Индикаторный дисазокраситель стильбенового ряда для работающих в интервале значений pн 4,0-6,0 оптических pн-сенсоров и способ его получения - RU2742270C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к группе дисазокрасителей, способных прочно окрашивать целлюлозные, полиамидные, шерстяные, шелковые текстильные материалы, способных к изменению окраски при иммобилизации на текстильном носителе в интервале значений рН 4,0÷6,0, состав которого характеризуется химической формулой C₂₆H₂₄N₈O₆S₂.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобрете-нию является индикаторный краситель на основе динатриевой соли 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфокислоты и резорцина, описанный патенте RU 2 626 352 C2.

Указанный краситель относится к группе дисазокрасителей, способен прочно окрашивать целлюлозные, полиамидные, шерстяные, шелковые текстильные материалы. Краситель может применятся для создания гибких рН-чувствительных систем, работающих в интервале значений рН 6,0÷9,0 для применения в медицине, биологии, экологии, сельском хозяйстве, технологических процессах. Краситель, описанный в патенте RU 2 626 352 C2, характеризуется переходом окраски на текстильном материале: розово-желтый - в малиновый разной интенсивности в зависимости от значения рН среды в интервале рН 6,0÷9,0.

Данное техническое решение не применимо для использования в оптических сенсорах, предназначенных для работы в биологически значимом диапазоне значений рН 4,0÷6,0, соответствующему нормальному значению величины рН кожи здорового человека.

Технической задачей изобретения является создание красителя с контрастным цветовым переходом биологически значимом диапазоне значений рН, соответствующем нормальному значению величины рН кожи здорового человека.

Техническим результатом изобретения является возможность создания оптических в рН-сенсоров или их чувствительных элементов, содержащих в качестве индикатора иммобилизованный синтезированный краситель. В частности, заявляемый краситель позволяет создать текстильные материалы и изделия, чувствительные к изменению уровня кислотности жидких сред в интервале значений, соответствующем нормальному значению величины рН кожи здорового человека.

Указанный технический результат обеспечивается структурой молекулы синтезированного красителя, которая содержит компланарные участки, вследствие чего отличается высокой субстантивностью к целлюлозной основе, что позволяет осуществлять простейший способ иммобилизации - прямое крашение целлюлозного материала. Молекула синтезированного вещества содержит две сульфокислотные группы, что позволяет осуществлять иммобилизацию индикатора на полиамидных, и других аминофункциональных полимерных материалах по технологии крашения кислотными красителями.

Молекула синтезированного вещества содержит способные протонироваться функциональные группы, что обеспечивает изменение окраски в заявленном диапазоне рН.

Способность к изменению окраски в диапазоне рН сохраняется при иммобилизации соединения полимерным материалом вследствие чего при контакте материала с жидкостью возникает хорошо заметный индикационный эффект в виде локальной цветовой реакции. Время рН-отклика не превышает 40 секунд.

Соединение по настоящему изобретению характеризуется переходом окраски на материале: синий – фиолетовый – розовый в зависимости от значения рН среды в интервале значений рН 4,0÷6,0, соответствующем нормальному значению рН кожи здорового человека.

Заявляемый новый индикаторный краситель получают по химической схеме, приведенной на чертеже.

В качестве исходных соединений для получения кислотно-основного красителя используют 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфокислоту и мета-фенилендиамин.

На первой стадии синтеза получают раствор диазотированного амина. Растворяют 0,1 моль соли 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфокислоты в 0,5-0,6 молях разбавленной (1:1) соляной кислоты. При перемешивании и охлаждении (льдом с солью) добавляют 2,5 М водный раствор нитрита натрия в количестве, эквивалентному амину (0,2 моль). Добавление ведут медленно, с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше 5 °С.

Перед окончанием диазотирования проделывают пробу на присутствие свободной азотистой кислоты (синее окрашивание от капли раствора, нанесенной на йодокрахмальную бумагу). По окончании диазотирования проба не будет положительной через 5 минут после прибавления очередной порции нитрита. Требуется обращать внимание на эффективность перемешивания.

На второй стадии проводят азосочетание. К раствору соли диазония, ранее полученного из 0,1 моля 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфокислоты и охлажденному до 0 °С, при интенсивном перемешивании прибавляют раствор 0,2 молей мета-фенилендиамина в 0,2 молях разбавленной (1:1) соляной кислоты. Значение рН реакционной смеси доводят до 4-6 единиц добавлением водного раствора щелочи. Сочетание проводят в течение 1 часа при температуре 5-10°С. По окончании реакции температуру реакционной смеси поднимают до 80-90 °С и затем охлаждают до комнатной температуры. Получают осадок черного цвета.

На третьей стадии выделяют и очищают краситель на фильтре, последовательно промывая 0,1 н раствором соляной кислоты и дистиллированной водой и небольшим количеством ацетона.

Полученный осадок сушат на воздухе или в сушильном шкафу при температуре 70-80 °С.

Состав синтезированного красителя C₂₆H₂₄N₈O₆S₂подтверждается данными химического анализа.

1. плохо растворим в воде, ацетоне, хорошо растворим в диметилсульфоксиде, диметилформамиде.

2. ИК-спектр (

3. Положение максимума поглощения полосы спектра, ответственной за окраску, λ_max в водных растворах – 524 нм в кислой среде, 516 нм в нейтральной среде, 498 нм в щелочной среде.

4. Характеристика перехода окраски в водной среде: фиолетовый – розовый – оранжевый в зависимости от значения рН

5. Характеристика перехода окраски на текстильном материале: синий-фиолетовый-розовый разной интенсивности в зависимости от значения рН оцениваемой среды в интервале рН 4,0÷6,0.

Реферат

Изобретение относится к кислотно-основному индикаторному дисазокрасителю стильбенового ряда для работающих в интервале значений рН 4,0-6,0 оптических рН-сенсоров, состав которого характеризуется формулой C26H24N8O6S2и следующей структурой:.Также предложен способ получения вышеуказанного индикаторного дисазокрасителя. Техническим результатом изобретения является создание красителя с контрастным цветовым переходом в биологически значимом диапазоне значений рН, соответствующем нормальному значению величины рН кожи здорового человека. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Формула