Маскирантно-кислотный слой индикаторной бумаги для определения нитрат-ионов Российский патент 2020 года по МПК G01N31/22 

Описание патента на изобретение RU2727571C1

Изобретение относится к органическим соединениям, содержащим в своем составе одновременно кислотные и основные группировки, имеющим общее название – комплексоны.

В частности, D-N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота относится к комплексонам моноаминного типа и может быть использована в аналитической химии для изготовления химических индикаторов на твердофазных носителях, в частности, для экспресс-контроля содержания нитратов в продуктах растениеводства, воде, пищевых продуктах и сточных водах различного происхождения.

Известно, что для анализа нитратов применяется трехслойная бумажная индикаторная полоса для определения нитрат-ионов по тресту Грисса, содержащая кислотные реагенты: лимонную, винную и щавелевую кислоты, а также вторичные амины: дифениламин, N-фенил-1-нафтиламин, 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидрохинолин [RU 2009486, опубл. 15.03.1994].

К недостаткам аналога относится использование большого набора реагентов, а именно лимонную, винную и щавелевую кислоты, а также маскиранты нитрит-ионов в виде дифениламина, N-фенил-1-нафтиламина, 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидрохинолина.

В качестве ближайшего аналога (прототипа), одновременно заменяющего как кислотные реагенты, так и вторичные амины, применяется N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота (КМАК) [Лукьянова Н. И., Гюльханданьян Е.М., Логинова Е. С., Бреслер А. И., Никольский В. М. Анализ спелости, кислотности пищевых продуктов и контроль содержания в них нитрат-ионов // Вестник ТвГУ. Серия: Химия. 2017. №3. С. 23 -28], входящая в состав маскирантно-кислотного слоя индикаторной бумаги экспресс-анализа нитратов.

К недостаткам прототипа относится использование КМАК в маскирантно -кислотном слое в форме рацемической смеси (смеси L- и D-изомеров). В силу стерических особенностей, в L-изомере этого комплексона вторичная аминогруппа блокирована образованием дополнительного цикла, посредством молекулы воды, со своей α-карбоксильной группой [Логинова Е.С., Никольский В.М. Биоразлагаемые комплексоны. Влияние оптической изомерии на физико-химические свойства // Химическая физика, 2017, Т.36, №8, С.96, схема слева], а в D-изомере вторичная аминогруппа находится в свободном состоянии [Логинова Е.С., Никольский В.М. Биоразлагаемые комплексоны. Влияние оптической изомерии на физико-химические свойства // Химическая физика, 2017, Т.36, №8, С.96, схема справа]. Использование рацемической смеси N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты в маскирантно-кислотном слое при изготовлении индикторной бумаги требует избыточного количества указанного рацемата из-за реакционной инертности половины основного компонента N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты, а именно её L-изомера.

При определении нитрат-ионов, комплексон подкисляет реакционную среду, а нитрит-ионы (в случае их присутствия) нейтрализуются по реакции нитрозирования с фрагментом вторичного амина именно D-КМАК,

а L-КМАК в составе прототипа присутствует как балласт, т.к. у этого комплексона вторичная аминогруппа закольцована через молекулу воды со своей α-карбоксильной группой, т.е. блокирована [Логинова Е.С., Никольский В.М. Биоразлагаемые комплексоны. Влияние оптической изомерии на физико-химические свойства // Химическая физика, 2017, Т.36, №8, С.96, схема слева].

Задачей, на которую направлено заявляемое решение, является повышение эффективности использования основного компонента при создании индикаторной бумаги для определения нитратов.

Поставленная задача решается тем, что в состав маскирантно-кислотного слоя вводят наиболее сильную D-N-(карбоксиметил)аспарагиновую кислоту при следующем соотношении компонентов D-N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолина 8 : 1 мас. ч.

Это позволяет не только усилить востребованные кислотные характеристики маскирантно-кислотного слоя, т.к. D-N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота при одинаковых условиях (например, ионная сила растворов I = 0,1) является более сильной кислотой (), чем L-N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота ( или их рацемат N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота (), что видно из [Биберина Е. С. Комплексообразование некоторых 3D-металлов с L-, D-формами N-(карбоксиметил)аспарагиновой И L-N-( карбоксиметил)глутаминовой кислотами // Дисс. канд. хим. наук, Тверь, 2018, С. 50], но и в два раза сократить расход применяемого комплексона моноаминного типа D-КМАК по сравнению с расходом рацемата N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты (240 : 15 т.е. 16 : 1 мас. ч.), содержащего в своем составе нереакционноспособный L-изомер КМАК [RU 169694, опубл. 28.03.2017].

Из уровня техники известен синтез D- N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты. [Биберина Е. С. Комплексообразование некоторых 3D-металлов с L-, D-формами N-(карбоксиметил)аспарагиновой и L-N-(карбоксиметил)глутаминовой кислотами // Дисс. канд. хим. наук, Тверь, 2018, С. 41]. В термостойкой плоскодонной колбе на 500 мл смешивают 200 мл дистиллированной воды, навески 6,65 г D-аспарагиновой и 5,2 г хлоруксусной кислот. Полученную суспензию подщелачивают гидроксидом натрия до pH~10,0. Колбу с содержимым присоединяют к обратному холодильнику и нагревают на кипящей водяной бане 10 часов. После кипячения реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, подкисляют соляной кислотой до pH~2,0-2,5 и охлаждают до t = 4-6ºС для инициализации выпадения осадка синтезированного комплексона. Выпавший осадок D-КМАК отделяют от раствора на воронке Бюхнера, промывают этиловым спиртом и высушивают на воздухе при температуре 50-60°С.

Индикаторная бумага экспресс-анализа содержания нитратов состоит из первого слоя, содержащего D-N-(карбоксиметил)аспарагиновую кислоту; второго слоя, содержащего цинк; третьего слоя, содержащего реагенты для метода Грисса: диметил-1-нафтиламин гидрохлорид, сульфаниловую кислоту, расположенных на полимерной подложке - державке с отверстием.

При проведении анализа на слой, содержащий D-N-(карбоксиметил)аспарагиновую кислоту, наносится капля анализируемого раствора, при этом комплексон подкисляет реакционную среду, а нитрит-ионы (в случае их присутствия), вступают в реакцию нитрозирования с фрагментом вторичного амина D-КМАК, благодаря чему устраняется их влияние.

Во втором слое нитрат-ионы восстанавливаются цинком до нитрит-ионов, которые в индикаторном слое осуществляют диазотирование амина, вступающего в реакцию сочетания с азосоставляющей реактива Грисса. Цветная реакция, обусловленная образованием азокрасителя, наблюдается в круглом отверстии на обратной стороне полимерной подложки-державки.

Между совокупностью существенных признаков заявленного объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно, в заявляемом изобретении рационально используется D-N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота (соотношение D-N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолина 8 : 1 мас. ч., взамен рацемата N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты (240 : 15 т.е. 16 : 1 мас. ч.), содержащего в своем составе нереакционноспособный L-изомер КМАК [RU 169694, опубл. 28.03.2017]. Такая замена обеспечивает также и усиление востребованных кислотных характеристик кислотного слоя. Это объясняется тем, что D-N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота при одинаковых условиях (ионная сила растворов I = 0,1) является более сильной кислотой (), чем L-N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота ( или их рацемат N-(карбоксиметил)аспарагиновая кислота (), что видно из [Биберина Е. С. Комплексообразование некоторых 3D-металлов с L-, D-формами N-(карбоксиметил)аспарагиновой и L-N-( карбоксиметил)глутаминовой кислотами // Дисс. канд. хим. наук, Тверь, 2018, С. 50].

Возможность осуществления изобретения показана примерами.

Пример 1. Получение реактивной индикаторной полосы для экспресс-анализа содержания нитратов с обычным соотношением D-N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолина в маскирантно-кислотном слое (240 : 15 т.е. 16:1 мас. ч.) [RU 169694, опубл. 28.03.2017].

Белую пропиленовую ленту /ТУ 38-102105-76/ шириной 35 мм и толщиной 0,25 мм дублируют по краю с двухсторонней липкой лентой ЛСДЛ с агдезивным покрытием /ТУ 6-17-924-77/ шириной 10 мм. Дублированные ленты перфорируют таким образом, чтобы отверстия диаметром 6 мм располагались по центральной продольной оси узкой ленты на расстоянии 4 мм друг от друга. Удаляют адгезивное покрытие, а на липкий слой закрепляют индикаторную ленту шириной 10 мм, полученную адсорбцией на бумагу-основу для экспресс-тестов марки Ш/ТУ 13-730800 721-85/, D-N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолина в соотношении 16 : 1 мас. ч. На индикаторную ленту приклеивают еще также перфорированную липкую ленту ЛСДЛ с отверстиями эквидистантно расположенными отверстиям в полимерной подложке, сверху наносят смесь цинковой пыли и крахмала (1: 3 мас. ч.), удаляют агдезивное покрытие и приклеивают сверху маскирующую ленту, полученную адсорбцией на бумагу-основу для экспресс-тестов марки 1 (ТУ 18-7308001-721-85) реагентов для реакции Грисса: диметил-1-нафтиламин гидрохлорида и сульфаниловой кислоты.

Пример 2. Получение реактивной индикаторной полосы для экспресс-анализа содержания нитратов с уменьшенным соотношением D-N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолина в маскирантно-кислотном слое, а именно 8 : 1 мас. ч.

Белую пропиленовую ленту /ТУ 38-102105-76/ шириной 35 мм и толщиной 0,25 мм дублируют по краю с двухсторонней липкой лентой ЛСДЛ с агдезивным покрытием /ТУ 6-17-924-77/ шириной 10 мм. Дублированные ленты перфорируют таким образом, чтобы отверстия диаметром 6 мм располагались по центральной продольной оси узкой ленты на расстоянии 4 мм друг от друга. Удаляют адгезивное покрытие, а на липкий слой закрепляют индикаторную ленту шириной 10 мм, полученную адсорбцией на бумагу-основу для экспресс-тестов марки Ш/ТУ 13-730800 721-85/, D-N-(карбоксиметил)аспарагиновой кислоты и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолина в соотношении 8 : 1 мас. ч. На индикаторную ленту приклеивают еще также перфорированную липкую ленту ЛСДЛ с отверстиями эквидистантно расположенными отверстиям в полимерной подложке, сверху наносят смесь цинковой пыли и крахмала (1: 3 мас. ч.), удаляют агдезивное покрытие и приклеивают сверху маскирующую ленту, полученную адсорбцией на бумагу-основу для экспресс-тестов марки 1 (ТУ 18-7308001-721-85) реагентов для реакции Грисса: диметил-1-нафтиламин гидрохлорида и сульфаниловой кислоты.

При получении индикаторной бумаги для экспресс-анализа нитратов многослойную ленту разрезают поперек таким образом, чтобы отверстия индикаторной зоны располагались по центру каждой полосы.

Пример 3. Определение нитрат-ионов в картофеле с помощью индикаторной бумаги для анализа содержания нитратов, изготовленной по примерам 1 и 2.

На квадратную зону индикаторных полос, полученных по примерам 1 и 2, наносят в каждом из экспериментов по две капли анализируемого сока и через 8 мин сравнивают цвет круглой реакционной зоны на обратной стороне полосы с цветовой шкалой сравнения.

В опыте с соком картофеля цвет индикаторной бумаги, изготовленной по примеру 1 и по примеру 2 меняется одинаково от слабо розового до фиолетового, что означает, примерное, содержание нитрат-ионов 200 мг/кг (ПДК = 250 мг/кг).

В обоих случаях примера 3 индикаторные бумаги, изготовленные по примеру 1 и по примеру 2 дали объективный одинаковый результат.

Пример 4. Определение нитрат-ионов в луке с помощью индикаторной бумаги для анализа содержания нитратов, изготовленной по примерам 1 и 2.

На квадратную зону индикаторных полос, полученных по примерам 1 и 2, наносят в каждом из экспериментов по две капли анализируемого сока и через 8 мин сравнивают цвет круглой реакционной зоны на обратной стороне полосы с цветовой шкалой сравнения.

В опыте с соком лука цвет индикаторной бумаги, изготовленной по примеру 1 и по примеру 2 меняется одинаково от слабо розового до темно-розового, что означает, примерное, содержание нитрат-ионов 50 мг/кг (ПДК = 80 мг/кг).

В обоих случаях примера 4 индикаторные бумаги, изготовленные по примеру 1 и по примеру 2 дали объективный одинаковый результат.

Похожие патенты RU2727571C1

название год авторы номер документа
РЕАКТИВНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПОЛОСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ "РИП-НИТРАТ-ТЕСТ" 1992
  • Островская В.М.
RU2009486C1
СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ 2013
  • Дьяков Михаил Валерьевич
  • Юдин Николай Владимирович
  • Рудаков Геннадий Федорович
  • Веселова Екатерина Вячеславовна
  • Збарский Витольд Львович
RU2555758C2
СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ДЛЯ СТИМУЛИРОВАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЗЕЛЕНЫХ ПИГМЕНТОВ 2023
  • Зелингер Анастасия Сергеевна
  • Толкачева Людмила Николаевна
  • Крюков Тимофей Владимирович
  • Гридчин Сергей Николаевич
  • Никольский Виктор Михайлович
  • Смирнова Татьяна Ивановна
RU2813322C1
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ БИОМАССЫ КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ЗЕЛЕННЫХ РАСТЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН И ОБРАБОТКИ ВСХОДОВ 2023
  • Саламатина Екатерина Вячеславовна
  • Толкачева Людмила Николаевна
  • Никольский Виктор Михайлович
  • Крюков Тимофей Владимирович
  • Гридчин Сергей Николаевич
  • Смирнова Татьяна Ивановна
RU2816872C1
Шунгитовая композиция с активными добавками комплексонов 2018
  • Новикова Любава Александровна
  • Гридчин Сергей Николаевич
  • Волчкова Елена Сергеевна
  • Никольский Виктор Михайлович
  • Кулюшин Алексей Александрович
  • Борисов Григорий Матвеевич
RU2683574C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩЕГО СОРБЕНТА 2015
  • Волчкова Елена Сергеевна
  • Никольский Виктор Михайлович
  • Логинова Евгения Сергеевна
  • Толкачева Людмила Николаевна
RU2585020C1
Состав для приготовления индикаторной бумаги для определения нитритов 1989
  • Амелин Василий Григорьевич
SU1755184A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРАТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ 2011
  • Грязев Михаил Васильевич
  • Хрупачев Александр Геннадьевич
  • Хадарцев Александр Агубечирович
  • Платонов Владимир Владимирович
  • Ганюков Сергей Петрович
  • Алешичева Лариса Ивановна
RU2485510C1
Способ выявления онкологических заболеваний и устройство для его осуществления 2020
  • Милейко Виктор Евгеньевич
  • Альпер Григорий Александрович
  • Норейка Владас Альгимантасович
  • Дзебисашвили Георгий Тамазович
RU2755073C1
Реагентная индикаторная бумага для определения хлорида в водных объектах 2021
  • Островская Вера Михайловна
  • Прокопенко Олег Анатольевич
RU2758898C1

Реферат патента 2020 года Маскирантно-кислотный слой индикаторной бумаги для определения нитрат-ионов

Изобретение относится к органическим соединениям, содержащим в своем составе одновременно кислотные и основные группировки, имеющим общее название – комплексоны, и может быть использовано в аналитической химии для изготовления химических индикаторов на твердофазных носителях, в частности, для экспресс-контроля содержания нитратов в продуктах растениеводства, воде, пищевых продуктах и сточных водах различного происхождения. Состав маскирантно-кислотного слоя индикаторной бумаги для определения нитрат-ионов включает D-N-(карбоксиметил)аспарагиновую кислоту и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолин, при этом их соотношение составляет 8:1 мас.ч. Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования основного компонента при создании индикаторной бумаги для определения нитратов. 4 пр.

Формула изобретения RU 2 727 571 C1

Состав маскирантно-кислотного слоя индикаторной бумаги для определения нитрат-ионов, включающий D-N-(карбоксиметил)аспарагиновую кислоту и 3-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидробензохинолин, отличающийся тем, что их соотношение составляет 8:1 мас.ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2727571C1

РАСКЛАДОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С ЖЕСТКОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМОЙ ДЛЯ СТАНКОВ РЯДОВОЙ НАМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАТУШЕК 0
SU169694A1
0
SU162596A1
Состав для приготовления индикаторной бумаги для определения нитратов 1989
  • Амелин Василий Григорьевич
SU1775667A1
РЕАКТИВНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПОЛОСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ "РИП-НИТРАТ-ТЕСТ" 1992
  • Островская В.М.
RU2009486C1

RU 2 727 571 C1

Авторы

Варламова Анна Александровна

Никольский Виктор Михайлович

Гридчин Сергей Николаевич

Биберина Евгения Сергеевна

Новоженин Дмитрий Юрьевич

Даты

2020-07-22Публикация

2020-04-14Подача