JP3810260B2 - トリアザ−クリプタンド及びアルカリイオンの決定方法 - Google Patents

トリアザ−クリプタンド及びアルカリイオンの決定方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプル中のアルカリイオンを決定するための発光団−イオノホア（ｌｕｍｉｎｏｐｈｏｒｅ−ｉｏｎｏｐｈｏｒｅｓ）（＝指示体（ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ））として使用することができる発光団部分（ｌｕｍｉｎｏｐｈｏｒｉｃ ｍｏｉｅｔｙ）及びイオノホア部分（ｉｏｎｏｐｈｏｒｉｃ ｍｏｉｅｔｙ）を有するトリアザ−クリプタンド類（ｔｒｉａｚａ−ｃｒｙｐｔａｎｄｓ）に関する。本発明は、サンプル中のアルカリイオンを決定する方法であって、該アルカリイオンを発光団部分及びイオノホア部分を有するトリアザ−クリプタンドと接触させ、該イオノホア部分はサンプル中に存在するアルカリイオンと可逆的に反応し、発光団部分はそのルミネセンス特性を変え、その後ルミネセンスを測定し、そして該測定されたルミネセンスを利用してアルカリイオンの濃度又は活性を推定する、即ちアルカリイオンを決定することを特徴とする方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記したタイプの決定方法は、カチオン選択性イオノホアへのカチオンの可逆的結合及びイオノホア部分と発光団部分との間のいわゆる「ＰＥＴ効果」（“ＰＥＴ ｅｆｆｅｃｔ”）に基づいている。
【０００３】
いわゆる「ＰＥＴ効果」は、それぞれ、イオノホア部分もしくはイオノホア（ｉｏｎｏｐｈｏｒｅ）から発光団部分もしくは発光団（ｌｕｍｉｎｏｐｈｏｒｅ）への電子の光子により誘導された移動（光誘導電子移動（ｐｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ＝ＰＥＴ）を表し、これは（相対的）ルミネセンス強度及び発光団のルミネセンス減衰時間（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｄｅｃａｙ ｔｉｍｅ）の減少をもたらす。しかしながら、吸収及び発光（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波長はこのプロセスにおいて基本的に影響を受けないままである（Ｊ．Ｒ．Ｌａｋｏｗｉｃｚ ｉｎ “Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ”，Ｖｏｌｕｍｅ ４：Ｐｒｏｂｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｎｓｉｎｇ；ＰｌｅｎｕｍＰｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ ＆ Ｌｏｎｄｏｎ（１９９４））。
【０００４】
イオノホアへのイオンの結合によって、ＰＥＴ効果は部分的に又は完全に抑制され、その結果相対的ルミネセンス強度の増加及び発光団部分のルミネセンス減衰時間の増加がある。従って、決定されるべきイオンの濃度又は活性は、ルミネセンス特性、即ち、相対的ルミネセンス強度及び／又はルミネセンス減衰時間を測定することにより推定することができる。活性は既知のデバイ−ヒュッケルの式により濃度に関係させることができる。
【０００５】
クリプタンド類が、好ましくはクリプタンドにより形成された空洞の半径にできるかぎり対応するイオン半径のこのようなカチオンと錯体（クリプテート類）を形成することは知られている（Ｌｅｈｎ ＪＭ，Ｓａｕｖａｇｅ ＪＰ，Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．９７，６７００−６２０７，１９７５）。アルカリ金属Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ及びＲｂのイオン直径は、それぞれ、０．７８、０．９８、１．３３及び１．４９オングストロームである。かくして、与えられたクリプタンドについて、特定のカチオンに対する選択性をエーテル鎖の変化により調節することができる。更に、指示体特性を有するクリプタンドは、発色団（ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅｓ）又は発光団（ｌｕｍｉｎｏｐｈｏｒｅｓ）へのクリプタンドのカップリングにより得ることができることは知られている。
【０００６】
最初に述べた種類の方法は米国特許第５４３９８２８号から知れており、米国特許第５４３９８２８号においては、発光団−イオノホアとしてジアザ−クリプタンドが使用され、該ジアザ−クリプタンドは蛍光性クマリン（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｃｏｕｍａｒｉｎｓ）を有する発蛍光団（ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅｓ）として機能化され（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ）、そしてそれらの構造に依存して、それぞれ、リチウム、ナトリウム及びカリウムイオンに対して選択性である。これらの発光団−イオノホアは中性ｐＨのサンプル媒体中で使用することができ、そしてこのような系における好ましい選択ですらあることが述べれている。
【０００７】
更に、生理学的ｐＨ範囲において、蛍光シグナル（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）はサンプルのｐＨに有意に依存しており、そしてｐＨ７．４から先においてすら、ｐＨの減少とともに相当増加することが、研究（ＦｒａｎｋＫａｓｔｅｎｈｏｌｚ，Ｉｎａｕｇｕｒａｌ Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｌｏｇｎｅ，１９９３，Ｆｉｇ．３２，ｐ．５４）により示された。これは、生物学的サンプルにおいて行われる決定の正確さに影響を与える。更に、使用された化合物は、使用されたクマリンが約３３６ｎｍの吸収波長を示し、従って商業的ＬＥＤｓにより励起することができないという追加の欠点を有する。
【０００８】
これらの欠点は米国特許第５１６２５２５号に記載の発光団−イオノホアにも当てはまる。
【０００９】
２つの窒素原子が各々それぞれの芳香族環に結合している、即ち、両方の橋かけ窒素（ｂｒｉｄｇｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎｓ）がアリール窒素であるジアザ−クリプタンドが、ＤｅＳｉｌｖａ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ３１，Ｎｏ．３６，ｐｐ．５１９３−５１９６（１９９０）から知られている。本出願人により行われた研究は、これらのジアザ−クリプタンドはＰＥＴ機構によってカリウムイオンを決定するのには適していないことを示した。生理学的Ｎａ+濃度の不存在下又は存在下でのこれらのジアザ−クリプタンドへのＫ+の結合により、ＰＥＴ効果による発光団部分（即ちナフタルイミド）のルミネセンス強度の高まり（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）は有用な実際の方法のためにはあまりにも小さすぎる。
【００１０】
２つの橋かけ窒素原子の一つがアリール窒素であり、そして他の一つが脂肪族窒素であるジアザ−クリプタンドがヨーロッパ特許公開公報第０８８１４８８号（ＥＰ−Ａ−０８８１４８８）から知られている。合成の観点から、商業的使用に必要な量のこれらのクリプタンドの製造は高価である。ヨーロッパ特許公開公報第０８８１４８８号はクラウンエーテルの前駆体を製造するのにウイリアムソンのエーテル合成（Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ ｅｔｈｅｒ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）を示唆している。油状前駆体は精製するのに長くかかり（ｔｅｄｉｏｕｓ）、そして環化反応は低い収率を与える。合成経路の全体の収率は低い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、既知の方法を改良し、そして生理学的ｐＨ値におけるサンプルのｐＨ値に対するルミネセンス特性の有意な依存性のない、従って好ましくは、生物学的サンプル中のアルカリイオンを決定するのに適した発光団−イオノホアを入手可能とすることを目的とするものである。更に、本発明は、サンプル中のＫ+イオンの決定において使用するのに特に良く適している発光団−イオノホアを提供することを目的とする。更にまた、本発明の方法は、生理学的濃度の他のアルカリイオンの存在下のアルカリイオンの決定の実施に特に良く適しているべきであり、即ち、それは決定されるべきアルカリイオンの濃度に対する発光シグナル（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｓｉｇｎａｌ）の強い依存性を示すべきである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、発光団−イオノホアとして、一般式Ｉ
【００１３】
【化５】
Figure 0003810260
【００１４】
式中、
ａは０及び１よりなる群から選ばれ、
ｂ及びｃは独立に０及び１よりなる群から選ばれ、但しｂ及びｃの両方とも０であることはないものとし、
ｄは１、２及び３よりなる群から選ばれ、
ｅ及びｆは独立に０及び１よりなる群から選ばれ、但しｅ及びｆの両方とも０であることはないものとし、
Ｒ1及びＲ2は水素であるか、又はＣ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｒ3及びＲ4は水素であるか、又はＣ3及びＣ4と一緒になって、Ｃ3がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｒ5及びＲ6は水素であるか、又はＣ5及びＣ6と一緒になってベンゼン環もしくはナフタレン環を形成し、
Ｒ7及びＲ8は水素であるか、又はＣ7及びＣ8と一緒になって、Ｃ8がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｒ9及びＲ10は水素であるか、又はＣ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｘは窒素に対してオルト、パラ又はメタ位置にある発光団部分であり、そして
ｍは０、１及び２よりなる群から選ばれる、
のトリアザ−クリプタンドを提供することにより達成される。
【００１５】
上記一般式Ｉのトリアザ−クリプタンドは新規である。これらの新規な発光団−イオノホアはアルカリイオンを決定するのに極めて有用であること及びカリウムイオンを決定するのに特に有用であることが見いだされた。
【００１６】
適当な発光団部分Ｘは、イオノホア部分との組合わせにおいてＰＥＴ効果を達成することができるすべてのこれらの部分を包含するであろう。イオノホアとの組合わせにおいて、ＰＥＴ効果を与えるか又は一般にその目的に適している多数の発光団部分は文献から知られている。これらの既知の部分を一般式Ｉのベンゼン環にカップリングさせることにより、新規な化合物が得られ、これらの化合物はＰＥＴ効果が得られ得るかどうかを見いだすために当業者が検査することができる。カップリングは、（非橋かけ）窒素に対するオルト位置、その２つのメタ位置及びパラ位置にあることができる。パラ位置が好ましい位置である。
【００１７】
当業者は、ＰＥＴ効果が実現するためには、特に、イオノホア部分の電子供与体（非橋かけ窒素（ｎｏｎ−ｂｒｉｄｇｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎ））が発光団部分の電子系から電子的にデカップリングされている（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）ことが必須であることに気が付くであろう。当該技術分野で周知のとおり、イオノホア部分と発光団部分とのこのような電子デカップリングは、存在する２つの該部分が、スペーサー基、即ち、ｍ＞０である（ＣＨ2）ｍ鎖により、又はｍ＝０である場合には仮想のスペーサー（ｖｉｒｔｕａｌ ｓｐａｃｅｒ）により（例えば、発光団部分の面をベンゼン環の面に対して旋回させること（ｐｉｖｏｔｉｎｇ）により）分離されることにより達成されうる。従って、スペーサーの機能はイオノホア部分の電子系と発光団部分の電子系との共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）を妨害することである。
【００１８】
電子デカップリングは、例えば、イオンの結合が吸収及び発光スペクトルの波長に関してなんらの有意な変化も引き起こさないということから認識されることができる。
【００１９】
一般式Ｉにおける発光団部分Ｘは、好ましくは、一般式ＩＩ
【００２０】
【化６】
Figure 0003810260
【００２１】
式中、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15及びＲ16の少なくとも１つは−ＮＨ−基であり、その基を介してＸは基−（ＣＨ2）m−に結合しており、そして残りの基及びＲ17は独立に水素、親油性基、親水性基及びポリマーにカップリングするための反応性基よりなる群から選ばれる、
を有するアミノナフタルイミド基であるか、又は
一般式ＩＩＩ
【００２２】
【化７】
Figure 0003810260
【００２３】
式中、ｍ＝０であり、そしてＲ18、Ｒ19、Ｒ20、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24及びＲ25の少なくも１つは化学結合を表し、その結合を介してＸはイオノホア部分に直接結合しており、そして残りの基は各々−ＯＨ、−ＯＲ26（ここでＲ26は親水性基もしくは親油性基である）、−Ｏ−Ｒ27−Ｇ（ここでＲ27は親水性基もしくは親油性基でありそしてＧはポリマーにカップリングするための反応性基である）、及び−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ（ここでｎは０〜１７の数である）よりなる群から選ばれる、
を有するキサンテノン基であるか、又は
一般式ＩＶ
【００２４】
【化８】
Figure 0003810260
【００２５】
式中、Ｒ28、Ｒ29、Ｒ30、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33及びＲ34の少なくとも１つは化学結合を表し、その結合を介してＸは基−（ＣＨ2）m−に結合しており、そして残りの基は独立に水素、親油性基、親水性基及びポリマーもしくは生体分子にカップリングするための反応性基よりなる群から選ばれ、又はＲ29はＲ30と一緒になって芳香族環系を形成し、そしてＲ33はＲ34と一緒になって芳香族環系を形成している、
を有する化合物である。
【００２６】
一般式ＩＩにおいてＲ13又はＲ14は基−ＮＨ−であり、その基を介して発光団部分は上記一般式Ｉの基−（ＣＨ2）m−に結合していることが好ましい。
【００２７】
一般式ＩＩＩにおいてＲ22は化学結合であり、その結合を介して発光団部分が上記一般式Ｉのイオノホア部分に直接（ｍ＝０）結合していることが更に好ましい。
【００２８】
一般式ＩＶにおいてＲ31は化学結合であり、その結合を介して発光団部分が上記一般式Ｉのイオノホア部分に結合していることが好ましい。好ましくは、一般式ＩＶにおいてＲ30及びＲ32は独立に水素又はメチルである。
【００２９】
一般式ＩＶにおいて基Ｒ28及びＲ34は親油性基、特に各々ｔｅｒｔ．ブチルを表すことが更に好ましい。
【００３０】
一般式ＩＶを有する化合物において下記の置換パターンが特に好ましい。
【００３１】
パターン１：
Ｒ31： イオノホア部分
Ｒ28、Ｒ34： 親油性基、好ましくはｔ−ブチル、
Ｒ30、Ｒ32： 独立に−ＣＨ3又はＨ、
Ｒ29又はＲ33： 酸基、好ましくは固定化のためのプロピオン酸基
パターン２：
Ｒ31： イオノホア部分
Ｒ28、Ｒ34： 親油性基、好ましくはｔ−ブチル、
Ｒ30： 独立に−ＣＨ3又はＨ、
Ｒ32： 酸基、好ましくは固定化のためのプロピオン酸基
パターン３：
Ｒ31： イオノホア部分、
Ｒ28： 親油性基、好ましくはｔ−ブチル、
Ｒ30、Ｒ34、Ｒ32： 独立に−ＣＨ3又はＨ、
Ｒ33： 酸基、好ましくは固定化のためのプロピオン酸基。
【００３２】
適当な親油性基は、例えば２０個までのＣ原子を有する置換及び未置換アルキル基及びアルコキシ基である。
【００３３】
適当な親水性基は、例えば、１〜１７個のＣ原子を有しそして少なくとも１つのヒドロキシル基及び／又は測定溶液のｐＨにおいて解離した状態で存在する、例えばカルボン酸、スルホン酸及びリン酸のような官能基を有するアルキル基である。
【００３４】
アミノ官能化されたポリマー、例えばアミノセルロース及びアミノ官能性ポリアクリルアミド類にカップリングするための反応性基は米国特許第４７７４３３９号、表４から知られる。
【００３５】
好ましく利用されるこれらの上記した発光団部分は波長＞４００ｍｍの光を使用して励起させることができる。
【００３６】
好ましくは、一般式Ｉにおける発光団部分Ｘは発光性金属配位子錯体（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｍｅｔａｌ ｌｉｇａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ）である。配位子が、例えば、ルテニウム（ＩＩ）、オスミウム（ＩＩ）、イリジウム（ＩＩＩ）及びロジウム（ＩＩＩ）よりなる群の中心原子を含有する、２，２′−ビピリジン、１，１０−フェナントロリン及び４，７−ジフェニル−１，２０ −フェナントロリンの群より選ばれるα−ジイミン配位子を有する発光性長寿命遷移金属配位子錯体が特に適当である。
【００３７】
本発明に従うイオノホア（トリアザ−クリプタンド）の例は、図１及び図２に示される。図２において、イオノホアは、それぞれ、すべて脂肪族、脂肪族／芳香族、及びすべて芳香族、橋かけ窒素に従ってグループ分けされる。図１、２、３及び４に示された化学構造において、遊離端部を有するいかなる単結合も−ＣＨ3基を表すことに留意されるべきである。例えば、
【００３８】
【化９】
Figure 0003810260
【００３９】
として図１、２及び３に示されたＱ２８の構造は、
【００４０】
【化１０】
Figure 0003810260
【００４１】
と読まれるべきである。
【００４２】
本発明に従うトリアザ−クリプタンドにおいて、クリプタンドの３個の窒素の各々が少なくとも１つのアリール基に結合していることが好ましい。このような発光団−イオノホアは６．５より高いｐＨ値においてアルカリイオンを決定するのに特に有用である。
【００４３】
カリウムイオンを決定するために、ａ＝１、ｂ＝１、ｃ＝１、ｄ＝１、ｅ＝１、ｆ＝１であり、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8が水素であり、Ｒ1及びＲ2がＣ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるトルエン環を形成し、そしてＲ9及びＲ10がＣ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるトルエン環を形成する一般式Ｉの３個のアリール窒素を有するトリアザ−クリプタンドを使用するのが好ましい。
【００４４】
ナトリウムイオンを決定するために、ａ＝０、ｂ＝１、ｃ＝１、ｄ＝１、ｅ＝０、ｆ＝１であり、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6が水素であり、Ｒ1及びＲ2がＣ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるトルエン環を形成し、そしてＲ9及びＲ10がＣ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるトルエン環を形成する一般式Ｉの３個のアリール窒素を有するトリアザ−クリプタンドを使用するのが好ましい。
【００４５】
アルカリイオンを決定するための本発明のトリアザ−クリプタンドは、溶解した状態でサンプル溶液に加えることができる。しかしながら、それらはセンサの成分であることもでき、その場合にそれらは、図５を参照して下記で説明されるとおり例えばヒドロゲルから形成された層中に埋め込まれていることができる。
【００４６】
本発明は、
発光団部分及びイオノホア部分を有する化合物を準備し、
該イオノホア部分をサンプル中に存在するアルカリイオンと反応させ、その際発光団部分はそのルミネセンス特性を変え、
該ルミネッセンスを測定し、そして
該測定されたルミネッセンスを利用してサンプル中のアルカリイオンの存在を決定する、
段階を含んで成り、該化合物が本発明に従うトリアザ−クリプタンドであることを特徴とするサンプル中のアルカリイオンの決定方法も提供する。
【００４７】
本発明に関連して、「ルミネセンスを測定する」という表現は、ルミネセンスｚ強度の測定、減衰（ｄｅｃａｙｉｎｇ）ルミネセンス強度の時間分割測定（ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）及び位相変調測定（ｐｈａｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）を包含する任意のルミネセンス特性の測定を示すものである。
【００４８】
測定されたルミネセンスを利用するサンプル中のアルカリイオン（アナライトイオン）の決定はルミネセンス強度又はルミネセンス減衰時間に基づくことができる。
【００４９】
１．本発明に従う発光団−イオノホアによるアナライトイオンの濃度の強度に基づく決定：
イオノホア（Ｉ）への決定されるべきカチオン（Ｍ）の可逆的結合及び妨害カチオン（Ｎi）の可逆的結合は質量作用の法則（式１）の原理に従って進行する。
【００５０】
【数５】
Figure 0003810260
【００５１】
式中、与えられたイオン強度及び温度で、解離定数（Ｋｄ）は、式２
【００５２】
【数６】
Figure 0003810260
【００５３】
式中、Ｉはイオノホアを表し、ＩＭはイオノホア−イオン錯体を表し、そしてｃは濃度を表す、
により与えられる。以下においてＫｄはモル／ｌで与えられる。
【００５４】
結合定数Ｋ（式３）は、
【００５５】
【数７】
Figure 0003810260
【００５６】
によりＫｄに関係しておりそしてｌ／モルで与えられる。
【００５７】
カチオンＭを決定するための好ましいイオノホアはＭの予想される標的濃度から係数０．１未満〜１０だけ異なるＫｄ値を有する。
【００５８】
イオノホアが他のカチオンＮｉ（妨害カチオン）に対してクロスセンシティブ（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）であるならば、アナライトＭと妨害カチオンＮｉとの間で競合結合が起こるであろう。インデックスｉはｉ番目の妨害カチオンを表す。サンプル中に存在する妨害カチオンＮｉからの有意なクロスセンシティビティが存在しないようにするために、ＫｄNiはサンプル中のＮｉの濃度に比べて少なくとも係数１０〜１００だけより高いことが必要である。ＫｄNiが係数０．１〜１０だけｃＮiと異なる場合には、補正が必要でありそしてこの方法はｃＮiが知られているサンプルに適用可能である。ＫｄNiが係数０．１だけｃＮiより低い場合には、イオノホアの妨害カチオンＮiによる飽和が起こり、そしてイオノホアは与えられたタイプのサンプルによるアナライトイオンＭの決定に適当ではない。
【００５９】
与えられた励起及び発光波長（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）において、相対的ルミネセンス強度はすべての発光団−イオノホア種の相対的ルミネセンス強度の重ね合わせ（ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）：
【００６０】
【数８】
Figure 0003810260
【００６１】
式中、Ｓは相対的ルミネセンス強度を表し、Ｌは遊離の発光団−イオノホアを表し、ＬＭは結合したアナライトイオンＭを有する発光団−イオノホアを表し、そしてＬＮｉは結合した妨害イオンＮiを有する発光団−イオノホアを表す、
である。
【００６２】
Ｌのイオノホア部分へのイオンの結合はＰＥＴ効果を部分的に又は完全に抑制しそして全体のルミネセンス強度は式５
【００６３】
【数９】
Figure 0003810260
【００６４】
式中、ｃは濃度を表し、ｋo、ｋm及びｋiは、個々の発光団−イオノホア種の濃度に対するそれぞれＬ、ＬＭ及びＬＮiの濃度に関する係数である、
により与えられる。
【００６５】
発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度Ｓは式６に従ってｃＭ及びｃＮiの関数として得られる。
【００６６】
【数１０】
Figure 0003810260
【００６７】
ＳｍMはアナライトイオンＭで十分に飽和された発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度である。ｑｏ＝ｋｏ／ｋｍはＬＭのルミネセンス強度に対するＬのルミネセンス強度を示す係数であり、そしてｑi＝ｋｉ／ｋｍはＬＭのルミネセンス強度に対するＬＮiのルミネセンス強度を示す係数である。ＫM及びＫNiはイオノホア−イオン錯体の形成定数である。
【００６８】
ｃＭについて式６を解くと、サンプル中のアナライトイオンＭの濃度を決定するための式が得られる。
【００６９】
【数１１】
Figure 0003810260
【００７０】
Ｓはサンプルのイオンと（結合）平衡にある発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度である。Ｑｏ、ｑi、ＫNi及びＫMはサンプル中に溶解しているか又は親水性マトリックス中に存在する本発明に従う発光団−イオノホアに対する特定のパラメーターである。これらのパラメーターは温度依存性でありそして実施例に示されたように決定することができる。ｃＮｉはサンプル中のｉ番目の妨害イオンの濃度である。妨害イオンがないか又は積ＫNiｃＮiがＫNi及び／又はｃＮｉの低い値により小さくなる場合には、「ＳＵＭ」という表現は意味がなくそして省くことができる。
【００７１】
与えられた測定状況又は与えられたセンサについて、ＳｍMは式８から一点校正（１ ｐｏｉｎｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）により決定することができる。
【００７２】
【数１２】
Figure 0003810260
【００７３】
Ｑｏ、ｑi、ＫNi及びＫMは式７におけると同じ意味を有する。ｃＭcal及びｃＮi，calは校正液体中のアナライトイオン及び妨害イオン（１種又はそれ以上）の濃度である。校正液体は妨害イオンを含有していてもいなくてもよい。
【００７４】
式６のＳｍMを式８で置き換えると、センサの既知のパラメーター（Ｑｏ、ｑi、ＫNi及びＫM）、校正媒体中のそれぞれアナライトイオン及び妨害イオンのＭcal及びＮi，calの既知の濃度、校正媒体の存在下でのセンサの相対的ルミネセンス強度Ｓcal、決定されるべきサンプルの存在下でのセンサの相対的ルミネセンス強度Ｓ、及びもし存在するならば、妨害イオンＮiの知られた（測定された）濃度に基づいてサンプルのアナライトイオンＭの濃度を決定するための式が得られる。
【００７５】
かくして、サンプルのイオンと接触している本発明に従う発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度を測定し、そしてアルカリイオンの濃度を、
校正媒体中で発光団−イオノホアを校正し、その際アナライトアルカリイオンＭで十分に飽和された発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度ＳｍMは上記した式８に従って決定され、そして
サンプル中のアナライトアルカリイオンＭの濃度ｃＭを上記した式７に従って決定する、
段階を含んで成る方法により、該測定されたルミネセンスを利用して決定することを特徴とするサンプル中のアルカリイオンの決定方法も提供される。
【００７６】
２．本発明に従う発光団−イオノホアによるアナライトイオンの濃度の減衰時間に基づく決定：
（参考文献：Ｓ．Ｄｒａｘｌｅｒ，Ｍ−Ｅ．Ｌｉｐｐｉｔｓｃｈ，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ２９（１９９５）１９９−２０３）。
【００７７】
発光団−イオノホアの発光団部分が励起されるとき、イオノホア部分から発光団部分への電子移動（ＰＥＴ）の或る確率が存在する。このプロセスはルミネセンス発光（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）と競合し、従ってルミネセンス減衰時間に影響を与える。遊離の指示体種（ｆｒｅｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｓｐｅｃｉｅｓ）Ｌについては、ＰＥＴ率（ＰＥＴ ｒａｔｅ）は最大でありそしてルミネセンス減衰時間は最小である。指示体種ＬＭについては、ＰＥＴ率は減少しそしてルミネセンス減衰時間は遊離の指示体のルミネセンス減衰時間に比べてより高い。ＰＥＴ率（従ってルミネセンス減衰時間）は結合したイオンのタイプに依存する。個々のルミネセンス減衰時間を有する結合した及び結合していない指示体分子（Ｌ、ＬＭ、ＬＮi）はＫｄ値及び取り囲んでいる媒体中のイオンの濃度に依存する程度に存在するので、全体の減衰Ｓ（ｔ）は個々の種の減衰の重ね合わせである。従って、時間依存性ルミネセンス強度は式９から得られる。
【００７８】
【数１３】
Figure 0003810260
【００７９】
式中、Ｓ（ｔ）は励起光のスイッチを切った後の時間依存性ルミネセンス強度であり、下つき文字Ｌ、ＬＭ及びＬＮiは指示体の結合した形態及び結合していない形態を指し、τL、τLM及びτLNiは、結合した形態及び結合していない形態についてのそれぞれの減衰時間でありそしてＡL、ＡLM及びＡNiはそれぞれの種のプレエクスポネンシャル係数（ｐｒｅ−ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ）である。
【００８０】
ＡL、ＡLMは式１０によりアナライトイオンの濃度に関係している。
【００８１】
【数１４】
Figure 0003810260
【００８２】
式中、ｑｏは式６におけると同じ意味を有し、ＫｄMは指示体−イオン錯体の解離定数でありそしてｃＭはアナライトイオンの濃度である。
【００８３】
τL、τLM、ｑｏ及びＫｄMは、サンプル中に溶解しているか又はサンプルと接触している親水性のイオン透過性材料（センサ）中に存在する本発明に従う与えられた発光団−イオノホアに対する特定のパラメーターである。
【００８４】
減衰時間に基づく測定の既知の方法は、時間分割法及び位相変調法を包含する。位相変調法及び時間分割法の両方とも当該技術分野で周知である（Ｌａｋｏｗｉｃｚ，Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ，１９９３，Ｃｈａｐｔｅｒ ３参照）。
【００８５】
時間分割測定において、照射後の減衰しているルミネセンス強度Ｓ（ｔ）を検出する。式９から、比ＡLM／ＡLは既知のパラメーター、τL、τLM、τLNiに基づいて処理することができる。最後に、アナライトイオンの濃度は比ＡLM／ＡL及び既知のパラメーターｑｏ及びＫｄMから計算される（式１０）。
【００８６】
かくして、サンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの時間依存性ルミネセンス強度を励起光のスイッチを切った後測定し、そしてアルカリイオンの濃度を、上記した式９及び１０に従ってサンプル中のアナライトアルカリイオンＭの濃度ｃＭを決定することにより、該測定された時間依存性ルミネセンスを利用して決定することを特徴とするサンプル中のアルカリイオンを決定する更なる方法が提供される。
【００８７】
位相変調法においては、指示体は好ましくは正弦波方式（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｍａｎｎｅｒ）で照射される。励起とルミネセンスとの時間的ずれ（ｔｉｍｅ ｌａｇ）はルミネセンスを位相においてシフトさせ（ｓｈｉｆｔｅｄ ｉｎｐｈａｓｅ）そして励起放射の振幅に対して復調させる。位相シフトは、結合した及び結合していない指示体種の既知のＫｄ値、減衰時間及び振幅に依存する。位相シフトを決定することができそしてアナライトイオンの濃度を計算するのに使用することができる。
【００８８】
これまでに知られている発光団部分の大部分は、１００ｎｓ以下の減衰時間を表示し、これは時間領域減衰時間測定（ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ｄｅｃａｙ−ｔｉｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）のため又は周波数領域測定（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｍａｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）のための変調周波数＞１０ＭＨｚのための相対的に早くて且つ高価なエレクトロニクスを必要とする。従って、減衰時間に基づく測定では、より遅いエレクトロニクス及び変調周波数を必要とする遷移金属配位子錯体又は或る種のランタニド類のような長い減衰時間（即ち、＞１００ｎｓ）を有する発光団部分を選ぶことが望ましい。
【００８９】
強度に基づく測定とは対照的に、減衰時間に基づく測定は、指示体濃度、光源の強度、光検出器の感度及び光学部品の特性とは大体独立な或る限界内にある。減衰時間に基づく測定は指示体の光脱色（ｐｈｏｔｏ ｂｌｅａｃｈｉｎｇ ）及び洗いだし（ｗａｓｈｏｕｔ）により影響されなくてすむことができる。
【００９０】
従って、ルミネセンス減衰時間に基づく測定は、測定の前に校正なしで及び／又は監視用途（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）（連続測定）における頻繁な再校正なしに行われる可能性を与える。減衰時間に基づく測定は校正するのが困難な（即ち、サンプルに加えられた指示体）測定状況において好ましい。
【００９１】
ＰＥＴタイプの発光団−イオノホアについて特に考案された式９及び１０から、或る制限付きで、サンプル中に存在する妨害イオンについての補正は、ルミネセンス減衰時間測定に基づいてアナライトイオンを決定する場合には必要ではないことが分かる。更に、或る条件下で、ルミネセンス減衰時間法により単一の発光団−イオノホアによりいくつかのアナライトイオンを決定することが主として可能であることがこれらの式から分かる。
【００９２】
更に本発明は、発光団部分とイオノホア部分を有する化合物を含んで成るマトリックスを有し、該化合物が本発明に従うトリアザ−クリプタンドであることを特徴とするサンプル中のアルカリイオンを決定するための光学的センサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｓｏｒ）を提供する。
【００９３】
更に、本発明は、サンプル中のアルカリイオンの決定のための光学的センサにおける特許請求の範囲１及び態様２〜５のいずれかに記載のトリアザ−クリプタンドの使用に関する。
【００９４】
【実施例】
以下において、本発明を実施例により更に詳細に説明する。実施例においては好ましく使用されるいくつかのトリアザ−クリプタンドの合成及び性質を説明する。本発明に従う他の化合物は当業者により同様な方法で製造されうる。
【００９５】
本発明に従うトリアザ−クリプタンドの合成の一般的説明
サイドアーム付きトリアザ−クリプタンド（ｓｉｄｅ−ａｒｍｅｄ ｔｒｉａｚａ−ｃｒｙｐｔａｎｄｓ）の一般的合成方法は、最初にトリアザ含有中間体、トリアザクラウンエーテルを合成し、次いで高い希釈条件を使用して二酸クロリドで環化することである。我々は、同じ分子中に第三級窒素を含有する二酸クロリドを製造することには成功しなかった。これは第三級アミンによる自己触媒分解によるものであるかも知れない。Ｑ４、Ｑ７、Ｑ８及びＱ２９を除いては、クリプタンドの大部分は下記の方法に従って製造することができる。パラメチルニトロフエノール（Ｓ１）を大過剰のジブロモエタンでアルキル化してブロモエトキシニトロフェニルエーテルを得、これを使用して異なるサイドアームを有するトリガーアニリン（ｔｒｉｇｇｅｒ ａｎｉｌｉｎｅ）（Ｓ７）をジアルキル化してジニトロフェノキシアルキル−アニリン（Ｓ３）を得る。ジニトロ化合物を水素化してジアミン（Ｓ４）を得、これを高い希釈条件を使用して二酸クロリドでアシル化して環状ジアミド（Ｓ８）を得る。ジアミドをＴＨＦ中でボラン又はＬＡＨでトリアザクラウンエーテル（Ｓ９）に還元することができる。芳香族ジアミドを還元するためにボランを使用することが推奨される。何故ならば、未知の理由でＬＡＨによる還元の適正な収率が得られなかったからである。得られたジアミンを再び二酸クロリドと反応させて第三級アミド（Ｓ１２）を得る。アミドをＴＨＦ中でボランで還元してイオノホア（Ｑ２８）を得ることができる。このイオノホアをホルミル化することができ（Ｓ１４）、ニトロスチレン（Ｓ１５）に転化することができ、次いで第一級アミン（Ｓ１６）に還元することができる。次いでこのアミンをクロロナフタルイミドとカップリングさせて発光団−イオノホア（Ｑ２８ＦＩ）を得る。
【００９６】
Ｑ４、Ｑ７、Ｑ８及びＱ２９については、トリアザクラウンはそれらの非対称性（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｅｓ）により異なる経路により製造されなければならない。全体の経路は下記するとおりＱ２９の製造により説明することができる。アミノメチルフェノール（Ｒ１１２）をｔ−ＢＯＣで選択的に保護し、そしてＳ２と反応させ、水素化してモノ保護された（ｍｏｎｏｐｒｏｔｅｃｔｅｄ）ジアミン（Ｒ１０６）を得る。このジアミンをブロモアセチルクロリドでアシル化し、そしてサイドアーム付きアニリン（Ｓ７）でアルキル化して保護された線状トリアザ化合物（Ｒ１４１）を得る。ＴＦＡによる脱保護の後、アミン（Ｒ１４２）を二酸クロリドでアシル化して環状トリアミド（Ｒ１４３）を得、これをＴＨＦ中でボランにより還元してトリアザクラウンエーテル（Ｒ１４４）を得る。高希釈アシル化及びボラン還元の後、最終イオノホアを５０〜８０％の範囲の極めて良好な収率で得ることができる。同様な方法を使用して発光団−イオノホアを得ることができる。
【００９７】
実施例１：２−メトキシエトキシニトロベンゼン（Ｓ６）
２−ニトロフェノール１４０ｇ（１０１０ミリモル）、クロロエチルメチルエーテル１０５ｇ（１１１０ミリモル））、ＫＩ８４．２ｇ（５０７ミリモル））及びＫ2ＣＯ3１５３ｇ（１１１０ミリモル））を、１１０±５℃で６時間加熱された２ｌのエルレンマイヤーフラスコ中のＤＭＦ５００ｍｌに懸濁させた。溶媒を蒸発させそして残留物をＣＨＣｌ3５００ｍｌ及び水５００ｍｌに溶解させた。有機相を２×５００ｍｌの２．５％Ｎａ2ＣＯ3、５００ｍｌの飽和ＮａＣｌで洗浄しそしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶媒を蒸発させて淡黄色油（ｌｉｇｈｔｙｅｌｌｏｗ ｏｉｌ）２０１ｇ（１００％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）３．４５（ｓ，３Ｈ）、３．７８（ｔ，２Ｈ）、４．２５（ｔ，２Ｈ）、７．０２（ｄｄ，１Ｈ）、７．１０（ｄｄ，１Ｈ）、７．５０（ｄｄ，１Ｈ）、７．８２（ｄｄ，１Ｈ）。
【００９８】
実施例２：２−メトキシエトキシアニリン（Ｓ７）
２−メトキシエトキシアニシジン（ＭＥＡ）３．０５ｇ（１２．０ミリモル）をメタノール２００ｍｌに溶解し、カーボンブラック上の１０％パラジウム１．５ｇを加えた。この懸濁液を、２．２気圧で１８時間もはや水素の取り込みが観察されなくなるまで水素化した。触媒をろ別しそして溶媒を蒸発させて淡黄色油４８．７ｇ（１０２％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）３．４５（ｓ，３Ｈ）、３．６５（ｂｒ．ｓ，２Ｈ）、３．７８（ｔ，２Ｈ）、４．２５（ｔ，２Ｈ）、６．７４（ｍ，２Ｈ）、６．８２（ｍ，２Ｈ）。
【００９９】
実施例３：２−（ブロモエトキシ）−４−メチルニトロベンゼン（Ｓ２）
５−メチル−２−ニトロフェノール１２２．５ｇ（８００ミリモル）、１，２−ジブロモエタン７５１．０ｇ（４０００ミリモル））、Ｋ2ＣＯ3１１０．７ｇ（８００ミリモル）を無水ＤＭＦ４００ｍｌに懸濁させた。懸濁液を１２０℃で１時間加熱し、次いで冷却しそして液体の大部分を蒸発させた。残留物をＣＨＣｌ3１ｌ及び水１ｌに溶解した。有機層を、水性層が淡黄色（ｐａｌｅ ｙｅｌｌｏｗ）になるまで２×１ｌの１．８％ＮａＯＨで洗浄した。有機層をＮａ2ＳＯ4上で１８時間乾燥し、ろ過しそして溶媒を蒸発させて〜２４０ｇの油を得た。この油を沸騰メタノール２４０ｍｌで摩砕し（ｔｒｉｔｕｒａｔｅｄ）、そして２時間沈降させた。得られる沈殿をろ過し、２×１００ｍｌの冷メタノールで洗浄しそして室温で１８時間乾燥してオフホワイトな（ｏｆｆ−ｗｈｉｔｅ）結晶８９．４ｇ（４３％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）：２．４０（ｓ，３Ｈ）、３．６５（ｔ，２Ｈ）、４．３０（ｔ，２Ｈ）、６．８５（ｄ，２Ｈ）、７．７５（ｄ，１Ｈ）。
【０１００】
実施例４： Ｎ，Ｎ−ビス［（２'−ニトロ−５'−メチルフェノキシ）エトキシ］−２−メトキシエトキシ−アニリン（Ｓ３）
２−メトキシエトキシアニリン（ＭＥＡ）１６．７ｇ（１００ミリモル）、２−（ブロモエトキシ）−４−メチルニトロベンゼン（ＢＭＮＢ）７８．０ｇ（３００ミリモル）、Ｋ2ＣＯ3４１．４ｇ（３００ミリモル）及びＫＩ２４．９ｇ（１５０ミリモル）をアセトニトリル２００ｍｌに懸濁させた。懸濁液を還流下に２０時間加熱した。次いで２−（ブロモエトキシ）−４−メチルニトロベンゼン（ＢＭＮＢ）２６ｇ及びＫ2ＣＯ3１３．８ｇ（３００ミリモル）を加え、そして加熱をさらに１８時間続けた。冷却の後溶媒を蒸発させそして残留物をＣＨＣｌ3５００ｍｌ及び飽和ＮａＣｌ、５００ｍｌに溶解し、そしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶液を蒸発させて油１２０ｇを得た。この油を沸騰メタノール１２０ｍｌで摩砕しそして熱ろ過した。室温で１８時間乾燥させると、鮮やかな黄色の（ｂｒｉｇｈｔ ｙｅｌｌｏｗ）結晶３０．４ｇが得られた。この結晶を約２ｌのエタノールから再結晶させて鮮やかな黄色の結晶２９ｇ（５８％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．３５（ｓ，６Ｈ）、３．３５（ｓ，３Ｈ）、３．７０（ｔ，２Ｈ）、３．７５（ｔ，４Ｈ）、４．１０（ｔ，２Ｈ）、４．２０（ｔ，４Ｈ）、６．８５（ｍ，８Ｈ）、７．７５（ｄ，２Ｈ）。
【０１０１】
実施例５：Ｎ，Ｎ−ビス［（２'−アミノ−５'−メチルフェノキシ）エトキシ］−２−メトキシエトキシ−アニリン（Ｓ４）
Ｎ，Ｎ−ビス［（２'−ニトロ−５'−メチルフェノキシ）エトキシ］−２−メトキシエトキシ−アニリン（ＢＥＭＡ）５４．０ｇ（１００ミリモル）をＤＭＦ５００ｍｌに溶解し、カーボンブラック上の１０％パラジウム１７．５ｇを加えた。この懸濁液をもはや水素の取り込みが観察されなくなるまで２．２ｐｓｉで１８時間水素化した。触媒をろ別しそして溶媒を蒸発させて淡黄色油４６．８ｇ（９７％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２０（ｓ，６Ｈ）、３．３５（ｓ，３Ｈ）、３．４５（ｂｒ．ｓ，４Ｈ）、３．７０（ｍ，６Ｈ）、４．１０（ｍ，６Ｈ）、６．６０〜７．１０（ｍ，１０Ｈ）。
【０１０２】
実施例６： ３，６−ジオキサ−１，８−オクタン二酸ジクロリド（ＤＯＤＣ） ３，６−ジオキサ−１，８−オクタン二酸３１．３ｇ（１７５ｍｌ）を無水ベンゼン２００ｍｌに懸濁させた。オキサリルクロリド６２．５ｇ（４９２ミリモル）及び６滴のピリジンを加えた。混合物を室温で２０時間撹拌しそして溶媒の大部分を蒸発させた。残留物をベンゼン２００ｍｌに溶解しそして溶媒を蒸発させた。最後の工程をもう１回繰り返した。〜５ｍｍＨｇに減少した圧力を油に加えてオキサリルクロリドを完全に除去した。生成物３６．５ｇ（９５％）を得た。生成物を次の反応工程のために冷蔵庫に保った。
【０１０３】
実施例７： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−２１−クラウン−７−［８，１５］ジ−オン（Ｓ８）
Ｎ，Ｎ−ビス［（２'−アミノ−５'−メチルフェノキシ）エトキシ］−２−メトキシエトキシ−アニリン（ＡＥＭＡ）４６．８ｇ（１００．６ミリモル）及びトリエチルアミン２２．４ｇ（２２１．３ミリモル）を５００ｍｌの添加漏斗中の無水ＴＨＦ５００ｍｌに溶解し、その間３，６−ジオキサ−１，８−オクタン二酸クロリド２３．８ｇ（１１０．６ミリモル）を別の５００ｍｌの添加漏斗中のＴＨＦ５００ｍｌに溶解した。２つの添加漏斗中の溶液を、無水ＴＨＦ２．５ｌを含む５ｌのフラスコに８時間の間にゆっくりと加えた。混合物を室温で２０時間撹拌した。沈殿をろ別しそしてろ液を蒸発させて白色固体６０ｇを得た。固体を熱メタノール２００ｍｌで摩砕し、ろ過し、２×１００ｍｌのメタノールで洗浄し、そして室温で１８時間乾燥して粗生成物５５ｇを得た。この粗生成物を、溶離剤としてＣＨＣｌ3及びＣＨＣｌ3／ＭｅＯＨ（９７／３，ｖ／ｖ）を使用して２４０ｇのシリカゲル６０で精製して白色粉末３４．１ｇ（５５％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２５（ｓ，６Ｈ）、３．４５（ｓ，３Ｈ）、３．７５（ｍ，２Ｈ）、３．８５（ｔ，４Ｈ）、３．９０（ｓ，４Ｈ）、４．１０（ｍ，６Ｈ）、４．１５（ｓ，４Ｈ）、６．５０〜７．００（ｍ，６Ｈ）、８．２０（ｄ，２Ｈ）、９．１０（ｓ，２Ｈ）。
【０１０４】
実施例８： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−２１−クラウン−７（Ｓ９）
３５．０ｇ（５７．６ミリモル）のＳ８を無水ＴＨＦ８００ｍｌに溶解しそして氷−塩浴で−５〜０℃に冷却した。ボラン／ＴＨＦ錯体８００ｍｌを、ステンレス鋼製カニューレを使用して１．５時間の間に加えた。添加が完了したとき冷却浴を除去した。混合物を２時間室温に加温させた。混合物を還流下に２時間加熱しそして１５℃に冷却した。水５０ｍｌを、水素ガスが発生しなくなるまで、非常にゆっくりと加えて過剰のボランをクエンチした（ｑｕｅｎｃｈ）。溶媒を蒸発させ、そして残留物を１ｌの６ＮＨＣｌに溶解し、還流下に３時間加熱し、そして室温で１８時間撹拌した。酸性溶液を固体ＮａＯＨで塩基性にして中性ｐＨとし、２×５００ｍｌのＣＨＣｌ3で抽出し、そしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶媒を蒸発させそして残留物を、溶離剤としてＣＨＣｌ3を使用して１２０ｇのシリカゲル６０で精製して油３１．４ｇ（９４％）を得、室温で１８時間沈降の後結晶化させた。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２０（ｓ，６Ｈ）、３．３０（ｔ，４Ｈ）、３．４５（ｓ，３Ｈ）、３．７０（ｓ，４Ｈ）、３．７５（ｍ，６Ｈ）、３．８５（ｔ，４Ｈ）、４．０５（ｔ，４Ｈ）、４．１５（ｔ，２Ｈ）、６．５０〜７．１０（ｍ，１０Ｈ）。
【０１０５】
実施例９： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］−［８，１５］ジ−オン（Ｓ１２）
１１．０ｇ（１９．１ミリモル）のＳ９及びピリジン３．３６ｇ（４２．０ミリモル）を１２５ｍｌの添加漏斗中の無水ＣＨ2Ｃｌ2１００ｍｌに溶解し、その間３，６−ジオキサ−１，８−オクタン二酸クロリド４．５２ｇ（２１．０ミリモル）を別の１２５ｍｌの添加漏斗中のＣＨ2Ｃｌ2１２５ｍｌに溶解した。２つの添加漏斗中の溶液を、無水ＴＨＦ４００ｍｌを含む１ｌのフラスコに５時間の間にゆっくりと加えた。混合物を室温で２０時間撹拌した。得られる溶液を２×６００ｍｌの０．２ＮＨＣｌ、６００ｍｌの飽和ＮａＣｌで洗浄し、そしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶媒を蒸発させそして残留物をＣＨＣｌ3及びＣＨＣｌ3／ＭｅＯＨ（９７／３、ｖ／ｖ）を使用して８０ｇのシリカゲル１００で精製して白色発泡体（ｗｈｉｔｅ ｆｏａｍ）１０．６ｇ（７７％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２５（ｄ，６Ｈ）、３．４５（ｓ，３Ｈ）、３．６０〜４．１５（ｍ，３２Ｈ）、６．５０〜７．００（ｍ，１０Ｈ）、７．４０（ｂｒ．ｓ，２Ｈ）。
【０１０６】
実施例１０： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］．Ｑ２８
１０．６ｇ（１４．７ミリモル）のＳ１２を無水ＴＨＦ２５０ｍｌに溶解しそして氷−塩浴で−５〜０℃に冷却した。次いで１モルのボラン／ＴＨＦ錯体２２０ｍｌをステンレス鋼製カニューレを使用して４０分の間に加えた。添加が完了したとき冷却浴を除去した。混合物を室温で２時間加温させた。混合物を還流下に２時間加熱しそして１５℃に冷却した。水１０ｍｌを、水素ガスが発生しなくなるまで、非常にゆっくりと加えて過剰のボランをクエンチした。溶媒を蒸発させそして残留物を２００ｍｌの６ＮＨＣｌに溶解し、還流下に３時間加熱しそして室温で１８時間撹拌した。酸性溶液を固体ＬｉＯＨで塩基性にして（ｂａｓｉｆｉｅｄ）中性ｐＨとし、２×３００ｍｌのＣＨＣｌ3で抽出しそしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶媒を蒸発させ、そして残留物を、溶離剤としてＣＨＣｌ3を使用して３０ｇのシリカゲル６０で精製して油８．４ｇ（８３％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２０（ｓ，６Ｈ）、３．３０〜４．２０（ｍ３９Ｈ）、６．５０〜７．１０（ｍ，１０Ｈ）。
【０１０７】
実施例１１： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−４−ホルミル−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］（Ｓ１４）
８．５ｇ（１２．３ミリモル）のＱ２８をＤＭＦ４６ｍｌに溶解しそして−５〜０℃に冷却した。ＰＯＣｌ3１８．９ｇ（１２３ミリモル）を１時間の間に加え、その間温度を０℃以下に保った。添加が完了したとき、氷浴を除去した。溶液を室温で１８時間撹拌し、次いで７０℃に１時間加温し、冷却し、氷水４２０ｍｌ中に注ぎ、固体Ｎａ2ＣＯ3で塩基性にしてｐＨ７とし、ＣＨＣｌ3４００ｍｌで抽出し、そしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶媒を蒸発させて淡黄色油９．０８ｇ（１０２％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２０（ｓ，６Ｈ）、３．３０〜４．２０（ｍ３９Ｈ）、６．５０〜７．１０（ｍ，９Ｈ）、９．７５（ｓ，１Ｈ）。
【０１０８】
実施例１２： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−４−ニトロビニル−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］（Ｓ１５）
９．０５ｇ（１２．３ミリモル））のＳ１４、ニトロメタン１６．６ｇ（２７１ミリモル）、ＮＨ4Ａｃ９．５０ｇ（１３６ミリモル）を酢酸４０ｍｌに懸濁させた。懸濁液を４時間５５〜６０℃に加熱し、次いで水４２０ｍｌ中に注ぎ、ＣＨＣｌ3４００ｍｌで抽出し、そしてＮａ2ＳＯ4上で乾燥した。溶媒を蒸発させて赤色油６．４０ｇを得た。この油を溶離剤としてＣＨＣｌ3を使用して３０ｇのシリカゲル６０で精製して赤色油５．８５ｇ（６２％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．２０（ｓ，６Ｈ）、３．３０〜４．２０（ｍ３９Ｈ）、６．５０〜８．１０（ｍ，１１Ｈ）。
【０１０９】
実施例１３： ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−Ｎ″−（２−メトキシエトキシ−４−アミノエチル−フェニル）−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］（Ｓ１６）
ＴＨＦ８０ｍｌ中の５．８５ｇ（７．６９ミリモル）のＳ１５を、ＴＨＦ２３０ｍｌ中のＬｉＡｌＨ4４．３８ｇ（１１５ミリモル）を含有する沸騰懸濁液に１時間の間に加えた。還流下に５時間加熱を続けた。５ＮＬｉＯＨによるクエンチング、ろ過及び２×２００ｍのＴＨＦによる洗浄の後、溶媒を蒸発させて油５．３ｇを得た。この油をＣＨＣｌ3及びＣＨＣｌ3／メタノールを使用して１６ｇのシリカゲル１００で精製して透明な油（ｃｌｅａｒ ｏｉｌ）２．４７ｇ（４４％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）２．００（ｂｒ．ｓ，７Ｈ／Ｈ２Ｏ）、２．２０（ｓ，６Ｈ）、２．６５（ｔ，２Ｈ）、２．９５（ｔ，２Ｈ）、３．３０〜４．２０（ｍ．３９Ｈ）、６．５０〜７．１０（ｍ，９Ｈ）。
【０１１０】
実施例１４： ４−クロロ−１，８−ナフタルイミジルメチル安息香酸（Ｃ２） ４−クロロ−１，８−ナフタリン酸無水物４６．４ｇ（２００ミリモル）及び４−アミノメチル安息香酸３０．２ｇ（２００ミリモル）をＤＭＦ１ｌに懸濁させた。懸濁液を室温で１６時間及び６０℃で６時間撹拌した。混合物を水３ｌ中に注ぎ、そしてｐＨを６ＮＨＣｌで４に調節した。得られる沈殿をろ過しそして６０℃で１８時間乾燥してオフホワイトな粉末３６ｇ（５１％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）５．３０（ｓ，２Ｈ）、７．４５（ｄ，２Ｈ）、７．８５（ｄ，２Ｈ）、８．０２（ｑ，２Ｈ）、８．４５（ｄ，１Ｈ）、８．６０（ｔ，２Ｈ）。
【０１１１】
実施例１５： ｔ−ブチル４−クロロ−１，８−ナフタルイミジルメチルベンゾエート（Ｃ３）
２９．２ｇ（８０ミリモル）のＣ２をＤＭＦ３２０ｍｌに懸濁させ、そして窒素の流れの下で４０℃で２０分間撹拌した。１，１′−カルボニルジイミダゾール５２．０ｇ（３２０ミリモル）を２０分の間にゆっくりと加えた。懸濁液は透明な溶液に変わりそして１５分で再び濁ってきた。次いで混合物を７０℃に加温しそして、ｔ−ブタノール５２ｍｌ（１６００ミリモル）及び１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデク−７−エン（ＤＢＵ）４８ｍｌ（３２０ミリモル）の添加の後この温度で１８時間保った。混合物を冷却しそして２．０ｌの氷状１ＮＨＣｌ中に激しく撹拌しながら注いだ。得られる沈殿をろ過し、２×３００ｍｌの１ＮＨＣｌで洗浄し、そしてＰ2Ｏ5を有するデシケーター中で１８時間乾燥して粗生成物２８．５ｇを得た。この粗生成物をＣＨＣｌ3／シクロヘキサンを使用してシリカゲルカラムで精製して１２．０ｇの白色粉末（３６％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）１．５０（ｓ，９Ｈ）、５．３０（ｓ，２Ｈ）、７．４５（ｄ，２Ｈ）、７．８０（ｄ，２Ｈ）、８．０５（ｑ，２Ｈ）、８．５０（ｄ，１Ｈ）、８．６０（ｔ，２Ｈ）。
【０１１２】
実施例１６： ｔ−ブチルＮ−｛ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］−２−メトキシエトキシ−フェニルエチルアミノ］−１′，８′，−ナフタルイミジルメチル｝ベンゾエート（Ｑ２８ＦＩ）
２．４０ｇ（３．４ミリモル）のＳ１６及び１．４２ｇ（３．４ミリモル）のＣ３をＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）７．６ｍｌ中に懸濁させ、そして８５℃で１８時間加熱した。混合物を冷却しそして水３８０ｍｌに注いだ。得られる沈殿をろ過しそして３×２０ｍｌの水で洗浄した。沈殿をＣＨＣｌ3に溶解し、ＣＨＣｌ3２００ｍｌで洗浄し、Ｎａ2ＳＯ4上で乾燥し、そして溶媒を蒸発させて３．９ｇの粗生成物を得た。粗生成物を溶離剤としてＣＨＣｌ3を使用してシリカゲルカラムで精製して、純粋な生成物１．０５ｇ（２９％）を得た。Ｈ1ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）：１．５５（ｓ，９Ｈ）、２．２０（ｓ，６Ｈ）、３．０５（ｔ，２Ｈ）、３．３５〜４．０５（ｍ，４１Ｈ）、５．４０（ｓ，２Ｈ）、６．６５〜８．６０（ａｒｏ，１８Ｈ）。ＦＡＢＭＳ（７０ｅＶ，ＬｉＩを有するｍ−ニトロベンジルアルコール分散液）：１１２３（１００％）、（Ｍ＋Ｈ+）；９５１（１７％）、（脱ベンジル化された（ｄｅ−ｂｅｎｚｙｌａｔｅｄ）＋Ｌｉ+）；７２２（１１％）（エチルクリプタンド＋Ｈ+）。
【０１１３】
実施例１１〜１６は、ナフタルイミド発光団のｔ−ブチルエステル（Ｃ３）へのイオノホアＱ２８のカップリングを説明する。ナフタルイミド発光団へのイオノホアＱ２７、Ｑ１７、Ｑ７及びＱ３のカップリングを類似した方法で行って化合物Ｑ２７ＦＩ、Ｑ１７ＦＩ、Ｑ７ＦＩ及びＱ３ＦＩを得た。
【０１１４】
実施例１７： Ｎ−｛ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］−２−メトキシエトキシ−フェニルエチルアミノ］−１′，８′，−ナフタルイミジルメチル｝安息香酸（Ｑ２８ＦＩＡ）
トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）１ｍｌをＣＨ2Ｃｌ2４ｍｌ中のＱ２８ＦＩ０．２０ｇ（０．１８ミリモル）の溶液に加えた。得られる溶液を約１時間室温で撹拌し、そのときＴＬＣはＱ２８ＦＩの大部分が消耗された（ｇｏｎｅ）ことを示した。混合物をＣＨＣｌ3２０ｍｌで希釈し、そして蒸発させた。残留物をＣＨＣｌ3２０ｍｌに溶解しそして再び蒸発させた。このプロセスをもう２回繰り返してＴＦＡを完全に除去し、そしてゴム（ｇｕｍ）０．１８ｇ（９５％）を得た。これはそのまま固定化（ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）のために使用された。
【０１１５】
実施例１７は、ｔ−ブチルエステルＱ２８ＦＩを加水分解してＱ２８ＦＩＡを得ることを説明している。Ｑ２８ＦＩ及びＱ２８ＦＩＡの両方とも本発明に従う発光団−イオノホアでありそして指示体として使用することができる。
【０１１６】
化合物Ｑ２７ＦＩ、Ｑ１７ＦＩ、Ｑ７ＦＩ及びＱ３ＦＩのエステル加水分解を類似した方法で行って化合物Ｑ２７ＦＩＡ、Ｑ１７ＦＩＡ、Ｑ７ＦＩＡ及びＱ３ＦＩＡを得た。
【０１１７】
実施例１８： アミノセルロースへのＮ−｛ビス（４−メチルベンゾ［５，６，１７，１８］（Ｏ，Ｎ，Ｎ′，Ｏ′）−］−１，７，１６−トリアザ−クリプタンド［３，２，２］−２−メトキシエトキシ−フェニルエチルアミノ］−１′，８′，−ナフタルイミジルメチル｝安息香酸（ＴＮＢＡ）の固定化
指示体Ｑ２８ＦＩＡ０．１８ｇ（０．２３ミリモル）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−１，３−カルボジイミド０．４６ｇ（２．３ミリモル）、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド０．２６ｇ（２．３ミリモル）及び活性化されたセルロース５ｇ（〜１．５ミリ当量（ｍｅｑ））（ＳＵ１，０２８，６７７、ＣＡ９９：１７７７２３ｈに従って製造された）をＤＭＦ２５ｍｌ中に２０時間懸濁させた。セルロース繊維をろ過しそして５×５０ｍｌのＤＭＦで洗浄した。繊維を、トルエンスルホニルクロリド２．８５ｇ（１５ミリモル）及びＴＥＡ１．５５ｇ（１５ミリモル）を含有する２５ｍｌのＤＭＦに懸濁させた。懸濁液を室温で１８時間撹拌した。繊維をろ過し、５×５０ｍｌのＤＭＦ、５０ｍｌの水、２×５０ｍｌの０．２ＮＨＣｌ、５０ｍｌの水、２×５０ｍｌのアセトン、２×５０ｍｌのエーテルで洗浄し、そして室温で１８時間乾燥した。この繊維はフォイル製造の準備が整っている。
【０１１８】
実施例１８はアミノセルロースへのＱ２８ＦＩＡの共有結合による結合（ｃｏｖａｌｅｎｔ ｂｉｎｄｉｎｇ）を説明している。アミノセルロースへの化合物Ｑ２７ＦＩＡ、Ｑ１７ＦＩＡ、Ｑ７ＦＩＡ及びＱ３ＦＩＡの結合を類似した方法で行った。
【０１１９】
実施例１９： アミノセルロースに固定化された本発明のトリアザ−クリプタンドＱ２８ＦＩＡのルミネセンス特性
本発明の光学的センサ（センサディスク）を下記の方法で製造した。
【０１２０】
実施例１８に従って製造された固定化された指示体を有するふるい分けられた（２５μｍ）セルロース粉末０．５ｇを、９０％エタノール−水中の１０％ヒドロゲルＤ４（Ｔｙｄａｌｅ Ｐｌａｉｎｓ−Ｈｕｎｔｅｒ ＬＴＤ．Ｒｉｎｇｏｅｓ，ＮＪ０８５５１）９．５ｇ中に１６時間懸濁させた。得られる均一な分散液を１０μｍの最終乾燥厚さでポリエステルフォイル（Ｍｅｌｉｎｅｘ ｆｏｉｌ，ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ）上にコーティングした。このフォイルを５μｍの乾燥厚さで９０％エタノール−水中の１０％Ｄ４ヒドロゲル中の３％カーボンブラックでオーバーコーティングした。次いで２．５ｃｍ直径の小さなディスクを打ち抜きそして活性化のために少なくとも１７時間緩衝液中に浸漬した。
【０１２１】
センサディスクを切断及び測定する方法は、Ｍ．Ｊ．Ｐ．Ｌｅｉｎｅｒ ａｎｄ Ｐ．Ｈａｒｔｍａｎｎ ｉｎ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ，１１（１９９３），２８１−１８９（“Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｐＨ ｓｅｎｓｉｎｇ”）及び Ｍ．Ｊ．Ｐ．Ｌｅｉｎｅｒ ｉｎ Ａｎａｌｙｔｉｃａ Ｃｈｉｍｍｉｃａ Ａｃｔａ ２５５（１９９１）２０９−２２２により記載されている。
【０１２２】
このようにして得られたセンサディスクを図５に略図で示された測定装置において使用した。
【０１２３】
図５において、参照文字Ｓはセンサディスクの部分を示す。親水性イオン透過性ポリマー（ヒドロゲル）中に懸濁させられそしてアミノセルロース上に固定化された本発明の化合物はＩにより示される。この層Ｍは励起放射及び測定放射を透過させる基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）Ｔにより担持されており、この基材は透明な材料である。
【０１２４】
本発明に従えば、本発明の化合物Ｉは直接共有結合方式でイオン透過性マトリックスに結合させることができ、又はそれは物理的に溶解した状態でマトリックス中にもしくはサンプル中に存在させることができる。
【０１２５】
測定のために、センサディスクを、光を透過させないサーモスタット付き流通セル（ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｌｏｗ ｃｅｌｌ）中に導入し、そして種々の異なる濃度のアルカリイオンを有するサンプルＰと接触させた。
【０１２６】
光学的測定システムは、光源として青色ＬＥＤ、検出器としてホトダイオードＭ、波長を選ぶための光学的フィルターＡ及びＦ、励起光をポリマーＭに導きそして放出光（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｇｈｔ）を光検出器Ｍに導くための光学繊維装置並びに電子工学的信号処理のための装置（示されていない）からなっていた。励起端部（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｎｄ）に干渉フィルター（４８０ｎｍにおいて最大透過率）を及び発光端部（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｅｎｄ）に５２０ｎｍカットオフフィルターを使用した。
【０１２７】
図１８はアミノセルロースに固定化された本発明のＱ２８ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す（曲線１：Ｋ+／Ｎａ+；ミリモル／ｌ；１．０／１０４、１．８／１１２、２．６／１２１、３．４／１２９、４．２／１３８、５．０／１４６、５．８／１５４、６．６／１６３、７．４／１７１、８．２／１８０、９．０／１８８；曲線２：Ｋ+／Ｎａ+；ミリモル／ｌ；１．０／１９６、１．８／１８６、２．６／１７６、３．４／１６６、４．２／１５６、５．０／１４６、５．８／１３６、６．６／１２６、７．４／１１６、８．２／１０６、９．０／９６）。使用した測定媒体は０．１ＭＨＥＰＥＳ緩衝液、ＣＯ2不含有、ｐＨ７．３９６（３７℃）であった。曲線３は、ナトリウムイオンの不存在下にカリウムの濃度の関数としての計算されたルミネセンス強度である。
【０１２８】
図１９はアミノセルロースに固定化された本発明のＱ２８ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨ（６．８４１、６．９３２、７．０３０、７．１４９、７．２７１、７．３９６、７．５０７、７．６０３、７．７００）の関数として示す。使用した測定媒体は種々の濃度のＨＥＰＥＳ酸及びＨＥＰＥＳ−Ｎａ塩、５ミリモル／ｌのカリウムイオン及び１４６ミリモル／ｌのナトリウムイオンを有する０１ＭＨＥＰＥＳ緩衝液であった。
【０１２９】
図２０はアミノセルロースに固定化された本発明のＱ２８ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す（Ｎａ+；ミリモル／ｌ；１０４、１１２、１２１、１２９、１３８、１４６、１５４、１６３、１７１、１８０、１８８）。使用した測定媒体は、０．１ＭＨＥＰＥＳ緩衝液、カリウム不含有、ＣＯ2不含有、ｐＨ７．３９６（３７℃）であった。
【０１３０】
１〜９ミリモル／ｌＫ+の範囲内では、Ｑ２８ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度は３．２５〜９．５％／ミリモル／ｌＫ+の範囲の勾配（％信号変化）でＫ+に強く依存していることが図２０、曲線１及び２から分かり得る。曲線１及び２から、１〜９ミリモル／ｌＫ+の範囲内で、ルミネセンス強度は１００〜２００ミリモル／ｌの範囲内でＮａ+レベルの変化に弱く依存していることも分かる。図２０から、このことはＫ+の不存在下でも真実であることが分かる。
【０１３１】
実施例２０：アミノセルロースに固定化された本発明のトリアザ−クリプタンドＱ２７ＦＩＡのルミネセンス特性
センサディスクの製造及び測定は実施例１９に従って行われた。
【０１３２】
図１５はアミノセルロースに固定化された本発明のＱ２７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。（Ｋ+／Ｎａ+；ミリモル／ｌ；１．０／１０４、１．８／１１２、２．６／１２１、３．４／１２９、４．２／１３８、５．０／１４６、５．８／１５４、６．６／１６３、７．４／１７１、８．２／１８０、９．０／１８８）。使用した測定媒体は０．１ＭＨＥＰＥＳ緩衝液、ＣＯ2不含有、ｐＨ７．３９６（３７℃）であった。曲線３はナトリウムイオンの不存在下にカリウムの濃度の関数としての計算されたルミネセンス強度である。
【０１３３】
図１６は、図１９におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ２７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示す。
【０１３４】
図１７は、図２０におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ２７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１３５】
実施例２１：アミノセルロースに固定化された本発明のトリアザ−クリプタンドＱ１７ＦＩＡのルミネセンス特性
センサディスクの製造及び測定は実施例１９に従って行われた。
【０１３６】
図１２は、図１５におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ１７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１３７】
図１３は、図１９におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ１７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示す。
【０１３８】
図１４は、図２０におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ１７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１３９】
実施例２２：アミノセルロースに固定化された本発明のトリアザ−クリプタンドＱ７ＦＩＡのルミネセンス特性
センサディスクの製造及び測定は実施例１９に従って行われた。
【０１４０】
図９は、図１５におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１４１】
図１０は、図１９におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示す。
【０１４２】
図１１は、図２０におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ７ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１４３】
図１９、１６、１３、１０から分かるとおり、２つのアリール結合した橋かけ窒素原子（ａｒｙｌ−ｂｏｕｎｄ ｂｒｉｄｇｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｔｏｍｓ）を有する本発明に従う発光団−イオノホアは、生理学的ｐＨ値の影響を受けない。これは塩基性のｐＨ値についても真実である（示されていない）。
【０１４４】
実施例２３：実施例１９〜２２において使用された本発明に従うセンサについてのセンサに特定のパラメーターの計算
表１はアミノセルロースに固定化された指示体Ｑ２８ＦＩＡ、Ｑ２７ＦＩＡ、Ｑ７ＦＩＡ及びＱ１７ＦＩＡについてセンサに特定のパラメーター（ｓｅｎｓｏｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）ＫｄK、ＫｄNa、ｑｏ及びｑ（Ｎａ）を示す。
【０１４５】
【表１】
Figure 0003810260
【０１４６】
表２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄは、それぞれ、指示体Ｑ２８ＦＩＡ、Ｑ２７ＦＩＡ、Ｑ７ＦＩＡ及びＱ１７ＦＩＡについてのＫ+及びＮａ+の種々の異なる濃度における信号変化［％／ミリモル／ｌ］を示す。値は、図９〜２０に示されている測定されたデータを商業的に入手可能な最小二乗アルゴリズム（ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ａｒｇｏｒｉｔｈｍｓ）によって式６に適合させること（ｆｉｔｔｉｎｇ）により計算された。
【０１４７】
【表２】
Figure 0003810260
【０１４８】
表１に示されてデータは、例えばＱ２８ＦＩＡについては、遊離の発光団−イオノホア（Ｌ）はＫ+飽和イオノホア（ＬＫ+）の強度の１７％を有し、そしてＬＮａ+はＬＫ+に比べて強度の２７％を有することを示す。
【０１４９】
Ｑ７、Ｑ１７、及びＱ２７はＱ２８に比べてイオンの結合（ｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ）のためのより小さい空洞を有する。Ｑ２８に比べて、Ｑ２７のより小さい空洞はＮａ+に結合する能力を増加させ（より低いＫｄ値により支持されているとおり）、そしてより高いｑＮａ+値により支持されているとおり、Ｎａ+のＰＥＴ効果を抑制する能力を増加させる。
【０１５０】
空洞サイズの更なる減少は、Ｋ+に対するよりもＮａ+に対するより高い選択性（即ち、Ｋ+についてよりはＮａ+についてより低いＫｄ）を有する、従ってＮａ+の決定に適したイオノホア（即ちＱ１８）を生じさせるであろう。
【０１５１】
Ｑ１７、Ｑ７、Ｑ２７は、イオンの結合のための同じ空洞サイズを有する。Ｑ２７は非橋かけ窒素の２−位置におけるエーテル鎖の長さに関してＱ１７及びＱ７とは異なる。表１のＫｄ値の比較は、鎖の長さを変えることは（即ち、メトキシ対メトキシ−エトキシ）はＫｄ値を調節するための更なる手段（ｔｏｏｌ）として使用することができることを示す。
【０１５２】
実施例２４： アミノセルロースに固定化された本発明のトリアザ−クリプタンドＱ３ＦＩＡのルミネセンス特性
センサディスクの製造及び測定は実施例１９に従って行われた。
【０１５３】
図６は、図１５におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ３ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１５４】
図７は、図１９におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ３ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示す。
【０１５５】
図８は、図２０におけると同じ媒体を使用することにより決定された、アミノセルロースに固定化された本発明のＱ３ＦＩＡの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示す。
【０１５６】
図７から分かるように、中性ｐＨ範囲では、Ｑ３ＦＩＡのルミネセンス強度はｐＨに依存している。２つの脂肪族橋かけ窒素により、Ｑ３は、それぞれ約７．０及び９．７のｐＫ値を有する中性及び弱塩基性ｐＨ値でプロトンに可逆的に結合することができる。該ｐＫ値は、Ｑ３ＦＩＡが強塩基性ｐＨ値ではｐＨの影響を受けないであろうということを示す。プロトンは妨害カチオンとみなすことができ、従ってｐＨの効果は式６及び７により補正することができる。
【０１５７】
実施例は、本発明に従う２つの脂肪族橋かけ窒素原子を有するトリアザ−クリプタンドが、好ましくは高いｐＨ値（即ち、１１以上）を有する媒体について、又はｐＨ中性（ｐＨ ｎｅｕｔｒａｌ）及び弱くｐＨ緩衝された（ｗｅａｋｌｙｐＨ ｂｕｆｆｅｒｅｄ）媒体について、カチオンの決定に使用することができることを示す。ｐＨについての補正は可能ではあるが、あまり好ましくはない。 本発明に従う１つの脂肪族及び１つの芳香族結合橋かけ窒素原子を有するトリアザ−クリプタンドについて同様なことが言える。脂肪族窒素原子のｐＫ値は７〜９であると予想されうる。
【０１５８】
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
【０１５９】
１．一般式Ｉ
【０１６０】
【化１１】
Figure 0003810260
【０１６１】
式中、
ａは０及び１よりなる群から選ばれ、
ｂ及びｃは独立に０及び１よりなる群から選ばれ、但しｂ及びｃの両方とも０であることはないものとし、
ｄは１、２及び３よりなる群から選ばれ、
ｅ及びｆは独立に０及び１よりなる群から選ばれ、但しｅ及びｆの両方とも０であることはないものとし、
Ｒ1及びＲ2は水素であるか、又はＣ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｒ3及びＲ4は水素であるか、又はＣ3及びＣ4と一緒になって、Ｃ3がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｒ5及びＲ6は水素であるか、又はＣ5及びＣ6と一緒になってベンゼン環もしくはナフタレン環を形成し、
Ｒ7及びＲ8は水素であるか、又はＣ7及びＣ8と一緒になって、Ｃ8がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｒ9及びＲ10は水素であるか、又はＣ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
Ｘは窒素に対してオルト、パラ又はメタ位置にある発光団部分であり、そして
ｍは０、１及び２よりなる群から選ばれる、
のトリアザ−クリプタンド。
【０１６２】
２．発光団部分Ｘが、
一般式ＩＩ
【０１６３】
【化１２】
Figure 0003810260
【０１６４】
式中、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15及びＲ16の少なくとも１つは−ＮＨ−基であり、その基を介してＸは基−（ＣＨ2）m−に結合しており、そして残りの基及びＲ17は独立に水素、親油性基、親水性基及びポリマーにカップリングするための反応性基よりなる群から選ばれる、
を有するアミノナフタルイミド基、及び
一般式ＩＩＩ
【０１６５】
【化１３】
Figure 0003810260
【０１６６】
式中、ｍ＝０であり、そしてＲ18、Ｒ19、Ｒ20、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24及びＲ25の少なくも１つは化学結合を表し、その結合を介してＸはイオノホア部分に直接結合しており、そして残りの基は各々−ＯＨ、−ＯＲ26（ここでＲ26は親水性基もしくは親油性基である）、−Ｏ−Ｒ27−Ｇ（ここでＲ27は親水性基もしくは親油性基でありそしてＧはポリマーにカップリングするための反応性基である）、及び−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ（ここでｎは０〜１７の数である）よりなる群から選ばれる、
を有するキサンテノン基、及び
一般式ＩＶ
【０１６７】
【化１４】
Figure 0003810260
【０１６８】
式中、Ｒ28、Ｒ29、Ｒ30、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33及びＲ34の少なくとも１つは化学結合を表し、その結合を介してＸは基−（ＣＨ2）m−に結合しており、そして残りの基は独立に水素、親油性基、親水性基及びポリマーもしくは生体分子にカップリングするための反応性基よりなる群から選ばれ、又はＲ29はＲ30と一緒になって芳香族環系を形成し、そしてＲ33はＲ34と一緒になって芳香族環系を形成している、
を有する化合物、及び
発光性金属配位子錯体、
よりなる群から選ばれる上記１に記載のトリアザ−クリプタンド。
【０１６９】
３．該クリプタンドの３つの窒素の各々が少なくとも１つのアリール基に結合している上記１又は２に記載のトリアザ−クリプタンド。
【０１７０】
４．ａ＝１、ｂ＝１、ｃ＝１、ｄ＝１、ｅ＝１、ｆ＝１であり、
Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8が水素であり、
Ｒ1及びＲ2が、Ｃ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるトルエン環を形成し、そして
Ｒ9及びＲ10が、Ｃ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるトルエン環を形成する、
上記３に記載のトリアザ−クリプタンド。
【０１７１】
５．ａ＝０、ｂ＝１、ｃ＝１、ｄ＝１、ｅ＝０、ｆ＝１であり、
Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6が水素であり、
Ｒ1及びＲ2が、Ｃ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるトルエン環を形成し、そして
Ｒ9及びＲ10が、Ｃ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるトルエン環を形成する、
上記３に記載のトリアザ−クリプタンド。
【０１７２】
６．発光団部分及びイオノホア部分を有する化合物を準備し、
該イオノホア部分をサンプル中に存在するアルカリイオンと反応させ、その際発光団部分はそのルミネセンス特性を変え、
該ルミネッセンスを測定し、そして
該測定されたルミネッセンスを利用してサンプル中のアルカリイオンの存在を決定する、
段階を含んで成り、該化合物が上記１〜５のいずれかに記載のトリアザ−クリプタンドである、
ことを特徴とするサンプル中のアルカリイオンの決定方法。
【０１７３】
７．サンプルが６．５より高いｐＨを有し、そして化合物が上記３に記載のトリアザ−クリプタンドである上記６に記載の方法。
【０１７４】
８．カリウムイオンを決定するための上記６又は７に記載の方法。
【０１７５】
９．化合物が上記４に記載のトリアザ−クリプタンドである上記８に記載の方法。
【０１７６】
１０．化合物が上記５に記載のトリアザ−クリプタンドである、ナトリウムイオンを決定するための上記６又は７に記載の方法。
【０１７７】
１１．サンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度を測定し、そしてアルカリイオンの濃度を、
校正媒体中で発光団−イオノホアを校正し、その際アナライトアルカリイオンＭで十分に飽和された発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度ＳｍMは、式８
【０１７８】
【数１５】
Figure 0003810260
【０１７９】
式中、
Ｓcalは校正媒体の存在下でのセンサの相対的ルミネセンス強度であり、
ｑｏ、ｑi、ＫM及びＫNiは、サンプル中に溶解しているか又は親水性マトリックス中に存在する発光団−イオノホアに対する特定のパラメーターであり、ここでｑｏは結合したアナライトアルカリイオンＭを有する発光団−イオノホアＬＭのルミネセンス強度に対する遊離の発光団−イオノホアＬのルミネセンス強度を示す係数であり、ｑｉはＬＭのルミネセンス強度に対する結合した妨害イオンＮiを有する発光団−イオノホアＬＮiのルミネセンス強度を示す係数であり、ＫM及びＫNiはイオノホア−イオン錯体の形成定数であり、
ｃＭcal及びｃＮi,calは校正液体中のアナライトアルカリイオンＭ及び１種もしくはそれ以上の妨害イオンＮiの濃度である、
に従って決定され、そして
サンプル中のアナライトアルカリイオンＭの濃度ｃＭを、式７
【０１８０】
【数１６】
Figure 0003810260
【０１８１】
式中、
Ｓはサンプルのイオンとの結合平衡における発光団−イオノホアの測定された相対的ルミネセンス強度であり、
ｃＮiはサンプル中のｉ番目の妨害イオンの濃度であり、そして
ｑｏ、ｑi、ＫNi、ＫM及びＳｍMは式８におけると同じ意味を有する、
に従って決定する、
段階を含んで成る方法により、該測定されたルミネセンスを利用して決定する上記６に記載の方法。
【０１８２】
１２．サンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの時間依存性ルミネセンス強度を励起光のスイッチを切った後測定し、そしてアルカリイオンの濃度を、式１０
【０１８３】
【数１７】
Figure 0003810260
【０１８４】
式中、
ＫｄMは発光団−イオノホアに対して特定のイオノホア−イオン錯体の解離定数であり、
ｑｏは上記１１の式８におけると同じ意味を有し、そして
比ＡLM／ＡLは、式９
【０１８５】
【数１８】
Figure 0003810260
【０１８６】
式中、
Ｓ（ｔ）は励起光のスイッチを切った後測定されたサンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの時間依存性ルミネセンス強度であり、
下つき文字Ｌ、ＬＭ及びＬＮiは、それぞれ、遊離の発光団−イオノホア、結合したアナライトアルカリイオンＭを有する発光団−イオノホア、及び結合した妨害イオンＮiを有する発光団−イオノホアを表し、
τL、τLM及びτLNiは、それぞれ、遊離の発光団−イオノホア、結合したアナライトアルカリイオンＭを有する発光団−イオノホア及び結合した妨害イオンｉを有する発光団−イオノホアについての減衰時間であり、そして
ＡL、ＡLM及びＡNiは発光団−イオノホアの結合していない形態及び結合している形態のそれぞれのプレエクスポネンシャル係数（ｐｒｅ−ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ）である、
に従って決定される、
に従ってサンプル中のアナライトアルカリイオンＭの濃度ｃＭを決定することにより、該測定された時間依存性ルミネセンスを利用して決定する上記６に記載の方法。
【０１８７】
１３．発光団部分及びイオノホア部分を有する化合物を含んでなるマトリックスを有し、該化合物が上記１〜５のいずれかに記載のトリアザ−クリプタンドであることを特徴とするサンプル中のアルカリイオンを決定するための光学的センサ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うイオノホア（トリアザ−クリプタンド）の例を示す。
【図２】それぞれ、すべて脂肪族、脂肪族／芳香族、及びすべて芳香族の橋かけ窒素に従ってグループ分けされた本発明に従うイオノホアを示す。
【図３】本発明に従うトリアザ−クリプタンド（Ｑ２８）及び発光団−イオノホア（Ｑ２８ＦＩ及びＱ２８ＦＩＡ）の合成経路の例示である。
【図４】本発明に従うトリアザ−クリプタンド（Ｑ２９）及び発光団−イオノホア（Ｑ２９ＦＩ）の合成経路の例示である。
【図５】本発明に従うルミネセンス測定システムの略図である。
【図６】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ３ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図７】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ３ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示すグラフである。
【図８】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ３ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図９】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１０】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示すグラフである。
【図１１】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１２】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ１７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１３】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ１７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示すグラフである。
【図１４】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ１７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１５】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ２７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１６】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ２７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示すグラフである。
【図１７】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ２７ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１８】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ２８ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をカリウム及びナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【図１９】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ２８ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をｐＨの関数として示すグラフである。
【図２０】アミノセルロースに固定化された本発明に従うＱ２８ＦＩＡトリアザ−クリプタンドの相対的ルミネセンス強度（縦座標）をナトリウムイオンの種々の濃度の関数として示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ 光学フィルター
Ｆ 光学フィルター
Ｉ 本発明の化合物
Ｌ 光源（青色ＬＥＤｓ）
Ｍ 検出器（ホトダイオード）
Ｍ 親水性イオン透過性ポリマー（ヒドロゲル）中に懸濁させそしてアミノセルロースに固定化され本発明の化合物の層
Ｐ サンプル
Ｓ センサディスク
Ｔ 基材

Claims (6)

  1. 一般式Ｉ
    Figure 0003810260
    式中、
    ａは０及び１よりなる群から選ばれ、
    ｂ及びｃは独立に０及び１よりなる群から選ばれ、但しｂ及びｃの両方とも０であることはないものとし、
    ｄは１、２及び３よりなる群から選ばれ、
    ｅ及びｆは独立に０及び１よりなる群から選ばれ、但しｅ及びｆの両方とも０であることはないものとし、
    Ｒ1及びＲ2は水素であるか、又はＣ1及びＣ2と一緒になって、Ｃ2がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
    Ｒ3及びＲ4は水素であるか、又はＣ3及びＣ4と一緒になって、Ｃ3がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
    Ｒ5及びＲ6は水素であるか、又はＣ5及びＣ6と一緒になってベンゼン環もしくはナフタレン環を形成し、
    Ｒ7及びＲ8は水素であるか、又はＣ7及びＣ8と一緒になって、Ｃ8がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
    Ｒ9及びＲ10は水素であるか、又はＣ9及びＣ10と一緒になって、Ｃ9がパラ位置であるアルキル（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環もしくはアルコキシ（Ｃ1−Ｃ4）ベンゼン環を形成し、
    Ｘは窒素に対してオルト、パラ又はメタ位置にある発光団部分であり、そして
    ｍは０、１及び２よりなる群から選ばれる、
    のトリアザ−クリプタンド。
  2. 発光団部分Ｘが、
    一般式ＩＩ
    Figure 0003810260
    式中、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15及びＲ16の少なくとも１つは−ＮＨ−基であり、その基を介してＸは基−（ＣＨ2）m−に結合しており、そして残りの基及びＲ17は独立に水素、親油性基、親水性基及びポリマーにカップリングするための反応性基よりなる群から選ばれる、
    を有するアミノナフタルイミド基、及び
    一般式ＩＩＩ
    Figure 0003810260
    式中、ｍ＝０であり、そしてＲ18、Ｒ19、Ｒ20、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24及びＲ25の少なくも１つは化学結合を表し、その結合を介してＸはイオノホア部分に直接結合しており、そして残りの基は各々−ＯＨ、−ＯＲ26（ここでＲ26は親水性基もしくは親油性基である）、−Ｏ−Ｒ27−Ｇ（ここでＲ27は親水性基もしくは親油性基でありそしてＧはポリマーにカップリングするための反応性基である）、及び−（ＣＨ2）n−ＣＯＯＨ（ここでｎは０〜１７の数である）よりなる群から選ばれる、
    を有するキサンテノン基、及び
    一般式ＩＶ
    Figure 0003810260
    式中、Ｒ28、Ｒ29、Ｒ30、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33及びＲ34の少なくとも１つは化学結合を表し、その結合を介してＸは基−（ＣＨ2）m−に結合しており、そして残りの基は独立に水素、親油性基、親水性基及びポリマーもしくは生体分子にカップリングするための反応性基よりなる群から選ばれ、又はＲ29はＲ30と一緒になって芳香族環系を形成し、そしてＲ33はＲ34と一緒になって芳香族環系を形成している、
    を有する化合物、及び
    発光性金属配位子錯体、
    よりなる群から選ばれる請求項１に記載のトリアザ−クリプタンド。
  3. 発光団部分及びイオノホア部分を有する化合物を準備し、
    該イオノホア部分をサンプル中に存在するアルカリイオンと反応させ、その際発光団部分はそのルミネセンス特性を変え、
    該ルミネセンスを測定し、そして
    該測定されたルミネセンスを利用してサンプル中のアルカリイオンの存在を決定する、
    段階を含んで成り、該化合物が請求項１又は２に記載のトリアザ−クリプタンドである、
    ことを特徴とするサンプル中のアルカリイオンの存在の決定方法。
  4. サンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度を測定する請求項３に記載の方法であって、該方法がさらに、アルカリイオンの濃度を、
    校正媒体中で発光団−イオノホアを校正し、その際アナライトアルカリイオンＭで十分に飽和された発光団−イオノホアの相対的ルミネセンス強度ＳｍＭは、式８
    Figure 0003810260
     式中、
    Ｓｃａｌは校正媒体の存在下でのセンサの相対的ルミネセンス強度であり、
    ｑｏ、ｑｉ、ＫＭ及びＫＮｉは、サンプル中に溶解しているか又は親水性マトリックス中に存在する発光団−イオノホアに対する特定のパラメーターであり、ここでｑｏは結合したアナライトアルカリイオンＭを有する発光団−イオノホアＬＭのルミネセンス強度に対する遊離の発光団−イオノホアＬのルミネセンス強度を示す係数であり、ｑｉはＬＭのルミネセンス強度に対する結合した妨害イオンＮｉを有する発光団−イオノホアＬＮｉのルミネセンス強度を示す係数であり、ＫＭ及びＫＮｉはイオノホア−イオン錯体の形成定数であり、
    ｃＭｃａｌ及びｃＮｉ,ｃａｌは校正液体中のアナライトアルカリイオンＭ及び１種もしくはそれ以上の妨害イオンＮｉの濃度である、
    に従って決定され、そして
    サンプル中のアナライトアルカリイオンＭの濃度ｃＭを、式７
    Figure 0003810260
     式中、
    Ｓはサンプルのイオンとの結合平衡における発光団−イオノホアの測定された相対的ルミネセンス強度であり、
    ｃＮｉはサンプル中のｉ番目の妨害イオンの濃度であり、そして
    ｑｏ、ｑｉ、ＫＮｉ、ＫＭ及びＳｍＭは式８におけると同じ意味を有する、
    に従って決定する、
    段階を含んで成る方法により測定されたルミネセンスを利用してアルカリイオンの濃度を決定することを含んで成る方法。
  5. サンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの時間依存性ルミネセンス強度を励起光のスイッチを切った後測定する請求項３に記載の方法であって、該方法がさらに、アルカリイオンの濃度を、式１０
    Figure 0003810260
     式中、
    ＫｄＭは発光団−イオノホアに対して特定のイオノホア−イオン錯体の解離定数であり、
    ｑｏは請求項４の式８におけると同じ意味を有し、そして
    比ＡＬＭ／ＡＬは、式９
    Figure 0003810260
     式中、
    Ｓ（ｔ）は励起光のスイッチを切った後測定されたサンプルのイオンと接触している発光団−イオノホアの時間依存性ルミネセンス強度であり、
    下つき文字Ｌ、ＬＭ及びＬＮｉは、それぞれ、遊離の発光団−イオノホア、結合したアナライトアルカリイオンＭを有する発光団−イオノホア、及び結合した妨害イオンＮｉを有する発光団−イオノホアを表し、
    τＬ、τＬＭ及びτＬＮｉは、それぞれ、遊離の発光団−イオノホア、結合したアナライトアルカリイオンＭを有する発光団−イオノホア及び結合した妨害イオンｉを有する発光団−イオノホアについての減衰時間であり、そして
    ＡＬ、ＡＬＭ及びＡＮｉは発光団−イオノホアの結合していない形態及び結合している形態のそれぞれのプレエクスポネンシャル係数（ｐｒｅ−ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ）である、
    に従って決定される、
    に従ってサンプル中のアナライトアルカリイオンＭの濃度ｃＭを決定することにより測定された時間依存性ルミネセンスを利用してアルカリイオンの濃度を決定することを含んで成る方法。
  6. 発光団部分及びイオノホア部分を有する化合物を含んでなるマトリックスを有し、該化合物が請求項１又は２に記載のトリアザ−クリプタンドであることを特徴とするサンプル中のアルカリイオンを決定するための光学的センサ。
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