2,4,6-Трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазин в качестве электродоактивного селективного ионофора для катиона лития в пластифицированных мембранах ионоселективных электродов
2,4,6-TRIS[(2-DIPHENYLPHOSPHORYL)-4-ETHYLPHENOXY]-1,3,5-TRIAZINE AS ELECTRODE-ACTIVE SELECTIVE IONOPHORE FOR LITHIUM CATION IN PLASTICISED MEMBRANES OF ION-SELECTIVE ELECTRODES

+
+
+
2+
+
+
+
2+
Определение концентраций катионов электролитов (Li, Na, K и Ca) в биологических объектах в клинических условиях является необходимой процедурой для диагностики и лечения ряда социально значимых заболеваний. В частности, литий - частый компонент лекарств, используемых в психиатрической и неврологической практике, при систематическом приеме которых возникает необходимость контроля дозировки. Весьма перспективным методом аналитического определения концентраций ионов жизненно важных металлов Li, Na, K и Ca в биологических и технологических растворах является ионометрия, где в качестве датчиков применяются ионоселективные электроды (ИСЭ) с пластифицированной полимерной мембраной, рабочие характеристики которой во многом определяются свойствами электродоактивного компонента - ионофора.
Настоящее изобретение относится фосфорорганическому соединению, а именно к впервые синтезированному 2,4,6-трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазину формулы (I) (Фиг. 1). Соединение I может быть использовано в качестве селективного ионофора для катиона лития в пластифицированной полимерной мембране, которая содержит ионофор I, липофильную добавку - тетракис-(4-фторфенил)борат калия, пластификатор -o-нитрофенилоктиловый эфир (ОНФОЭ) или дибутилфталат (ДБФ) и поливинилхлорид и может применяться в ионоселективных электродах (ИСЭ) для определения концентраций иона лития в биологических жидкостях (кровь, сыворотка и плазма крови, моча, слюна и т.д.) и технологических растворах.
Наиболее близкими аналогами соединения I являются 1,8-бис(2-дифенилфосфинилметил)-3,6-диоксаоктан (II), [1. Петрухин О.М., Шипуло Е.В., Крылова С.А. и др. // Журн. аналит. химии. 1994. Т. 99. №12. С. 1299.] и 1,2-бис[2-((2-дифенилфосфорилметил)фенокси)этокси]циклогексан (III) [2. Криворотько Е.С., Полякова И.Н., Иванова И.С. и др. // Журн. неорг. химии. 2016. Т. 61. №10. C. 1298], которые входят в качестве электродоактивных компонентов в мембраны литий-селективных электродов.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение избирательности органических ионофоров к переносу катиона лития в присутствии катионов щелочных и щелочноземельных металлов.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что 2,4,6-Трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазин (I) в качестве электродоактивного селективного ионофора для катиона лития в пластифицированных мембранах ионоселективных электродов (см. фиг. 1).
2,4,6-трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазин (I) получен алкилированием 2-дифенилфосфорил-4-этилфенола цианурхлоридом в присутствии гидрида натрия в диоксане при 100°C (см. фиг. 2).
Для сравнения ионофорных свойств соединений I-III нами были получены идентичные мембраны, содержащие в качестве электродоактивных компонентов ионофор I или соединения сравнения II и III, липофильную добавку - тетракис-(4-фторфенил)борат калия, пластификатор дибутилфталат (ε=6,1) или o-нитрофенилоктиловый эфир (ε=23) и поливинилхлорид, соотношение компонентов указано в табл. 1.
Пленочную мембрану готовили следующим образом.
-2
Навески электродоактивных компонентов мембраны растворяли в пластификаторе, а затем вводили в 5%-ный раствор ПВХ в циклогексаноне, таким образом, чтобы после испарения циклогексанона получить полимерную композицию определенного состава. Полученный раствор выливали в чашку Петри и высушивали в течение недели при комнатной температуре до постоянного веса. Затем полученную полимерную пленку выдерживали в 1×10 M растворе нитрата лития в течение суток. Из полученной таким образом пленки толщиной около 1 мм вырезали диск диаметром 8-10 мм и приклеивали к торцу поливинилхлоридной трубки специальным клеем (состав мембраны), полученный таким образом электрод может быть использован для определения катионов лития в водных растворах.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение.
62
51
3
6
3
3
3
2
3
3
1
31
13
Пример 1. Получение 2,4,6-Трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазина I. К суспензии 5.00 г (15.52 ммоль) 2-дифенилфосфорил)-4-этилфенола в 35 мл сухого диоксана добавили 0.95 г (5.17 ммоль) 55% суспензии гидрида натрия в вазелиновом масле, смесь нагрели до 100°C, перемешивали 0.5 ч, затем добавили 0.8 г (3.15 моль) цианурхлорида, перемешивали при кипении 15 ч и упарили в вакууме. К остатку добавили 50 мл воды, разбавленной соляной кислотой подкислили до pH=1 и смесь экстрагировали хлороформом (3×40 мл). Экстракт промыли разбавленной (1:10) соляной кислотой (2×30 мл), водой (2×30 мл) и упарили в вакууме. К остатку добавили 15 мл сухого диэтилового эфира и отфильтровали осадок. Выход I составил 3.66 г, 68%, т. пл. = 169-172°C (бензол). Найдено, %:72. 40, 72.21; H 4.63, 4.55; N 3.84, 3.75; P 8.88, 8.65. CHNOP. Вычислено, % C 72.51; H 5.01; N 4.09; P 9.05. Спектр ЯМР H, (CDCl), δ, м.д.: 1.19-1.27 т (9Н, CH-, J=7.31 Гц); 2.62-2.73 к (6Н, -CH-, J=7.33 Гц); 6.78-6.85 дд (3H, аром., J=8.81 Гц, J=4.9 Гц); 7.25-7.31 м (15H, аром.); 7.38-7.42 м (6Н, аром.); 7.56-7.67 м (12H, аром.); 7.72-7.79 дд (3H, аром., J=13.21 Гц, J=1.22 Гц). Спектр ЯМР P, (CDCl), δ, м.д.: 26.94 c. Спектр ЯМР C, (CDCl), δ, м.д.: 15.74; 28.45; 122.86 д (J=6.22 Гц); 124.13 д (J=100.26 Гц); 128.12 д (J=12.07 Гц); 132.26 д (J=107.22 Гц); 131.94 д (J=2.92 Гц); 132.20 д (J=10.62 Гц); 132.68 д (J=2.19 Гц); 133.76 д (J=6.58 Гц); 142.46 д (J=10.97 Гц); 150.49 д (J=2.52 Гц); 171.76.
Пример 2. 5.5 мг электродоактивного компонента I и 1,8 мг липофильной добавки растворяли в 250 мг дибутилфталата. 110 мг ПВХ растворяли в 5 мл циклогексана. Полученные растворы смешивали и выливали в чашку Петри, а затем высушивали при комнатной температуре до постоянного веса. Получена мембрана ИСЭ следующего состава: электродоактивный ионофор -1.5%; липофильная добавка - 0.5%; пластификатор - 68%; поливинилхлорид - 30%.
Пример 3. 5.5 мг электродоактивного компонента I и 1,8 мг липофильной добавки растворяли в 250 мг о-нитрофенилоктилового эфира. 110 мг ПВХ растворяли в 5 мл циклогексана. Полученные растворы смешивали и выливали в чашку Петри, а затем высушивали при комнатной температуре до постоянного веса. Получена мембрана ИСЭ следующего состава: электродоактивный ионофор -1.5%; липофильная добавка - 0.5%; пластификатор - 68%; поливинилхлорид - 30%.
Пример 4. 5.5 мг электродоактивного компонента II и 1,8 мг липофильной добавки растворяли в 250 мг дибутилфталата. 110 мг ПВХ растворяли в 5 мл циклогексана. Полученные растворы смешивали и выливали в чашку Петри, а затем высушивали при комнатной температуре до постоянного веса. Получена мембрана ИСЭ следующего состава: электродоактивный ионофор -1.5%; липофильная добавка - 0.5%; пластификатор - 68%; поливинилхлорид - 30%.
Пример 5. 5.5 мг электродоактивного компонента III и 1,8 мг липофильной добавки растворяли в 250 мг дибутилфталата. 110 мг ПВХ растворяли в 5 мл циклогексана. Полученные растворы смешивали и выливали в чашку Петри, а затем высушивали при комнатной температуре до постоянного веса. Получена мембрана ИСЭ следующего состава: электродоактивный ионофор -1.5%; липофильная добавка - 0.5%; пластификатор - 68%; поливинилхлорид - 30%.
Для проведения количественных определений активности ионов лития и установления электродоаналитических параметров полученных литий-селективных электродов использовали следующую гальваническую измерительную цепь:
3
Ag, AgCl / KCl (1М) / KNO (1M) / исследуемый раствор / мембрана / внутренний раствор / AgCl, Ag.
ЭДС измеряли pH-ионометром OP-300 (Radelkis). В качестве электрода сравнения использовали хлоридсеребряный электрод OP-0820Р "Раделкис". Электроаналитические параметры мембраны ионоселективного электрода (ИСЭ) определяли согласно рекомендациям IUPAC [3. IUPAC. Recommendation for Nomenclature of Ion Selective Electrodes // Pure Appl. Chem. 1976. V. 48. №1. P. 127.] при pH 5-7.
3
3
4
3
-6
-1
-2
Для получения литиевых функций использовали градуировочные растворы LiNO с концентрацией 1⋅10-1⋅10M, которые готовили непосредственно перед измерением путем разбавления исходного раствора. Для предотвращения попадания ионов хлора из электрода сравнения в анализируемый раствор насыщенный хлоридсеребряный электрод помещали в промежуточный сосуд, содержащий 1M раствор KNO. Для поддержания постоянной ионной силы в 50 мл раствора добавляли 10 мл 5-10M раствора NaClO, pH среды поддерживали с помощью ацетатного буферного раствора с pH 5. Электролитический контакт между электродами осуществляли с помощью солевого мостика, содержащего 1%-ный раствор агар-агара в присутствии 1M раствора KNO.
Мембраны, различающиеся только природой растворителя (ДБФ или ОНФОЭ), имели пределы обнаружения одного порядка. Коэффициенты потенциометрической селективности определяли методами как смешанных, так и отдельных растворов [4. Bakker Е., Pretsch Е., Buhlmann Р. // Anal. Chem. 2000. Vol. 72. P. 1127].
-4
-1
+
-5
Электродная функция заявляемого ионофора - 2,4,6-трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазина для катионов лития прямолинейна в пределах концентраций 10÷10 моль/л, угловой наклон электродной характеристики для I составляет 56.0 мВ/pLi, что близко к теоретическому значению, предел обнаружения составляет 1,2⋅10 моль/л. В таблице 2 представлены примеры реализации предлагаемого технического решения путем использования ионофоров I-III.
+
+
+
+
В таблице 3 представлены логарифмы коэффициентов Li/Na потенциометрической селективности заявляемого соединения I и соединения сравнения II и III. Как видно из таблицы 3, значения коэффициентов Li/Na селективности заявляемого соединения превышают в два раза аналогичные значения для II и несколько больше, чем для III.
К техническому результату предлагаемого изобретения относится повышение селективности (избирательности) мембраны к ионам лития в присутствии ионов натрия.
Указанный технический результат достигается тем, что в состав пластифицированной мембраны ионоселективного электрода для определения ионов лития, входит 2,4,6-трис[(2-дифенилфосфорил)-4-этилфенокси]-1,3,5-триазин в качестве электродоактивного селективного ионофора для катиона лития.