JPH10160699A - ナトリウムイオン選択性電極用イオノフォア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ナトリウムイオンに対する選択性が極めて良
好かつ応答性に優れたナトリウムイオン選択性電極用イ
オノフォアを提供する。 【解決手段】 下記一般式 【化１】 （式中、Ｒ¹及びＲ²は各々独立して水素又は炭素数１〜
１８のアルキル基であり、Ｒ³は炭素数１〜６のアルキ
ル基等である。）で示される化合物からなるナトリウム
イオン選択性電極用イオノフォア。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウムイオン
選択性電極用イオノフォアに関し、詳しくは、ナトリウ
ムイオンに対して可逆的な補足能を有し、特にイオン選
択性電極として用いるのに好適なナトリウムイオン選択
性電極用イオノフォアに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ナトリウムを選択的に検知したり
定量することは多くの分野でその必要性が認められてい
る。例えば、臨床検査の分野においてはヒト血清、血漿
及び尿中のナトリウム濃度を知ることは種々の病気を診
断するうえで無くてはならない手段となっている。特に
血清中のナトリウム濃度は健康なヒトで１３５から１４
５ミリモル／リットルと極めて狭い範囲に維持されてお
り、この数値の変動は身体の重大な異常に直結している
ので、その値を測定する診断的意義は大きい。またナト
リウムイオンは広く自然界に存在するために、これらを
制御しなくてはならない工業的プロセス中や廃水中、お
よび河川中においてもその濃度の測定が広く行われてい
る。その他、最近では健康食に対する一般人の関心が高
まり、食品メーカーや消費者団体、個人消費者が食品中
のナトリウム濃度を測定したいという大きなニーズがあ
る。

【０００３】これらのニーズを満たしうる技術がイオン
選択性電極法である。イオン選択性電極法は試料を破壊
することなく、簡単な設備でイオン濃度を測定すること
のできる極めて有用な測定手段である。イオン選択性電
極法の利点は、この他、広い濃度範囲にわたって測定が
可能であること、短時間で測定が行えること、一本の電
極で繰り返し測定が行えること等である。イオン選択性
電極以外にナトリウムイオン濃度を測定する手段として
はプラズマ発光分光分析法、原子吸光法、炎光法等が或
るが、いずれもガス供給装置が必要であるなど装置が大
きく価格も高価である。

【０００４】イオン選択性電極でナトリウムイオン濃度
を測定する際には、その電極が有する固有のイオン選択
性、及び試料中に含まれる共存物質に対する影響に注意
する必要がある。

【０００５】すべての電極は共存するイオンに対する許
容限界濃度が存在し、それ以上の濃度環境でのナトリウ
ムイオン測定は結果に大きな誤差を含む。電極の選択性
が高いほど高濃度の妨害イオン存在下での測定が可能と
なり、使用に際しては予め選択性を把握しておく必要が
ある。

【０００６】さらに、例えば臨床検査分野など、生体由
来の試料を測定する際には、共存するタンパク質等の影
響により、測定所要時間が長くなったり、測定値に誤差
を与える場合があり、検査業務に支障をきたすことがあ
るため注意を要する。

【０００７】イオン選択性電極は、無機物から構成され
るものと有機物から構成されるものとがある。後者はイ
オノフォアと呼ばれるイオンを選択的に取り込む機能を
有する環状または非環状の化合物を主成分としており、
この化合物がイオンと選択的に錯化する現象を利用して
いる。イオノフォアとしてよく知られた化合物としては
ペダーソンの発見したクラウンエーテルが挙げられる。
従来よりナトリウムイオン選択性電極用のイオノフォア
として実用化されているのは、環状化合物であるクラウ
ンエーテルから誘導されたものであり、特にビス-１２-
クラウン-４誘導体が使われてきた。これは、ナトリウ
ムイオンのイオノフォアとしてこれまで実用的に用いら
れているもののうち最も選択性が高く、カリウムイオン
に対する選択係数Ｋは、およそｌｏｇＫ_Na,K＝−２であ
る（この数値が低いほど良好な選択性を示す。） 最近、カリックスアレーン化合物が非常に高いナトリウ
ムイオン選択性を有しているという特徴から、イオン選
択性電極用のイオノフォアとして検討されている。例え
ば榊ら （ Journal of Inclusion Phenomena and Molec
ular Recognition in Chemistry誌、１４巻、２８５ペ
ージ、１９９２年） によって合成されたカリックス
［４］アレーンのテトラ（ｔ-オクチル）エトキシカル
ボニルメチルエーテル誘導体のカリウムイオンに対する
選択係数は、ｌｏｇＫ_Na、K＝−３．１であることが知ら
れている。しかしながら上記カリックスアレーン誘導体
を使用したイオン選択性電極によって生体由来の試料を
測定する場合には、試料中に共存するタンパク質等の影
響を受けるため、測定時に測定電位のドリフトが生じ、
ナトリウムイオン濃度の測定がかならずしも正確にでき
ないばかりでなく、測定時間が長くかかるという問題点
があった（例えば、Ｄ．Ｄｉａｍｏｎｄ、 Journal of
Inclusion Phenomena and Molecular Recognition in C
hemistry誌、１９巻、１５６ページ、１９９４年）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、選択
性が高く、かつ生体由来の試料の測定時に共存物質の影
響を受けないナトリウムイオン選択性電極用イオノフォ
ア及びナトリウムイオン選択性感応膜を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高い選択
性を有しかつタンパク質等の影響を受けない、優れたナ
トリウムイオン選択性電極を開発すべく研究を重ねた結
果、特定の化合物からなるナトリウムイオン選択性電極
用イオノフォア及び該特定の化合物からなるナトリウム
イオン選択性感応膜の調製に成功し、本発明を完成させ
るに至った。

【００１０】即ち、本発明は下記一般式（１）

【００１１】

【化３】

【００１２】｛式中、Ｒ¹及びＲ²は各々独立して水素又
は炭素数１〜１８のアルキル基であり、Ｒ³は炭素数１
〜６のアルキル基又は下記式（２）に示されるいずれか
の基である。

【００１３】

【化４】

【００１４】（式中、Ｒ⁴は炭素数１〜６のアルキル基
であり、ｎは１〜３の整数である。）｝で示される化合
物からなるナトリウムイオン選択性電極用イオノフォア
である。

【００１５】また、他の本発明は上記一般式（１）で示
される化合物からなるナトリウム選択性電極用イオノフ
ォア及び熱可塑性樹脂からなることを特徴とするナトリ
ウムイオン選択性感応膜であり、さらに、その一部が該
感応膜で構成される容器中に内部標準液及び内部標準電
極が内蔵されてなることを特徴とするナトリウムイオン
選択性電極である。

【００１６】前記一般式（１）で示される化合物からな
るナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアは、ナト
リウムイオンに対する選択性が極めて優れておりかつ、
タンパク質等の影響を受けにくい。

【００１７】該イオノフォアをナトリウムイオン選択性
電極用のイオノフォアとして用いた場合、前述したビス
-12-クラウン-4誘導体よりも高い選択性を示し、生体試
料、例えば血清測定において迅速、正確な測定が行え
る。

【００１８】本発明で使用される前記一般式（１）で示
される化合物が、ナトリウムイオンに対して著しく高い
選択性、およびタンパク質等の影響を非常に受けにくい
正確な理由は未だ明らかではないが、前記一般式（１）
で示される化合物のクラウン環およびカリックスアレー
ン骨格のエーテル酸素原子からなる空隙がナトリウムイ
オンの配位に適していること、さらに、分子内にフェノ
ール性水酸基が存在するため、４個のフェノール性水酸
基がすべて置換された通常のカリックスアレーン系イオ
ノフォアと比較し、非常に親水的構造をしているため、
タンパク質等が吸着しにくく、結果としてタンパク質等
の影響を受けにくいためと推測される。

【００１９】

【発明の実施の態様】本発明でナトリウムイオン選択性
イオノフォアとして使用される前記一般式（１）で示さ
れる化合物中のＲ¹及びＲ²は、各々独立して、水素（無
置換）、炭素数１〜１８までの直鎖または分岐のアルキ
ル基である。炭素数がこれより多い場合には、用いる可
塑剤との相溶性が低下し、応答速度、選択性の低下がみ
られる。特に好適なＲ¹及びＲ²を例示すれば、直鎖アル
キル基としてはブチル基、オクチル基、ドデシル基およ
びステアリル基等が、分岐アルキル基としては２−エチ
ルヘキシル基、1,1,3,3-テトラメチルブチル基および４
−エチルオクチル基等が挙げられる。

【００２０】Ｒ³は炭素数１〜６のアルキル基又は前記
一般式（２）で示されるいずれかの基である。Ｒ³がア
ルキル基である場合、炭素数が７以上のときには、イオ
ノフォアの疎水性が増し、耐タンパク汚染性の低下がみ
られる。Ｒ³として好適なアルキル基を例示すれば、エ
チル基、イソプロピル基、ヘキシル基等が挙げられる。
また、Ｒ³が前記一般式（２）で示されるいずれかの基
である場合、式中のＲ⁴は炭素数１〜６のアルキル基で
あり、ｎは１〜３の整数である。炭素数が７以上の場合
には、イオノフォアの疎水性が増し、耐タンパク汚染性
の低下がみられる。またｎが４以上の場合には、イオノ
フォアの親水性が増すためイオノフォアが感応膜から水
中に溶出し寿命が短くなりやすい。Ｒ⁴として好適なア
ルキル基を例示すれば、メチル基、エチル基、２−エチ
ルブチル基等が挙げられる。

【００２１】本発明で好適に使用される前記一般式
（１）で示される化合物は、前記一般式（１）における
Ｒ¹〜Ｒ³の組み合わせが下記表１に示される組み合わせ
の化合物である。

【００２２】

【表１】

【００２３】本発明で使用される前記一般式（１）で示
される化合物の製造方法は特に限定されるものではな
く、如何なる方法を採用してもよいが、以下の方法で製
造するのが一般的である。即ち、下記一般式（３）

【００２４】

【化５】

【００２５】（式中、Ｒ¹及びＲ²は各々独立して水素又
は炭素数１〜１８のアルキル基である）で示される化合
物と脱離基を有するアルキル、エステル、アミドまたは
エーテル化合物とを溶媒中で塩基存在下反応させる事に
より目的の化合物を得ることが出来る。この時、好適に
使用される脱離基を有するアルキル、エステル、アミド
およびエーテル化合物としては、それぞれ、臭化エチ
ル、ブロモ酢酸エチルエステル、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−
ジエチルアセトアミドおよび２−ブロモエチルエチルエ
ーテルアミドが挙げられ、塩基としては、炭酸カリウ
ム、水素化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ
る。また好適な溶媒としては、ジメチルホルムアミド、
テトラハイドロフラン等の極性有機溶媒が挙げられる。

【００２６】上記反応における反応温度等その他反応条
件は、使用する前記一般式（３）で示される化合物の種
類、各反応試剤の種類およびこれらの組み合わせによっ
て適宜決定されるが、通常は、−２０℃〜溶媒の沸点
（溶媒還流下）で行われる。また、高収率で目的物を得
るために、反応は無水溶媒を用い、窒素雰囲気下で行う
のが好ましい。得られた化合物の精製には再結晶、カロ
ムクロマトグラフィーなど一般に用いられる方法を採用
することができる。

【００２７】具体的な製造方法を例示すれば、前記一般
式（３）式で示される化合物においてＲ¹、Ｒ²がともに
水素である化合物を用い、脱離基を有するエステル化合
物としてブロモ酢酸エチルエステルを、塩基として炭酸
カリウムを用いて、これらを無水アセトン中で加熱還流
下で反応させた後、溶媒を除去し、次いでカラムクロマ
トグラフィーを行った後、さらにエタノール／クロロホ
ルム混合溶媒を用いて再結晶することにより、エステル
基を有する下記式（４）で示される化合物が純度良く得
られる。

【００２８】

【化６】

【００２９】（式中、Ｒ¹及びＲ²は各々独立して水素又
は炭素数１〜１８のアルキル基である） このようにして得られた化合物の構造は、赤外吸収スペ
クトル、プロトン核磁気共鳴スペクトル、質量分析、元
素分析など一般に化合物同定に用いられる分析手段によ
ってその構造を確認できる。

【００３０】前述のような方法によって得られた前記一
般式（１）で示される化合物は、ナトリウムイオンを選
択的に捕捉する能力が高く、ナトリウムイオンの選択的
吸着剤として使用したり、ナトリウム選択性電極の構成
部材として使用することができる。吸着剤としての使用
形態はナトリウムイオンの存在状態より相違するが、代
表的な例を具体的に示せば次のごとくである。即ち水溶
液中にカリウム塩と共存するナトリウム塩を選択的に抽
出除去するに際し、本発明の前記一般式（１）で示され
る化合物を水と混和しない有機溶媒に溶解し、その有機
溶媒を水層と接触させることにより、該ナトリウムイオ
ンを水層より選択的に有機溶媒中に抽出することができ
る。

【００３１】また、イオン選択性電極の感応膜部として
前記一般式（１）で示される化合物を含む組成物を使用
することによりナトリウムイオン選択性電極とすること
ができる。この時の前記一般式（１）で示される化合物
の固定化方法は特に限定されず、例えば、「イオン選択
性電極」（共立出版、１９７７）第７章；「イオン・セ
レクティブ・エレクトローズ・イン・アナリティカル・
ケミストリー」（プレナム・プレス、１９８７） [Ion
Selective Electrodes in Analytical Chemistry (Prem
um Press 1978)] 第３章及び第４章；アナリティカルケ
ミストリー誌 (Analytical Chemistry) ４７巻 ２２３
８頁（１９７５年）等に記載された種々の公知の方法を
採用することができる。

【００３２】即ち、前記一般式（１）で示される化合物
をニトロベンゼン、ジフェニルエーテル、ブロモベンゼ
ン等の水に不溶性の有機溶媒に溶解し、ガラスキャピラ
リー、セラミック多孔膜、高分子多孔膜に保持させ、こ
れらの部材をイオン選択性電極の測定液と接触する部分
の構成部材の一部とする方法、前記一般式（１）で示さ
れる化合物を熱可塑性樹脂とともに、あるいは熱可塑性
樹脂とさらに他の成分とともに適当な方法、例えば、共
通溶媒に溶解した後溶媒を蒸発せしめて膜状物を一旦形
成し得られた膜をこの膜状物を電極に取り付けるか、あ
るいは銀線、白金線またはシリコン半導体のゲート部上
に直接皮膜を形成させる方法などを任意に採用すること
ができる。この様な方法によって前記一般式（１）で示
される化合物が感応膜に固定化されたイオン電極は、い
ずれもナトリウムイオンに対して高い選択性を示すが、
なかでも前記一般式（１）で示される化合物と熱可塑性
樹脂とからナトリウムイオン選択性を有する感応膜を
得、該膜をナトリウムイオン選択性感応膜として使用す
る方法を採用するのが簡便であり特に好適である。

【００３３】この時使用される熱可塑性樹脂は水に不溶
性で膜状物に成形可能なものであれば特に限定されな
い。この様な熱可塑性樹脂を例示すると塩化ビニル、臭
化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等
のハロゲン化ビニルの単独重合体または共重合体；アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル、また
はメタクリル酸エステルの単独重合体または共重合体；
スチレン、クロロプレン、ブロモスチレン、等のスチレ
ン及びその置換体の単独重合体または共重合体；酢酸ビ
ニル等のビニルエステルの単独重合体または共重合体；
ブタジエン、イソプレン等のジエン系重合体またはこれ
らジエンとスチレン、アクリロニトリル等との共重合
体；ポリウレタン類；シロキサン重合体または共重合体
などのシリコーンゴム；酢酸セルロース、硝酸セルロー
ス等の繊維素化合物が挙げられる。

【００３４】これら熱可塑性樹脂に前記一般式（１）で
示される化合物を配合するときの配合割合は、目的とす
る性能を発揮する限り特に限定されるものではないが、
一般には上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．１
〜２０重量部、さらに好ましくは１〜１０重量部の範囲
で用いると好適である。前記一般式（１）で示される化
合物の配合割合が熱可塑性樹脂１００重量部に対して１
〜１０重量部の範囲である場合には、ナトリウムイオン
に対する選択性が特に高く、前記一般式（１）で示され
る化合物の析出によりナトリウムイオン選択性感応膜が
不均一になることがないので、ナトリウムイオン選択性
電極を構成する組成物として特に好ましい。

【００３５】本発明のナトリウムイオン選択性感応膜は
上記で説明したナトリウムイオン選択性電極用イオノフ
ォアと熱可塑性樹脂から構成した場合においても実施例
において示すように、十分実用に供し得るナトリウム電
極を構成することができるが、さらに下記一般式（５）
で示される有機ホウ素化合物

【００３６】

【化７】

【００３７】（但し、Ｙは水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基又はハロアルキル基で、Ｍはアルカリ金属であ
り、ｉは基Ｙの数を表し、１〜５の整数である。）を前
記ナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアに対しモ
ル比で０．００１〜１．０さらに好ましくは０．０１〜
０．８の範囲で含有させることにより、応答速度などの
測定感度を向上させることができる。

【００３８】有機ホウ素化合物の含有量が、上記モル比
で０．０１〜０．８の範囲のときには、特に優れたナト
リウムイオンの選択性及び感度が得られる。

【００３９】前記一般式（５）中、Ｙがハロゲン原子で
ある場合には、該ハロゲン原子としては、フッ素、塩
素、臭素、ヨウ素の各原子が用いられるが、化合物の経
時安定性から判断すると好ましくはフッ素および塩素原
子が用いられる。

【００４０】また、前記一般式（５）中、Ｙがアルキル
基である場合には、該アルキル基としては、炭素数１〜
４のもの、具体的には、メチル基、エチル基、ｎープロ
ピル基、ｎーブチル基等であるのが好ましい。さらに、
Ｙがハロアルキル基である場合には、上記のアルキル基
の水素原子の少なくとも１つ以上がハロゲン原子で置換
されたもの、例えば、フルオロメチル基、クロロメチル
基、ブロモエチル基、ヨードプロピル基、クロロブチル
基、ジクロロエチル基、ジブロモプロピル基、トリフル
オロメチル基、トリクロロメチル基、トリブロモプロピ
ル基、ペンタフルオロエチル基、１，１，１，３，３，
３−ヘキサフルオロ−２−メトキシ−２−プロピル基、
等であることが好ましい。。

【００４１】本発明において用いる前記一般式（５）で
示される有機ホウ素化合物は、公知の方法、例えば［I.
Prackt. Chem., vol.26, p15 (1964)］及び ［ S
ynth. React. Inorg. Met.-Org. Chem., vol.10,
p261 (1980)］等に示された方法に従って合成する
ことができる。

【００４２】前記一般式（５）で示される有機ホウ素化
合物中、Ｙが水素原子、フッ素原子、塩素原子、トリフ
ルオロメチル基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフル
オロ−２−メトキシ−２−プロピル基である化合物は、
その合成が容易であるため、本発明に於て特に好適に用
いられる。

【００４３】また、前記一般式（５）においてアルカリ
金属としては、水への溶解度が低い有機ホウ素化合物を
形成するアルカリ金属であれば、ナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウムなどが制限されずに使用でき
る。

【００４４】本発明で好適に使用できる前記一般式
（５）で示される化合物を例示すれば、テトラキス（４
−クロロフェニル）ボレートナトリウム塩、テトラキス
〔３，５−ビス（１，１，１，３，３，３−ヘキサフル
オロ−２−メトキシ−２−プロピル）フェニル〕ボレー
トナトリウム塩、テトラキス〔３，５−ビス（トリフル
オロメチル）フェニル〕ボレートナトリウム塩等が挙げ
られる。

【００４５】本発明のナトリウムイオン選択性電極用イ
オノフォアを成形して得られた膜状物をナトリウムイオ
ン選択性電極を構成する膜状物として使用する場合に
は、その膜状物の厚さは、特に限定されないが、１〜１
０００μｍの範囲で選択すれば十分である。また、上記
の膜状物は、柔軟性を有するものの方がよくポリシロキ
サン類を熱可塑性樹脂として用いる場合には、これらの
樹脂をそのまま使用できるが、比較的柔軟性に欠ける膜
状物を付与する熱可塑性樹脂、例えばポリ塩化ビニル、
酢酸セルロース等を用いるときは、可塑剤を使用するの
がよい。該可塑剤は特に限定されず公知のものを使用で
きるが、一般には、次のようなものを使用すればよい。

【００４６】例えば、ジメチルフタレート、ジエチルフ
タレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート
等のフタル酸エステル類；ジオクチルアジペート、ジオ
クチルセバケート、等の脂肪酸エステル類；O-ニトロフ
ェニルフェニルエーテル、O-フルオローO'ーニトロジフェ
ニルエーテル等のジフェニルエーテル類；O-ニトロフェ
ニルオクチルエーテル,O-ニトロフェニルデシルエーテ
ル、O-ニトロフェニルドデシルエーテル等のO-ニトロフ
ェニルアルキルエーテル類；トリスオクチルフォスフェ
ート等のトリスアルキルフォスフェート類が挙げられ
る。これらの可塑剤の添加量は膜状物の使用目的に応じ
て適宜選択すればよいが、一般には熱可塑性樹脂１００
重量部に対して可塑剤を３０〜３００重量部の範囲で適
度な柔軟性を有する膜状物が得られる。

【００４７】上記の膜状物の製造方法は特に限定されな
い。一般に好適に採用される代表的な製造方法を例示す
れば次の通りである。

【００４８】前記一般式（１）で示される化合物を熱可
塑性樹脂と共に、あるいはさらに可塑剤を添加して、こ
れらを有機溶媒に溶解し、該溶液を板上面に塗布又は流
し込んだ後、有機溶媒を蒸発せしめて膜状物とする方
法。上記有機溶媒としては熱可塑性樹脂及び一般式
（１）で示される化合物を溶解するものであれば公知の
ものが何ら制限されず使用しうる。一般に好適に用いら
れる有機溶媒を具体的に例示すれば、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、クロロホルム、1,2ージクロロエタン、塩化メ
チレン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ベン
ゼン、トルエン等が挙げられる。

【００４９】さらに、前記一般式（５）で示される有機
ホウ素化合物を添加する場合、有機ホウ素化合物単独で
は有機溶媒に難溶である場合でも、前記一般式（１）で
示される化合物が共存する場合、前記一般式（１）で示
される化合物に対しモル比で０．５以下では、有機ホウ
素化合物が可溶化することが多いので予め溶解試験を実
施した上で溶媒を選択することが望ましい。

【００５０】この様な方法で得られたナトリウムイオン
選択性感応膜を用い、ナトリウムイオン選択性電極を構
成することができる。ここでイオン選択性電極とは図１
に示されるように、目的イオンの濃度（正確には活量）
に対応した起電力がイオン選択性感応膜と測定液との界
面に発生するように工夫された電極である。一般には適
当な参照電極との組合せによって電池を構成し、濃度と
起電力との関係から目的イオンを定量する。

【００５１】以下、図１および図２を用いて本発明のナ
トリウムイオン選択性電極および該電極を用いてナトリ
ウムイオン濃度を測定する方法について説明する。ま
ず、磁気攪拌子３を入れた測定溶液２を磁気攪拌機４で
攪拌混合しておく。この測定液に電極１及び０.１モル
塩化アンモニウム塩橋５の一端を浸漬する。５の他端は
飽和かんこう電極７とともに塩化カリウム飽和溶液６に
浸漬し、電極１と電気的に接続する。このようにして得
た２本の電極の端子をエレクトロメータ８（例えばアド
バンテスト社製Ｒ８２４０）に接続することにより起電
力測定を行うことができる。

【００５２】図２は図１の電極１に内蔵される各種構成
要素を示す説明図である。ナトリウムイオン選択性電極
用イオノフォア、熱可塑性樹脂等からなるナトリウムイ
オン選択性感応膜１４を図２のごとくo-リング１５を介
してアクリル製膜ホルダー９と圧着する。その一部が被
覆ガラス管１１で覆われた銀線１０の端子と電気的に短
絡するための内部標準液１３を満たし、（作用）電極１
を構成する。内部標準液１３としては一定量のナトリウ
ムイオンを含む溶液が用いられる。内部標準電極１２と
しては一般に銀−塩化銀電極が用いられる。

【００５３】（作用）電極１としては上述のものの他
に、図３に示すごとく、白金線１６の周囲に１４と同様
のナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアを含む膜
状物１７を被覆し、ポリテトラフルオロエチレン製テー
プ１８で境界部を保護した電極を使用しても同様な測定
が可能である。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の特徴をさらに明らかにするた
め、合成例及び実施例に沿って本発明を説明するが、本
発明はこれらの例に限定されるものではない。

【００５５】合成例１ 本発明のナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアと
して、下記の化合物（以下、化合物１という）を以下の
要領で合成した。

【００５６】

【化８】

【００５７】即ち、ジメチルホルムアミド２５０ｍｌに
６０％含有水素化ナトリウム２２２ｍｇを加えさらに、
前記一般式（３）で示される化合物として下記の化合物
を１．００ｇ添加した。

【００５８】

【化９】

【００５９】３０分後さらに水２ｍｌを添加し、２時間
後反応液に臭化エチル２０１ｍｇを加え終夜攪拌した。
次いで、反応混合物を濃縮後、水を加え反応液を１Ｎ塩
酸で中和した。該中和液をクロロホルム５０ｍｌで２回
抽出した後、有機層をまとめて硫酸マグネシウムにて乾
燥し、続いてろ過、濃縮を行った。残さを展開溶媒とし
てクロロホルムを用いシリカゲルクロマトグラフィーを
行ない、さらにクロロホルム／メタノール混合溶媒中再
結晶を行って目的物６８０ｍｇを白色固体として得た。

【００６０】得られた化合物の分析結果を以下に示す。

【００６１】（１）融点；２３２℃ （２）赤外吸収スペクトル３４５６ｃｍ^ー1 （３）プロトン核磁気共鳴スペクトル（９０ＭＨｚ，Ｔ
ＭＳ基準）７．４５ｐｐｍ（ｓ，１Ｈ）， ７．２３−
６．２５（ｍ，１２Ｈ），４．６５−３．６２（ｍ，１
８Ｈ）、 ３．２９（ｄ，２Ｈ）， ３．２１（ｄ，２
Ｈ）， １．４９（ｔ，３Ｈ）． （４）質量分析スペクトル（ＳＩＭＳ（＋）；５６６
（Ｍ⁺）） 合成例２〜７ 臭化エチルの代わりに表２に示した反応原料を用いた他
は合成例１と同様な方法で、下記一般式（６）

【００６２】

【化１０】

【００６３】においてＲ³がそれぞれ異なる化合物を合
成した。合成された化合物は合成例１と同様な分析法で
その構造を確認した。得られた化合物を表２に化合物２
〜７として示す。

【００６４】

【表２】

【００６５】合成例８〜９ 合成例１と同様な方法を用い、前記一般式（１）中、Ｒ
³がエチル基である化合物を合成した。その際原料とし
ては、前記一般式（３）においてＲ¹、Ｒ²が水素原子以
外の置換基である化合物を用いた。合成された化合物は
合成例１と同様な分析法で表３に化合物８〜９として示
す化合物であることを確認した。

【００６６】

【表３】

【００６７】実施例１ 合成例１〜９から得られた本発明の化合物５mg、ポリ塩
化ビニル（平均重合度１０００）５０mg、o-ニトロフェ
ニルオクチルエーテル１００mgを２.５mlのテトラヒド
ロフランに溶解した。この溶液を平滑なガラス板上に流
延したのち、テトラヒドロフランを蒸発せしめて約１５
０ミクロ厚の膜を得た。この膜を図２に示すように装着
し、図１に示した装置を用いて、次のような方法で電極
性能を評価した。

【００６８】即ち、ナトリウムイオン選択性の決定は、
０．１モル／リットルの点におけるそれぞれの電位から
求めた。具体的には、カリウムイオン及びナトリウムイ
オンのこの濃度での電位をそれぞれＥＭ、ＥＳとした場
合、ＥＭ-ＥＳを２５℃でのネルンストの式から算出さ
れる理論勾配５９ｍＶ／decadeで除し、選択性の代表値
（Ｋ_Na,K）とした。本法を用いることにより、ネルンス
ト勾配の得られないような感度の低い電極が見かけ上大
きな選択性を与える弊害を避けることができる。この値
は小さくなるほどナトリウムイオンがその対象イオンに
対して選択的であることを示す。

【００６９】また、塩化ナトリウムのみを０．１から
０．００１モル／リットルの濃度範囲で含む水溶液の起
電力の変化量をｍＶ／decadeの単位で求めた。

【００７０】さらに、応答時間は、電極を浸漬した塩化
ナトリウム０．００１モル／リットル溶液（ｐＨ７トリ
ス塩酸緩衝液、５ｍｌ）に、ナトリウム濃度０．１５０
モル／リットルの血清試料を０．２ｍｌ添加した際の９
５％応答時間で示した。

【００７１】なお、本実施例及び比較例では、内部標準
液として０．１Ｍの塩化ナトリウム溶液を用い、内部標
準電極としては銀−塩化銀電極を用いて行い、全ての測
定は２５℃で行った。

【００７２】評価結果を表４に示す。

【００７３】

【表４】

【００７４】比較例１および２ 比較のために、従来より最適のナトリウム選択性物質と
して知られた下記構造式

【００７５】

【化１１】

【００７６】で示される化合物（Ａ）およびカリックス
アレーン系イオノフォアである下記構造式

【００７７】

【化１２】

【００７８】で示される化合物（Ｂ）について、実施例
１と同様の方法で試験を行った。その結果を、それぞれ
比較例１及び２として表４に示す。

【００７９】表４より明らかなように、本発明のナトリ
ウムイオン選択性電極用イオノフォアを用いたナトリウ
ム選択性電極は従来の最適のものといわれている化合物
（Ａ）に対して選択性が優れており、また、カリックス
アレーン誘導体である化合物（Ｂ）と比較して血清測定
時の応答は早く、ナトリウムイオン選択性電極の成分と
して有用である。

【００８０】実施例２ 本発明の化合物１０ｍｇと熱可塑性樹脂及び可塑剤を表
５に示した組成で１０ｍｌのテトラヒドロフランに溶解
した。この溶液を平滑なガラス板上に流延した後に、テ
トラヒドロフランを蒸発せしめ膜状物を得た。これらの
膜状物を用いて構成した電極の性能を表５に示す。用い
たナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアは合成例
１〜９で付けた化合物番号を使用した。表５において熱
可塑性樹脂及び可塑剤を次のように略記する。

【００８１】 ポリ塩化ビニル ：ＰＶＣ 三酢酸セルロース ：ＣＴＡ 塩化ビニル／酢酸ビニル／ポリビニルアルコール共重合体 ：ＰＶＣ／ＶＡ O-ニトロフェニルオクチルエーテル ：ＮＰＯＥ ジオクチルフタレート ：ＤＯＰ ジオクチルアジペート ：ＤＯＡ O-フルオローO'ーニトロジフェニルエーテル：ＦＮＤＰＥ トリス（オクチル）フォスフェート ：ＴＥＨＰ

【００８２】

【表５】

【００８３】表５より明らかなように、本発明のナトリ
ウムイオン選択性電極用イオノフォアを用いたナトリウ
ムイオン選択性電極は本発明で示した組成でいずれも優
れた電極性能を与えた。

【００８４】実施例３ 合成例１〜９から得られた本発明の化合物５ｍｇと熱可
塑性樹脂５０ｍｇ及び可塑剤７５ｍｇ及び前記一般式
（５）で示される有機ホウ素化合物をナトリウムイオン
選択性電極用イオノフォアに対して所定のモル比で１，
２ージクロロエタン２．５ｍｌに溶解した後、ガラス板
上に流延した。そして１，２ージクロロエタンを蒸発せ
しめ、約１００μｍ厚の膜状物を得た。得られた膜状物
を用いて構成したナトリウムイオン選択性電極の電極性
能を表６に示す。用いたナトリウムイオン選択性電極用
イオノフォアは合成例１〜９で付けた化合物番号を使用
した。表６においてＢ／Ａモル比は有機ホウ素化合物／
ナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアのモル比を
示す。

【００８５】

【表６】

【００８６】表６に示すように、有機ホウ素化合物の添
加により、いずれの膜も勾配が５７〜５９ｍＶという極
めて高い値を示し、応答速度も速くなることから、高感
度なナトリウム電極を構成できることは明かである。

【００８７】

【発明の効果】本発明のナトリウムイオン選択性電極用
イオノフォアは、前記したようにナトリウムイオンに対
する選択性が極めて良好かつ応答性に優れ、これを成形
した感応膜はナトリウムイオン選択性電極を構成する膜
状物として理想的なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 起電力を測定する装置の説明図である。

【図２】 図１の電極１に内蔵される各種構成要素を示
す説明図である。

【図３】 本発明の応用例として、本発明のナトリウム
イオン選択性感応膜を被覆した白金線の概略図である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ 測定溶液 ３ 磁気攪拌子 ４ 磁気攪拌機 ５ ０．１Ｍ塩化アンモニウム塩橋 ６ 塩化カリウム飽和溶液 ７ 飽和かんこう電極 ８ エレクトロメーター（アドバンテスト社製Ｒ８２
４０） ９ アクリル製膜ホルダー １０ 銀線 １１ 被覆ガラス管 １２ 内部標準電極 １３ 内部標準液 １４ ナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアを含
むナトリウムイオン選択性感応膜 １５ ｏ - リング １６ 白金線 １７ ナトリウムイオン選択性電極用イオノフォアを含
むナトリウムイオン選択性感応膜 １８ ポリテトラフルオロエチレン製テープ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式 【化１】 ｛式中、Ｒ¹及びＲ²は各々独立して水素又は炭素数１〜
   １８のアルキル基であり、Ｒ³は炭素数１〜６のアルキ
   ル基又は下記式に示されるいずれかの基である。 【化２】 （式中、Ｒ⁴は炭素数１〜６のアルキル基であり、ｎは
   １〜３の整数である。）｝で示される化合物からなるナ
   トリウムイオン選択性電極用イオノフォア。
2. 【請求項２】 請求項１記載のナトリウムイオン選択性
   電極用イオノフォア及び熱可塑性樹脂からなることを特
   徴とするナトリウムイオン選択性感応膜。
3. 【請求項３】 その一部が請求項２記載のナトリウムイ
   オン選択性感応膜で構成される容器中に内部標準液及び
   内部標準電極が内蔵されてなることを特徴とするナトリ
   ウムイオン選択性電極。