JP5888649B2 - Water detection reagent and method for quantitatively measuring water concentration in aprotic polar solvent - Google Patents

Water detection reagent and method for quantitatively measuring water concentration in aprotic polar solvent Download PDF

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Description

本発明は、水を検出する水検出用試薬およびそれを用いた水の濃度を測定する方法に関し、より詳細には、非プロトン性極性溶媒中の水を検出する水検出用試薬、および、それを用いた非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を定量的に測定する方法に関する。   The present invention relates to a water detection reagent for detecting water and a method for measuring the concentration of water using the same, and more specifically, a water detection reagent for detecting water in an aprotic polar solvent, and The present invention relates to a method for quantitatively measuring the concentration of water in an aprotic polar solvent.

有機溶媒、特に非プロトン性極性溶媒中の水(HO)の定量分析は重要である。非プロトン性極性溶媒は、アルカリ金属、有機リチウム、グリニャール試薬等の水に対して可燃性の試薬の溶媒として用いられるが、水と容易に混和する。そのため、非プロトン性極性溶媒を可燃性の試薬の溶媒として用いる際には、安全のため、非プロトン性溶媒中に水が混和していないことが必要である。 Quantitative analysis of water (H 2 O) in organic solvents, especially aprotic polar solvents, is important. Aprotic polar solvents are used as solvents for flammable reagents such as alkali metals, organolithiums, Grignard reagents, etc., but are easily miscible with water. Therefore, when an aprotic polar solvent is used as a solvent for a flammable reagent, it is necessary that water is not mixed in the aprotic solvent for safety.

非プロトン性極性溶媒中に混和した水を検出する方法としてカールフィッシャー法が知られている。カールフィッシャー法は、水と選択的かつ定量的に反応するカールフィッシャー試薬を用いて、電量滴定法または容量滴定法により検出する方法である。カールフィッシャー法によれば、1ppmまでのHO濃度を検出できるが、電量滴定法または容量滴定法のいずれも専用装置を必要とし、汎用性に乏しい。また、用いるカールフィッシャー試薬は、メタノール、ヨウ素、二酸化硫黄等を含む毒性の試薬であり、人体に有害である。 The Karl Fischer method is known as a method for detecting water mixed in an aprotic polar solvent. The Karl Fischer method is a method of detection by a coulometric titration method or a volumetric titration method using a Karl Fischer reagent that reacts selectively and quantitatively with water. According to the Karl Fischer method, a H 2 O concentration of up to 1 ppm can be detected, but either a coulometric titration method or a volumetric titration method requires a dedicated device, and is not versatile. Further, the Karl Fischer reagent to be used is a toxic reagent containing methanol, iodine, sulfur dioxide and the like, and is harmful to the human body.

別の非プロトン性極性溶媒中に混和した水を検出する方法として色素分子を用いる方法がある。HO濃度の変化に応答して、色素の蛍光が抑制される、または、色素の蛍光スペクトルが変化する。このような色素分子を用いた場合、約20ppmのHO濃度を検出できる。しかしながら、蛍光スペクトルの分析の精度は、消光剤、光退色、濃度、温度等の種々の因子により影響される。 Another method for detecting water mixed in an aprotic polar solvent is to use a dye molecule. In response to changes in the H 2 O concentration, the fluorescence of the dye is suppressed or the fluorescence spectrum of the dye changes. When such a dye molecule is used, an H 2 O concentration of about 20 ppm can be detected. However, the accuracy of fluorescence spectrum analysis is affected by various factors such as quencher, photobleaching, concentration, temperature and the like.

したがって、毒性がなく、汎用性に優れ、安定かつ簡便に非プロトン性極性溶媒中の水を検出できる試薬があれば、望ましい。また、そのような試薬を用い、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を定量的に測定できる方法があれば、望ましい。   Therefore, it is desirable to have a reagent that is non-toxic, excellent in versatility, and capable of detecting water in an aprotic polar solvent stably and simply. It would also be desirable if there was a method that could use such a reagent and quantitatively measure the concentration of water in the aprotic polar solvent.

本発明の課題は、非プロトン性極性溶媒中の水を容易に検出する水検出試薬、および、それを用いて非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を定量的に測定する方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a water detection reagent that easily detects water in an aprotic polar solvent, and a method for quantitatively measuring the concentration of water in the aprotic polar solvent using the same. It is.

本発明による非プロトン性極性溶媒中の水を検出する水検出用試薬は、式(1)で表されるオキソポルフィリノーゲンからなり、

ここで、R1は、水素であり、R2は、水素またはベンジル基を介して結合した有機官能基であり、これにより上記課題を達成する。
前記非プロトン性極性溶媒は、テトラヒドロフラン、ジオキサンおよびジメチルホルムアミドからなる群から選択される有機溶媒であってもよい。
前記有機官能基は、アニオン性有機官能基であってもよい。
前記アニオン性有機官能基は、カルボン酸塩、リン酸塩およびスルホン酸塩からなる群から少なくとも1つ選択される塩を含有してもよい。
前記R2は、式(2)からなる群から選択されるベンジル基を介して結合した有機官能基であってもよい。

本発明による非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を測定する方法は、水検出用試薬を前記非プロトン性極性溶媒に加え、被験液を調製するステップであって、前記水検出用試薬は、式(1)で表されるオキソポルフィリノーゲンからなり、

ここで、R1は、水素であり、R2は、水素またはベンジル基を介して結合した有機官能基である、ステップと、前記被験液の吸収スペクトルを測定するステップと、前記吸収スペクトルから水の濃度に影響されない等吸収点の吸光度A1、および、水の濃度に影響される吸収ピークの吸光度A2を読み取るステップと、前記吸光度A1およびA2から比A2/A1を算出するステップと、前記吸光度A1および前記比A2/A1に基づいて前記被験液中の水の濃度を決定するステップとを包含し、これにより上記課題を達成する。
前記決定するステップは、前記水検出用試薬を用いた、前記非プロトン性極性溶媒における水の濃度と、前記吸光度A1と、前記比A2/A1との関係を示す較正図を用いてもよい。
前記決定するステップに先立って、前記水検出用試薬による前記非プロトン性極性溶媒における水の濃度と、前記吸光度A1と、前記比A2/A1との関係を示す較正図を作成するステップを包含してもよい。
前記測定するステップは、10℃〜30℃の温度範囲で行ってもよい。
A water detection reagent for detecting water in an aprotic polar solvent according to the present invention comprises an oxoporphyrinogen represented by formula (1),

Here, R1 is hydrogen, and R2 is an organic functional group bonded through hydrogen or a benzyl group, thereby achieving the above-described problem.
The aprotic polar solvent may be an organic solvent selected from the group consisting of tetrahydrofuran, dioxane, and dimethylformamide.
The organic functional group may be an anionic organic functional group.
The anionic organic functional group may contain at least one salt selected from the group consisting of carboxylate, phosphate and sulfonate.
R2 may be an organic functional group bonded through a benzyl group selected from the group consisting of formula (2).

The method for measuring the concentration of water in an aprotic polar solvent according to the present invention is a step of adding a water detection reagent to the aprotic polar solvent to prepare a test solution, wherein the water detection reagent comprises: Consisting of oxoporphyrinogen represented by formula (1),

Here, R1 is hydrogen, R2 is an organic functional group bonded through hydrogen or a benzyl group, a step of measuring an absorption spectrum of the test solution, and a concentration of water from the absorption spectrum Reading the absorbance A1 of the isosbestic point that is not affected by the absorbance and the absorbance A2 of the absorption peak affected by the concentration of water, calculating the ratio A2 / A1 from the absorbances A1 and A2, and the absorbance A1 and the absorbance Determining the concentration of water in the test solution based on the ratio A2 / A1, thereby achieving the above object.
The determining step may use a calibration diagram showing a relationship between the concentration of water in the aprotic polar solvent, the absorbance A1, and the ratio A2 / A1 using the water detection reagent.
Prior to the determining step, the method includes a step of creating a calibration diagram showing the relationship between the concentration of water in the aprotic polar solvent by the water detection reagent, the absorbance A1, and the ratio A2 / A1. May be.
The measuring step may be performed in a temperature range of 10 ° C to 30 ° C.

本発明による非プロトン性極性溶媒中の水を検出する水検出用試薬は、上記
式(1)で表されるオキソポルフィリノーゲン(OxP)からなる。これにより、式(1)で表されるOxPは、非プロトン性極性溶媒中に存在する水と容易に水素結合することにより、非プロトン性極性溶媒中でのOxPの吸収スペクトルを変化させる。このような吸収スペクトルの変化を利用して、非プロトン性極性溶媒中の水分量を判定できる。OxPは、化学変化ならびに光退色をしないので、安定している。また、顕著な毒性は見出されておらず、人体への有害性は報告されていない。さらに、OxPは、再利用可能であるので、環境にやさしい。
The water detection reagent for detecting water in the aprotic polar solvent according to the present invention comprises oxoporphyrinogen (OxP) represented by the above formula (1). Thereby, OxP represented by the formula (1) easily hydrogen bonds with water present in the aprotic polar solvent, thereby changing the absorption spectrum of OxP in the aprotic polar solvent. By utilizing such a change in absorption spectrum, the amount of water in the aprotic polar solvent can be determined. OxP is stable because it does not undergo chemical changes or photobleaching. In addition, no significant toxicity has been found, and no harm to the human body has been reported. Furthermore, since OxP is reusable, it is environmentally friendly.

また、本発明による水の濃度を決定する方法によれば、上記OxPを含有させた非プロトン性極性溶媒の吸収スペクトルを測定するステップと、水の濃度に影響されない等吸収点の吸光度A1、および、水の濃度に影響される吸収ピークの吸光度A2を読み取るステップと、比A2/A1を算出するステップと、吸光度A1および比A2/A1に基づいて水の濃度を決定するステップとを包含する。吸収スペクトルを測定するだけでよいので、専用装置を必要とせず、汎用性に優れる。また、上記吸光度A1および比A2/A1を求めるだけで、高精度かつ簡便に水の濃度を決定できる。   Further, according to the method for determining the water concentration according to the present invention, the step of measuring the absorption spectrum of the aprotic polar solvent containing OxP, the absorbance A1 of the isosbestic point not affected by the water concentration, and Reading the absorbance A2 of the absorption peak affected by the water concentration, calculating the ratio A2 / A1, and determining the water concentration based on the absorbance A1 and the ratio A2 / A1. Since it is only necessary to measure the absorption spectrum, it does not require a dedicated device and is excellent in versatility. Moreover, the concentration of water can be determined with high accuracy and simplicity simply by obtaining the absorbance A1 and the ratio A2 / A1.

本発明による水検出用試薬を構成するオキソポルフィリノーゲンを示す模式図Schematic diagram showing oxoporphyrinogen constituting the reagent for water detection according to the present invention 本発明による水検出用試薬の水に対する吸収スペクトルの変化を模式的に示す図The figure which shows typically the change of the absorption spectrum with respect to the water of the reagent for water detection by this invention 本発明による水検出用試薬を用いて非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を測定するステップを示すフローチャートFlowchart showing steps for measuring the concentration of water in an aprotic polar solvent using the water detection reagent according to the present invention. 本発明による水検出用試薬を用いた例示的な較正図を示す図FIG. 3 shows an exemplary calibration diagram using a water detection reagent according to the present invention. 実施例1によるOxP1を添加したTHF中の水の有無による変化を示す図The figure which shows the change by the presence or absence of the water in THF which added OxP1 by Example 1. 実施例1による種々の水の濃度を有するTHF中のOxP1の吸収スペクトルの変化を示す図FIG. 5 shows the change in absorption spectrum of OxP1 in THF with various water concentrations according to Example 1. 実施例1によるOxP1を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP1 by Example 1. 実施例2によるOxP2を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP2 by Example 2. 実施例3によるOxP3を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP3 by Example 3. 実施例4によるOxP4を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP4 by Example 4. 実施例5によるOxP5を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP5 by Example 5. 実施例6によるOxP6を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP6 by Example 6. 比較例7によるOxP7を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP7 by the comparative example 7. 実施例8によるOxP1およびBHTを添加したTHFの滴定実験の結果を示す図The figure which shows the result of the titration experiment of THF which added OxP1 and BHT by Example 8. 実施例1によるOxP1を添加したTHFの吸収スペクトルの温度依存性を示す図The figure which shows the temperature dependence of the absorption spectrum of THF which added OxP1 by Example 1. 実施例1によるOxP1を繰り返し使用した場合の吸収スペクトル(A)および吸光度の変化(B)を示す図The figure which shows the absorption spectrum (A) at the time of repeatedly using OxP1 by Example 1, and the change (B) of a light absorbency. 実施例1によるOxP1の較正図Calibration diagram of OxP1 according to Example 1 実施例および比較例9〜12の種々のOxPを添加した種々の溶媒中の水を検出する様子を示す図The figure which shows a mode that the water in the various solvent which added various OxP of an Example and Comparative Examples 9-12 is detected.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、同様の構成要素には同様の参照番号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same component and the description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明による水検出用試薬を構成するオキソポルフィリノーゲンを示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing oxoporphyrinogen constituting the water detection reagent according to the present invention.

本発明による水検出用試薬は、非プロトン性極性溶媒中の水を検出する水検出用試薬であって、式(1)で表されるオキソポルフィリノーゲン(以降では単にOxPと称する)100(図1)からなる。


ここで、R1は、水素であり、R2は、水素またはベンジル基を介して結合した有機官能基である。
A water detection reagent according to the present invention is a water detection reagent for detecting water in an aprotic polar solvent, and is an oxoporphyrinogen represented by the formula (1) (hereinafter simply referred to as OxP) 100 ( 1).


Here, R1 is hydrogen, and R2 is an organic functional group bonded through hydrogen or a benzyl group.

非プロトン性極性溶媒は、プロトン供与性を有さない溶媒であれば特に制限されるものではないが、好ましくは、テトラヒドロフラン、ジオキサンおよびジメチルホルムアミドからなる群から選択される溶媒である。これらの溶媒であれば、本発明による水検出用試薬を用いて、確実に混和した水を検出することができる。   The aprotic polar solvent is not particularly limited as long as it is a solvent having no proton donating property, and is preferably a solvent selected from the group consisting of tetrahydrofuran, dioxane and dimethylformamide. If these solvents are used, it is possible to reliably detect mixed water using the water detection reagent of the present invention.

R2がベンジル基を介して結合した有機官能基である場合、好ましくは、R2はアニオン性官能基である。R2がアニオン性官能基であれば、水に対するOxP100の感度を上げることができるので、高精度に水を検出できる。   When R2 is an organic functional group bonded via a benzyl group, preferably R2 is an anionic functional group. If R2 is an anionic functional group, the sensitivity of OxP100 to water can be increased, so that water can be detected with high accuracy.

さらに好ましくは、R2は、カルボン酸塩、リン酸塩およびスルホン酸塩からなる群から少なくとも1つ選択されるアニオン性官能基である。これらの官能基であれば、水に対するOxP100の感度を上げることができる。   More preferably, R2 is an anionic functional group selected from the group consisting of carboxylate, phosphate and sulfonate. These functional groups can increase the sensitivity of OxP100 to water.

R2がベンジル基を介して結合した有機官能基である場合、例えば、式(2)からなる群から選択されるベンジル基を介して結合した有機官能基である。これらの有機官能基であれば、OxP100は、水に対する高い感度を有する。式(2)において、アルキル基は、例えば、メチル基であるが、これに限定されない。アルキル基は、n−プロピル基、n−ドデシル基などの直鎖型アルキル基や、2−エチルヘキシル基などの分岐型アルキル基等であってもよく、当業者であれば適宜アルキル基を選択し得る。
When R2 is an organic functional group bonded through a benzyl group, for example, it is an organic functional group bonded through a benzyl group selected from the group consisting of formula (2). With these organic functional groups, OxP100 has high sensitivity to water. In formula (2), the alkyl group is, for example, a methyl group, but is not limited thereto. The alkyl group may be a linear alkyl group such as n-propyl group or n-dodecyl group, a branched alkyl group such as 2-ethylhexyl group, etc., and those skilled in the art will appropriately select an alkyl group. obtain.

本発明による水検出用試薬は上述したようにOxP100からなる。OxP100は、ピロールNH110において1つのHO分子、および、キノイドC=O120、130、140および150において最大4つのHO分子と結合し、水素結合を形成し得る。この水素結合の形成により、非プロトン性極性溶媒中のOxPの吸収スペクトルが変化するので、非プロトン性極性溶媒と混和した水を検出できる。なお、キノイドC=O側に1つでも水素結合が形成されれば、吸収スペクトルは変化するので、微量の水(濃度)であっても検出できる。 The water detection reagent according to the present invention comprises OxP100 as described above. OxP100 can bind to one H 2 O molecule in pyrrole NH110 and up to four H 2 O molecules in quinoids C═O120, 130, 140 and 150 to form hydrogen bonds. By forming this hydrogen bond, the absorption spectrum of OxP in the aprotic polar solvent changes, so that water mixed with the aprotic polar solvent can be detected. Note that if even one hydrogen bond is formed on the quinoid C = O side, the absorption spectrum changes, so even a minute amount of water (concentration) can be detected.

次に、本発明の水検出用試薬の吸収スペクトルの変化を説明する。   Next, changes in the absorption spectrum of the water detection reagent of the present invention will be described.

図2は、本発明による水検出用試薬の水に対する吸収スペクトルの変化を模式的に示す図である。   FIG. 2 is a diagram schematically showing changes in the absorption spectrum of the water detection reagent according to the present invention with respect to water.

図2の吸収スペクトル210は、無水非プロトン性極性溶媒中の水検出用試薬の吸収スペクトルであり、吸収スペクトル220は、水と混和した非プロトン性極性溶媒中の水検出用試薬の吸収スペクトルである。   2 is an absorption spectrum of a water detection reagent in an anhydrous aprotic polar solvent, and an absorption spectrum 220 is an absorption spectrum of the water detection reagent in an aprotic polar solvent mixed with water. is there.

図2に示すように、本発明の水検出用試薬の吸収スペクトルは、水の有無および水の濃度により吸収スペクトルの形状が明瞭に変化する。これは、上述したように、本発明の水検出用試薬を構成するOxP100がHO分子と結合し、水素結合を形成することに起因する。 As shown in FIG. 2, the absorption spectrum of the water detection reagent of the present invention clearly changes in the shape of the absorption spectrum depending on the presence of water and the concentration of water. As described above, this is because OxP100 constituting the water detection reagent of the present invention binds to H 2 O molecules to form hydrogen bonds.

図2では、ピークP1は、水(水分量)に影響を受けない等吸収点である。ピークP2およびP3の吸光度は、水の濃度に影響を受け、変化している。詳細には、ピークP2の吸光度は、水の存在により低減し、一方、ピークP3の吸光度は、水の存在により増大する。   In FIG. 2, the peak P1 is an isosbestic point that is not affected by water (water content). The absorbance of the peaks P2 and P3 is affected by the concentration of water and changes. Specifically, the absorbance at peak P2 is reduced by the presence of water, while the absorbance at peak P3 is increased by the presence of water.

このような水検出用試薬の吸収スペクトルの吸光度の変化の程度は、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度に依存するが、その変化の傾向は変わらない。したがって、これらのピーク強度の変化を利用することによって、非プロトン性極性溶媒中の水の存否だけでなく、水の濃度の定量分析も可能である。また、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度が高い場合、これらのピーク強度の変化が極めて顕著になるため、目視にて、非プロトン性極性溶媒が水を含有することを判定できる。   The degree of change in the absorbance of the absorption spectrum of such a water detection reagent depends on the concentration of water in the aprotic polar solvent, but the tendency of the change does not change. Therefore, by utilizing these changes in peak intensity, not only the presence or absence of water in the aprotic polar solvent, but also the quantitative analysis of the concentration of water is possible. Further, when the concentration of water in the aprotic polar solvent is high, the change in peak intensity becomes extremely remarkable, so that it can be visually determined that the aprotic polar solvent contains water.

本発明の水検出用試薬を構成するOxPは、顕著な毒性は見出されておらず、人体への有害性は報告されていない。また、化学変化ならびに光退色をしないので、安定して非プロトン性極性溶媒中の水を検出することができる。さらに、OxPは、再利用可能であるので、環境にやさしい。   OxP constituting the water detection reagent of the present invention has not been found to be significantly toxic and has not been reported to be harmful to the human body. Further, since no chemical change or photobleaching occurs, water in the aprotic polar solvent can be detected stably. Furthermore, since OxP is reusable, it is environmentally friendly.

なお、吸収スペクトルは、紫外可視吸収スペクトルが好ましい。これは、本発明の水検出用試薬を構成するOxPは、紫外可視領域において水の濃度に影響を受ける、および、受けないピークを確実に有するためである。   The absorption spectrum is preferably an ultraviolet-visible absorption spectrum. This is because OxP that constitutes the water detection reagent of the present invention surely has a peak that is influenced and not affected by the concentration of water in the ultraviolet-visible region.

次に、図2〜図4を参照し、本発明の水検出用試薬を用いて、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を定量的に測定する方法を説明する。   Next, a method for quantitatively measuring the concentration of water in the aprotic polar solvent using the water detection reagent of the present invention will be described with reference to FIGS.

図3は、本発明による水検出用試薬を用いて非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を測定するステップを示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing steps of measuring the concentration of water in the aprotic polar solvent using the water detection reagent according to the present invention.

ステップ310:水検出用試薬を非プロトン性極性溶媒に加え、被験液を調製する。ここで、水検出用試薬は、上述した式(1)で示されるOxPからなるので、説明を省略する。被験液の濃度の調整は特に必要はない。   Step 310: A reagent for water detection is added to an aprotic polar solvent to prepare a test solution. Here, since the reagent for water detection consists of OxP shown by Formula (1) mentioned above, description is abbreviate | omitted. There is no particular need to adjust the concentration of the test solution.

ステップ320:被験液の吸収スペクトルを測定する。吸収スペクトルの測定は、紫外可視領域が好ましく、通常の測定装置を用いることができる。測定は、好ましくは、10℃〜30℃の温度範囲で行う。この温度範囲であれば、吸収スペクトルは温度にほとんど依存しないので、正確な濃度を求めることができる。   Step 320: Measure the absorption spectrum of the test solution. The absorption spectrum is preferably measured in the ultraviolet-visible region, and an ordinary measuring device can be used. The measurement is preferably performed in a temperature range of 10 ° C to 30 ° C. In this temperature range, the absorption spectrum hardly depends on the temperature, so that an accurate concentration can be obtained.

ステップS330:吸収スペクトルから水の濃度に影響されない等吸収点の吸光度A1、および、水の濃度に影響される吸収ピークP2の吸光度A2を読み取る。ここで、測定された被験液の吸収スペクトルは吸収スペクトル220(図2)であるとする。なお、水の濃度に影響される吸収ピークP3の吸光度A3を読み取ってもよいが、水の濃度に影響される吸収ピークが複数ある場合、温度による影響をうけず、最大吸光度を有する吸収ピークを採用することがよい。これにより、高精度に水の濃度を求めることができる。   Step S330: Read the absorbance A1 of the isosbestic point not affected by the water concentration and the absorbance A2 of the absorption peak P2 affected by the water concentration from the absorption spectrum. Here, it is assumed that the measured absorption spectrum of the test solution is an absorption spectrum 220 (FIG. 2). The absorbance A3 of the absorption peak P3 affected by the water concentration may be read. However, when there are a plurality of absorption peaks affected by the water concentration, the absorption peak having the maximum absorbance is not affected by the temperature. It is good to adopt. Thereby, the density | concentration of water can be calculated | required with high precision.

ステップS340:吸光度A1および比A2/A1を算出する。吸収スペクトル220において、水の濃度に影響されない等吸収点はP1であり、その吸光度はA1である。一方、吸収スペクトル220において、水の濃度に影響される吸収ピークはP2であり、その吸光度はA2である。   Step S340: Calculate the absorbance A1 and the ratio A2 / A1. In the absorption spectrum 220, the isosbestic point that is not affected by the concentration of water is P1, and its absorbance is A1. On the other hand, in the absorption spectrum 220, the absorption peak affected by the concentration of water is P2, and its absorbance is A2.

ステップS350:吸光度A1および比A2/A1に基づいて被験液中の水の濃度を決定する。本発明の水検出用試薬を用いれば、吸光度A1と比A2/A1と水の濃度との間に所定の関係(後述する)を有するので、水の濃度を決定することができる。   Step S350: The concentration of water in the test solution is determined based on the absorbance A1 and the ratio A2 / A1. If the reagent for water detection of this invention is used, since it has predetermined relationship (after-mentioned) between the light absorbency A1, ratio A2 / A1, and the density | concentration of water, the density | concentration of water can be determined.

好ましくは、ステップS350において、吸光度A1と比A2/A1と水の濃度との関係を示す較正図を用いる。これにより、簡便かつ瞬時に水の濃度を決定できる。例えば、較正図のデータを格納している電子計算機を用いてもよい。   Preferably, in step S350, a calibration diagram showing the relationship between the absorbance A1, the ratio A2 / A1, and the water concentration is used. Thereby, the density | concentration of water can be determined simply and instantly. For example, an electronic computer storing calibration diagram data may be used.

図4は、本発明による水検出用試薬を用いた例示的な較正図を示す図である。   FIG. 4 shows an exemplary calibration diagram using the water detection reagent according to the present invention.

較正図は次のようにして求めればよい。
A2=A2(p)×c’/c (f1)
A1=A1×c’/c (f2)
ここで、A1およびA2は、図2の吸収スペクトルから得られる等吸収点P1および吸収ピークP2の吸光度である。A1は、滴定実験で得た等吸収点P1の吸光度である。cは、滴定実験で得たOxPの濃度であり、c’は、被験液中のOxPの濃度である。A2(p)は、次式から算出される結合等温線であり、独立変数pで表され、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度(単位はppm)である。


ここで、ΔA2は、1水分子の結合あたりのOxPの吸収ピークP2における吸光度の変化であり、Bは、水分子を有さないOxPの吸収ピークP2における吸光度であり、βiは系全体の結合定数である。
What is necessary is just to obtain | require a calibration figure as follows.
A2 = A2 (p) × c ′ / c 0 (f1)
A1 = A1 0 × c ′ / c 0 (f2)
Here, A1 and A2 are the absorbances of the isosbestic point P1 and the absorption peak P2 obtained from the absorption spectrum of FIG. A1 0 is the absorbance of the isosbestic point P1 obtained in titration experiments. c 0 is the concentration of OxP obtained in the titration experiment, and c ′ is the concentration of OxP in the test solution. A2 (p) is a bond isotherm calculated from the following equation, represented by the independent variable p, and is the concentration of water in the aprotic polar solvent (unit: ppm).


Here, ΔA2 is the change in absorbance at the absorption peak P2 of OxP per one water molecule bond, B is the absorbance at the absorption peak P2 of OxP without water molecules, and βi is the binding of the whole system It is a constant.

式(f1)および(f2)は、次のように書き換えられる。
A2/A1=A2(p)/A1 (f3)
ここで、A2/A1は、上述のステップS340の比である。したがって、ステップS350における等吸収点P1の吸光度A1および比A2/A1の2つのパラメータが、水の濃度を求めるための基準となることが分かる。以上より、較正図は、式(f3)にしたがって、吸光度A1および比A2/A1の種々の組み合わせにおける較正曲線測定に基づいて作成される。
Expressions (f1) and (f2) can be rewritten as follows.
A2 / A1 = A2 (p) / A1 0 (f3)
Here, A2 / A1 is the ratio of step S340 described above. Therefore, it can be seen that the two parameters of the absorbance A1 and the ratio A2 / A1 at the isosbestic point P1 in step S350 serve as a reference for obtaining the water concentration. As described above, the calibration diagram is created based on the calibration curve measurement in various combinations of the absorbance A1 and the ratio A2 / A1 according to the equation (f3).

図4では、8つの水の濃度領域a〜hに分けられた較正図が示される。各領域に所定の水の濃度範囲が割り当てられている。比A2/A1の値が大きいほど水の濃度が低く、A1の値が大きいほど本発明の水検出用試薬の濃度が高いことが分かる。   In FIG. 4, a calibration diagram divided into eight water concentration regions a to h is shown. A predetermined water concentration range is assigned to each region. It can be seen that the greater the ratio A2 / A1, the lower the concentration of water, and the higher the value of A1, the higher the concentration of the water detection reagent of the present invention.

吸収スペクトルから読み取り、算出した、吸光度A1および比A2/A1を較正図にプロットし、どの領域に属するかを見るだけで、非プロトン性溶媒中の水の濃度を決定することができる。   The concentration of water in the aprotic solvent can be determined by simply plotting the absorbance A1 and the ratio A2 / A1 calculated from the absorption spectrum and plotting them in a calibration diagram and seeing which region they belong to.

なお、このような較正図は、ステップS350に先立って、上記式を用いて作成しておいてもよい。   Such a calibration diagram may be created using the above equation prior to step S350.

次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。   The present invention will now be described in detail using specific examples, but it should be noted that the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
実施例1は、本発明の水検出用試薬として、式(1)において、R1が水素(H)であり、R2がベンジル基を介した有機官能基としてアニオン性官能基であるカルボキシベンジルナトリウムである、N21,N23−ビス(4−カルボキシベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン二ナトリウム塩(以降では単にOxP1と称する)に関する。また、非プロトン性極性溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いた。
<Example 1>
Example 1 is a water detection reagent according to the present invention. In the formula (1), R1 is hydrogen (H), R2 is carboxybenzyl sodium which is an anionic functional group as an organic functional group via a benzyl group. there, N 21, N 23 - bis (4-carboxybenzyl) 5,10,15,20 (3,5-di -tert- butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienyl Eni isopropylidene) porphyrin Norogen disodium salt (hereinafter simply referred to as OxP1). Tetrahydrofuran (THF) was used as an aprotic polar solvent.

OxP1の製造には、式(1)においてR1およびR2がいずれも水素である5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(以降では単にOxP2と称する)を出発原料に用いた。OxP2は、J.P.Hillら,Eur.J.Org.Chem.,2005,2893に基づいて製造された。次いで、メチル−4−(ブロモメチル)ベンゾエート(東京化成工業株式会社)を用いて、OxP2のN−アルキル化により、N21,N23−ビス(4−(メトキシカルボニル)ベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(以降では単にOxP4と称する)を製造した。 For the production of OxP1, 5,10,15,20- (3,5-di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadieny, wherein R1 and R2 are both hydrogen in formula (1) Redene) porphyrinogen (hereinafter simply referred to as OxP2) was used as the starting material. OxP2 is described in J.P. P. Hill et al., Eur. J. et al. Org. Chem. , 2005, 2893. Subsequently, N 21 , N 23 -bis (4- (methoxycarbonyl) benzyl) -5,10, was obtained by N-alkylation of OxP2 using methyl-4- (bromomethyl) benzoate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). 15,20- (3,5-Di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (hereinafter simply referred to as OxP4) was prepared.

得られた固体粉末がOxP4であることを、核磁気共鳴(NMR分光法)を用いて同定した。用いた装置は、AL300 BX分光器(JEOL,日本)であり、測定は25℃で行った。また、Shimadzu−Kratos Axima CFR+MALDI−TOF質量分析計を用いて質量スペクトルを測定した。マトリクスにはジスラノールを用いた。これらの結果を示す。   It was identified using nuclear magnetic resonance (NMR spectroscopy) that the obtained solid powder was OxP4. The apparatus used was an AL300 BX spectrometer (JEOL, Japan), and the measurement was performed at 25 ° C. Moreover, the mass spectrum was measured using Shimadzu-Kratos Axima CFR + MALDI-TOF mass spectrometer. Disranol was used for the matrix. These results are shown.

H−NMR(CDCl,300MHz):δ=9.66(s,2H,NH),7.82(d,4H,Ar−H),7.56(s,4H,ヘミ−キノン−H),7.03(s,4H,ヘミ−キノン−H),6.89(s,4H,ピロールβ−H),6.82(d,4H,Ar−H),6.57(s,4H,ピロールβ−H),4.56(s,4H,ベンジル−CH),3.84(s,6H,COOCH),1.34(s,36H,tert−ブチル),1.21(s,36H,tert−ブチル)ppm
MALDI−TOF−MS:C94108の理論値1421.82m/z,実験値1423.31m/z[M+H]
1 H-NMR (CDCl 3 , 300 MHz): δ = 9.66 (s, 2H, NH), 7.82 (d, 4H, Ar—H), 7.56 (s, 4H, hemi-quinone-H ), 7.03 (s, 4H, hemi-quinone-H), 6.89 (s, 4H, pyrrole β-H), 6.82 (d, 4H, Ar-H), 6.57 (s, 4H, pyrrole β-H), 4.56 (s, 4H, benzyl-CH 2 ), 3.84 (s, 6H, COOCH 3 ), 1.34 (s, 36H, tert-butyl), 1.21 (S, 36H, tert-butyl) ppm
MALDI-TOF-MS: C 94 H 108 N 4 theory 1421.82m / z of O 8, experimental values 1423.31m / z [M + H] +

次いで、OxP4(20mg)をテトラヒドロフラン(THF、超脱水、安定剤不使用、HO<0.001%、和光純薬工業株式会社)(50mL)に溶解させ、メタノール(10mL)とKOH(100mg)が溶解したHO(5mL)との混合物を加えた。混合溶液を24時間還流し、室温まで冷却した。有機溶媒を減圧下で蒸発させた。得られた紫色の粉末をジクロロメタンに溶解させ、0.1MのHCl水溶液で洗浄し、純水にて2回洗浄した。ジクロロメタンを蒸発させ、得られた固体を真空下で一晩乾燥させた。このようにして、OxP4から、式(1)においてR1が水素であり、R2がカルボキシベンジルである、N21,N23−ジ(4−カルボキシベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(以降では単にOxP5と称する)を得た。 Next, OxP4 (20 mg) was dissolved in tetrahydrofuran (THF, super-dehydration, stabilizer not used, H 2 O <0.001%, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (50 mL), methanol (10 mL) and KOH (100 mg). ) In H 2 O (5 mL) was added. The mixed solution was refluxed for 24 hours and cooled to room temperature. The organic solvent was evaporated under reduced pressure. The obtained purple powder was dissolved in dichloromethane, washed with 0.1 M HCl aqueous solution, and washed twice with pure water. Dichloromethane was evaporated and the resulting solid was dried overnight under vacuum. Thus, from OxP4, N 21 , N 23 -di (4-carboxybenzyl) -5,10,15,20- (3 in which R1 is hydrogen and R2 is carboxybenzyl in formula (1) , 5-Di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (hereinafter simply referred to as OxP5).

得られた固体粉末がOxP5であることを、NMR分光法により同定し、質量スペクトルを測定した。これらの結果を示す。   It was identified by NMR spectroscopy that the obtained solid powder was OxP5, and a mass spectrum was measured. These results are shown.

H−NMR(CDCl−CDOD,300MHz):δ=7.85(d,4H,Ar−H),7.62(s,4H,ヘミ−キノン−H),7.13(s,4H,ヘミ−キノン−H),6.95(s,4H,ピロールβ−H),6.83(d,4H,Ar−H),6.71(s,4H,ピロールβ−H),4.56(s,4H,ベンジル−CH),1.23(m,72H,tert−ブチル)ppm
MALDI−TOF−MS:C92104の理論値1393.79m/z,実験値1394.94m/z[M+H]
1 H-NMR (CDCl 3 -CD 3 OD, 300 MHz): δ = 7.85 (d, 4H, Ar—H), 7.62 (s, 4H, hemi-quinone-H), 7.13 (s , 4H, hemi-quinone-H), 6.95 (s, 4H, pyrrole β-H), 6.83 (d, 4H, Ar—H), 6.71 (s, 4H, pyrrole β-H) , 4.56 (s, 4H, benzyl -CH 2), 1.23 (m, 72H, tert- butyl) ppm
MALDI-TOF-MS: Theoretical value of C 92 H 104 N 4 O 8 of 1393.79 m / z, experimental value of 1394.94 m / z [M + H] + .

次いで、OxP5(5mg)をTHF(20mL)に溶解し、メタノール(5mL)とNaOH(5mg)が溶解したHO(2mL)との混合物を加えた。混合溶液を室温にて撹拌し、溶媒を減圧下で蒸発させた。得られた紫色の粉末を0.22μmPVDFフィルタ上で蒸留水により数回洗浄した。残渣をTHFに溶解させ、溶媒を減圧下で蒸発させ、真空下で一晩乾燥させた。このようにして、OxP5からOxP1を製造した。 OxP5 (5 mg) was then dissolved in THF (20 mL) and a mixture of methanol (5 mL) and H 2 O (2 mL) in which NaOH (5 mg) was dissolved was added. The mixed solution was stirred at room temperature and the solvent was evaporated under reduced pressure. The resulting purple powder was washed several times with distilled water on a 0.22 μm PVDF filter. The residue was dissolved in THF and the solvent was evaporated under reduced pressure and dried overnight under vacuum. In this way, OxP1 was produced from OxP5.

最終的に得られた固体粉末がOxP1であることを、NMR分光法により同定し、質量スペクトルを測定した。これらの結果を示す。   It was identified by NMR spectroscopy that the finally obtained solid powder was OxP1, and the mass spectrum was measured. These results are shown.

H−NMR(CDClCDOD,300MHz):δ=7.73(d,4H,Ar−H),7.67(s,4H,ヘミ−キノン−H),7.30(s,4H,ヘミ−キノン−H),6.98(s,4H,ピロールβ−H),6.75(d,4H,Ar−H),6.61(s,4H,ピロールβ−H),4.60(s,4H,ベンジル−CH),1.33(s,36H,tert−ブチル),1.25(s,36H,tert−ブチル)ppm
MALDI−TOF−MS:C92102Naの理論値1436.75m/z,実験値1395.10m/z[M−2Na+3H]
1 H-NMR (CDCl 3 CD 3 OD, 300 MHz): δ = 7.73 (d, 4H, Ar—H), 7.67 (s, 4H, hemi-quinone-H), 7.30 (s, 4H, hemi-quinone-H), 6.98 (s, 4H, pyrrole β-H), 6.75 (d, 4H, Ar—H), 6.61 (s, 4H, pyrrole β-H), 4.60 (s, 4H, benzyl -CH 2), 1.33 (s, 36H, tert- butyl), 1.25 (s, 36H, tert- butyl) ppm
MALDI-TOF-MS: C 92 H 102 N 4 O 8 Na 2 of theory 1436.75m / z, the experimental value 1395.10m / z [M-2Na + 3H] +

OxP1(0.1mg)を、非プロトン性極性溶媒として購入直後の無水THF(10mL)に投入し、外観を観察した。次いで、これにHOを添加し、外観を観察した。これらの結果を図5に示し、後述する。 OxP1 (0.1 mg) was added as an aprotic polar solvent to anhydrous THF (10 mL) immediately after purchase, and the appearance was observed. Next, H 2 O was added thereto, and the appearance was observed. These results are shown in FIG. 5 and will be described later.

次に、OxP1の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP1の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。購入直後の無水THF(HO<10ppm)にOxP1を添加したTHF溶液(3.5×10−6、3mL)を1cmの石英セルに入れ、ネジ蓋をした。これの吸収スペクトルを測定した。 Next, in order to confirm the response of OxP1 to water and the water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP1 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. A THF solution (3.5 × 10 −6 , 3 mL) obtained by adding OxP1 to anhydrous THF (H 2 O <10 ppm) immediately after purchase was placed in a 1 cm quartz cell, and a screw cap was applied. The absorption spectrum of this was measured.

吸収スペクトルは、25℃、Shimadzu UV−3600 UV−vis−NIR分光光度計を用いて、波長300nm〜900nm範囲について測定された。次に、マイクロシリンジを用いてこの石英セルに超純水を添加し、よく振とうさせた後、吸収スペクトルを測定した。ここで無水THFに添加した超純水は、ヤマト科学製オートスチルWG220を用いて蒸留し、ミリポア製Milli−Q Labを用いて脱イオン化されている。THF中の水の濃度を0ppm〜33000ppmの範囲まで変化させ、種々の濃度で吸収スペクトルを測定した(以降では滴定実験とも呼ぶ)。   Absorption spectra were measured for a wavelength range of 300 nm to 900 nm using a Shimadzu UV-3600 UV-vis-NIR spectrophotometer at 25 ° C. Next, ultrapure water was added to the quartz cell using a microsyringe and shaken well, and then the absorption spectrum was measured. Here, the ultrapure water added to anhydrous THF is distilled using Yamato Kagaku Auto Still WG220 and deionized using Milli-Q Lab manufactured by Millipore. The concentration of water in THF was changed to a range of 0 ppm to 33000 ppm, and absorption spectra were measured at various concentrations (hereinafter also referred to as titration experiments).

THF中の水の濃度が、37ppm、370ppm、3700ppmおよび33000ppmであるTHF溶液中のOxP1の吸収スペクトルを図6に示し、後述する。THF中の水の濃度を0ppm〜33000ppmの範囲のすべてのTHF溶液中のOxP1の吸収スペクトルから結合定数および感度を算出した。結果を図7に示し、後述する。   The absorption spectrum of OxP1 in a THF solution in which the concentration of water in THF is 37 ppm, 370 ppm, 3700 ppm and 33000 ppm is shown in FIG. 6 and will be described later. Binding constants and sensitivities were calculated from the absorption spectra of OxP1 in all THF solutions with the concentration of water in THF ranging from 0 ppm to 33000 ppm. The results are shown in FIG.

次に、OxP1の温度依存性を調べた。THF中の水の濃度が、無水(HO<10ppm)、3700ppmおよび33000ppmであるTHF溶液を、10℃、25℃、40℃および55℃の温度に保持し、それぞれの吸収スペクトルを測定した。結果を図15に示し、後述する。 Next, the temperature dependence of OxP1 was examined. A THF solution in which the concentration of water in THF was anhydrous (H 2 O <10 ppm), 3700 ppm, and 33000 ppm was held at temperatures of 10 ° C., 25 ° C., 40 ° C., and 55 ° C., and respective absorption spectra were measured. . The results are shown in FIG. 15 and will be described later.

次に、OxP1の繰り返し使用について調べた。THF中の水の濃度が、無水(HO<10ppm)であるTHF溶液に超純水を添加し、水の濃度が5000ppmとなるように調製した。次いで、超純水を添加したTHF溶液を真空中で1時間乾燥させて、水を除去し、無水であるOxP1の固体を得た後、無水(HO<10ppm)であるTHF溶液に溶解した。超純水を添加し、真空乾燥し、無水(HO<10ppm)であるTHF溶液に溶解するプロセスを3回繰り返した。各プロセスにおける超純水の添加時、および、真空乾燥時に、THF溶液中のOxP1の吸収スペクトルを測定した。結果を図16に示し、後述する。 Next, the repeated use of OxP1 was examined. Ultrapure water was added to a THF solution in which the concentration of water in THF was anhydrous (H 2 O <10 ppm), and the concentration of water was adjusted to 5000 ppm. Next, the THF solution to which ultrapure water was added was dried in vacuum for 1 hour to remove water to obtain an anhydrous OxP1 solid, and then dissolved in an anhydrous (H 2 O <10 ppm) THF solution did. The process of adding ultrapure water, vacuum drying, and dissolving in anhydrous (H 2 O <10 ppm) in THF solution was repeated three times. The absorption spectrum of OxP1 in the THF solution was measured at the time of addition of ultrapure water and vacuum drying in each process. The results are shown in FIG. 16 and will be described later.

次に、OxP1を用いて較正図を作成した。上述の式(f1)〜(f3)において、A1は、波長535nmにおける吸光度であり、A2は、波長507nmにおける吸光度とし、既知のTHF中の水の濃度(10ppm未満、50ppm、200ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppmおよび5000ppm)について較正図を作成した。OxP1のモル吸光係数εは、141150Lmol−1cm−1であった。結果を図17に示し、後述する。 Next, a calibration diagram was created using OxP1. In the above formulas (f1) to (f3), A1 is absorbance at a wavelength of 535 nm, A2 is absorbance at a wavelength of 507 nm, and a known concentration of water in THF (less than 10 ppm, 50 ppm, 200 ppm, 500 ppm, 1000 ppm). , 2000 ppm, 3000 ppm and 5000 ppm). The molar extinction coefficient ε of OxP1 was 141150 Lmol −1 cm −1 . The results are shown in FIG. 17 and will be described later.

<実施例2>
実施例2は、本発明の水検出用試薬として、式(1)において、R1およびR2がいずれも水素(H)である、5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(上述のOxP2と同一)に関する。OxP2は、実施例1のOxP1を製造するための出発原料に用いた物質である。また、非プロトン性極性溶媒としてTHFを用いた。
<Example 2>
In Example 2, as the water detection reagent of the present invention, in formula (1), R1 and R2 are both hydrogen (H), 5,10,15,20- (3,5-di-tert- Butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (same as OxP2 described above). OxP2 is a material used as a starting material for producing OxP1 of Example 1. Moreover, THF was used as an aprotic polar solvent.

実施例1と同様に、OxP2の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP2の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図8に示し、後述する。   In the same manner as in Example 1, in order to confirm the response of OxP2 to water and water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP2 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. The results are shown in FIG. 8 and will be described later.

<実施例3>
実施例3は、本発明の水検出用試薬として、式(1)において、R1が水素(H)であり、R2が臭化ベンジルである、N21,N23−ビス(4−ブロモベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(以降では単にOxP3と称する)に関する。また、非プロトン性極性溶媒としてTHFを用いた。
<Example 3>
Example 3 shows N 21 , N 23 -bis (4-bromobenzyl) as a reagent for detecting water according to the present invention, wherein R 1 is hydrogen (H) and R 2 is benzyl bromide in formula (1). -5,10,15,20- (3,5-di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (hereinafter simply referred to as OxP3). Moreover, THF was used as an aprotic polar solvent.

OxP3は、4−ブロモベンジル臭化物(東京化成工業株式会社)を用いて、OxP2のN−アルキル化により製造した。得られた固体粉末がOxP3であることを、NMR分光法により同定し、質量スペクトルを測定した。これらの結果を示す。   OxP3 was produced by N-alkylation of OxP2 using 4-bromobenzyl bromide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). The obtained solid powder was identified as OxP3 by NMR spectroscopy, and the mass spectrum was measured. These results are shown.

H−NMR(THF−d,300MHz):δ=9.81(s,2H,NH),7.65(d,4H,ヘミ−キノン−H),7.28(d,4H,Ar−H),7.18(d,4H,ヘミ−キノン−H),7.00(d,4H,ピロールβ−H),6.71(d,4H,Ar−H),6.69(s,4H,ピロールβ−H),4.52(s,4H,ベンジル−CH),1.34(s,36H,tert−ブチル),1.26(s,36H,tert−ブチル)ppm
MALDI−TOF−MS:C90102Brの理論値1462.62m/z,実験値1463.52m/z[M+H]
1 H-NMR (THF-d 8 , 300 MHz): δ = 9.81 (s, 2H, NH), 7.65 (d, 4H, hemi-quinone-H), 7.28 (d, 4H, Ar) -H), 7.18 (d, 4H, hemi-quinone-H), 7.00 (d, 4H, pyrrole β-H), 6.71 (d, 4H, Ar-H), 6.69 ( s, 4H, pyrrole β-H), 4.52 (s, 4H, benzyl-CH 2 ), 1.34 (s, 36H, tert-butyl), 1.26 (s, 36H, tert-butyl) ppm
MALDI-TOF-MS: Theoretical value of C 90 H 102 Br 2 N 4 O 4 1462.62 m / z, experimental value 1463.52 m / z [M + H] +

実施例1と同様に、OxP3の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP3の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図9に示し、後述する。   In the same manner as in Example 1, in order to confirm the response of OxP3 to water and water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP3 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. The results are shown in FIG. 9 and will be described later.

<実施例4>
実施例4は、本発明の水検出用試薬として、式(1)において、R1が水素(H)であり、R2がメトキシカルボニルベンジルである、N21,N23−ビス(4−(メトキシカルボニル)ベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(上述のOxP4と同一)に関する。OxP4は、実施例1のOxP1を製造するために用いた物質である。また、非プロトン性極性溶媒としてTHFを用いた。
<Example 4>
In Example 4, N 21 , N 23 -bis (4- (methoxycarbonyl) is used as the water detection reagent of the present invention, in which R1 is hydrogen (H) and R2 is methoxycarbonylbenzyl in formula (1). ) Benzyl) -5,10,15,20- (3,5-di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (same as OxP4 described above). OxP4 is a material used to produce OxP1 of Example 1. Moreover, THF was used as an aprotic polar solvent.

実施例1と同様に、OxP4の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP4の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図10に示し、後述する。   In the same manner as in Example 1, in order to confirm the response of OxP4 to water and water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP4 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. The results are shown in FIG. 10 and will be described later.

<実施例5>
実施例5は、本発明の水検出用試薬として、式(1)においてR1が水素であり、R2がカルボキシベンジルである、N21,N23−ビス(4−カルボキシベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(上述のOxP5と同一)に関する。OxP5は、実施例1のOxP1を製造するために用いた物質である。また、非プロトン性極性溶媒としてTHFを用いた。
<Example 5>
In Example 5, N 21 , N 23 -bis (4-carboxybenzyl) -5,10, in which R1 is hydrogen and R2 is carboxybenzyl in the formula (1) as the water detection reagent of the present invention. 15,20- (3,5-di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (same as OxP5 described above). OxP5 is a material used to produce OxP1 of Example 1. Moreover, THF was used as an aprotic polar solvent.

実施例1と同様に、OxP5の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP5の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図11に示し、後述する。   In the same manner as in Example 1, in order to confirm the response of OxP5 to water and water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP5 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. The results are shown in FIG. 11 and will be described later.

<実施例6>
実施例6は、本発明の水検出用試薬として、式(1)において、R1が水素(H)であり、R2がナフチルメチルである、N21,N23−ビス(2−ナフチルメチル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(以降では単にOxP6と称する)に関する。OxP6は、J.P.Hillら,Eur.J.Org.Chem.,2005,2893に基づいて製造された。また、非プロトン性極性溶媒としてTHFを用いた。
<Example 6>
Example 6 shows N 21 , N 23 -bis (2-naphthylmethyl)-in which R1 is hydrogen (H) and R2 is naphthylmethyl in the formula (1) as a water detection reagent of the present invention. It relates to 5,10,15,20- (3,5-di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (hereinafter simply referred to as OxP6). OxP6 is described in J. Org. P. Hill et al., Eur. J. et al. Org. Chem. , 2005, 2893. Moreover, THF was used as an aprotic polar solvent.

実施例1と同様に、OxP6の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP6の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図12に示し、後述する。   In the same manner as in Example 1, in order to confirm the response of OxP6 to water and water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP6 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. The results are shown in FIG. 12 and will be described later.

<比較例7>
比較例7は、式(1)において、R1およびR2が、メトキシカルボニルベンジルである、N21,N22,N23,N24−テトラキス(4−(メトキシカルボニル)ベンジル)−5,10,15,20−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−オキソ−2,5−シクロヘキサジエニリデン)ポルフィリノーゲン(以降では単にOxP7と称する)に関する。また、非プロトン性極性溶媒としてTHFを用いた。
<Comparative Example 7>
In Comparative Example 7, N 21 , N 22 , N 23 , N 24 -tetrakis (4- (methoxycarbonyl) benzyl) -5, 10, 15 in which R 1 and R 2 are methoxycarbonylbenzyl in formula (1) , 20- (3,5-di-tert-butyl-4-oxo-2,5-cyclohexadienylidene) porphyrinogen (hereinafter simply referred to as OxP7). Moreover, THF was used as an aprotic polar solvent.

OxP7は、メチル−4−(ブロモメチル)ベンゾエート(東京化成工業株式会社)を用いて、OxP2のN−アルキル化により製造した。得られた固体粉末がOxP7であることを、NMR分光法により同定し、質量スペクトルを測定した。これらの結果を示す。   OxP7 was produced by N-alkylation of OxP2 using methyl-4- (bromomethyl) benzoate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). The obtained solid powder was identified as OxP7 by NMR spectroscopy, and the mass spectrum was measured. These results are shown.

H−NMR(CDCl,300MHz):δ=7.93(d,8H,Ar−H),7.29(s,8H,ヘミ−キノン−H),6.77(d,8H,Ar−H),6.75(s,8H,ピロールβ−H),4.64(s,8H,ベンジル−CH),3.93(s,12H,COOCH),1.31(s,72H,tert−ブチル)ppm
MALDI−TOF−MS:C11212412の理論値1717.92m/z,実験値1718.83m/z[M+H]
1 H-NMR (CDCl 3 , 300 MHz): δ = 7.93 (d, 8H, Ar—H), 7.29 (s, 8H, hemi-quinone-H), 6.77 (d, 8H, Ar) -H), 6.75 (s, 8H , pyrrole β-H), 4.64 (s , 8H, benzyl -CH 2), 3.93 (s, 12H, COOCH 3), 1.31 (s, 72H, tert-butyl) ppm
MALDI-TOF-MS: Theoretical value 1717.92 m / z of C 112 H 124 N 4 O 12 , experimental value 1718.83 m / z [M + H] +

実施例1と同様に、OxP7の水および水の濃度に対する応答性を確認し、OxP7の水に対する結合定数および感度を求めるため、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図13に示し、後述する。   In the same manner as in Example 1, in order to confirm the response of OxP7 to water and water concentration, and to determine the binding constant and sensitivity of OxP7 to water, a titration experiment using an absorption spectrum was performed. The results are shown in FIG. 13 and will be described later.

<実施例8>
実施例8は、本発明の水検出用試薬の酸化防止剤等の抑制剤の影響について調べた。実施例1で製造したOxP1に、抑制剤として3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)600ppmを加えて、実施例1と同様に、吸収スペクトルを用いた滴定実験を行った。結果を図14に示し、後述する。
<Example 8>
In Example 8, the influence of an inhibitor such as an antioxidant in the water detection reagent of the present invention was examined. A titration experiment using an absorption spectrum was conducted in the same manner as in Example 1 by adding 600 ppm of 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene (BHT) as an inhibitor to OxP1 produced in Example 1. It was. The results are shown in FIG. 14 and will be described later.

<実施例9>
実施例9は、非プロトン性極性溶媒としてTHFに代えて1,4−ジオキサンを用いた以外は実施例1と同様である。OxP1(0.1mg)を、非プロトン性極性溶媒として購入直後の1,4−ジオキサン(10mL)に投入し、外観を観察した。次いで、これにHOに投入し、外観を観察した。これらの結果を図18に示し、後述する。
<Example 9>
Example 9 is the same as Example 1 except that 1,4-dioxane was used in place of THF as the aprotic polar solvent. OxP1 (0.1 mg) was added to 1,4-dioxane (10 mL) immediately after purchase as an aprotic polar solvent, and the appearance was observed. Then, it was put into H 2 O and the appearance was observed. These results are shown in FIG. 18 and will be described later.

<実施例10>
実施例10は、非プロトン性極性溶媒としてTHFに代えてN,N−ジメチルホルムアミド(東京化成工業株式会社)を用いた以外は実施例1と同様である。OxP1(0.1mg)を、非プロトン性極性溶媒として購入直後のN,N−ジメチルホルムアミド(10mL)に投入し、外観を観察した。次いで、これにHOに投入し、外観を観察した。これらの結果を図18に示し、後述する。
<Example 10>
Example 10 is the same as Example 1 except that N, N-dimethylformamide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of THF as the aprotic polar solvent. OxP1 (0.1 mg) was added to N, N-dimethylformamide (10 mL) immediately after purchase as an aprotic polar solvent, and the appearance was observed. Then, it was put into H 2 O and the appearance was observed. These results are shown in FIG. 18 and will be described later.

<比較例11>
比較例11は、THFに代えてエタノールを用いた以外は実施例1と同様である。OxP1(0.1mg)を、エタノール(10mL)に投入し、外観を観察した。次いで、これにHOに投入し、外観を観察した。これらの結果を図18に示し、後述する。
<Comparative Example 11>
Comparative Example 11 is the same as Example 1 except that ethanol is used instead of THF. OxP1 (0.1 mg) was added to ethanol (10 mL), and the appearance was observed. Then, it was put into H 2 O and the appearance was observed. These results are shown in FIG. 18 and will be described later.

<比較例12>
比較例12は、THFに代えてジクロロメタンを用いた以外は実施例2と同様である。OxP2(0.1mg)を、ジクロロメタン(10mL)に投入し、外観を観察した。次いで、これにHOに投入し、外観を観察した。これらの結果を図18に示し、後述する。
<Comparative Example 12>
Comparative Example 12 is the same as Example 2 except that dichloromethane was used instead of THF. OxP2 (0.1 mg) was added to dichloromethane (10 mL), and the appearance was observed. Then, it was put into H 2 O and the appearance was observed. These results are shown in FIG. 18 and will be described later.

簡単のため、以上の実施例および比較例1〜12の実験条件を表1にまとめる。
For simplicity, the experimental conditions of the above Examples and Comparative Examples 1-12 are summarized in Table 1.

図5は、実施例1によるOxP1を添加したTHF中の水の有無による変化を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing changes due to the presence or absence of water in THF to which OxP1 according to Example 1 was added.

図5(A)は、OxP1が添加された無水THFの様子であり、図5(B)は、OxP1が添加された含水THFの様子である。図5には白黒写真を示すが、実際には、無水THFは赤紫色を呈したが、含水THFは青紫色を呈した。同様に、実施例2〜6においても同様の結果が得られた。このことから、OxPは、非プロトン性極性溶媒中の水を検出できることが示され、水検出用試薬を構成できることが確認された。また、本発明のOxPからなる水検出用試薬を用いれば、非プロトン性極性溶媒中の水の存否を目視にて判断できることが分かった。   FIG. 5A shows the state of anhydrous THF to which OxP1 has been added, and FIG. 5B shows the state of water-containing THF to which OxP1 has been added. FIG. 5 shows a black-and-white photograph. Actually, anhydrous THF exhibited a reddish purple color, but hydrous THF exhibited a blue-purple color. Similarly, similar results were obtained in Examples 2 to 6. From this, it was shown that OxP can detect water in an aprotic polar solvent, and it was confirmed that it can constitute a water detection reagent. Further, it was found that the presence or absence of water in the aprotic polar solvent can be visually determined using the water detection reagent comprising OxP of the present invention.

図6は、実施例1による種々の水の濃度を有するTHF中のOxP1の吸収スペクトルの変化を示す図である。   6 is a graph showing changes in the absorption spectrum of OxP1 in THF having various water concentrations according to Example 1. FIG.

図6によれば、波長507nmにおける吸収ピークの吸光度は、THF中の水の濃度が増大するにつれて減少した。一方、波長600nmおよび波長750nmにおける吸収ピークの吸光度は、THF中の水の濃度が増大するにつれて増大した。このことから、本発明の水検出用試薬(OxP)の吸収スペクトルは、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度に応じて変化することが分かった。また、上述の吸収ピークの吸光度の増減は、図6に示す観察結果に一致した。   According to FIG. 6, the absorbance of the absorption peak at a wavelength of 507 nm decreased as the concentration of water in THF increased. On the other hand, the absorbance of absorption peaks at wavelengths of 600 nm and 750 nm increased as the concentration of water in THF increased. From this, it was found that the absorption spectrum of the water detection reagent (OxP) of the present invention changes depending on the concentration of water in the aprotic polar solvent. Moreover, the increase / decrease in the absorbance of the above-described absorption peak coincided with the observation result shown in FIG.

また、図6の挿入図によれば、OxP1は、水の濃度が37ppmであるTHFに応答し、波長507nmの吸収ピークの吸光度は減少した。このことから、本発明の水検出用試薬を用いれば、吸収スペクトルを測定するだけで、購入直後の無水非プロトン性極性溶媒(HO濃度<50ppm)と、古い含水非プロトン性極性溶媒(HO濃度>50ppm)とを容易に区別することができる。 Further, according to the inset of FIG. 6, OxP1 responded to THF having a water concentration of 37 ppm, and the absorbance at the absorption peak at a wavelength of 507 nm decreased. From this, using the water detection reagent of the present invention, just by measuring the absorption spectrum, an anhydrous aprotic polar solvent immediately after purchase (H 2 O concentration <50 ppm) and an old hydrous aprotic polar solvent ( H 2 O concentration> 50 ppm) can be easily distinguished.

図7は、実施例1によるOxP1を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the results of a titration experiment of THF to which OxP1 was added according to Example 1.

図7(A)は、種々の水の濃度を有するTHF中のOxP1の吸収スペクトルの変化を示す図である。図6で説明したように、波長507nmにおける吸収ピークの吸光度は、THF中の水の濃度が増大するにつれて減少し、波長600nmおよび波長750nmにおける吸収ピークの吸光度は、THF中の水の濃度が増大するにつれて増大した。図7(A)の挿入図は、等吸収点付近の拡大図である。波長535nmの吸光度は、THF中の水の濃度に依存せず、等吸収点であることを確認した。以上より、波長507nm、600nmおよび750nmにおける吸収ピークは、水の濃度に影響される吸収ピークであり、波長535nmは、水の濃度に影響されない等吸収点であることが分かった。   FIG. 7A is a diagram showing changes in the absorption spectrum of OxP1 in THF having various water concentrations. As described in FIG. 6, the absorbance of the absorption peak at a wavelength of 507 nm decreases as the concentration of water in THF increases, and the absorbance of the absorption peak at a wavelength of 600 nm and wavelength of 750 nm increases with the concentration of water in THF. It increased as we went. The inset in FIG. 7A is an enlarged view near the isosbestic point. The absorbance at a wavelength of 535 nm was confirmed to be an isosbestic point without depending on the concentration of water in THF. From the above, it was found that the absorption peaks at wavelengths of 507 nm, 600 nm, and 750 nm are absorption peaks that are affected by the concentration of water, and the wavelength of 535 nm is an isosbestic point that is not affected by the concentration of water.

図7(B)は、波長507nmおよび波長600nmにおける吸光度の、THF中の水の濃度依存性を示す図である。図7(C)は、図7(B)の一部を拡大して示す。図7(B)からTHF中の水に対するOxP1の結合定数を算出した。   FIG. 7B is a graph showing the dependence of the absorbance at wavelengths of 507 nm and 600 nm on the concentration of water in THF. FIG. 7C is an enlarged view of part of FIG. The binding constant of OxP1 with respect to water in THF was calculated from FIG.

結合定数の算出には多重平衡結合モデルを採用した。これは、OxP1と水との系は、負の協同性を示し、単純な1:1の化学量論結合モデルを採用すると、結合定数が、吸収スペクトルの波長に顕著に依存して正確な値を与えないためである。これは、系には2種以上(例えば、水分子が結合していないOxP1、1つの水分子が結合したOxP1、2つの水分子が結合したOxP1等)のOxPの状態が存在することを示す。時間依存密度汎関数理論(TD−DFT)計算は、独立態様で複数の水分子の結合の可能性を示すことができる。しかしながら、吸収スペクトルにおける最大の変化は、キノイドカルボニル基への水分子の結合に起因する。非プロトン性極性溶媒としてTHF(双極子モーメント1.63D)の効果は、水分子の結合に対するOxP1の親和性に影響を与え得る。したがって、多重平衡結合モデルでは、結合等温線を、単一のOxP1に対して結合する水分子の平均数として構築し、以下の式で表す。   A multi-equilibrium coupling model was adopted to calculate the coupling constant. This is because the system of OxP1 and water shows negative cooperativity, and when a simple 1: 1 stoichiometric coupling model is adopted, the coupling constant depends on the wavelength of the absorption spectrum. Is not given. This indicates that there are two or more types of OxP states in the system (for example, OxP1 in which water molecules are not bound, OxP in which one water molecule is bound, OxP1 in which two water molecules are bound, etc.). . Time-dependent density functional theory (TD-DFT) calculations can show the possibility of combining multiple water molecules in an independent manner. However, the greatest change in the absorption spectrum is due to the binding of water molecules to the quinoid carbonyl group. The effect of THF (dipole moment 1.63D) as an aprotic polar solvent can affect the affinity of OxP1 for binding water molecules. Therefore, in the multiple equilibrium binding model, the binding isotherm is constructed as the average number of water molecules that bind to a single OxP1 and is represented by the following equation:



ここで、逐次結合定数Kiを、全体の結合定数の項として表す。


Here, the sequential coupling constant Ki is expressed as a term of the entire coupling constant.

[W]tは、THF中の水の合計濃度(近似[OxP1]<<[W])であり、nは、OxP1に結合した最大水分子数である。n値は重要な変数であり、場合によっては構造を検討すれば明らかとなるが、本実験では、nを最小に維持し、最小二乗フィッティング法を行った。良好なフィッティングを得るために、n値は常に3以下となるようにした。吸収スペクトルにおける結合等温線A([W]t)は次式で表される。   [W] t is the total concentration of water in THF (approximate [OxP1] << [W]), and n is the maximum number of water molecules bound to OxP1. The n value is an important variable, and may be apparent when the structure is examined. In this experiment, the least square fitting method was performed while keeping n at a minimum. In order to obtain a good fitting, the n value was always 3 or less. The bond isotherm A ([W] t) in the absorption spectrum is expressed by the following equation.


ここで、ΔAは、1水分子の結合あたりのOxP1の吸光度の平均変化量であり、Bは、水分子を有さないOxP1の最初の吸光度である。

Here, ΔA is the average amount of change in absorbance of OxP1 per water molecule bond, and B is the initial absorbance of OxP1 without water molecules.

上述の式において、波長507nmおよび波長600nmにおける吸光度の変化を用いて、それぞれ、結合等温線710および720を得た。これらから結合定数K、KおよびKを求めた。結果を表2に示す。 In the above equation, bond isotherms 710 and 720 were obtained using the change in absorbance at wavelengths of 507 nm and 600 nm, respectively. Coupling constants K 1 , K 2 and K 3 were determined from these. The results are shown in Table 2.

次に水に対するOxP1の感度を求めた。図7(C)の波長507nmおよび波長600nmにおける水の濃度が極めて低い領域に対する吸光度の変化を用いて、それぞれ、フィッティング730および740を得た。これらの傾きから感度Sを求めた。結果を表2に示す。   Next, the sensitivity of OxP1 to water was determined. Fittings 730 and 740 were obtained using the change in absorbance with respect to the region where the concentration of water at a wavelength of 507 nm and a wavelength of 600 nm in FIG. Sensitivity S was determined from these inclinations. The results are shown in Table 2.

図8は、実施例2によるOxP2を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
図9は、実施例3によるOxP3を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
図10は、実施例4によるOxP4を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
図11は、実施例5によるOxP5を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
図12は、実施例6によるOxP6を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
図13は、比較例7によるOxP7を添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
図14は、実施例8によるOxP1およびBHTを添加したTHFの滴定実験の結果を示す図である。
FIG. 8 shows the results of a titration experiment of THF to which OxP2 was added according to Example 2.
FIG. 9 shows the results of a titration experiment of THF to which OxP3 was added according to Example 3.
10 is a graph showing the results of a titration experiment of THF to which OxP4 was added according to Example 4. FIG.
FIG. 11 shows the results of a titration experiment of THF to which OxP5 was added according to Example 5.
12 is a graph showing the results of a titration experiment of THF to which OxP6 was added according to Example 6. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the results of a titration experiment of THF to which OxP7 was added according to Comparative Example 7.
FIG. 14 is a view showing the results of a titration experiment of THF to which OxP1 and BHT were added according to Example 8.

図8(A)、図9(A)、図10(A)、図11(A)および図12(A)によれば、実施例1と同様に、実施例2〜6のOxPの吸収スペクトルは、非プロトン性溶媒中の水の濃度に応答して変化した。一方、図13(A)によれば、R1が水素ではないOxPの吸収スペクトルは、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度に応答して変化しなかった。このことは、式(1)で示されるOxPが水検出用試薬として機能することを示す。   According to FIG. 8 (A), FIG. 9 (A), FIG. 10 (A), FIG. 11 (A) and FIG. 12 (A), similarly to Example 1, the absorption spectra of OxP in Examples 2-6. Changed in response to the concentration of water in the aprotic solvent. On the other hand, according to FIG. 13A, the absorption spectrum of OxP in which R1 is not hydrogen did not change in response to the concentration of water in the aprotic polar solvent. This indicates that OxP represented by the formula (1) functions as a water detection reagent.

また、図14(A)によれば、実施例1と同様に、実施例8のBHTを加えたOxPの吸収スペクトルも、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度に応答して変化した。このことは、式(1)で示されるOxPは、抑制剤とともに用いても、水に対する感度は実質的に影響されないことを示す。   14A, similarly to Example 1, the absorption spectrum of OxP added with BHT of Example 8 also changed in response to the concentration of water in the aprotic polar solvent. This indicates that the sensitivity to water is not substantially affected even when OxP represented by the formula (1) is used together with an inhibitor.

実施例1と同様に、実施例および比較例2〜8の結合定数K、KおよびK、ならびに、感度Sを求めた。いずれも、図中、カーブを描く曲線が結合等温線であり、水の低濃度領域におけるフィッティング直線の傾きが、国際化学連合が定義するところの初期感度Sである。以上の結果を表2に示す。 In the same manner as in Example 1, the binding constants K 1 , K 2, and K 3 and the sensitivity S of Examples and Comparative Examples 2 to 8 were determined. In both figures, the curve that draws the curve is the bond isotherm, and the slope of the fitting straight line in the low concentration region of water is the initial sensitivity S as defined by the International Chemical Union. The results are shown in Table 2.

表2によれば、実施例1のOxP1がもっとも大きな結合定数Kおよびもっとも大きな感度Sを有することが分かった。すなわち、OxP1は、水分子と容易に結合するとともに、水に対する感度が高いことが分かった。なお、結合定数KおよびKは、結合定数Kに比べて極めて小さいことから、OxP1は、基本的に単一の水分子と容易に結合し、複数の水分子と結合することなく、水に対する高い感度を有することができる。 According to Table 2, it was found that OxP1 of Example 1 has the highest binding constant K 1 and the largest sensitivity S. That is, OxP1 was found to be easily bonded to water molecules and highly sensitive to water. Since the coupling constants K 2 and K 3 are extremely small compared to the coupling constant K 1 , OxP1 basically binds easily to a single water molecule, without binding to a plurality of water molecules, Can have high sensitivity to water.

実施例2と実施例1、3〜6とを比較すると、式(1)において、R2は、水素よりもベンジル基を介して結合した有機官能基のほうが、大きな結合定数を与えることができる。このことから、OxPとしてR2は、ベンジル基を介して結合した有機官能基がよいことが分かった。   Comparing Example 2 with Examples 1 and 3 to 6, in Formula (1), R2 can give a larger binding constant to an organic functional group bonded via a benzyl group than to hydrogen. From this, it was found that R2 as OxP is preferably an organic functional group bonded through a benzyl group.

実施例1と実施例4および5とを比較すると、式(1)において、R2は、ベンジル基を介して結合した有機官能基の中でもアニオン性有機官能基が、大きな結合定数を与えることができる。このことから、OxPとしてR2は、アニオン性有機官能基がよいことが分かった。   Comparing Example 1 with Examples 4 and 5, in Formula (1), R2 can give a large binding constant among the organic functional groups bonded via a benzyl group. . From this, it was found that R2 as OxP has a good anionic organic functional group.

比較例7と実施例1〜6とを比較すると、式(1)において、R1は、水素でなければ、OxPは、水と結合しても吸収スペクトルがほとんど変化せず、水に対する感度も低いことが分かった。上述したように、ここでも、式(1)で示されるOxPが水検出用試薬として機能することが確認された。   Comparing Comparative Example 7 with Examples 1 to 6, in Formula (1), if R1 is not hydrogen, OxP hardly changes its absorption spectrum even when bound to water, and its sensitivity to water is low. I understood that. As described above, it was also confirmed here that OxP represented by the formula (1) functions as a water detection reagent.

以上の実施例および比較例1〜7によれば、式(1)におけるR2を適宜選択することによって、結合定数および感度を制御できることが示唆される。   According to the above Examples and Comparative Examples 1 to 7, it is suggested that the coupling constant and sensitivity can be controlled by appropriately selecting R2 in Formula (1).

実施例1と実施例8とを比較すると、式(1)で示されるOxPは、抑制剤とともに用いても、水に対する感度は実質的に影響されないことが分かった。これは、抑制剤を含む非プロトン性極性溶媒にも本発明が適用可能であることを意味する。   When Example 1 and Example 8 were compared, it was found that even when OxP represented by the formula (1) was used together with an inhibitor, the sensitivity to water was not substantially affected. This means that the present invention can also be applied to an aprotic polar solvent containing an inhibitor.

図15は、実施例1によるOxP1を添加したTHFの吸収スペクトルの温度依存性を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing the temperature dependence of the absorption spectrum of THF to which OxP1 was added according to Example 1.

図15(A)は、購入直後の無水THF中のOxP1の吸収スペクトルの温度依存性であり、図15(B)は、水の濃度が3700ppmであるTHF中のOxP1の吸収スペクトルの温度依存性であり、図15(C)は、水の濃度が37000ppmであるTHF中のOxP1の吸収スペクトルの温度依存性である。   FIG. 15A shows the temperature dependence of the absorption spectrum of OxP1 in anhydrous THF immediately after purchase, and FIG. 15B shows the temperature dependence of the absorption spectrum of OxP1 in THF having a water concentration of 3700 ppm. FIG. 15C shows the temperature dependence of the absorption spectrum of OxP1 in THF having a water concentration of 37000 ppm.

図15から、波長507nmにおける吸収ピークの吸光度は、温度依存性を示さなかった。一方、波長600nmにおける吸収ピークの吸光度は、温度が高いほど高くなる傾向を示した。特に、40℃を超えると吸光度の変化が顕著になった。このことから、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を決定するためには、温度に依存しない吸収ピークを用いることが望ましいが、温度に依存する吸収ピークを用いる場合であっても、温度10℃〜30℃の温度範囲で測定すれば、水の濃度の決定に問題ないことが分かった。   From FIG. 15, the absorbance of the absorption peak at a wavelength of 507 nm did not show temperature dependence. On the other hand, the absorbance at the absorption peak at a wavelength of 600 nm tended to increase as the temperature increased. In particular, when the temperature exceeded 40 ° C., the change in absorbance became significant. Therefore, in order to determine the concentration of water in the aprotic polar solvent, it is desirable to use an absorption peak that does not depend on temperature. However, even if an absorption peak that depends on temperature is used, the temperature 10 It was found that there was no problem in determining the concentration of water if the temperature was measured in the temperature range of 30 ° C to 30 ° C.

図16は、実施例1によるOxP1を繰り返し使用した場合の吸収スペクトル(A)および吸光度の変化(B)を示す図である。   FIG. 16 is a diagram showing an absorption spectrum (A) and a change in absorbance (B) when OxP1 according to Example 1 is repeatedly used.

繰り返し使用のプロセスは、無水1→含水1→無水2→含水2→無水3→含水3の順であった。図16(A)によれば、繰り返し使用しても、無水のTHF中のOxP1の吸収スペクトルはすべて一致し、含水THF中のOxP1の吸収スペクトルもすべて一致した。図16(B)に示すように、繰り返し使用した場合のOxP1の吸光度(波長507nmおよび波長600nm)の変化は、再現性に優れていることが分かった。以上より、本発明のOxPからなる水検出用試薬は、再現性よく繰り返し使用できる。   The process of repeated use was in the order of anhydrous 1 → hydrous 1 → anhydrous 2 → hydrous 2 → anhydrous 3 → hydrous 3. According to FIG. 16 (A), even after repeated use, the absorption spectra of OxP1 in anhydrous THF all matched, and the absorption spectra of OxP1 in hydrous THF all matched. As shown in FIG. 16B, it was found that the change in the absorbance (wavelength 507 nm and wavelength 600 nm) of OxP1 when used repeatedly is excellent in reproducibility. From the above, the water detection reagent comprising OxP of the present invention can be used repeatedly with good reproducibility.

図17は、実施例1によるOxP1の較正図を示す。   FIG. 17 shows a calibration diagram of OxP1 according to Example 1.

図17において、黒丸は、10ppm未満の実験値であり、四角は、50ppmの実験値であり、三角は、200ppmの実験値であり、ダイヤモンドは、500ppmの実験値であり、半黒丸は、1000ppmの実験値であり、半四角は、2000ppmの実験値であり、半三角は、3000ppmの実験値であり、半ダイヤモンドは、5000ppmの実験値である。実験結果より、水の濃度(ppm)の領域を、ρ<25、25<ρ<125、125<ρ<350、350<ρ<750、750<ρ<1500、1500<ρ<2500、2500<ρ<4000、4000<ρの8つの領域に分けることができた。   In FIG. 17, black circles are experimental values of less than 10 ppm, squares are experimental values of 50 ppm, triangles are experimental values of 200 ppm, diamonds are experimental values of 500 ppm, and half-black circles are 1000 ppm. The half square is the experimental value of 2000 ppm, the half triangle is the experimental value of 3000 ppm, and the half diamond is the experimental value of 5000 ppm. From the experimental results, the water concentration (ppm) region is defined as ρ <25, 25 <ρ <125, 125 <ρ <350, 350 <ρ <750, 750 <ρ <1500, 1500 <ρ <2500, 2500 <. It was possible to divide into 8 regions of ρ <4000, 4000 <ρ.

次に、図17の較正図を参照し、図3の方法を用いて、未知の濃度の水と混和し得るTHF中の水の濃度を決定した。OxP1からなる水検出用試薬を、非プロトン性溶媒として未知の濃度の水を含有し得るTHFに加え、被験液を調製した(図3のステップS310)。次いで、被験液の吸収スペクトルを測定した(図3のステップS320)。得られた吸収スペクトルから水の濃度に影響されない等吸収点の吸光度A1として波長535nmにおける0.400(a.u.)、および、水の濃度に影響される吸収ピークの吸光度A2として波長507nmにおける0.460(a.u.)を読み取った(図3のステップS330)。吸光度A1およびA2から比A2/A1を算出した結果、A2/A1は1.15であった(図3のステップS340)。吸光度A1および比A2/A1に基づいて被験液中の水の濃度を決定した(図3のステップS350)。詳細には、A1およびA2/A1の値を図17の較正図にプロットした。その結果、被験液中の水の濃度は2000ppmであることが分かった。   Next, with reference to the calibration diagram of FIG. 17, the method of FIG. 3 was used to determine the concentration of water in THF that was miscible with an unknown concentration of water. A test solution was prepared by adding a water detection reagent consisting of OxP1 to THF that can contain an unknown concentration of water as an aprotic solvent (step S310 in FIG. 3). Next, the absorption spectrum of the test solution was measured (step S320 in FIG. 3). From the obtained absorption spectrum, the absorbance A1 at an absorption point not affected by the concentration of water is 0.400 (au) at a wavelength of 535 nm, and the absorbance A2 at an absorption peak affected by the concentration of water is at a wavelength of 507 nm. 0.460 (au) was read (step S330 in FIG. 3). As a result of calculating the ratio A2 / A1 from the absorbances A1 and A2, A2 / A1 was 1.15 (step S340 in FIG. 3). Based on the absorbance A1 and the ratio A2 / A1, the concentration of water in the test solution was determined (step S350 in FIG. 3). Specifically, the values of A1 and A2 / A1 were plotted in the calibration diagram of FIG. As a result, it was found that the concentration of water in the test solution was 2000 ppm.

以上より、本発明のOxP1からなる水検出用試薬を用いれば、吸収スペクトルを測定するだけでよいので、専用装置を必要とせず、汎用性に優れることが示された。また、上記吸光度A1および比A2/A1を求めるだけで、高精度かつ簡便に水の濃度を決定できることが確認された。   From the above, it was shown that if the water detection reagent comprising OxP1 of the present invention is used, it is only necessary to measure the absorption spectrum, so that a dedicated device is not required and the versatility is excellent. It was also confirmed that the concentration of water can be determined with high accuracy and simplicity simply by obtaining the absorbance A1 and the ratio A2 / A1.

図18は、実施例および比較例9〜12の種々のOxPを添加した種々の溶媒中の水を検出する様子を示す図である。   FIG. 18 is a diagram illustrating how water in various solvents to which various OxPs of Examples and Comparative Examples 9 to 12 are added is detected.

図18(B)は実施例9の結果であり、図18(C)は比較例12の結果であり、図18(D)は比較例11の結果であり、図18(E)は実施例10の結果であり、図18(A)は、実施例1の結果であり、図5と同一である。なお、図18は白黒写真であるが、実際には、無水の場合と含水の場合とで異なる呈色をした。   18 (B) shows the results of Example 9, FIG. 18 (C) shows the results of Comparative Example 12, FIG. 18 (D) shows the results of Comparative Example 11, and FIG. 18 (E) shows the results of Example. FIG. 18 (A) shows the result of Example 1 and is the same as FIG. FIG. 18 is a black-and-white photograph, but in actuality, it was differently colored when anhydrous and when it contained water.

図18(B)に示すように、無水1,4−ジオキサンはピンク色を呈したが、含水1,4−ジオキサンは赤紫色を呈した。また、図18(E)は、無水N,N−ジメチルホルムアミドは青色を呈したが、含水N,N−ジメチルホルムアミドは青紫色を呈した。用いる溶媒によって発色は異なるものの、本発明のOxPからなる水検出用試薬を用いれば、THFに加えて、1,4−ジオキサンおよびN,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒中の水を目視にて検出できることが確認された。   As shown in FIG. 18B, anhydrous 1,4-dioxane exhibited a pink color, but hydrous 1,4-dioxane exhibited a reddish purple color. In FIG. 18E, anhydrous N, N-dimethylformamide was blue, but water-containing N, N-dimethylformamide was blue-purple. Although the color development varies depending on the solvent used, if the water detection reagent comprising OxP of the present invention is used, in addition to THF, water in an aprotic polar solvent such as 1,4-dioxane and N, N-dimethylformamide is used. It was confirmed that it could be detected visually.

一方、図18(C)および(D)に示すように、一般的な有機溶媒であるが、非プロトン性極性溶媒でないジクロロメタンおよびエタノールにおいては、呈色変化を示さなかった。なお、図示しないが、比較例11および12の吸収スペクトルを測定したところ、無水および含水ともに、吸収スペクトルは何ら変化しないことを確認した。   On the other hand, as shown in FIGS. 18C and 18D, although it is a general organic solvent, dichloromethane and ethanol which are not aprotic polar solvents did not show a color change. Although not shown, when the absorption spectra of Comparative Examples 11 and 12 were measured, it was confirmed that there was no change in the absorption spectrum for both anhydrous and water-containing products.

以上より、本発明の式(1)で示されるOxPからなる水検出用試薬が水の存否を検出すべき溶媒は、非プロトン性極性溶媒であることを確認した。   From the above, it was confirmed that the water detection reagent composed of OxP represented by the formula (1) of the present invention should detect the presence or absence of water as an aprotic polar solvent.

上述してきたように、本発明による水検出用試薬は、式(1)で表されるOxPからなる。OxPは、非プロトン性極性溶媒中の水と容易に結合し、水素結合を形成するので、その吸収スペクトルの形状が変化する。このような水検出用試薬を用いれば、汎用の吸収スペクトル測定用装置により吸収スペクトルを測定するだけで、非プロトン性極性溶媒中の水の存否を判定できる。さらに、吸収スペクトルにおける吸光度を用いるだけで、非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を定量的に測定できる。   As described above, the water detection reagent according to the present invention is composed of OxP represented by the formula (1). OxP easily bonds with water in an aprotic polar solvent to form a hydrogen bond, so that the shape of its absorption spectrum changes. If such a water detection reagent is used, the presence or absence of water in the aprotic polar solvent can be determined only by measuring the absorption spectrum with a general-purpose absorption spectrum measuring device. Furthermore, the concentration of water in the aprotic polar solvent can be quantitatively measured only by using the absorbance in the absorption spectrum.

100 オキソポルフィリノーゲン(OxP)
110 ピロールNH
120、130、140、150 キノイドC=O
100 Oxoporphyrinogen (OxP)
110 pyrrole NH
120, 130, 140, 150 Quinoid C = O

Claims (9)

非プロトン性極性溶媒中の水を検出する水検出用試薬であって、
式(1)で表されるオキソポルフィリノーゲンからなり、

ここで、R1は、水素であり、R2は、水素またはベンジル基を介して結合した有機官能基である、水検出用試薬。
A water detection reagent for detecting water in an aprotic polar solvent,
Consisting of oxoporphyrinogen represented by formula (1),

Here, R1 is hydrogen, and R2 is an organic functional group bonded via hydrogen or a benzyl group.
前記非プロトン性極性溶媒は、テトラヒドロフラン、ジオキサンおよびジメチルホルムアミドからなる群から選択される有機溶媒である、請求項1に記載の水検出用試薬。   The reagent for water detection according to claim 1, wherein the aprotic polar solvent is an organic solvent selected from the group consisting of tetrahydrofuran, dioxane and dimethylformamide. 前記有機官能基は、アニオン性有機官能基である、請求項1に記載の水検出用試薬。   The reagent for water detection according to claim 1, wherein the organic functional group is an anionic organic functional group. 前記アニオン性有機官能基は、カルボン酸塩、リン酸塩およびスルホン酸塩からなる群から少なくとも1つ選択される塩を含有する、請求項3に記載の水検出用試薬。   The reagent for water detection according to claim 3, wherein the anionic organic functional group contains a salt selected from at least one selected from the group consisting of a carboxylate, a phosphate, and a sulfonate. 前記R2は、式(2)からなる群から選択されるベンジル基を介して結合した有機官能基である、請求項1に記載の水検出用試薬。
The water detection reagent according to claim 1, wherein R2 is an organic functional group bonded through a benzyl group selected from the group consisting of formula (2).
非プロトン性極性溶媒中の水の濃度を測定する方法であって、
水検出用試薬を前記非プロトン性極性溶媒に加え、被験液を調製するステップであって、前記水検出用試薬は、式(1)で表されるオキソポルフィリノーゲンからなり、


ここで、R1は、水素であり、R2は、水素またはベンジル基を介して結合した有機官能基である、ステップと、
前記被験液の吸収スペクトルを測定するステップと、
前記吸収スペクトルから水の濃度に影響されない等吸収点の吸光度A1、および、水の濃度に影響される吸収ピークの吸光度A2を読み取るステップと、
前記吸光度A1およびA2から比A2/A1を算出するステップと、
前記吸光度A1および前記比A2/A1に基づいて前記被験液中の水の濃度を決定するステップと
を包含する、方法。
A method for measuring the concentration of water in an aprotic polar solvent comprising:
Adding a water detection reagent to the aprotic polar solvent to prepare a test solution, the water detection reagent comprising oxoporphyrinogen represented by formula (1);


Wherein R1 is hydrogen and R2 is an organic functional group bonded via hydrogen or a benzyl group;
Measuring an absorption spectrum of the test solution;
Reading from the absorption spectrum the absorbance A1 of the isosbestic point not affected by the concentration of water and the absorbance A2 of the absorption peak affected by the concentration of water;
Calculating a ratio A2 / A1 from the absorbances A1 and A2;
Determining the concentration of water in the test solution based on the absorbance A1 and the ratio A2 / A1.
前記決定するステップは、前記水検出用試薬を用いた、前記非プロトン性極性溶媒における水の濃度と、前記吸光度A1と、前記比A2/A1との関係を示す較正図を用いる、請求項6に記載の方法。   The determination step uses a calibration diagram showing a relationship between the concentration of water in the aprotic polar solvent, the absorbance A1, and the ratio A2 / A1 using the water detection reagent. The method described in 1. 前記決定するステップに先立って、前記水検出用試薬による前記非プロトン性極性溶媒における水の濃度と、前記吸光度A1と、前記比A2/A1との関係を示す較正図を作成するステップを包含する、請求項6に記載の方法。   Prior to the determining step, the method includes a step of creating a calibration diagram showing the relationship between the concentration of water in the aprotic polar solvent by the water detection reagent, the absorbance A1, and the ratio A2 / A1. The method according to claim 6. 前記測定するステップは、10℃〜30℃の温度範囲で行う、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the measuring step is performed in a temperature range of 10C to 30C.
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