JP4068052B2 - 低温フローｎｍｒ - Google Patents

Description

本発明は、液相反応を低温下で行ない、低温に保持したままＮＭＲ測定を行なう低温フローＮＭＲに関する。

従来、磁気モーメントを持つ原子核を含む試料を保持手段により冷却して保持し、この試料に磁場強度が試料の基準軸に対して勾配を有するように傾斜した磁場を試料に印加し、磁場が印加された試料に電磁波を照射することにより、試料から放出される電磁波を検出して試料の内部での原子核の分布を検知するＮＭＲは知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、液体の試薬をＮＭＲ測定するための従来のＬＣ（フロー型）プローブとして、図５に示すものが使用されている。図において、ＮＭＲ測定の試料はプローブ８の下方のフロー入口から細管を通ってプローブの検出部９に注入され、プローブの下方のフロー出口から排液される。一方、低温状態にするための冷風はプローブの下端の冷風入口から送風され、ＮＭＲ検出部９の温度を低温にし、プローブの下部の冷風出口から排出される。こうして、試料は検出部９においてのみ低温にして測定されている。
特開２００２−３６５３５３号公報

従来のＬＣ（フロー型）プローブを使用したＮＭＲ測定では、ＬＣプローブの検出部は低温にできるが、プローブ下部入口からＮＭＲ検出部に至る流路の温度を低温にはできず、試薬、反応液を低温に保持したまま、ＮＭＲ測定は行えなかった。即ち、低温下でないと不安定な反応生成物などの、ＮＭＲ観測はできなかった。また、ＬＣ（フロー型）プローブでは、フローセルが汚れてしまった場合のフローセル交換も容易ではない等の問題があった。そこで、本発明は、ＮＭＲプローブの検出部はもとより、プローブ下部入口からＮＭＲ検出部に至る流路の温度を低温にできて、試薬、反応液を低温に保持したままＮＭＲ測定が可能な、低温フローＮＭＲを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る低温フローＮＭＲは、複数の試薬と、シリンジポンプまたはＬＣポンプと、低温バスサーキュレータと、低温ボックス冷媒槽と、反応混合器と、超伝導マグネット（ＳＣＭ）と、超伝導マグネット内に設置された貫通型ＮＭＲプローブと、長時間低温空気供給装置を有する低温フローＮＭＲであって、試薬を送液する手段は、シリンジポンプまたはＬＣポンプにより前記複数の試薬を、低温バスサーキュレータに浸した試薬流路としてのテフロンチューブ（「テフロン（登録商標）」、以下同じ）の細管と保冷ホースを経由して、前記超伝導マグネットの下部に位置する前記低温ボックス冷媒槽に浸した、試薬を零度以下の低温下で混合・反応させて反応液を得る前記反応混合器に低温下で送液する構成であり、前記反応混合器から出たテフロンチューブの細管は、テフロンチューブガイドを経由して低温空気路で上方に向かい、前記超伝導マグネット内に設置された貫通型ＮＭＲプローブの断熱された管の内部を上方に向かい、前記ＮＭＲプローブ内のＮＭＲ検出部を通過し、前記超伝導マグネットの下部入口から導入された前記反応液を上部出口から外部に排出するように構成され、前記長時間低温空気供給装置は、前記低温ボックスの低温空気路の下部入口から低温空気を供給し、前記ＮＭＲプローブの管の内部に送風し、前記テフロンチューブと前記ＮＭＲ検出部を冷却した後、出口から排出するように構成され、前記ＮＭＲ検出部で、テフロンチューブの細管中を移動する低温反応液を低温下で測定するように構成した。

これにより、複数の試薬を、シリンジポンプまたはＬＣポンプで、試薬流路としてのテフロンチューブ等の細管を経由して、低温ボックス冷媒槽に浸した反応混合器に送液する試薬を低温下で送液できるため、試薬温度を予め目的の低温度にでき、、低温ボックスの冷媒槽で反応を低温下で行え、低温ボックス、及び長時間低温空気供給装置からの冷風の送風により、反応液を低温のままＮＭＲプローブへ送液できる。また、反応液を、ＮＭＲプローブ下部から測定検出部まで低温のまま送液できるため、低温のままＮＭＲ測定できるため、不安定な反応、マイクロリアクタを使用した低温反応など、低温で反応させたい種々の目的に使用できる。

この発明の請求項２に係る低温フローＮＭＲは、前記試薬を零度以下の低温下で反応させ、反応液を低温のままＮＭＲ検出部に送液する手段は、複数の試薬を、複数のシリンジポンプまたはＬＣポンプで、第１の試薬組の試薬流路のテフロンチューブ（「テフロン（登録商標）」、以下同じ）の細管を低温バスサーキュレータに浸し、保冷ホースを経由して低温ボックス冷媒槽の前記反応混合器に送液し、第２の試薬組の試薬流路のテフロンチューブの細管により前記低温ボックス冷媒槽の前記反応混合器に送液し反応させ、その反応液が低温ボックスの冷媒槽から低温空気路に移動する流路を通過してそのままプローブ内流路に移動可能な構成とした。

これにより、複数の試薬を、複数のシリンジポンプまたはＬＣポンプで、試薬流路としてのテフロンチューブ等の細管を低温バスサーキュレータに浸し、保冷ホースを経由して反応混合器に送液し、第２の試薬組の試薬流路のテフロンチューブ等の細管を直接低温ボックス冷媒槽に入れ、低温ボックス冷媒槽に浸した反応混合器に送液する試薬を低温下で送液試薬温度を予め目的の低温度にでき、低温ボックスの冷媒槽で反応を低温下で行えるため、不安定な反応、マイクロリアクタを使用した低温反応など、低温で反応させたい種々の目的に使用できる。

この発明の請求項３に係る低温フローＮＭＲは、請求項１又は請求項２記載の低温フローＮＭＲにおいて、前記ＮＭＲ検出部を通過する前記テフロンチューブの細管は、前記ＮＭＲプローブ内の二重ガラス管の中を通り抜け、該二重ガラス管をＮＭＲプローブにＮＭＲ検出位置でロータのガラス管ホルダーの中を通過することで保持し、そのテフロンチューブ内流路を通過する低温に保持した反応液をそのままＮＭＲ測定するように構成した。

これにより、反応を低温下で行い低温を保持したままＮＭＲ観測ができるため、有機金属錯体や反応中間体など不安定な化合物のＮＭＲ観測や、マイクロリアクタ−などを使用した低温反応で低温のままＮＭＲ観測を行なうことができる。また、反応により、テフロンチューブがかなり汚れた場合でもテフロンチューブを容易に交換できる。

以上のように、本発明の低温フローＮＭＲは、次のような効果を奏する。
１）試薬を反応混合器まで低温下で送液できるため、試薬温度を予め目的の低温度にできる。
２）低温ボックスの冷媒槽で反応を低温下で行えるため、不安定な反応、マイクロリアクタを使用した低温反応など、低温で反応させたい種々の目的に使用できる。
３）低温ボックス、及び長時間低温空気供給装置からの冷風の送風により、反応液を低温のままＮＭＲプローブへ送液できる。
４）反応液を、ＮＭＲプローブ下部から測定検出部まで低温のまま送液できるため、低温のままＮＭＲ測定できる。
５）上記により、反応を低温下で行い低温を保持したままＮＭＲ観測ができるため、有機金属錯体や反応中間体など不安定な化合物のＮＭＲ観測や、マイクロリアクタ−などを使用した低温反応で低温のままＮＭＲ観測を行なうことができる。

本発明の低温フローＮＭＲの概要を図１により説明する。図において、１はシリンジポンプ（またはＬＣポンプ）、２は低温バスサーキュレータ、３は試薬Ｒ１，Ｒ２を送液するテフロンチューブの細管（「テフロン（登録商標）」、以下同じ）、４は保冷ホース、５は低温ボックスであり、低温冷媒槽、低温空気送風路を有し、試薬、反応液を低温に保持したまま、ＮＭＲプローブに送液するものである。６は反応混合器（ミキサー）、７は長時間低温空気供給装置、８はＮＭＲプローブであり、本発明では、ＬＣプローブ（フロー型）を用いず、試料管用プローブを用いる。９は検出部、１０はガラス管、ガラス管ホルダー、ロータであり、ガラス管はロータのガラス管ホルダーで保持される。１１は超伝導マグネット（ＳＣＭ）、１２は排液ボトルである。

次に、以上のような構成のＮＭＲの測定動作を説明する。シリンジポンプ１から、所定の流速で（例えば、０.１２５mL/min）で、テフロンチューブ３中に送液される試薬Ｒ１、Ｒ２は低温バスサーキュレータ２で、所定の温度に冷却され、保冷ホース４を経由して、低温ボックス５の冷媒槽中の反応混合器（ミキサー）６で混合され反応する。

反応液は、テフロンチューブ３の中で、低温に保持されたまま、低温ボックス５の低温空気路を経由して、プローブ８の内管に通したテフロンチューブ３に送液され（例えば、０.２５mL/minの流速で）検出部９を通過する。試料管用プローブは貫通型であり、ＮＭＲプローブ８の下部から検出部９まで真空２重管で断熱されているので、ここにテフロンチューブ３を通し、低温空気を送風し、テフロンチューブ３を冷却、低温状態に保持する。このテフロンチューブ３の中を移動する反応液をそのまま測定する。検出部９を通過するテフロンチューブ３はガラス管で保持される。そして、検出部９でのＮＭＲの測定は、ポンプ１をストップしてまたはフローのままで行う。

長時間低温空気供給装置７から供給される低温空気（−８０℃まで可）を、低温ボックス５の低温空気路、および、ＮＭＲプローブ８の内管に送風し、反応液流路のテフロンチューブ３を冷却し、反応液を低温に保持する（例えば、検出部で反応液温度、約−３６℃）。低温空気は吹きつけられて、検出部を低温に保持して通過後プローブ下部から排気する。検出部を通過したテフロンチューブ３は、上方に向かい、超伝導マグネット（ＳＣＭ）１１の外部の排液ボトル１２に排液される。

こうして、本発明は液相反応を低温下で行い、低温を保持したまま、ＮＭＲ測定が行えるため、有機金属錯体や反応中間体など不安定な化合物のＮＭＲ観測や、マイクロリアクタ−などを使用した低温反応を行い、低温のままＮＭＲ観測がおこなえる。また、反応によりテフロンチューブ３がかなり汚れた場合でもテフロンチューブを容易に交換できる。

本発明のＮＭＲプローブとして用いる試料管用プローブを図２に示す。試料管用プローブは貫通型であり、ＮＭＲプローブ８の下部から検出部９まで真空２重管２２で断熱されている。ここにテフロンチューブ３を通し、長時間低温空気供給装置から供給される低温空気をＮＭＲプローブ８の内管に送風し、検出部９までテフロンチューブ３を冷却し、反応液を低温に保持する（例えば、検出部で反応液温度は約−３６℃）。低温空気は吹きつけられて、検出部を低温に保持して通過後プローブ下部から排気する。

反応液はＮＭＲプローブの下端の試薬フロー入口からテフロンチューブ３を上方に向かい、ＮＭＲプローブ（断熱された管の内部）を上方に向かい、ＮＭＲ検出部９を通過する。このテフロンチューブ３の中を移動する反応液をそのまま測定する。検出部９を通過するテフロンチューブ３はガラス管、ガラス管ホルダー、ロータ１０のガラス管で保持される。検出部９を通過したテフロンチューブ３は、ＮＭＲプローブの上端の試薬フロー出口から上方に向かい、超伝導マグネットの外部の排液ボトル（図示せず）に排液される。反応により、テフロンチューブがかなり汚れた場合でもテフロンチューブを容易に交換できる。

次に、本発明のＮＭＲプローブに送液する前段階における、低温バスサーキュレータ２と低温ボックス５での試薬と反応液の低温化を維持する態様として、２つの実施例を図３〜図４を参照して説明する。

図３において、１はシリンジポンプ（またはＬＣポンプ）、２は低温バスサーキュレータ、３は試薬Ｒ１，Ｒ２を送液するテフロンチューブ、４は保冷ホース、５は低温ボックス、６は反応混合器（ミキサー）であり、これらは図１のものと同一である。１３は長時間低温空気供給装置（図示せず）から供給される低温空気、１４は低温空気ガイド２重管１、１５は低温空気ガイド２重管２、１６は低温空気槽、１７はテフロンチューブガイド、１８は温度センサー挿入管、１９はテフロンチューブガイドＥ型管、２３は温度センサーである。ここで、低温バスサーキュレータ２には、冷媒循環用の送液ポンプａおよび吸引ポンプｂが存在するため、保冷ホース４、テフロンチューブ３の配管は図示のように構成する。

以上のような構成で試薬と反応液の低温化を維持する動作を説明する。テフロンチューブ３を流路とし、シリンジポンプ１から送液される試薬Ｒ１，Ｒ２は、低温バスサーキュレータ２には、冷媒槽の循環冷媒の入口、出口にモータがあるため、低温バスサーキュレータ２の冷媒槽のテフロンチューブガイドＥ型管１９で保冷ホース４の中に導入され、反応器までの流路を低温に保持しながら、低温ボックス５の冷媒槽の反応混合器（ミキサー）６に到達し反応する。この時、反応温度は低温バスサーキュレータ２で設定でき、例えば、室温〜−40℃の温度範囲で設定できる。

反応液は、テフロンチューブを流路とし、テフロンチューブガイド管１７を経由して、低温ボックス５の冷媒槽から低温空気槽１６へ導入され、低温空気ガイド２重管１５から、ＮＭＲプローブ（図示せず）に送液される。低温ボックス５の中の冷媒槽、低温空気槽１６は、断熱材で覆い結露を少なくする。低温ボックス５の冷媒槽の温度は、温度センサー挿入管１８より、温度センサー２３を入れ測定記録する。

図４において、図３と同一物には同一符号１〜１８を付している。２０はテフロンチューブ挿入管である。２１は第２のはシリンジポンプ（またはＬＣポンプ）である。この実施例は、実施例１と実施例２を併用した構成をとるものであり、テフロンチューブ３を流路として、反応試薬を最大４試薬Ｒ１，Ｒ２とＲ３，Ｒ４まで使用した低温反応が行える。このような構成で試薬と反応液の低温化を維持する動作を説明する。

テフロンチューブ３を流路とし、シリンジポンプ１から送液される試薬Ｒ１，Ｒ２は、低温バスサーキュレータ２の冷媒槽のテフロンチューブガイドＥ型管１９で保冷ホース４の中に導入され、低温ボックス５の冷媒槽の反応混合器（ミキサー）６に到達する。また、シリンジポンプ２１から送液される試薬Ｒ３，Ｒ４は直接、低温ボックス５の冷媒槽の反応混合器（ミキサー）６に到達する。従って、最大４試薬の反応が行える。この時、反応温度は低温バスサーキュレータ２で設定する。

反応液は、テフロンチューブ３を流路とし、テフロンチューブガイド管１７を経由して、低温ボックス５の冷媒槽から低温空気槽１６へ導入され、低温空気ガイド２重管１５から、ＮＭＲプローブ（図示せず）に送液される。低温ボックス５の中の冷媒槽、低温空気槽１６は、断熱材で覆い、結露を少なくする。低温ボックス５の冷媒槽の温度は、温度センサー挿入管１８より、温度センサーを入れ測定記録する。

以上のように、本発明の低温フローＮＭＲは、液相反応を低温下で行ない、低温に保持したままＮＭＲ測定を行なうものであるが、本発明の構成部材である、低温バスサーキュレータ、長時間温度可変空気供給装置は、設定温度の変更で、高温にできるため、反応を高温下で行い高温を保持ＮＭＲ測定にも適用できる。

本発明の低温フローＮＭＲは、有機金属錯体や反応中間体など、不安定な化合物のＮＭＲ観測を必要とする分野や、マイクロリアクタ−などを使用した低温反応を行ない、そのままＮＭＲ観測したい分野などに適用できる。そして、ＮＭＲプローブの検出部はもとより、ＮＭＲプローブ下部入口からＮＭＲ検出部に至る流路の温度を低温にできて、試薬、反応液を低温に保持したままＮＭＲ測定が可能となる。

本発明の低温フローＮＭＲの概要図。 本発明の試料管用プローブ図。 本発明の第１の実施例図。 本発明の第２の実施例図。 従来のプローブ図。

符号の説明

１，２１ シリンジポンプ（またはＬＣポンプ）
２ 低温バスサーキュレータ
３ テフロンチューブ等の細管
４ 保冷ホース
５ 低温ボックス
６ 反応混合器（ミキサー）
７ 長時間低温空気供給装置
８ ＮＭＲプローブ
９ 検出部
１０ ガラス管、ガラス管ホルダー、ロータ
１１ 超伝導マグネット（ＳＣＭ）
１２ 排液ボトル
１３ 低温空気
１４ 低温空気ガイド２重管１
１５ 低温空気ガイド２重管２
１６ 低温空気槽
１７ テフロンチューブガイド
１８ 温度センサー挿入管
１９ テフロンチューブガイドＥ型管
２０ テフロンチューブ挿入管
２２ ２重ガラス管
２３ 温度センサー

Claims (3)

1. 複数の試薬と、シリンジポンプまたはＬＣポンプと、低温バスサーキュレータと、低温ボックス冷媒槽と、反応混合器と、超伝導マグネット（ＳＣＭ）と、超伝導マグネット内に設置された貫通型ＮＭＲプローブと、長時間低温空気供給装置を有する低温フローＮＭＲであって、試薬を送液する手段は、シリンジポンプまたはＬＣポンプにより前記複数の試薬を、低温バスサーキュレータに浸した試薬流路としてのテフロンチューブ（「テフロン（登録商標）」、以下同じ）の細管と保冷ホースを経由して、前記超伝導マグネットの下部に位置する前記低温ボックス冷媒槽に浸した、試薬を零度以下の低温下で混合・反応させて反応液を得る前記反応混合器に低温下で送液する構成であり、前記反応混合器から出たテフロンチューブの細管は、テフロンチューブガイドを経由して低温空気路で上方に向かい、前記超伝導マグネット内に設置された貫通型ＮＭＲプローブの断熱された管の内部を上方に向かい、前記ＮＭＲプローブ内のＮＭＲ検出部を通過し、前記超伝導マグネットの下部入口から導入された前記反応液を上部出口から外部に排出するように構成され、前記長時間低温空気供給装置は、前記低温ボックスの低温空気路の下部入口から低温空気を供給し、前記ＮＭＲプローブの管の内部に送風し、前記テフロンチューブと前記ＮＭＲ検出部を冷却した後、出口から排出するように構成され、前記ＮＭＲ検出部で、テフロンチューブの細管中を移動する低温反応液を低温下で測定することを特徴とする低温フローＮＭＲ。
2. 前記試薬を零度以下の低温下で反応させ、反応液を低温のままＮＭＲ検出部に送液する手段は、複数の試薬を、複数のシリンジポンプまたはＬＣポンプで、第１の試薬組の試薬流路のテフロンチューブ（「テフロン（登録商標）」、以下同じ）の細管を低温バスサーキュレータに浸し、保冷ホースを経由して低温ボックス冷媒槽の前記反応混合器に送液し、第２の試薬組の試薬流路のテフロンチューブの細管により前記低温ボックス冷媒槽の前記反応混合器に送液し反応させ、その反応液が低温ボックスの冷媒槽から低温空気路に移動する流路を通過してそのままプローブ内流路に移動可能な構成としたことを特徴とする請求項１記載の低温フローＮＭＲ。
3. 前記ＮＭＲ検出部を通過する前記テフロンチューブの細管は、前記ＮＭＲプローブ内の二重ガラス管の中を通り抜け、該二重ガラス管をＮＭＲプローブにＮＭＲ検出位置でロータのガラス管ホルダーの中を通過することで保持し、そのテフロンチューブ内流路を通過する低温に保持した反応液をそのままＮＭＲ測定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の低温フローＮＭＲ。

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