectrum at an excitation wavelength of 398 nm were measured using a fluorometer (HITACHI F-2000) after dissolving the sample so that it was M and changing its water concentration. The solvent used in the experiment was basically all distilled and stored in a bottle containing molecular sieves for 1 day or longer. However, acetonitrile was not distilled and a special grade solvent dried by molecular sieve was used. The results are shown in FIG.
[0085]
Example 6 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0011)
R in general formula (IV) ⁵ Is a methyl group and R ⁶ Is a hexenyl group and R ⁷ And R ⁸ 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline in which is a hydrogen atom is 4 × 10 4 in tetrahydrofuran. ^-5 It melt | dissolved in the density | concentration of M and measured the light absorption wavelength of water concentration 0-5%. The results are shown in FIG.
[0086]
Example 7 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0011)
R in general formula (IV) ⁵ Is a methyl group and R ⁶ Is a hexenyl group and R ⁷ And R ⁸ 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline in which is hydrogen is 4 × 10 4 in tetrahydrofuran. ^-5 The fluorescence intensity ratio and the water concentration when dissolved in the concentration of M, excited with a 404 nm light source, and changed in water between 0 and 5% are shown. The results are shown in FIG.
[0087]
Example 8 (Measurement of absorption spectrum using immobilized KD-F0011)
The concentration of 4- (9acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline obtained in Example 2 in the copolymer is 1%. The absorption spectrum of the water concentration of about 0 to 10% was measured in tetrahydrofuran.
The results are shown in FIG.
[0088]
Example 9 (Measurement of fluorescence spectrum using immobilized KD-F0011)
The concentration of 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline obtained in Example 2 in the copolymer is 1%. This was excited with a 404 nm light source in tetrahydrofuran, and the fluorescence intensity was measured when the water content was changed between 0 and 5%. The relative fluorescence intensity at various moisture concentrations was calculated, and the results are shown in FIG.
[0089]
Example 10
The concentration of 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline obtained in Example 2 in the copolymer is 1%. This was measured for fluorescence spectra of water, methanol and ethanol concentrations of about 0 to 5% at an excitation wavelength of 404 nm in tetrahydrofuran. These relative fluorescence intensities at a fluorescence wavelength of 532 nm are shown in FIG.
[0090]
Example 11 (Production of 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methylaniline (KD-F0011))
(1) p-Toluenesulfonyl chloride (7.932 g, 41.1 mmol) and 5-hexen-1-ol (6.00 g, 59.88 mmol) were added to 100 ml of chloroform, and pyridine (9. 58 g, 121.08 mmol) was slowly added dropwise. After dropping, the temperature was returned to room temperature and stirred for 19 hours. After completion of the reaction, 40 ml of distilled water and 14 ml of concentrated hydrochloric acid were added with stirring at room temperature. After the chloroform layer was dried with sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a colorless and transparent liquid. Separation and purification by silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 3: 1) gave 9.897 g of (6-tosyloxy) -1-hexene as a transparent liquid (yield 93.1%). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.41 (m, 2H, -CH ₂ -),
1.67 (m, 2H, -CH ₂ -), 2.01 (m, 2H, -CH ₂ -),
2.45 (s, 3H, Ar-CH ₃ ), 4.03 (t, 2H, O-CH ₂ -), 4.95 (m, 2H, = CH ₂ ),
5.81 (m, 1H, -CH =), 7.35 (d, 2H, = CH ₂ ), 7.78 (d, 2H, Ar-H).
[0091]
(2) Sodium hydride (2.36 g, 59.0 mmol) washed with hexane was added to N-methylaniline (2.53 g, 23.6 mmol), and 120 ml of distilled THF, (6-tosyloxy) -1-hexene ( 6.00 g, 23.6 mmol) was added dropwise, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 22 hours while flowing nitrogen. After the reaction was completed, unreacted sodium hydride was treated, distilled water was added, and the mixture was extracted with chloroform. After drying sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a yellow liquid. Separation and purification by silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 12: 1) gave 3.8 g of N- (5-hexenyl) -N-methylaniline as a yellow liquid (yield 84.8%). . less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.41 (m, 2H, -CH ₂ -),
1.59 (m, 2H, -CH ₂ -), 2.92 (m, 3H, N-CH ₃ ),
3.30 (t, 2H, N-CH ₃ ), 4.98 (m, 2H, = CH ₂ ), 5.81 (m, 1H, CH ₂ =),
6.69 (m, 3H, Ar-H), 7.21 (m, 2H, Ar-H).
[0092]
(3) Acridone (2.64 g, 17.3 mmol) was added to N- (5-hexenyl) -N-methylaniline (2.14 g, 11.3 mmol), and phosphorus oxychloride was used as a catalyst at 50 ° C. Stir for 2.5 hours. After adding hydrochloric acid having pH 1 under ice-cooling and crushing phosphorus oxychloride, 25% aqueous ammonia solution was added dropwise until alkaline. A saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added, and the mixture was extracted with chloroform and dried with sodium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a yellow solid. After separation and purification by silica gel chromatography (eluent: hexane: ethyl acetate = 3: 1), separation and purification by recycle liquid chromatography further, 4- (9-acridinyl) -N- (5-hexenyl) -N-methyl 0.636 g of aniline (KD-F0011) was obtained as a yellow solid (yield 48%). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.54 (m, 2H, -CH ₂ -),
1.72 (m, 2H, -CH ₂ -), 2.17 (m, 2H, -CH ₂ -), 3.08 (s, 3H, N-CH ₃ ),
3.45 (t, 2H, N-CH ₂ -), 5.02 (m, 2H, = CH ₂ ), 5.86 (m, 1H, -CH =),
6.89 (m, 2H, Ar-H), 7.30 (m, 2H, Ar-H), 7.42 (m, 2H, Ar-H),
7.75 (m, 2H, Ar-H), 7.91 (m, 2H, Ar-H), 8.25 (d, 2H, Ar-H).
[0093]
Example 12 (Production of 6- (9-acridinyl) -2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (KD-F0020))
(1) 1,8-Diaminonaphthalene (40 mmol, 6.33 g) was added to acetone (150 mmol, 8.71 g) and 100 ml of dichloromethane, and 20 mg of p-toluenesulfonic acid was used as a catalyst and refluxed for 24 hours. After completion of the reaction, molecular sieves were removed using Celite, the solvent was distilled off under reduced pressure, saturated brine was added to the resulting residue, and the mixture was extracted with dichloromethane. After drying with sodium sulfate, the organic layer was suction filtered and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a purple oily compound. After dissolving in ethanol, a small amount of hydrochloric acid was added to form a salt, and ether was added and filtered. Recrystallization from methanol was performed, and water and sodium hydroxide were added, followed by extraction with ethyl acetate. After drying sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. 2.72 g of 2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine, a single purple solid, was obtained (34% yield). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (270MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.49 (s, 6H, -CH ₃ ),
3.66-3.79 (br, 2H, -NH), 6.47 (d, 2H, Ar-H), 7.19 (m, 4H, Ar-H).
[0094]
(2) In (3) of Example 11, 2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (2.20 g, 11.1 mmol) was used instead of N- (5-hexenyl) -N-methylaniline. ), And the reaction and post-treatment were performed in the same manner as in (3) of Example 11 to obtain orange crystals. The crystals washed with ethyl acetate are adsorbed on sea sand, separated and purified by silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 3: 1), and further silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 1: 2), 47.4 mg of 6- (9-acridinyl) -2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (KD-F0020), the final target compound, was obtained (yield 2). .8%). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.64 (s, 6H, -CH ₃ -),
4.46-4.47 (br, 2H, -NH), 6.29 (d, 1H, Ar-H), 6.48 (d, 1H, Ar-H),
6.68 (d, 1H, Ar-H), 6.99 (t, 1H, Ar-H), 7.22 (d, 1H, Ar-H),
7.33 (m, 2H, Ar-H), 7.63 (d, 2H, Ar-H), 7.75 (m, 2H, Ar-H),
8.32 (d, 2H, Ar-H).
[0095]
Example 13 (Production of 6- (9-acridinyl) -1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (KD-F0021))
(1) 1,8-diaminonaphthalene (7.00 g, 44.3 mmol) was added to acetone (7.897 g, 96.3 mmol), and 0.4 g of p-toluenesulfonic acid was used as a catalyst at 50 ° C. After stirring for 1 hour, the mixture was returned to room temperature and stirred overnight. After completion of the reaction, the reaction product was used in the next reaction as it was without separation and purification.
(2) To the reaction product of (1) above, 26.97 g of methyl iodide, 26.97 g of potassium carbonate, 50 ml of acetone and 10 ml of distilled water were added and stirred at 60 ° C. for 2 hours, and then 6.743 g of methyl iodide, Acetone 20 ml was added and the mixture was further stirred for 2 hours. After completion of the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure, saturated brine and distilled water were added, and the mixture was extracted with ether. A reddish oily compound was obtained after drying with sodium sulfate. Purification and separation by silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 4: 1) and 1.56 g of 1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine as a deep green liquid Obtained (yield 15.6%). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.41 (s, 6H, -CH ₃ ),
2.95 (s, 6H, N-CH ₃ ), 6.60 (d, 2H, Ar-H), 7.21 (d, 2H, Ar-H),
7.33 (t, 2H, Ar-H).
[0096]
(3) In (3) of Example 11, instead of N- (5-hexenyl) -N-methylaniline, 1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (1. 35 g, 5.95 mmol), and the reaction and post-treatment were performed in the same manner as (3) of Example 11 to obtain a purple solid. After the post-treatment, separation and purification were also carried out in the same procedure as (3) of Example 11 to obtain (6- (9-acridinyl) -1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine. 0.38 g of (KD-F0021) was obtained as an orange solid (61% yield). ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.55 (s, 6H, -CH ₃ ),
3.03 (s, 3H, N-CH ₃ ), 3.11 (s, 3H, N-CH ₃ ), 6.36 (d, 1H, Ar-H),
6.61 (d, 1H, Ar-H), 6.78 (d, 1H, Ar-H), 7.08 (t, 1H, Ar-H),
7.81 (m, 3H, Ar-H), 7.59 (d, 2H, Ar-H) 7.74 (m, 2H, Ar-H),
8.29 (d, 2H, Ar-H).
[0097]
Example 14 (Production of 6- (9-acridinyl) -2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine (KD-F0022))
(1) To a 1,8-diaminonaphthalene (7.00 g, 43.4 mmol) and 5-hexen-2-one (13.34 g, 96.3 mmol) was added 0.35 g of p-toluenesulfonic acid, and at 50 ° C. After stirring for 1 hour, the mixture was returned to room temperature and stirred overnight. After completion of the reaction, the reaction product was used for the next reaction without separation and purification.
(2) In the same manner as in (2) of Example 13, using the reaction product of (1) above in (2) of Example 13 instead of 2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine. The reaction and post-treatment were carried out to obtain a reddish oily compound. Purification and separation by silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 9: 1) gave 0.97 g of 2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine. Obtained as a dark green liquid (21.2% yield). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.28 (s, 3H, -CH ₃ ),
1.98 (m, 2H, -CH ₂ -), 2.20 (m, 2H, -CH ₂ -), 2.93 (s, 6H, N-CH ₃ ),
5.00 (m, 2H, = CH ₂ ), 5.80 (m, 1H, -CH =), 6.53 (d, 2H, Ar-H),
7.15 (d, 2H, Ar-H), 7.30 (t, 2H, Ar-H).
[0098]
(3) In (3) of Example 11, 2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro-1H instead of N- (5-hexenyl) -N-methylaniline -Perimidine (1.35 g, 5.07 mmol) was used in the same manner as (3) in Example 11 for the reaction and post-treatment to obtain a purple solid. The post-treatment was also performed in the same manner as (3) of Example 11 to obtain an orange solid. Separation and purification by silica gel chromatography (eluent; hexane: ethyl acetate = 3: 2), 6- (9-acridinyl) -2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro 0.77 g of -1H-perimidine (KD-F0022) was obtained as an orange solid (yield 94%). less than ¹ 1 shows H-NMR data.
¹ H-NMR (300MHz, CDCl ₃ ) δ (ppm) = 1.40 (s, 3H, -CH ₃ ),
2.16 (m, 2H, -CH ₂ -), 2.31 (m, 2H, -CH ₂ -), 3.02 (s, 3H, N-CH ₃ ),
3.08 (s, 3H, N-CH ₃ ), 5.08 (m, 2H, = CH ₂ ), 5.90 (m, 1H, -CH =),
6.33 (d, 1H, Ar-H), 6.57 (d, 1H, Ar-H), 6.75 (d, 1H, Ar-H),
7.08 (t, 1H, Ar-H), 7.32 (m, 3H, Ar-H), 7.61 (d, 2H, Ar-H),
7.74 (m, 2H, Ar-H), 8.29 (d, 2H, Ar-H).
[0099]
Example 15 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0020)
R in general formula (V) ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ And R ¹³ Is a hydrogen atom and R ¹¹ And R ¹² 6- (9-acridinyl) -2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine in which is a methyl group is 1.8 × 10 6 in tetrahydrofuran. ^-4 It melt | dissolved in the density | concentration of M and the absorption spectrum in 0-10% of water concentration was measured. The results are shown in FIG.
[0100]
Example 16 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0020)
R in general formula (V) ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ And R ¹³ Is a hydrogen atom and R ¹¹ And R ¹² 6- (9-acridinyl) -2,2-dimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine in which is a methyl group is 1.8 × 10 6 in tetrahydrofuran. ^-4 The sample was dissolved in a concentration of M, excited with a light source of 436 nm, and the change in fluorescence spectrum was measured when moisture was changed between 0 and 10%. The results are shown in FIG.
[0101]
Example 17 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0021)
R in general formula (V) ⁴ And R ¹³ Is a hydrogen atom and R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ And R ¹² 6- (9-acridinyl) -1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine in which is a methyl group is 6 × 10 6 in tetrahydrofuran. ^-5 It melt | dissolved in the density | concentration of M and the absorption spectrum in 0-10% of water concentration was measured. The results are shown in FIG.
[0102]
Example 18 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0021)
R in general formula (V) ⁴ And R ¹³ Is a hydrogen atom and R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ And R ¹² 6- (9-acridinyl) -1,2,2,3-tetramethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine in which is a methyl group is 6 × 10 6 in tetrahydrofuran. ^-5 It was dissolved in a concentration of M, excited with a light source of 429 nm, and a change in fluorescence spectrum was measured when moisture was changed between 0 and 10%. The results are shown in FIG.
[0103]
Example 19 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0022)
R in general formula (V) ⁴ And R ¹³ Is a hydrogen atom and R ⁹ , R ¹⁰ And R ¹¹ Is a methyl group and R ¹² 6- (9-acridinyl) -2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine in the tetrahydrofuran is 6 × 10 ^-5 It melt | dissolved in the density | concentration of M and measured the absorption spectrum in moisture concentration 0-5%. The results are shown in FIG.
[0104]
Example 20 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0022)
R in general formula (V) ⁴ And R ¹³ Is a hydrogen atom and R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ And R ¹² 6- (9-acridinyl) -2- (3-butenyl) -1,2,3-trimethyl-2,3-dihydro-1H-perimidine in which tetrahydrofuran is 6 × 10 ^-5 The sample was dissolved in a concentration of M, excited with a light source of 429 nm, and the change in fluorescence spectrum was measured when moisture was changed between 0 and 5%. The results are shown in FIG.
[0105]
Example 21 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0021)
KD-F0021 in ethyl acetate 6 × 10 ^-5 It melt | dissolved in the density | concentration of M and the absorption spectrum in 0-10% of water concentration was measured. The results are shown in FIG.
[0106]
Example 22 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0021)
KD-F0021 in ethyl acetate 6 × 10 ^-5 The sample was dissolved in M concentration, excited with a light source of 426 nm, and the change in fluorescence spectrum was measured when moisture was changed between 0 and 10%. The results are shown in FIG.
[0107]
Example 23 (Measurement of absorption spectrum using KD-F0021)
KD-F0021 in dichloromethane 6 × 10 ^-5 It melt | dissolved in the density | concentration of M and measured the absorption spectrum in moisture concentration 0-5%. The results are shown in FIG.
[0108]
Example 24 (Measurement of fluorescence spectrum using KD-F0021)
KD-F0021 in dichloromethane 6 × 10 ^-5 The sample was dissolved in a concentration of M, excited with a light source of 433 nm, and a change in fluorescence spectrum was measured when moisture was changed between 0 and 5%. The results are shown in FIG.
[0109]
【The invention's effect】
The compound having an acridine skeleton of the present invention is useful in a simple and highly accurate method for measuring moisture content. Moreover, the chemical sensor which consists of a compound which has acridine skeleton of this invention can be fix | immobilized, and can be used as a chemical sensor in a solid state. Furthermore, since the chemical sensor of the present invention can be used repeatedly and continuously, it is not only simple and inexpensive, but also enables continuous measurement of trace moisture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically shows a state in which dye molecules excited and polarized are excited with a polar solvent.
FIG. 2 shows the ground state and excited state of a polarized molecule.
FIG. 3 shows the ground state and excited state of a molecule that is not polarized in the ground state.
FIG. 4 shows changes in the absorption spectrum of KD-F0010 in various solvents. In FIG. 4, 1 represents THF, 2 represents ethyl acetate, 3 represents acetonitrile, 4 represents dichloromethane, and 5 represents diethyl ether.
FIG. 5 shows changes in the fluorescence spectrum of KD-F0010 in various solvents. In FIG. 5, 1 represents THF, 2 represents ethyl acetate, 3 represents acetonitrile, 4 represents dichloromethane, and 5 represents diethyl ether.
FIG. 6 shows E which is one of values indicating the intensity of the fluorescence spectrum and the polarity of the solvent. _T The relationship with the value (kcal / mol) of (30) is shown as a graph.
FIG. 7 shows E which is one of the values indicating the maximum fluorescence wavelength and the polarity of the solvent. _T The relationship with the value (kcal / mol) of (30) is shown as a graph.
FIG. 8 shows the absorption spectra of KD-F0010 for various concentrations of water content in THF. In FIG. 8, 1 indicates that the water content is 0 wt%, 2 indicates that the water content is 0.25 wt%, and 3 indicates that the water content is 0.5 wt%. 4 indicates that the water content is 0.75 wt%, 5 indicates that the water content is 1.0 wt%, 7 indicates that the water content is 3.00 wt%, and 9 indicates that the water content is It shows that the content is 5.00 wt%.
FIG. 9 shows the absorption spectra of KD-F0010 for various concentrations of ethyl alcohol content in THF. In FIG. 9, 1 indicates that the content of ethyl alcohol is 0 wt%, 2 indicates that the content of ethyl alcohol is 0.25 wt%, and 3 indicates that the content of ethyl alcohol is 0.5 wt%. 4 indicates that the content of ethyl alcohol is 0.75 wt%, and 5 indicates that the content of ethyl alcohol is 1.0 wt%.
FIG. 10 shows the absorption spectra of KD-F0010 for various concentrations of water content in ethyl acetate. In FIG. 10, 1 indicates that the water content is 0 wt%, 2 indicates that the water content is 0.25 wt%, and 3 indicates that the water content is 0.5 wt%. 4 indicates that the water content is 0.75 wt%, 5 indicates that the water content is 1.0 wt%, 7 indicates that the water content is 3.00 wt%, and 9 indicates that the water content is It shows that the content is 5.00 wt%.
FIG. 11 shows the absorption spectra of KD-F0010 for various concentrations of water content in dichloromethane. In FIG. 11, 1 indicates that the water content is 0 wt%, 2 indicates that the water content is 0.25 wt%, and 3 indicates that the water content is 0.5 wt%. 4 indicates that the water content is 0.75 wt%, 5 indicates that the water content is 1.0 wt%, 7 indicates that the water content is 3.00 wt%, and 9 indicates that the water content is It shows that the content is 5.00 wt%.
FIG. 12 shows the absorption spectra of KD-F0010 for various concentrations of water content in acetonitrile. In FIG. 12, 1 indicates that the water content is 0 wt%, 2 indicates that the water content is 0.25 wt%, and 3 indicates that the water content is 0.5 wt%. 4 indicates that the water content is 0.75 wt%, 5 indicates that the water content is 1.0 wt%, 7 indicates that the water content is 3.00 wt%, and 9 indicates that the water content is It shows that the content is 5.00 wt%.
FIG. 13 shows the fluorescence spectrum of KD-F0010 for various concentrations of water content in THF.
FIG. 14 shows the fluorescence spectrum of KD-F0010 for various concentrations of ethyl alcohol in THF.
FIG. 15 shows the fluorescence spectrum of KD-F0010 for various concentrations of water content in ethyl acetate.
FIG. 16 shows the fluorescence spectra of KD-F0010 for various concentrations of water content in DMF.
FIG. 17 shows the fluorescence spectrum of KD-F0010 for various concentrations of water content in diethyl ether.
FIG. 18 shows the fluorescence spectrum of KD-F0010 for various concentrations of water content in dichloromethane.
FIG. 19 shows the fluorescence spectra of KD-F0010 for various concentrations of water content in acetonitrile.
FIG. 20 shows relative fluorescence intensities and maximum fluorescence wavelengths for various water concentrations in THF using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 21 shows relative fluorescence intensity and maximum fluorescence wavelength for various water concentrations in ethyl acetate using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 22 shows relative fluorescence intensity and maximum fluorescence wavelength for various water concentrations in THF using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 23 shows relative fluorescence intensity and maximum fluorescence wavelength for various water concentrations in DMF using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 24 shows relative fluorescence intensity and maximum fluorescence wavelength for various water concentrations in diethyl ether using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 25 shows relative fluorescence intensity and maximum fluorescence wavelength for various water concentrations in dichloromethane using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 26 shows relative fluorescence intensity and maximum fluorescence wavelength for various water concentrations in acetonitrile using KD-F0010. Black square marks in the figure indicate relative fluorescence intensity (scale on the left side of the figure), and black diamonds indicate maximum fluorescence wavelength (scale on the right side of the figure).
FIG. 27 shows E _T The relationship between the value of (30) (kcal / mol) and the decrease in fluorescence intensity at 1% is shown. In FIG. 27, 1 represents THF, 2 represents ethyl acetate, 3 represents acetonitrile, 4 represents dichloromethane, and 5 represents diethyl ether.
FIG. 28 shows E _T The relationship of the change of the maximum fluorescence wavelength between the value of (30) and 0% and 1% is shown. In FIG. 28, 1 represents THF, 2 represents ethyl acetate, 3 represents acetonitrile, 4 represents dichloromethane, and 5 represents diethyl ether.
FIG. 29 shows the absorption spectra of KD-F0011 in THF at various moisture contents.
FIG. 30 shows fluorescence spectra of KD-F0011 in THF at various water contents (0.00 v / v% to 5.00 v / v%) when excited at 404 nm. is there.
FIG. 31 shows the relative fluorescence intensity and the maximum fluorescence wavelength of the fluorescence spectrum of KD-F0011 in THF. The black circle mark in FIG. 31 indicates the relative fluorescence intensity, and the black square mark indicates the maximum fluorescence wavelength.
FIG. 32 shows absorption spectra in various solvents of KD-F0011 immobilized on a PEGDMA film.
FIG. 33 shows the fluorescence spectra of KD-F0011 immobilized on a PEGDMA membrane excited at 404 nm in THF having various water contents.
FIG. 34 shows changes in fluorescence wavelength in the case of various water contents in KD-F0011 and immobilized KD-F0011. A black square mark in FIG. 34 indicates KD-F0011 that is not fixed, and a black circle mark indicates KD-F0011 that is fixed.
FIG. 35 shows changes in relative fluorescence intensity in the case of various moisture contents in KD-F0011 and immobilized KD-F0011. The black square mark of FIG. 35 shows KD-F0011 which is not fixed, and the black circle mark shows KD-F0011 which is fixed.
FIG. 36 shows the result of trying similar detection and quantification of water and alcohol using immobilized KD-F0011. The black square mark in FIG. 36 indicates the case of water, the black circle mark indicates the case of methanol, and the black triangle mark indicates the case of ethanol.
FIG. 37 shows absorption spectra of KD-F0020 at various water concentrations (0 to 10%) in THF.
FIG. 38 shows absorption spectra of KD-F0021 at various water concentrations (0 to 10%) in THF.
FIG. 39 shows absorption spectra of KD-F0022 at various water concentrations (0 to 5%) in THF.
FIG. 40 shows fluorescence spectra of KD-F0020 at various moisture concentrations (0 to 10%) in THF.
FIG. 41 shows fluorescence spectra of KD-F0021 at various water concentrations (0 to 10%) in THF.
FIG. 42 shows fluorescence spectra of KD-F0022 at various moisture concentrations (0 to 5%) in THF.
FIG. 43 shows the relationship between water concentration and relative fluorescence intensity for various functional dyes of the present invention. 43 in FIG. 43 is KD-F0020 (excitation wavelength 436 nm, fluorescence wavelength 522 nm), 2 is KD-F0021 (excitation wavelength 429 nm, fluorescence wavelength 598 nm), 3 is KD-F0022 (excitation wavelength 432 nm, fluorescence wavelength 592 nm), 4 Is for KD-F0010 (excitation wavelength 398 nm, fluorescence wavelength 532 nm).
FIG. 44 shows the absorption spectra of KD-F0021 at various water concentrations (0 to 10%) in ethyl acetate.
FIG. 45 shows fluorescence spectra of KD-F0021 at various water concentrations (0 to 10%) in ethyl acetate.
FIG. 46 shows the absorption spectra of KD-F0021 at various water concentrations (0 to 5%) in dichloromethane.
FIG. 47 shows fluorescence spectra of KD-F0021 at various moisture concentrations (0 to 5%) in dichloromethane.
FIG. 48 shows the relationship between water concentration and relative fluorescence intensity in various solvents. In FIG. 48, 1 represents dichloromethane, 2 represents ethyl acetate, and 3 represents THF.
FIG. 49 shows a Stern-Volmer plot of KD-F0021 quenching by water.

Claims (34)

A method for detecting or quantifying trace amounts of water in a medium using an acridine derivative comprising a nitrogen-containing compound moiety that can serve as an electron-donating group and an acridine moiety as an electron-accepting group. Formula (I)

(In the formula, R represents a nitrogen-containing compound moiety that can be an electron donating group, and R ⁴ represents a hydrogen atom or an organic residue.)
The method of Claim 1 using the acridine derivative shown by these. R in the general formula (I) is represented by the general formula (II)

The method according to claim 2, wherein R ¹ , R ² and R ³ each independently represents a hydrogen atom or an organic residue. The method according to claim 3, wherein R ¹ , R ² , R ³ and R ⁴ are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. The method according to claim 3 or 4, wherein R ¹ , R ² , R ³ and R ⁴ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group or an alkenyl group. The method according to claim 3 or 4, wherein any one or two of R ¹ , R ² , R ³ or R ⁴ is a high molecular weight group. The method according to claim 3, wherein R ² is an alkyl group, an alkenyl group, or a group suspended from a polymer skeleton. The method according to claim 7, wherein the polymer skeleton in the group suspended from the polymer skeleton is a polymer derived by addition polymerization of carbon-carbon multiple bonds. The method according to claim 8, wherein the polymer derived by addition polymerization of carbon-carbon multiple bonds is a copolymer with a derivative of acrylic acid or methacrylic acid. ^4. R ¹ is a methyl group, R ³ and R ⁴ are hydrogen atoms, and R ² is a group suspended on a copolymer with a methyl group, a 5-hexenyl group or poly (ethylene glycol) dimethacrylate. The method in any one of -9. R in the general formula (I) is represented by the general formula (III)

The method according to claim 2, wherein R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² and R ¹³ each independently represents a hydrogen atom or an organic residue. The method according to claim 11, wherein R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² and R ¹³ are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. The method according to claim 11 or 12, wherein R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² and R ¹³ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group or an alkenyl group. The method according to claim 11, wherein R ⁹ , R ¹⁰ and R ¹¹ are alkyl groups, R ¹² is an alkyl group or alkenyl group, and R ⁴ and R ¹³ are hydrogen atoms. The method according to claim 1, wherein the medium is an organic solvent. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the amount of water in the medium is 50% by weight or less. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein fluorescence intensity is measured. A composition for detecting or quantifying a trace amount of water in a medium containing the acridine derivative according to any one of claims 1 to 14. The apparatus for performing the method of detecting or quantifying the trace water | moisture content in the medium in any one of Claims 1-17. Formula (IV)

(Wherein R ⁵ represents a lower alkyl group, R ⁶ represents an unsaturated hydrocarbon group which may have a substituent or a group suspended on a polymer skeleton, and R ⁷ and R ⁸ are each independently A hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent.
An acridine derivative represented by: 21. The acridine derivative according to claim 20, wherein R ⁷ and R ⁸ are hydrogen atoms. The acridine derivative according to claim 20 or 21, wherein the unsaturated bond of the unsaturated hydrocarbon group is a polymerizable unsaturated bond. The acridine derivative according to any one of claims 20 to 22, wherein R ⁷ and R ⁸ are a hydrogen atom, R ⁵ is a methyl group, and R ⁶ is an alkenyl group. The acridine derivative according to claim 23, wherein R ⁶ is a 5-hexenyl group. The acridine derivative according to any one of claims 20 to 24, which is immobilized. The acridine derivative according to any one of claims 20 to 25, wherein the polymer skeleton in the group suspended from the polymer skeleton of R ^{6 is} a polymer derived by addition polymerization of a carbon-carbon multiple bond. 27. The acridine derivative according to claim 26, wherein the polymer derived by addition polymerization of carbon-carbon multiple bonds is a copolymer with a derivative of acrylic acid or methacrylic acid. 28. The acridine derivative according to claim 27, wherein the derivative of acrylic acid or methacrylic acid is poly (ethylene glycol) dimethacrylate. General formula (V)

(In the formula, R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² and R ¹³ each independently represent a hydrogen atom or an organic residue.)
An acridine derivative represented by: 30. The acridine derivative according to claim 29, wherein R ⁴ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² and R ¹³ are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. R ⁹ , R ¹⁰ and R ¹¹ are each independently a lower alkyl group, R ¹² is a lower alkyl group, an alkenyl group or a group suspended from a polymer skeleton, and R ⁴ and R ¹³ are hydrogen atoms. The acridine derivative according to 29 or 30. The acridine derivative according to any one of claims 29 to 31, wherein R ⁹ , R ¹⁰ and R ¹¹ are methyl groups, R ¹² is a methyl group or 3-butenyl group, and R ⁴ and R ¹³ are hydrogen atoms. A chemical sensor comprising the acridine derivative according to claim 20. The chemical sensor according to claim 33, wherein the chemical sensor is for detecting or quantifying a trace amount of water in the medium.

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