(57)【要約】水中の残留塩素濃度の測定の試薬などとして好適な溶液安定性の優れた化合物が開示されている。この化合物は下記の式（Ｉ）の右辺に示される原子団を下記の式（Ｉ）の左辺に示されるようにＸ−としたときに、下記の式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）で表わされる。式（Ｉ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、メチル基またはメトキシ基であり、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子または低級アルキル基であり、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、スルホン酸基またはスルホン酸アルコキシ基であり、スルホン酸アルコキシ基のアルキル鎖には水酸基が付加していてもよい。2004083168.tif 000012
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の式（Ｉ）の左辺に示される原子団を下記の式（Ｉ）の右辺に示されるようにＸ−としたときに、下記の式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）で表わされる化合物。
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〔式（Ｉ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、メチル基またはメトキシ基であり、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子または低級アルキル基であり、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、スルホン酸基またはスルホン酸アルコキシ基であり、スルホン酸アルコキシ基のアルキル鎖には水酸基が付加していてもよい。〕
【請求項２】
下記の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）または（Ｉ）のいずれかで表わされる請求項１に記載の化合物。
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【請求項３】
請求項１または２の化合物を有効成分として含有する水中の残留塩素濃度の測定用試薬。
【請求項４】
請求項１または２の化合物を有効成分として含有するペルオキシダーゼが関与する酸化反応の測定用試薬。
【請求項５】
水中の残留塩素濃度を測定する方法であって、被測定サンプル中に請求項１または２の化合物を添加して発色させて吸収スペクトルを測定し、該スペクトルの吸光度から残留塩素濃度を検知する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
ペルオキシダーゼが関与する酸化反応を測定する方法であって、被測定サンプル中に請求項１または２の化合物を添加して発色させて吸収スペクトルを測定し、該スペクトルの吸光度から過酸化水素濃度および／またはペルオキシダーゼ活性を検知する工程を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、新規な有機化合物に関し、特に、水中の残留塩素濃度の測定など水性液中の酸化反応に基づく測定系に用いられるのに好適な新規化合物に関する。
【背景技術】  水道、プールあるいは浴場等の飲用や浴用に使用される水には、殺菌消毒の目的で塩素剤が用いられる。塩素剤は水中で次亜塩素酸として殺菌作用を発揮するが、水中の懸濁物や有機物との結合、金属イオンによる分解、容器、配管表面への結合、大気中への揮散により、次亜塩素酸濃度（遊離残留塩素濃度）は、添加直後より漸次低くなる。そのため、殺菌効果を維持するためには、常に一定濃度以上の遊離残留塩素濃度が必要となる。例えば、浴槽水中でのレジオネラ菌を殺菌するには、少なくとも０．２ｐｐｍから０．４ｐｐｍの遊離残留塩素濃度が必要であるといわれている。
従来より、水道水中の残留塩素濃度測定に使用されてきたｏ−トリジンは、発ガン性の問題があるため、使用できなくなっている。その代替としてＤＰＤ（Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）が用いられているが、溶液での安定性が低く、使用前にその都度調製する必要があるため、粉末で市販されている。また、ＤＰＤは、感度も高くなく、さらに、ＤＰＤは測定中に結合型塩素と徐々に反応し色が濃くなるため、測定時のデータの安定性が悪いといった問題点を有する。
以上のような状況から、水中の残留塩素濃度を測定するために、高水溶性で、水中の遊離残留塩素と反応し、安定で、かつ、強く発色する試薬の開発が求められている。この目的に適うものとして、ｏ−トリジンにモノスルホン酸置換アルキル基を導入した化合物が合成され、遊離残留塩素測定に用いるべく提案されている（ＷＯ９８／４９１３７）。しかし、この化合物も溶液状態での安定性が低く、そのままでは使用できないため、界面活性剤やキレート剤の添加により安定化する試みが案出された（特開２００２−３５０４１６）が、溶液の安定化については未だ実用化のレベルに達していない。この他に、ロイコトリアミノトリフェニルメタン化合物に同様にモノスルホン酸置換アルキル基を導入した化合物も残留塩素測定が可能であるが、この化合物も溶液の安定性の問題があり、実用化に至っていない。
以上のような化合物は、いずれも酸化されて発色するものであり、したがって、水性液中の酸化反応に基づく他の測定系、例えば、ペルオキシダーゼの基質としてペルオキシダーゼが関与する酸化反応を測定する場合にも利用されているものである。しかしながら、それらは、上述したように、溶液状態での安定性が悪く、実際の測定系に供される前の保存中に酸化されてしまうため、信頼性の高い測定試薬として使用するには問題があった。
本発明の目的は、水中の残留塩素濃度の測定など水性液中の酸化反応に基づく測定系の測定試薬などとして好適な溶液安定性の優れた新しい化合物を提供することにある。
【発明の開示】
本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、従来より知られたものとは化学構造の異なる新規な化合物の合成に成功し、本発明を導き出した。
かくして、本発明は、下記の式（Ｉ）の左辺に示される原子団を下記の式（Ｉ）の右辺に示されるようにＸ−としたときに、下記の式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）で表わされる化合物を提供するものである。
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式（Ｉ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、メチル基またはメトキシ基であり、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子または低級アルキル基であり、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、スルホン酸基またはスルホン酸アルコキシ基であり、スルホン酸アルコキシ基のアルキル鎖には水酸基が付加していてもよい。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の化合物および比較用化合物について行なった溶液安定性の測定結果を示す。
第２図は、本発明の化合物を用いた残留塩素測定における吸収スペクトルを示す。
第３図は、本発明の化合物を用いた残留塩素の測定における検量線を示す。
第４図は、本発明の化合物を用いた過酸化水素の測定における吸収スペクトルを示す。
第５図は、本発明の化合物を用いた過酸化水素の測定における検量線を示す。
第６図は、比較用化合物の化学構造式を示す。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の化合物は、既述の式（Ｉ）と式（ＩＩ）または式（Ｉ）と（ＩＩＩ）から理解されるように、ベンジジン骨格またはパラローズアニリン骨格に、スルホン酸基が付加されたベンジル基が導入された構造から成る新規化合物である。
既述のように、式（Ｉ）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、メチル基またはメトキシ基であるが、目的の化合物が式（ＩＩ）の化合物の場合は、出発原料と成るベンジジン誘導体が容易に入手できることから、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の少なくとも一つがメチル基またはメトキシ基であることが好ましい。一方、目的の化合物が式（ＩＩＩ）で表わされるものである場合は、出発原料と成るパラローズアニリン誘導体の入手容易性から、一般に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４が水素原子であることが好ましい。
また、式（Ｉ）中、Ｒ５およびＲ６は、既述したように、それぞれ独立して選ばれる、水素原子または低級アルキル基である。ここで、低級アルキル基とは、一般に、炭素１〜４のアルキル基であり、好ましくはメチル基またはエチル基である。
さらに、式（Ｉ）において、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、既述のように、それぞれ独立して選ばれる、水素原子、スルホン酸基またはスルホン酸アルコキシ基であり、スルホン酸アルコキシ基のアルキル鎖には水酸基が付加していてもよい。ここで、スルホン酸アルコキシ基は、一般に、炭素数１〜６のアルキル鎖から成るものである。
かくして、本発明の化合物の好ましい例として、下記の式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）または（Ｉ）で表わされるものを挙げることができるが、本発明の化合物がこれらに限定されるものではないことは勿論である。
なお、本明細書および図面に示す化学構造式においては、慣用的な表現法に従い炭素原子や水素原子を省略していることもある。
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以上のような本発明の化合物は、既知の反応を工夫することによって合成することができ、略述すれば、アミン（ベンジジン誘導体またはパラローズアニリン誘導体）とアルデヒドまたはケトン（スルホン酸基が付加されたベンジル基を含むアルデヒドまたはケトン）との縮合反応によりシッフ塩基を調製した後、これを還元することによって得られる（後述の実施例１〜実施例３参照）。
本発明の化合物はいずれも、高い水溶性を有するとともに、酸化反応に供されると、それぞれに特有の吸収波長を持つ色素を生じる。例えば、既述の式（Ａ）〜（Ｉ）の化合物の色素の最大吸収波長は下記の表１に示すとおりである。
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本発明の化合物の更なる特徴は、溶液安定性にきわめて優れ、水溶液状態において実質的に経時的な変化が見られないことである（後述の実施例４参照）。本発明の化合物がこのような溶液安定性を有するのは、ベンジル基の導入により光による酸化反応が抑制されるためと推察される。
以上のような特徴を有するので、本発明の化合物は水性液中の酸化反応に基づく各種の測定系における反応試薬、特に、安定な液状試薬として実用に供されることができる。
すなわち、本発明に従えば、如上の本発明の化合物を有効成分とする水中の残留塩素濃度測定用試薬が提供される。また、本発明は、別の視点として、水中の残留塩素濃度を測定する方法であって、被測定サンプル中に如上の本発明の化合物を添加して発色させて吸収スペクトルを測定し、その吸光度から残留塩素濃度を検知する工程を含む方法も提供するものである（後述の実施例５参照）。
さらに、本発明は、如上の本発明の化合物を有効成分とするペルオキシダーゼが関与する酸化反応測定用試薬を提供するとともに、ペルオキシダーゼが関与する酸化反応を測定する方法であって、被測定サンプル中に如上の本発明の化合物を添加して発色させて吸収スペクトルを測定し、その吸光度から過酸化水素濃度および／またはペルオキシダーゼ活性を検知する工程を含む方法も提供する（後述の実施例６参照）。
【実施例】  以下に、本発明の特徴を更に具体的に示すため実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。
実施例１：化合物（Ａ）の合成
ｏ−トリジン３ｇ（１４．１ｍｍｏｌ）とベンズアルデヒド−２，４−ジスルホン酸二ナトリウム８．８ｇ（２８．３ｍｍｏｌ）をメタノール１５０ｍｌに溶解し、濃塩酸０．３ｍｌを添加して一晩還流した。冷却後、析出した結晶を濾取し、メタノールで洗った後減圧デシケータ内で乾燥した。水２０ｍｌに水素化ホウ素ナトリウム５００ｍｇ（１３．２ｍｍｏｌ）を加えた溶液に、取出した結晶を固体のまま少しずつ加え、加え終えた後１時間攪拌した。反応終了後、反応液を濃縮し、エチルアルコールを加えて結晶を析出させた。結晶を濾取して乾燥し化合物Ａを９．６ｇ、収率８５％で化合物（Ａ）を得た。
化合物（Ａ）はＮＭＲ、ＭＳおよび元素分析により同定した。
１．ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）
δ８．１（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝２．５Ｈｚ），７．４（ｄｄ，２Ｈ，Ｊ＝２．５，８．０Ｈｚ），７．２（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ），７．１（ｓ，２Ｈ），７．０５（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝９．５Ｈｚ），６．４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝９．５Ｈｚ），５．７（ｔ，２Ｈ，Ｊ＝５．０Ｈｚ），４．７（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝６．０Ｈｚ），２．２（ｓ，６Ｈ）
２．ＦＡＢ−ＭＳ
ｍ／ｚ＝８０１［Ｍ＋Ｈ］＋
３．元素分析（８水和物として）
理論値：Ｃ，３５．５９％；Ｈ，４．２７％；Ｎ，２．９６％；Ｎａ，９．７３％；Ｏ，３３．８７％；Ｓ，１３．５８％
実測値：Ｃ，３５．８３％；Ｈ，４．４８％；Ｎ，２．７６％；Ｎａ，９．６２％；Ｏ，３４．１０％；Ｓ，１３．２１％
実施例２：化合物（Ｃ）の合成
２’，４’−ジヒドロキシアセトフェノン１０ｇ（６５．７ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド１５０ｍｌに溶解し、水５０ｍｌに溶かした水酸化ナトリウム５．２６ｇ（１３１．４ｍｍｏｌ）を少しずつ加え、続いて、１，３−プロパンスルトン１７．１ｇ（１４０ｍｍｏｌ）を加えて７０℃で４時間反応させた。冷却後、析出した結晶を濾取して乾燥し、中間体である３−［２−アセチル−５−（３−スルホプロポキシ）−フェノキシ］−プロパン−１−スルホン酸二ナトリウムを１８ｇ得た（収率６２％）。
ｏ−トリジン３ｇ（１４．１ｍｍｏｌ）と先に得られた中間体１５．５ｇ（３５．３ｍｍｏｌ）をメタノール２００ｍｌに溶解し、濃塩酸０．５ｍｌを添加して一晩還流した。冷却後、析出した結晶を濾取して減圧デシケータ内で乾燥させた後、水４０ｍｌに水素化ホウ素ナトリウム５００ｍｇ（１３．２ｍｍｏｌ）を加えた溶液に結晶を固体のまま加え、その後３０分間反応させた。反応終了後、反応液を濃縮し、エチルアルコールを加えて結晶を析出させた。結晶を濾取して乾燥し化合物（Ｃ）を１１．９ｇ、収率８１％で得た。
化合物（Ｃ）はＮＭＲ、ＭＳおよび元素分析により同定した。
１．ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）
δ７．２−７．３（ｍ，４Ｈ），７．１（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝１０．０Ｈｚ），６．５（ｓ，４Ｈ），６．４（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝１０．０Ｈｚ），４．３（ｓ，２Ｈ），４．１５（ｔ，４Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ），４．０（ｔ，４Ｈ，Ｊ＝８．０），２．３−２．５（ｍ，８Ｈ），２．２（ｓ，６Ｈ），１．９−２．１（ｍ，８Ｈ），１．５（ｓ，６Ｈ）
２．ＦＡＢ−ＭＳ
ｍ／ｚ＝１０６２［Ｍ＋Ｈ］＋
３．元素分析（８水和物として）
理論値：Ｃ，４１．８６％；Ｈ，５．６９％；Ｎ，２．３２％；Ｎａ，７．６３％；Ｏ，３１．８６％；Ｓ，１０．６４％
実測値：Ｃ，４１．６１％；Ｈ，６．０２％；Ｎ，２．２２％；Ｎａ，７．６１％；Ｏ，３１．５４％；Ｓ，１１．００％
実施例３：化合物（Ｈ）の合成
パラローズアニリン１５ｇ（４６．３ｍｍｏｌ）をメタノール２００ｍｌに溶解し、５Ｍ水酸化ナトリウム水溶液１１．１ｍｌと水素化ホウ素ナトリウム１．７８ｇ（４７ｍｍｏｌ）を加え室温で反応させた。反応終了後、反応液を塩酸で中和し、過剰の水素化ホウ素ナトリウムを漬した後、ベンズアルデヒド−２，４−ジスルホン酸二ナトリウム４６ｇ（１４８．２ｍｍｏｌ）および濃塩酸０．２ｍｌを添加して一晩還流した。析出した結晶を濾取して乾燥させた後、水５０ｍｌに溶解し水素化ホウ素ナトリウム２．８ｇ（７４ｍｍｏｌ）を加え２時間反応させた。反応終了後、反応液を濃縮し、エチルアルコールを加えて結晶を析出させた。結晶を濾取して乾燥し中間体である二級アミン体を４０．５ｇ、収率７５％で得た。得られた中間体１０ｇ（８．５ｍｍｏｌ）をメタノール５０ｍｌに溶解し、ヨウ化エチル７．９５ｇ（５１ｍｍｏｌ）を滴下し２４時間加熱反応した。反応液を濃縮し、濃縮物を水−アルコールで再結晶を行い、析出した結晶を濾取した。得られた結晶を真空乾燥させ化合物（Ｈ）を６．１ｇ、収率５７％で得た。
化合物（Ｈ）はＮＭＲ、ＭＳおよび元素分析により同定した。
１．ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６）
δ８．１（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝２．５Ｈｚ），７．４（ｄｄ，３Ｈ，Ｊ＝２．５，８．０Ｈｚ），７．２（ｄ，３Ｈ，Ｊ＝８．０Ｈｚ），７．２（ｄ，６Ｈ，Ｊ＝９．５Ｈｚ），７．０５（ｄ，６Ｈ，Ｊ＝９．５Ｈｚ），５．３（ｓ，１Ｈ），４．７（ｓ，６Ｈ），３．６（ｑ，６Ｈ，Ｊ＝１０．０Ｈｚ），１．７（ｔ，９Ｈ，Ｊ＝１０．０Ｈｚ）
２．ＦＡＢ−ＭＳ
ｍ／ｚ＝１２５７［Ｍ＋Ｈ］＋
３．元素分析（１２水和物として）
理論値：Ｃ，３７．５２％；Ｈ，４．５９％；Ｎ，２．８５％；Ｎａ，９．３７％；Ｏ，３２．６０％；Ｓ，１３．０７％
実測値：Ｃ，３７．５８％；Ｈ，４．２９％；Ｎ，２．８６％；Ｎａ，１０．１１％；Ｏ，３２．０６％；Ｓ，１３．２８％
実施例４：化合物（Ａ）〜（Ｉ）の溶液安定性
化合物（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ），（Ｈ）および（Ｉ）をそれぞれ２０ｍＭになるように純水に溶解したものを室内に放置し、表１に示すそれぞれの極大吸収波長の吸光度を１日毎に測定した。比較のためにＤＰＤ、ｏ−トリジンモノスルホン酸置換アルキル基化合物（ＳＡＴ−３：既述の特許文献２に開示されている化合物）、ロイコトリアミノトリフェニルメタンモノスルホン酸置換アルキル基化合物（ＴＰＭ−ＰＳ）も同様に実験を行なった。なお、これらの比較化合物の化学構造式は第６図に示している。７日間の経時変化を第１図に示す。比較化合物においては吸光度の明らかな経時変化が認められるのに対し、本発明の化合物（Ａ）〜（Ｉ）はいずれも７日間の吸光度の上昇がほとんどなく、溶液中で非常に安定であることがわかった。
実施例５：化合物（Ａ）を用いた遊離残留塩素の測定
２．０、１．０、０．５、０．２５、０．１２５、０．０６２５、０ｐｐｍとなるように調整した次亜塩素酸を含む溶液５ｍｌに３Ｍ酢酸ナトリウム−酢酸緩衝液（ｐＨ５．２）を９０μｌ加えた後、２０ｍＭの化合物（Ａ）溶液４５μｌを加えて発色させた。発色後、速やかに４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける吸収スペクトルを測定した。第２図には遊離残留塩素で発色させたときのスペクトル、第３図にはそのときの６７５ｎｍにおける検量線を示す。その結果、次亜塩素酸の濃度に応じて６７５ｎｍの吸光度が強くなることがわかった。また、検量線は良好な直線性を示した。
実施例６：化合物（Ｈ）を用いた過酸化水素の測定
５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）３ｍｌに化合物（Ｈ）を１ｍＭ、ペルオキシダーゼを３．３Ｕ／ｍｌとなるように溶解した。０〜１．５ｍＭの過酸化水素溶液を２０μｌ加え、２０℃で５分間発色させた後３００〜７００ｎｍの吸収スペクトルを測定した。第４図にはペルオキシダーゼ／過酸化水素で発色させたときのスペクトル、第５図にはそのときの５８３ｎｍにおける検量線を示す。その結果、過酸化水素濃度に応じて５８３ｎｍの吸光度が強くなることがわかった。また、検量線は良好な直線性を示した。
【産業上の利用可能性】  叙上のように本発明の化合物は、酸化条件下に供されると特有の吸収波長を持つ色素を生じるが、水溶液状態で保存されているときはきわめて安定な新規化合物である。
したがって、本発明の化合物は、このような特性に基づき、水性液中の酸化反応に基づく測定系における測定試薬、特に、安定で信頼性の高い液状試薬として、例えば、水中の残留塩素濃度の測定やペルオキシダーゼが関与する酸化反応の測定に利用することができる。
【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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【国際調査報告】
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