ИНДИКАТОРНЫЙ ДИСАЗОКРАСИТЕЛЬ СТИЛЬБЕНОВОГО РЯДА ДЛЯ РАБОТАЮЩИХ В ИНТЕРВАЛЕ ЗНАЧЕНИЙ pН 4,0-6,0 ОПТИЧЕСКИХ pН-СЕНСОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК C09B33/06 C07C309/46 

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 C₂₆H₂₄N₈O₆S₂ подтверждается данными химического анализа.

Элементы C H N S Найдено, % 49,51 3,82 17,53 9,91 Для C₂₆H₂₄N₈O₆ S₂ вычислено, % 51,31 3,97 18,41 10,54

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

2. ИК-спектр ( , см^-1): 3433 ос, 3198 ос, 1629 ос, 1533 с, 1515 ср, 1420 ос, 1253 с, 1224 ос, 1190 ос, 1075 ср. 1022 с, 713 ср, 632 ср, 546 ср.

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.

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 C₂₆H₂₄N₈O₆S₂ и 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.

1. Кислотно-основной индикаторный дисазокраситель стильбенового ряда, для работающих в интервале значений рН 4,0-6,0 оптических рН-сенсоров, состав которого характеризуется химической формулой C₂₆H₂₄N₈O₆S₂ и следующей структурой:

2. Способ получения индикаторного дисазокрасителя по п. 1, отличающийся тем, что включает стадии диазотирования 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфокислоты нитритом натрия в среде соляной кислоты при перемешивании и охлаждении, и последующего азосочетания полученной соли диазония с мета-фенилендиамином в слабокислой среде, с дальнейшим выделением и очисткой полученного соединения.