(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】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、特定式で表されるオキソポルフィリノーゲン（ＯｘＰ）からなる。【選択図】図１
2014010053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
【化１】
2014010053.tif 000013
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【化２】
2014010053.tif 000014
【請求項６】
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、
【化３】
2014010053.tif 000015
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
有機溶媒、特に非プロトン性極性溶媒中の水（Ｈ２Ｏ）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。
【０００３】
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Ｈ２Ｏ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。
【０００４】
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。Ｈ２Ｏ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Ｈ２Ｏ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。
【０００５】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
【化１】
2014010053.tif 000003
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。
【化２】
2014010053.tif 000004
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、
【化３】
2014010053.tif 000005
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】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
【図８】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
【図９】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
【図１０】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
【図１１】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
【図１２】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
【図１３】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
【図１４】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
【図１５】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
【図１６】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
【図１７】実施例１によるＯｘＰ１の較正図
【図１８】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
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【化４】
2014010053.tif 000006
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【化５】
2014010053.tif 000007
【００１８】
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Ｈ２Ｏ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Ｈ２Ｏ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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Ｈ２Ｏ分子と結合し、水素結合を形成することに起因する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
較正図は次のようにして求めればよい。
Ａ２＝Ａ２（ｐ）×ｃ’／ｃ０      （ｆ１）
Ａ１＝Ａ１０×ｃ’／ｃ０        （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。Ａ１０は、滴定実験で得た等吸収点Ｐ１の吸光度である。ｃ０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。
【数１】
2014010053.tif 000008
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。
【００３７】
式（ｆ１）および（ｆ２）は、次のように書き換えられる。
Ａ２／Ａ１＝Ａ２（ｐ）／Ａ１０    （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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【実施例】
【００４２】
＜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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：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−ＣＨ２），３．８４（ｓ，６Ｈ，ＣＯＯＣＨ３），１．３４（ｓ，３６Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル），１．２１（ｓ，３６Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル）ｐｐｍ
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ：Ｃ９４Ｈ１０８Ｎ４Ｏ８の理論値１４２１．８２ｍ／ｚ，実験値１４２３．３１ｍ／ｚ［Ｍ＋Ｈ］＋
【００４６】
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、Ｈ２Ｏ＜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Ｈ２Ｏ（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。
【００４７】
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。
【００４８】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３−ＣＤ３ＯＤ，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−ＣＨ２），１．２３（ｍ，７２Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル）ｐｐｍ
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ：Ｃ９２Ｈ１０４Ｎ４Ｏ８の理論値１３９３．７９ｍ／ｚ，実験値１３９４．９４ｍ／ｚ［Ｍ＋Ｈ］＋．
【００４９】
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Ｈ２Ｏ（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。
【００５０】
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。
【００５１】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３ＣＤ３ＯＤ，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−ＣＨ２），１．３３（ｓ，３６Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル），１．２５（ｓ，３６Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル）ｐｐｍ
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ：Ｃ９２Ｈ１０２Ｎ４Ｏ８Ｎａ２の理論値１４３６．７５ｍ／ｚ，実験値１３９５．１０ｍ／ｚ［Ｍ−２Ｎａ＋３Ｈ］＋
【００５２】
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Ｈ２Ｏ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。
【００５３】
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（Ｈ２Ｏ＜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。
【００５４】
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）。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、ＯｘＰ１の温度依存性を調べた。ＴＨＦ中の水の濃度が、無水（Ｈ２Ｏ＜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。
【００５７】
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（Ｈ２Ｏ＜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（Ｈ２Ｏ＜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（Ｈ２Ｏ＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
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。
【００６１】
＜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。
【００６２】
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。
【００６３】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＴＨＦ−ｄ８，３００ＭＨｚ）：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−ＣＨ２），１．３４（ｓ，３６Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル），１．２６（ｓ，３６Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル）ｐｐｍ
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ：Ｃ９０Ｈ１０２Ｂｒ２Ｎ４Ｏ４の理論値１４６２．６２ｍ／ｚ，実験値１４６３．５２ｍ／ｚ［Ｍ＋Ｈ］＋
【００６４】
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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
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。
【００６７】
＜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。
【００６８】
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。
【００６９】
＜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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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。
【００７３】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：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−ＣＨ２），３．９３（ｓ，１２Ｈ，ＣＯＯＣＨ３），１．３１（ｓ，７２Ｈ，ｔｅｒｔ−ブチル）ｐｐｍ
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ：Ｃ１１２Ｈ１２４Ｎ４Ｏ１２の理論値１７１７．９２ｍ／ｚ，実験値１７１８．８３ｍ／ｚ［Ｍ＋Ｈ］＋
【００７４】
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。
【００７５】
＜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。
【００７６】
＜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Ｈ２Ｏ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。
【００７７】
＜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Ｈ２Ｏ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。
【００７８】
＜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Ｈ２Ｏ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。
【００７９】
＜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Ｈ２Ｏ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。
【００８０】
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。
【表１】
2014010053.tif 000009
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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（Ｈ２Ｏ濃度＜５０ｐｐｍ）と、古い含水非プロトン性極性溶媒（Ｈ２Ｏ濃度＞５０ｐｐｍ）とを容易に区別することができる。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
【数２】
2014010053.tif 000010
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。
【００９１】
［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。
【００９２】
【数３】
2014010053.tif 000011
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。
【００９３】
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Ｋ１、Ｋ２およびＫ３を求めた。結果を表２に示す。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
実施例１と同様に、実施例および比較例２〜８の結合定数Ｋ１、Ｋ２およびＫ３、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。
【００９９】
【表２】
2014010053.tif 000012
【０１００】
表２によれば、実施例１のＯｘＰ１がもっとも大きな結合定数Ｋ１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Ｋ２およびＫ３は、結合定数Ｋ１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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図１７は、実施例１によるＯｘＰ１の較正図を示す。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
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。
【符号の説明】
【０１２１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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