JPH085628A - Fluorometry for chloride ion - Google Patents
Fluorometry for chloride ionInfo
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- JPH085628A JPH085628A JP14137094A JP14137094A JPH085628A JP H085628 A JPH085628 A JP H085628A JP 14137094 A JP14137094 A JP 14137094A JP 14137094 A JP14137094 A JP 14137094A JP H085628 A JPH085628 A JP H085628A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、塩化物イオンの選択的
蛍光分析方法に関し、より詳細には複雑な組成をもつ試
料中の塩化物イオン濃度を連続的に検出する方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selective fluorescence analysis of chloride ions, and more particularly to a method for continuously detecting the chloride ion concentration in a sample having a complicated composition.
【0002】[0002]
【従来の技術】塩化物イオンは、生体内をはじめ河川や
海水などの環境水中に広範囲に分布し、pHバランスな
どを通して生態系と深く関連している。また、塩化物イ
オンはナトリウムイオンなどの金属イオンや種々の有機
物陽イオンの対アニオンとしても重要な役割を果たして
いる。したがって、臨床分析や環境保全などの広い分野
において塩化物イオン濃度は重要な指標となっている。
また、塩酸や塩化ナトリウムなどの金属塩化物は工業的
に多量に用いられており、工程管理や品質管理などの点
からも塩化物イオンの分析は重要な位置を占めている。2. Description of the Related Art Chloride ions are widely distributed not only in living organisms but also in environmental water such as rivers and seawater, and are closely related to the ecosystem through pH balance and the like. The chloride ion also plays an important role as a counter anion for metal ions such as sodium ion and various organic cations. Therefore, chloride ion concentration is an important index in a wide range of fields such as clinical analysis and environmental protection.
In addition, a large amount of metal chlorides such as hydrochloric acid and sodium chloride are industrially used, and analysis of chloride ions occupies an important position in terms of process control and quality control.
【0003】すなわち、医療あるいは工業プロセスにお
いては塩化物イオン濃度を連続的にモニタし、その測定
結果をフィードバックさせて常に塩化物イオン濃度をコ
ントロールする必要がある。That is, in medical or industrial processes, it is necessary to continuously monitor the chloride ion concentration and feed back the measurement result to constantly control the chloride ion concentration.
【0004】分析対象となる血清などの生体試料や河川
水などの環境水あるいはプラントにおける反応溶液や工
業廃水などの化学組成はきわめて複雑であり、共存する
イオンや有機物が分析において大きな妨害となることも
少なくない。したがって、共存物による影響がきわめて
小さな塩化物イオンの分析方法が要望されている。とく
に、半導体産業などで必須の高純度試薬たとえば塩素や
金属塩化物などの試薬製造工程においては、他のハロゲ
ンイオンの共存下における塩化物イオンの高精度な計測
は不可欠である。The chemical composition of biological samples such as serum to be analyzed, environmental water such as river water, reaction solutions in plants, industrial wastewater, etc. is extremely complicated, and coexisting ions and organic substances greatly interfere with the analysis. Not a few. Therefore, there is a demand for a method for analyzing chloride ions, which is less affected by coexisting substances. In particular, in the process of manufacturing high-purity reagents such as chlorine and metal chlorides, which are essential in the semiconductor industry, etc., highly accurate measurement of chloride ions in the presence of other halogen ions is essential.
【0005】従来、試料検水中の塩化物イオンは重量法
や滴定法あるいは比色法などにより分析されている。こ
れらの分析方法は、高い感度と精度とを有しているが、
試料のサンプリング、前処理、測定などの複雑な操作が
必要である。例えば、比色法の一つであるチオシアン酸
水銀法では、試料溶液を前処理した後、チオシアン酸水
銀溶液と鉄ミョウバン溶液とを加え、所定時間後に吸光
度を測定する。いずれの分析方法においても試料溶液の
前処理が肝要であり、とくに臭化物イオン、ヨウ化物イ
オン、またはシアン酸イオンなどからの分離が必要とさ
れる。したがって、これらの分析方法はin situ
あるいはオンラインにおいて連続計測が要求される多く
の分野には適用困難である。Conventionally, chloride ions in sample test water have been analyzed by a gravimetric method, a titration method, a colorimetric method, or the like. Although these analytical methods have high sensitivity and accuracy,
Complex operations such as sample sampling, pretreatment, and measurement are required. For example, in the mercury thiocyanate method, which is one of the colorimetric methods, after pretreatment of a sample solution, a mercury thiocyanate solution and an iron alum solution are added, and the absorbance is measured after a predetermined time. In any analysis method, pretreatment of the sample solution is essential, and in particular, separation from bromide ion, iodide ion, cyanate ion or the like is required. Therefore, these analytical methods are in situ.
Alternatively, it is difficult to apply to many fields that require continuous measurement online.
【0006】一方、イオン電極を用いた電気化学的な塩
化物イオンの分析法は、簡便な連続計測法であり、塩化
物イオンの汎用的な分析方法である。しかし、イオン電
極はその機械的強度がさほど高くはなく、破損しやすい
ため実試料の分析においてその操作性は必ずしもよくな
い。また試料検水のpHや共存イオンの妨害、とくに臭
化物イオンとヨウ化物イオンの妨害を強く受けるため実
用上の問題点も少なくない。On the other hand, an electrochemical method for analyzing chloride ions using an ion electrode is a simple continuous measurement method and a general-purpose method for analyzing chloride ions. However, the mechanical strength of the ion electrode is not so high, and the ion electrode is easily damaged, so that its operability is not always good in the analysis of an actual sample. Further, the pH of the sample test water and the coexisting ions, especially bromide ion and iodide ion, are strongly interfered with, so that there are many problems in practical use.
【0007】そこで、より選択性に優れた塩化物イオン
濃度の連続計測法として、塩化物イオンによる蛍光色素
の蛍光消光を利用した分析方法が提案されている。塩化
物イオンによる蛍光色素の消光についての報告は古く、
1869年にさかのぼる(Stokes G G et
al.Chem.Soc.22:174−18518
69)。その後、多環芳香族化合物の蛍光が酸素や二酸
化硫黄で消光されることを利用してこれらの化学種を分
析する方法については数多くの報告がなされている。し
かしながら、これまでに蛍光消光に基づいて塩化物イオ
ンを測定するための蛍光色素の開発および探索について
の報告は少なく、ハロゲンイオンを分析する蛍光色素と
しては、6−メトキシ−1−(3−スルホプロピル)キ
ノリニウムや3−(10−メチルアクリジニウム−9−
イル)プロピオン酸4フッ化ホウ酸塩(Urbano
E et al.Anal.Chem.56:427−
429,1984)が報告されている。Therefore, as a continuous measurement method of the chloride ion concentration having a higher selectivity, an analysis method utilizing fluorescence quenching of a fluorescent dye by chloride ions has been proposed. There are old reports on the quenching of fluorescent dyes by chloride ions,
Dating back to 1869 (Stokes G G et
al. Chem. Soc. 22: 174-18518
69). After that, many reports have been made on a method for analyzing these chemical species by utilizing the fact that the fluorescence of the polycyclic aromatic compound is quenched by oxygen and sulfur dioxide. However, there have been few reports to date on the development and search of fluorescent dyes for measuring chloride ions based on fluorescence quenching, and as fluorescent dyes for analyzing halogen ions, 6-methoxy-1- (3-sulfo) is used. Propyl) quinolinium and 3- (10-methylacridinium-9-
Il) propionic acid tetrafluoroborate (Urbano)
E et al. Anal. Chem. 56: 427-
429, 1984) has been reported.
【0008】一般に塩化物イオンなどのハロゲンイオン
による蛍光消光はスターン−ボーマー式(Stern
O et al.Phys.Z.20:183−19
0,1919)で表され、ハロゲンイオンの濃度が等し
ければ消光定数が大きな蛍光色素ほどその蛍光強度は大
きく減少する。換言すれば、消光定数が大きな蛍光色素
ほど高感度にハロゲンイオンの計測を行うことができ
る。通常、塩化物イオンに対する有機蛍光色素の消光定
数は1M-1 以下と小さいが、上記2種類の蛍光色素の
塩化物イオンに対する消光定数は1〜10M-1 と大き
く、高感度に塩化物イオンの濃度を計測することが可能
である。Generally, fluorescence quenching by halogen ions such as chloride ions is carried out by the Stern-Boomer system (Stern
O et al. Phys. Z. 20: 183-19
0, 1919), the fluorescent intensity of a fluorescent dye having a larger extinction constant is greatly reduced if the concentration of halogen ions is equal. In other words, the higher the extinction constant of the fluorescent dye, the more sensitively the halogen ion can be measured. Usually, the quenching constants of organic fluorescent dyes for chloride ions are as small as 1 M -1 or less, but the quenching constants of the above two types of fluorescent dyes for chloride ions are large at 1-10 M -1, which is highly sensitive to chloride ions. It is possible to measure the concentration.
【0009】しかしながら、原子量が大きいハロゲンイ
オンほど強く蛍光消光を引き起こすため、蛍光消光に基
づく塩化物イオンの分析においても臭化物イオンやヨウ
化物イオンが大きな妨害となる。However, since halogen ions having a large atomic weight cause fluorescence quenching to a greater extent, bromide ions and iodide ions are a major obstacle in the analysis of chloride ions based on fluorescence quenching.
【0010】したがって、これら妨害イオンによる影響
の少ない塩化物イオン濃度の計測を可能にするために、
塩化物イオンに対して大きな消光定数を有し、臭化物イ
オンやヨウ化物イオンによる消光の影響が小さな蛍光色
素が要望されていた。Therefore, in order to enable the measurement of the chloride ion concentration, which is less affected by these interfering ions,
There has been a demand for a fluorescent dye that has a large quenching constant for chloride ions and has a small effect of quenching by bromide or iodide ions.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】塩化物イオンによる蛍
光色素の蛍光消光を利用した分析方法は、塩化物イオン
濃度の増加に伴い蛍光色素からの蛍光強度が減少するこ
とを利用して、その蛍光強度変化から間接的に塩化物イ
オン濃度を測定するものである。したがって、塩化物イ
オンにより消光される数多くの有機あるいは無機の蛍光
色素を利用することができる。更に、これら蛍光色素か
ら塩化物イオンに対して特異的に大きな消光定数をもつ
化合物を探索することにより、塩化物イオンの選択的な
計測が可能になる。An analysis method utilizing the fluorescence quenching of a fluorescent dye by chloride ion utilizes the fact that the fluorescence intensity from the fluorescent dye decreases as the chloride ion concentration increases, and The chloride ion concentration is indirectly measured from the intensity change. Therefore, many organic or inorganic fluorescent dyes that are quenched by chloride ions can be used. Furthermore, by searching for compounds having a large quenching constant specifically for chloride ion from these fluorescent dyes, it becomes possible to selectively measure chloride ion.
【0012】しかしながら、これまでに塩化物イオンを
計測する目的で報告された蛍光色素は共存するハロゲン
イオンとくにヨウ化物イオンにより強く消光され、この
ようなイオンが共存する試料については高精度な塩化物
イオンの計測が困難であった。 本発明は、ヨウ化物イ
オンに代表される妨害種の存在下であっても、蛍光消光
により選択的に塩化物イオンを検出できる蛍光色素を見
いだし、該蛍光色素を用いた塩化物イオンの選択的な連
続分析方法を提供することを目的とする。However, fluorescent dyes which have been reported for the purpose of measuring chloride ions have been strongly quenched by coexisting halogen ions, particularly iodide ions, and a highly accurate chloride compound can be prepared for samples in which such ions coexist. It was difficult to measure the ions. The present invention has found a fluorescent dye capable of selectively detecting chloride ion by fluorescence quenching even in the presence of an interfering species typified by iodide ion, and selectively uses the fluorescent dye to selectively detect chloride ion. The purpose of the present invention is to provide a continuous analysis method.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明者は、蛍光消光に
基づく塩化物イオンの分析において、上記の観点から蛍
光色素の探索を行い、3,6−ビス(ジメチルアミノ)
アクリジン及びその誘導体が優れた蛍光色素であること
を見いだし、本発明を完成するに至った。In the analysis of chloride ions based on fluorescence quenching, the present inventor conducted a search for fluorescent dyes from the above-mentioned viewpoint, and found 3,6-bis (dimethylamino)
We have found that acridine and its derivatives are excellent fluorescent dyes, and completed the present invention.
【0014】すなわち、本発明は、塩化物イオンにより
蛍光消光する蛍光色素を使用して、試料中の塩化物イオ
ン濃度を検出する蛍光分析方法において、該蛍光色素と
して式(1)That is, the present invention provides a fluorescence analysis method for detecting the concentration of chloride ion in a sample using a fluorescent dye that quenches fluorescence by chloride ion, and the fluorescent dye is represented by the formula (1):
【0015】[0015]
【化3】 で示される3,6−ビス(ジメチルアミノ)アクリジン
およびその誘導体を使用することを特徴とする塩化物イ
オンの蛍光分析方法である。[Chemical 3] The method for fluorescence analysis of chloride ion is characterized by using 3,6-bis (dimethylamino) acridine and its derivative represented by
【0016】また、本発明の蛍光分析方法は、蛍光色素
として、式(2)Further, the fluorescence analysis method of the present invention uses the formula (2) as the fluorescent dye.
【0017】[0017]
【化4】 (但し、Rは炭素数1〜30のアルキル置換基、I-は
ハロゲンイオンを表す。)で示される3,6−ビス(ジ
メチルアミノ)−10−アルキルアクリジニウムイオン
のハロゲン化物を使用することを含むものである。[Chemical 4] (However, R is an alkyl substituent having 1 to 30 carbon atoms and I − represents a halogen ion.) Use of a halide of a 3,6-bis (dimethylamino) -10-alkylacridinium ion. Is included.
【0018】また、本発明の蛍光分析法は、前記式
(2)で示される蛍光色素を担体に固定し、この担体を
試料溶液と接触させて該蛍光色素を消費することなく塩
化物イオンの濃度検出を連続的に行うことを含むもので
ある。Further, in the fluorescence analysis method of the present invention, the fluorescent dye represented by the above formula (2) is immobilized on a carrier, and the carrier is brought into contact with a sample solution to remove chloride ion without consuming the fluorescent dye. This includes continuously detecting the concentration.
【0019】また、本発明の蛍光分析法は、前記式
(2)で示されるハロゲン化物が臭化物であることを含
むものである。The fluorescence analysis method of the present invention includes that the halide represented by the above formula (2) is bromide.
【0020】[0020]
【作用】塩化物イオンなどのハロゲンイオンによる蛍光
消光は、光励起された蛍光色素の励起エネルギーがハロ
ゲンイオンへと移動し、蛍光色素が蛍光を発することな
く基底状態へと緩和することに基づく。Fluorescence quenching by halogen ions such as chloride ions is based on the fact that the excitation energy of the photoexcited fluorescent dye is transferred to the halogen ions and the fluorescent dye relaxes to the ground state without emitting fluorescence.
【0021】したがって、分析に際しては所定濃度の蛍
光色素を予め試料溶液に溶解しておくか、あるいは予め
蛍光色素が添加できない場合には、所定濃度になるよう
分析直前に蛍光色素を試料溶液に添加し、その蛍光強度
を測定する。塩化物イオンが存在しないときの所定濃度
の蛍光色素溶液の蛍光強度を求めておき、塩化物イオン
の有無におけるそれぞれの蛍光強度から塩化物イオン濃
度を求める。Therefore, at the time of analysis, a fluorescent dye having a predetermined concentration is dissolved in the sample solution in advance, or when the fluorescent dye cannot be added in advance, the fluorescent dye is added to the sample solution immediately before the analysis so that the concentration becomes a predetermined concentration. Then, the fluorescence intensity is measured. The fluorescence intensity of the fluorescent dye solution having a predetermined concentration in the absence of chloride ions is determined in advance, and the chloride ion concentration is determined from the respective fluorescence intensities in the presence or absence of chloride ions.
【0022】また、試料溶液中への蛍光色素の拡散や流
出あるいは毒性などにより試料溶液へ蛍光色素を直接添
加することが困難な場合は、蛍光色素の10位にある置
換基を用いて蛍光色素を適当な担体へ固定し、この担体
を試料溶液と接触させてその蛍光強度から塩化物イオン
濃度を測定する。この方法を用いれば、分析に際して蛍
光色素を消費することなく、分析後は担体とともに蛍光
色素を全て回収することができる。When it is difficult to directly add the fluorescent dye to the sample solution due to diffusion, outflow, toxicity, etc. of the fluorescent dye into the sample solution, the fluorescent dye is used by using the substituent at the 10-position of the fluorescent dye. Is fixed to an appropriate carrier, and the carrier is brought into contact with a sample solution to measure the chloride ion concentration from the fluorescence intensity. By using this method, the fluorescent dye can be collected together with the carrier after the analysis without consuming the fluorescent dye during the analysis.
【0023】例えば、3,6−ビス(ジメチルアミノ)
−10−アルキルアクリジニウムイオンの蛍光特性(蛍
光強度、励起波長、あるいは蛍光波長)は10位のアル
キル鎖長に殆ど依存しないので、適当なアルキル基を1
0位の位置に導入し、アルキル鎖の疎水性を利用して蛍
光色素を担体へ物理的に固定する。10位の位置に導入
するアルキル基は、好ましくは炭素原子数1〜30のも
のである。For example, 3,6-bis (dimethylamino)
Since the fluorescence characteristics (fluorescence intensity, excitation wavelength, or fluorescence wavelength) of -10-alkylacridinium ion hardly depend on the alkyl chain length at the 10-position, an appropriate alkyl group is
Introduced at the 0 position, the hydrophobicity of the alkyl chain is used to physically fix the fluorescent dye to the carrier. The alkyl group introduced at the 10-position is preferably one having 1 to 30 carbon atoms.
【0024】3,6−ビス(ジメチルアミノ)−10−
アルキルアクリジニウムイオンの10位のアルキル基は
ハロゲン原子、スルホネート基、アミノ基、スチリル
基、ニトロ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ケト
ン基、シアノ基、3級以上の置換もしくは未置換アルキ
ル基、置換もしくは未置換アリール基、置換もしくは未
置換シクロアルキル基を含んでいてもよい。3,6-bis (dimethylamino) -10-
The alkyl group at the 10-position of the alkyl acridinium ion is a halogen atom, a sulfonate group, an amino group, a styryl group, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a ketone group, a cyano group, a tertiary or higher substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted group Alternatively, it may contain an unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group.
【0025】また、このアルキル基はマレイミドやスク
シンイミドなどの反応活性基で修飾されていてもよい。
反応活性基で修飾された蛍光色素は−SHなどの官能基
をもつ化合物あるいはこれら官能基をもつ担体表面に化
学的に固定することが可能であり、蛍光色素を化学的に
固定した担体を分析に供することもできる。The alkyl group may be modified with a reactive group such as maleimide or succinimide.
A fluorescent dye modified with a reactive group can be chemically immobilized on a compound having a functional group such as -SH or on the surface of a carrier having these functional groups, and the carrier on which the fluorescent dye is chemically immobilized can be analyzed. You can also use it.
【0026】蛍光色素を固定する担体としては、クロマ
トグラフィーなどに用いられる粒子状担体や機能性膜の
材料となる高分子化合物あるいはゲル状化合物などが挙
げられる。例えば、多孔質ガラス、ゼオライト、シリカ
ゲル、アルミナなどの粒子状担体、イオン交換樹脂、ポ
リメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ウレタンな
どの高分子化合物あるいはポリビニルアルコール、ポリ
アクリルアミドなどのゲル状化合物などである。Examples of the carrier for immobilizing the fluorescent dye include a particulate carrier used for chromatography and the like, and a polymer compound or a gel compound as a material of the functional film. Examples thereof include particulate carriers such as porous glass, zeolite, silica gel and alumina, ion exchange resins, polymer compounds such as polymethylmethacrylate, polyvinyl chloride and urethane, and gel compounds such as polyvinyl alcohol and polyacrylamide.
【0027】なお、3,6−ビス(ジメチルアミノ)−
10−アルキルアクリジニウムイオンは陽イオンであ
り、対イオンとして臭化物イオンのほか塩化物イオンな
どのハロゲンイオン、水酸化物イオン、チオシアン酸イ
オン、ホウ酸イオン、過塩素酸イオンなどの陰イオンを
対イオンとする蛍光色素を本発明の分析方法に用いるこ
ともできる。It should be noted that 3,6-bis (dimethylamino)-
The 10-alkylacridinium ion is a cation, and as a counter ion, a halogen ion such as bromide ion, anion such as chloride ion, hydroxide ion, thiocyanate ion, borate ion, and perchlorate ion are paired. A fluorescent dye used as an ion can also be used in the analysis method of the present invention.
【0028】本発明の蛍光分析方法は、化成品の原料や
中間生成物あるいは最終生成物における塩化物イオンの
計測に好適である。また、工業プラントにおける冷却水
や廃水などの分析にも適用可能である。更に、地下水や
河川水などの環境水あるいは血液や細胞内液などの生体
試料における塩化物イオンの計測にも用いることができ
る。特に、試料溶液をポンプにより送液し、この流れの
中に蛍光色素を固定した担体を設置して、その蛍光強度
を測定することにより、蛍光色素を消費することなく連
続的に塩化物イオン濃度をモニタすることができる。The fluorescence analysis method of the present invention is suitable for measuring chloride ions in raw materials of chemical products, intermediate products or final products. It can also be applied to analysis of cooling water, waste water, etc. in industrial plants. Further, it can be used for measurement of chloride ions in environmental water such as groundwater and river water, or biological samples such as blood and intracellular fluid. In particular, the sample solution is sent by a pump, a carrier on which a fluorescent dye is fixed is installed in this flow, and the fluorescence intensity is measured, so that the chloride ion concentration can be continuously measured without consuming the fluorescent dye. Can be monitored.
【0029】被検試料としては、水溶液が望ましいが、
エタノールやアセトニトリルなど水に可溶な有機溶媒が
溶解していても構わない。また、試料溶液のpHは中性
付近が望ましいが、3,6−ビス(ジメチルアミノ)−
10−アルキルアクリジニウムイオンの蛍光特性はpH
3〜11の範囲で殆ど変化しないので広範なpH領域に
おいて分析が可能である。更に、3,6−ビス(ジメチ
ルアミノ)−10−アルキルアクリジニウムイオンの蛍
光特性は試料溶液のイオン強度にも殆ど依存しないの
で、広範なイオン強度をもつ試料を本発明の分析方法に
使用することができる。すなわち、上記のような蛍光色
素の蛍光特性により、分析操作においては試料のpH調
整やイオン強度調整などの前処理が不必要となり、広範
な測定対象についてin situな連続分析方法を提
供することが可能になる。An aqueous solution is desirable as the test sample,
A water-soluble organic solvent such as ethanol or acetonitrile may be dissolved. The pH of the sample solution is preferably around neutral, but 3,6-bis (dimethylamino)-
The fluorescence characteristic of 10-alkylacridinium ion is pH.
Since there is almost no change in the range of 3 to 11, analysis is possible in a wide pH range. Furthermore, since the fluorescence property of 3,6-bis (dimethylamino) -10-alkylacridinium ion hardly depends on the ionic strength of the sample solution, a sample having a wide range of ionic strength is used for the analysis method of the present invention. be able to. That is, due to the above-mentioned fluorescence characteristics of the fluorescent dye, pretreatment such as pH adjustment and ionic strength adjustment of the sample is unnecessary in the analysis operation, and it is possible to provide an in situ continuous analysis method for a wide range of measurement targets. It will be possible.
【0030】3,6−ビス(ジメチルアミノ)アクリジ
ンおよびその誘導体の蛍光を測定するための励起光源と
しては、フィルターや回折格子で分光したタングステン
ランプやキセノンランプあるいは発光ダイオードなどを
用いることができる。また、3,6−ビス(ジメチルア
ミノ)アクリジンおよびその誘導体の励起極大波長は4
90nm付近にあり、これは市販のアルゴンイオンレー
ザーの発振波長(488nm)とよく一致しているの
で、レーザーを励起光源とすることも可能である。とく
に試料へ蛍光色素を十分量添加できない場合、また担体
への蛍光色素の固定量が少ない場合、ランプ励起では十
分な蛍光強度が得られず分析には支障がある。このよう
な場合、レーザーを励起光源として高感度に蛍光を測定
し、これより塩化物イオン濃度を精度よく求める。蛍光
色素からの蛍光はフィルターや回折格子を用いて励起光
と分離し、その強度をフォトダイオードや光電子倍増管
あるいはCCDカメラにより測定する。As an excitation light source for measuring the fluorescence of 3,6-bis (dimethylamino) acridine and its derivative, a tungsten lamp, a xenon lamp or a light emitting diode which is dispersed by a filter or a diffraction grating can be used. The maximum excitation wavelength of 3,6-bis (dimethylamino) acridine and its derivatives is 4
Since it is around 90 nm, which is in good agreement with the oscillation wavelength (488 nm) of a commercially available argon ion laser, it is possible to use a laser as the excitation light source. In particular, when the fluorescent dye cannot be added to the sample in a sufficient amount, or when the amount of the fluorescent dye immobilized on the carrier is small, sufficient fluorescence intensity cannot be obtained by lamp excitation, which hinders analysis. In such a case, fluorescence is measured with high sensitivity using a laser as an excitation light source, and the chloride ion concentration is obtained from this accurately. The fluorescence from the fluorescent dye is separated from the excitation light by using a filter or a diffraction grating, and its intensity is measured by a photodiode, a photomultiplier tube or a CCD camera.
【0031】また本発明に係る色素を用いる蛍光分析方
法は、単に塩化物イオンの濃度の測定だけでなく、塩化
物イオンが関与する反応において塩化物イオン量と化学
量論的な関係にある化学種の分析にも用いることができ
る。例えば、有機化合物へのハロゲン付加反応や脱ハロ
ゲン化反応において本発明の分析方法により塩化物イオ
ンの濃度を測定し、これより原料有機化合物の量や反応
生成物の量を間接的に求めることができる。Further, the fluorescence analysis method using the dye according to the present invention is not limited to the measurement of the concentration of chloride ion, but a chemical which has a stoichiometric relationship with the amount of chloride ion in a reaction involving chloride ion. It can also be used for species analysis. For example, in the halogen addition reaction or dehalogenation reaction to an organic compound, the concentration of chloride ion can be measured by the analysis method of the present invention, and the amount of the raw material organic compound or the amount of the reaction product can be indirectly determined from this. it can.
【0032】[0032]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、これら実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。The present invention will be described in detail below with reference to examples, but these examples do not limit the scope of the present invention.
【0033】実施例1 〈塩化物イオンによる3,6−ビス(ジメチルアミノ)
−10−ドデシルアクリジニウムブロミドの蛍光消光〉 (1)1μMの3,6−ビス(ジメチルアミノ)−10
−ドデシルアクリジニウムブロミド(市販品)を含有す
る0.1Mリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を調製
した。これに所定濃度(10-4乃至100M)となるよ
うに塩化カリウムを溶解した。Example 1 <3,6-bis (dimethylamino) with chloride ion
Fluorescence quenching of -10-dodecyl acridinium bromide> (1) 1 μM 3,6-bis (dimethylamino) -10
A 0.1 M potassium phosphate buffer solution (pH 7.0) containing dodecyl acridinium bromide (commercially available product) was prepared. It was dissolved potassium chloride to a predetermined concentration (10 -4 to 10 0 M) thereto.
【0034】(2)励起波長490nm、蛍光波長53
0nmにおいて上記溶液の蛍光強度を測定し、塩化物イ
オン濃度が0Mのときの蛍光強度を1として相対蛍光強
度を求めた。(2) Excitation wavelength 490 nm, fluorescence wavelength 53
The fluorescence intensity of the above solution was measured at 0 nm, and the relative fluorescence intensity was determined by setting the fluorescence intensity when the chloride ion concentration was 0 M to 1.
【0035】この結果を図1に示す。FおよびF0を塩
化物イオンが存在するとき及び存在しないときの蛍光強
度、kを消光定数、〔Cl〕を塩化物イオン濃度とする
と、スターン−ボーマー式は次式で表される。The results are shown in FIG. When F and F 0 are fluorescence intensities in the presence and absence of chloride ions, k is an extinction constant, and [Cl] is a chloride ion concentration, the Stern-Boomer equation is represented by the following equation.
【0036】[0036]
【数1】F/F0=(1+k〔Cl〕)-1 図1及び上式により塩化物イオンに対する消光定数kを
求めたところ6.7M-1となった。## EQU1 ## F / F 0 = (1 + k [Cl]) -1 When the extinction constant k for chloride ion was determined from FIG. 1 and the above equation, it was 6.7 M -1 .
【0037】比較例1 〈塩化物イオンによる6−メトキシ−1−(3−スルホ
プロピル)キノリニウム及び3−(10−メチルアクリ
ジニウム−9−イル)プロピオン酸4フッ化ホウ酸塩の
蛍光消光〉 (1)1μMの6−メトキシ−1−(3−スルホプロピ
ル)キノリニウム、3−(10−メチルアクリジニウム
−9−イル)プロピオン酸4フッ化ホウ酸塩をそれぞれ
含有する0.1Mリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)
を調製した。これら各溶液に所定濃度(10-4乃至10
0M)となるように塩化カリウムを溶解した。Comparative Example 1 <Fluorescence quenching of 6-methoxy-1- (3-sulfopropyl) quinolinium and 3- (10-methylacridinium-9-yl) propionic acid tetrafluoroborate with chloride ion (1) 0.1 M phosphorus containing 1 μM 6-methoxy-1- (3-sulfopropyl) quinolinium and 3- (10-methylacridinium-9-yl) propionic acid tetrafluoroborate, respectively Phosphate buffer (pH 7.0)
Was prepared. Each of these solutions has a predetermined concentration (10 -4 to 10
Potassium chloride was dissolved so that the concentration became 0 M).
【0038】(2)表1に示す励起波長及び蛍光波長に
おいて上記溶液の蛍光強度を測定し、塩化物イオンの濃
度が0Mのときの蛍光強度を1として相対蛍光強度を求
めた。(2) The fluorescence intensity of the above solution was measured at the excitation wavelength and the fluorescence wavelength shown in Table 1, and the relative fluorescence intensity was determined with the fluorescence intensity when the chloride ion concentration was 0M as 1.
【0039】[0039]
【表1】 実施例1と同様にスターン−ボーマー式により消光定数
kを求めたところ、6−メトキシ−1−(3−スルホプ
ロピル)キノリニウムの場合が7.6M-1、3−(10
−メチルアクリジニウム−9−イル)プロピオン酸の場
合が9.3M-1であった。3,6−ビス(ジメチルアミ
ノ)−10−ドデシルアクリジニウムがこれら蛍光色素
に匹敵する大きな消光定数を有することがわかった。[Table 1] When the extinction constant k was determined by the Stern-Boomer equation in the same manner as in Example 1, it was 7.6M −1 , 3- (10 in the case of 6-methoxy-1- (3-sulfopropyl) quinolinium.
In the case of -methylacridinium-9-yl) propionic acid, it was 9.3 M -1 . It was found that 3,6-bis (dimethylamino) -10-dodecyl acridinium has a large extinction constant comparable to these fluorescent dyes.
【0040】実施例2 〈塩化物イオンによる3,6−ビス(ジメチルアミノ)
アクリジンおよび3,6−ビス(ジメチルアミノ)−1
0−ヘキサデシルアクリジニウムブロミドの蛍光消光〉 (1)1μMの3,6−ビス(ジメチルアミノ)アクリ
ジン(市販品)、1μMの3,6−ビス(ジメチルアミ
ノ)−10−ヘキサデシルアクリジニウムブロミド(K
awabata Y et al.Anal.Che
m.62:2054−2055,1990により合成)
をそれぞれ含有する0.1Mリン酸カリウム緩衝液(p
H7.0)を調製した。これら各溶液に所定濃度(10
-4乃至10 0 M)となるように塩化カリウムを溶解し
た。Example 2 <3,6-bis (dimethylamino) with chloride ion
Acridine and 3,6-bis (dimethylamino) -1
Fluorescence quenching of 0-hexadecylacridinium bromide> (1) 1 μM of 3,6-bis (dimethylamino) acryi
Gin (commercially available), 1 μM 3,6-bis (dimethylamido)
No) -10-hexadecyl acridinium bromide (K
awabata Y et al. Anal. Che
m. 62: 2054-2055, 1990)
0.1M potassium phosphate buffer solution (p
H7.0) was prepared. A predetermined concentration (10
-FourThrough 10 0 M) to dissolve potassium chloride so that
It was
【0041】(2)励起波長490nm、蛍光波長53
0nmにおいて上記溶液の蛍光強度を測定し、塩化物イ
オンに対する消光定数を算出した。得られた消光定数
は、3,6−ビス(ジメチルアミノ)アクリジンの場合
は7.3M-1、3,6−ビス(ジメチルアミノ)−10
−ヘキサデシルアクリジニウムブロミドの場合は6.4
M-1 であった。3,6−ビス(ジメチルアミノ)アク
リジンおよびその10位アルキル置換体は塩化物イオン
に対して大きな消光定数を有することが確認された。(2) Excitation wavelength 490 nm, fluorescence wavelength 53
The fluorescence intensity of the above solution was measured at 0 nm, and the quenching constant for chloride ion was calculated. The obtained extinction constant is 7.3 M -1,3,6 - bis (dimethylamino) -10 in the case of 3,6-bis (dimethylamino) acridine.
-6.4 for hexadecyl acridinium bromide
It was M -1 . It was confirmed that 3,6-bis (dimethylamino) acridine and its substituted alkyl at the 10-position have a large quenching constant for chloride ions.
【0042】実施例3 〈塩化物イオンの蛍光分析におけるヨウ化物イオンの妨
害〉 (1)1μMの3,6−ビス(ジメチルアミノ)−10
−ドデシルアクリジニウムブロミド、1μMの6−メト
キシ−1−(3−スルホプロピル)キノリニウム、1μ
Mの3−(10−メチルアクリジニウム−9−イル)プ
ロピオン酸4フッ化ホウ酸塩をそれぞれ含有する0.1
Mリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を調製した。こ
れら各溶液にヨウ化カリウム(1mM)および所定濃度
(10-4乃至100 )となるように塩化カリウムを溶解
した。Example 3 <Interference of iodide ion in fluorescence analysis of chloride ion> (1) 1 μM 3,6-bis (dimethylamino) -10
-Dodecyl acridinium bromide, 1 μM 6-methoxy-1- (3-sulfopropyl) quinolinium, 1 μ
0.1 containing M 3- (10-methylacridinium-9-yl) propionic acid tetrafluoroborate, respectively.
An M potassium phosphate buffer solution (pH 7.0) was prepared. Potassium iodide (1 mM) and potassium chloride were dissolved in each of these solutions to a predetermined concentration (10 −4 to 10 0 ).
【0043】(2)上記溶液の蛍光強度を測定し、塩化
物イオン濃度が0Mのときの蛍光強度を1として相対蛍
光強度を求めた。なお、蛍光測定における各色素に対す
る励起波長及び蛍光波長は比較例1と同様である。(2) The fluorescence intensity of the above solution was measured, and the relative fluorescence intensity was determined by setting the fluorescence intensity when the chloride ion concentration was 0 M to 1. The excitation wavelength and the fluorescence wavelength for each dye in the fluorescence measurement are the same as in Comparative Example 1.
【0044】(3)所定の塩化物イオン濃度において、
ヨウ化物イオンが存在しないときの相対蛍光強度(図
1)からヨウ化物イオンが存在するときの蛍光強度を差
し引いて、塩化物イオンの分析におけるヨウ化物イオン
の妨害を調べた。(3) At a predetermined chloride ion concentration,
The interference of iodide ion in the analysis of chloride ion was investigated by subtracting the fluorescence intensity in the presence of iodide ion from the relative fluorescence intensity in the absence of iodide ion (FIG. 1).
【0045】得られた結果を図2に示す。図中、縦軸は
ヨウ化物イオンが存在しないときの相対蛍光強度(真の
蛍光強度)からの誤差、横軸は塩化物イオン濃度であ
る。The obtained results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis represents the error from the relative fluorescence intensity (true fluorescence intensity) in the absence of iodide ions, and the horizontal axis represents the chloride ion concentration.
【0046】図2より、従来の塩化物イオンの分析に用
いられた蛍光色素と比較して、3,6−ビス(ジメチル
アミノ)−10−ドデシルアクリジニウムはヨウ化物イ
オンの妨害が極めて小さいことが確認された。As shown in FIG. 2, 3,6-bis (dimethylamino) -10-dodecylacridinium has extremely small interference with iodide ions as compared with the fluorescent dye used in the conventional chloride ion analysis. It was confirmed.
【0047】また、3,6−ビス(ジメチルアミノ)ア
クリジン、並びに3,6−ビス(ジメチルアミノ)−1
0−ヘキサデシルアクリジニウムブロミドを蛍光色素と
して用いて同様な実験を行い、これらの蛍光色素につい
てもヨウ化物イオンの妨害が極めて小さいことを確認し
た。Further, 3,6-bis (dimethylamino) acridine and 3,6-bis (dimethylamino) -1
Similar experiments were carried out using 0-hexadecylacridinium bromide as a fluorescent dye, and it was confirmed that the interference of iodide ions with these fluorescent dyes was extremely small.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明に係る蛍光色素は、従来の蛍光色
素と同様に高感度なハロゲンイオンの検出を可能にする
上、ハロゲンイオンの中でも塩化物イオンを選択的に検
出することが可能である。EFFECTS OF THE INVENTION The fluorescent dye according to the present invention enables highly sensitive detection of halogen ions as well as conventional fluorescent dyes, and also allows chloride ions to be selectively detected among halogen ions. is there.
【0049】従って、このような蛍光色素を用いる本発
明分析方法によれば、塩化物イオンの連続分析が可能で
あり、更に、従来技術において問題となっていたヨウ化
物イオン存在下での塩化物イオンの分析を正確に行うこ
とができる。Therefore, according to the analysis method of the present invention using such a fluorescent dye, continuous analysis of chloride ion is possible, and further, chloride in the presence of iodide ion, which has been a problem in the prior art, is present. The ions can be analyzed accurately.
【図1】実施例1に係る溶液の蛍光強度と塩化物イオン
濃度との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the fluorescence intensity and the chloride ion concentration of the solution according to Example 1.
【図2】実施例4に係る溶液について真の蛍光強度から
の誤差と塩化物イオン濃度との関係を示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the error from the true fluorescence intensity and the chloride ion concentration for the solution according to Example 4.
Claims (4)
素を使用して、試料中の塩化物イオン濃度を検出する蛍
光分析方法において、該蛍光色素として式(1) 【化1】 で示される3,6−ビス(ジメチルアミノ)アクリジン
およびその誘導体を使用することを特徴とする塩化物イ
オンの蛍光分析方法。1. In a fluorescence analysis method for detecting the concentration of chloride ion in a sample using a fluorescent dye that quenches fluorescence by chloride ion, the fluorescent dye is represented by the formula (1): 3. A method for fluorescence analysis of chloride ion, which comprises using 3,6-bis (dimethylamino) acridine and a derivative thereof represented by:
ハロゲンイオンを表す。)で示される3,6−ビス(ジ
メチルアミノ)−10−アルキルアクリジニウムイオン
のハロゲン化物を使用する請求項1に記載の蛍光分析方
法。2. A fluorescent dye of formula (2): (However, R is an alkyl substituent having 1 to 30 carbon atoms and I − represents a halogen ion.) A halide of a 3,6-bis (dimethylamino) -10-alkylacridinium ion represented by the formula is used. Item 2. The fluorescence analysis method according to Item 1.
に固定し、この担体を試料溶液と接触させて該蛍光色素
を消費することなく塩化物イオンの濃度検出を連続的に
行う請求項2に記載の蛍光分析方法。3. The fluorescent dye represented by the formula (2) is immobilized on a carrier, and the carrier is brought into contact with a sample solution to continuously detect the concentration of chloride ion without consuming the fluorescent dye. Item 3. The fluorescence analysis method according to Item 2.
臭化物である請求項2に記載の蛍光分析方法。4. The fluorescence analysis method according to claim 2, wherein the halide represented by the formula (2) is bromide.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6141370A JP3011855B2 (en) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Fluorescence analysis method of chloride ion and carrier for measuring chloride ion concentration used therein |
US08/493,346 US5691205A (en) | 1994-06-23 | 1995-06-21 | Fluorometric analysis of chloride ion and chemical sensor therefor |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH085628A true JPH085628A (en) | 1996-01-12 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002514308A (en) * | 1997-06-11 | 2002-05-14 | ネルコ ケミカル カンパニー | Semiconductor fluorimeter and method of using the same |
JP2002535623A (en) * | 1999-01-12 | 2002-10-22 | エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー | Optical-chemical sensor for detecting chloride |
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- 1994-06-23 JP JP6141370A patent/JP3011855B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2002535623A (en) * | 1999-01-12 | 2002-10-22 | エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー | Optical-chemical sensor for detecting chloride |
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