CH628527A5 - Method for moving molecules or ions in a semiconducting transfer medium - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegung von Molekülen oder Ionen, wie zum Beispiel organischen Molekülen, Molekülaggregaten in Form von Kolloiden oder Kristalloiden, oder auch anorganischen Ionen, in einem halbleitenden Transportmedium. Die Beweglichkeit der Moleküle oder Ionen wird in dem halbleitenden Transportmedium mit Hilfe intensiver elektrischer Felder bei den oder nahe den minimalen und optimalen Stromstärken induziert. Durch diese Bewegung der Moleküle oder Ionen kann eine Orientierung, eine Lagerung oder ein Transport erzielt werden. The present invention relates to a method for moving molecules or ions, such as organic molecules, molecular aggregates in the form of colloids or crystalloids, or else inorganic ions, in a semiconducting transport medium. The mobility of the molecules or ions is induced in the semiconducting transport medium with the aid of intensive electrical fields at or near the minimum and optimal current strengths. Orientation, storage or transport can be achieved by this movement of the molecules or ions.
In den beim erfindungsgemässen Verfahren angewandten halbleitenden Transportmedien erfolgt eine extrem rasche Bewegung oder ein Transport der Moleküle oder Ionen, die als elektromolekulare Bewegung, abgekürzt als EMB, und in der englisch-sprachigen Literatur als «electromolecular propulsion», abgekürzt als EMP, bezeichnet wird. In the semiconducting transport media used in the method according to the invention, there is an extremely rapid movement or a transport of the molecules or ions, which is referred to as electromolecular movement, abbreviated as EMB, and in the English-language literature as "electromolecular propulsion", abbreviated as EMP.
Die elektromolekulare Bewegung wird in der Veröffentlichung in «-Chemical and Engineering News» Band 49, Oktober 1971, Seiten 23 und 24, erläutert, und es wird dort auch bereits hervorgehoben, dass durch diese elektromolekulare Bewegung auch unpolare Materialien bewegt werden können, und die Methodik anstelle der Chromatographie und der Elektrophorese angewandt werden kann. The electromolecular movement is explained in the publication in "Chemical and Engineering News" volume 49, October 1971, pages 23 and 24, and it is already emphasized that non-polar materials can also be moved by this electromolecular movement, and that Methodology can be used instead of chromatography and electrophoresis.
Durch die elektromolekulare Bewegung erfolgt nicht nur eine rasche Bewegung der Moleküle oder Ionen sondern auch eine grosse Differenzierung und Auflösung der Molekülarten oder Ionenarten. Eine derartige Auflösung macht die Erzielung sehr verfeinerter analytischer Trennungen möglich. The electromolecular movement not only results in a rapid movement of the molecules or ions, but also a great differentiation and resolution of the types of molecules or ions. Such a resolution makes it possible to achieve very sophisticated analytical separations.
Im Vergleich der herkömmlichen Techniken können bislang unerreichbare oder einzigartige Beweglichkeiten sowie Vielseitigkeiten des Systems erreicht werden. Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Induzieren von Beweglichkeit bei Molekülen, die bislang aufgrund ihrer unpolaren Natur als unbeweglich angesehen worden waren. Im Falle von polaren Molekülen oder Ionen, wie z.B. bestimmten Metallderivaten, wird eine grössere Auflösung erhalten als bei herkömmlichen leitenden oder wässrigen Elektrolyten. In comparison to conventional techniques, previously unattainable or unique mobility and versatility of the system can be achieved. The invention provides a method for inducing mobility in molecules that were previously considered immobile due to their non-polar nature. In the case of polar molecules or ions, e.g. certain metal derivatives, a higher resolution is obtained than with conventional conductive or aqueous electrolytes.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bewegen von Molekülen oder Ionen in einem Transportmedium, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man an ein halbleitendes Transportmedium eine Spannung von 0,05 bis 30'000 V/cm anlegt, die ausreichend hoch ist um eine Stromdichte im Bereich von 0,001 bis 400 [iA/cm2 zu erzeugen und die gleich oder über dem Schwellen-Stromwert für die Moleküle bzw. Ionen in dem Medium liegt, unterhalb welchem die Moleküle bzw. Ionen praktisch stationär werden, und wobei durch die angelegte Spannung den Molekülen bzw. Ionen eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit induziert wird. The present invention relates to a method for moving molecules or ions in a transport medium, which is characterized in that a voltage of 0.05 to 30,000 V / cm which is sufficiently high around a current density is applied to a semiconducting transport medium to produce in the range of 0.001 to 400 [iA / cm2 and which is equal to or above the threshold current value for the molecules or ions in the medium below which the molecules or ions become practically stationary, and the voltage applied to the Molecules or ions a high speed of movement is induced.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich ein halbleitendes Transportmedium einzusetzen, das ein Arbeiten bei hoher Spannung und niederen Stromdichten erlaubt. In diesem Falle wird an das halbleitende Transportmedium eine Spannung von 50 bis 25'000 V/cm angelegt, die ausreichend hoch ist, um eine Stromdichte im Bereich von 0,2 bis 400 [iA/cm2 zu erreichen, wobei die Spannung gleich oder über dem Schwellen-Stromwert für die Moleküle bzw. Ionen in dem Medium liegt, unter welchem die Moleküle bzw. Ionen praktisch stationär bleiben und wobei durch die angelegte Spannung den Molekülen bzw. Ionen eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit induziert wird. When carrying out the method according to the invention, it is possible to use a semiconducting transport medium which allows working at high voltage and low current densities. In this case, a voltage of 50 to 25,000 V / cm is applied to the semiconducting transport medium, which is sufficiently high to achieve a current density in the range of 0.2 to 400 [iA / cm2, the voltage being equal to or above is the threshold current value for the molecules or ions in the medium below which the molecules or ions remain practically stationary and the molecules or ions are induced to move at high speeds by the voltage applied.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann an ein Halbleiterfluid-Transportmedium, das einen Bestandteil der Gruppe der beweglich machenden Mittel und der Initiatoren enthält, eine Spannung im Bereich von 0,05 bis 50 V/cm angelegt werden, die ausreichend hoch ist um eine Stromdichte im Bereich von 0,01 bis 0,2 (iA/cm2 zu erzeugen, und die gleich oder über dem Schwellen-Stromwert für die Moleküle bzw. Ionen in dem Medium liegt, unterhalb welchem die Moleküle bzw. Ionen praktisch stationär bleiben, und wobei dadurch den Molekülen bzw. Ionen eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit induziert wird. When carrying out the method according to the invention, a voltage in the range from 0.05 to 50 V / cm, which is sufficiently high around a current density, can be applied to a semiconductor fluid transport medium which contains a component of the group of the mobilizing agents and the initiators in the range of 0.01 to 0.2 (iA / cm2, and which is equal to or above the threshold current value for the molecules or ions in the medium below which the molecules or ions remain practically stationary, and wherein this induces a high speed of movement for the molecules or ions.
Es werden dann im Zusammenhang mit den Beispielen noch Bestandteile genannt, die bei dieser zuletzt genannten Ausführungsart der Erfindung als beweglich machende Mittel oder Initiatoren eingesetzt werden können. Bevorzugte derartige Verbindungen sind organische Verbindungen mit deutlich polaren Eigenschaften, wie zum Beispiel Nitroverbindungen, Aldehyde, Ketone, Nitrole, Alkohole, Phenole, Amide, Ester, Äther, organische Säuren und deren Salze sowie ferner auch anorganische Säuren und Salze. In connection with the examples, constituents are then mentioned which can be used as movers or initiators in this last-mentioned embodiment of the invention. Preferred compounds of this type are organic compounds with clearly polar properties, such as, for example, nitro compounds, aldehydes, ketones, nitrols, alcohols, phenols, amides, esters, ethers, organic acids and their salts and also also inorganic acids and salts.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung wird die Zusammensetzung des halbleitenden Transportmediums so gewählt, dass das Leiten bei einer angelegten Spannung von 0,05 bis 30'000 V/cm möglich ist. According to a preferred embodiment of the invention, the composition of the semiconducting transport medium is selected so that it can be conducted with an applied voltage of 0.05 to 30,000 V / cm.
Bevorzugte, bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in dem halbleitenden Transportmedium bewegte Moleküle bzw. Ionen sind organische Moleküle, zu Kolloiden oder Kristalloiden zusammengelagerte Molekülverbände und anorganische Ionen. Preferred molecules or ions which are moved in the semiconducting transport medium when carrying out the method according to the invention are organic molecules, molecular assemblies assembled to form colloids or crystalloids and inorganic ions.
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Im Zusammenhang mit der Entwicklung des erfindungsgemässen Verfahrens wurden geeignete Medien und Systeme hergestellt, innerhalb deren der halbleitende Molekültransport zuverlässig erreicht werden kann. In connection with the development of the method according to the invention, suitable media and systems have been produced within which the semiconducting molecular transport can be reliably achieved.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. The method according to the invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Leitfähigkeit des gesamten Systems in den halbleitenden Bereich verlagert, indem das Niveau der Leitfähigkeit der die mobile Phase darstellenden Medien eingestellt wird. Sehr hohe Spannungen können bei geringen Stromstärken aufrechterhalten werden, so dass die thermoelek-trische Wärmeentstehung (I2RT) dennoch die Verwendung leicht verfügbarer Materialien und Techniken für Arbeitssysteme erlaubt. Im Gegensatz zu herkömmlichen elektrochemischen Transportmethoden sind erfindungsgemäss tatsächlich sehr geringe Stromstärken erforderlich, die der halbleitenden Natur des Prozesses entsprechen. Dies schliesst oft die Notwendigkeit zur Anwendung von Einrichtungen für die äussere Wärmekonvektion aus und ermöglicht kleine Arbeitsanordnungen und geringe Anforderungen an die Abmessungen der Stromversorgung. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass bei den geringen Wärmewerten die Diffusionsbeeinflussung auf ein Minimum gebracht wird. Die sehr niedrigen Stromstärkewerte, die beim erfindungsgemässen Verfahren ausreichen, sind nahezu optimal für die Molekularbewegung, wie sie durch die anziehend-abstossende Wechselwirkung innerhalb des elektrischen Feldes induziert wird, und unter solchen Bedingungen kann ein sehr intensiver Wanderungseffekt induziert werden, der zum angelegten Spannungspotential proportional ist. Dieser Wanderungseffekt ist für die molekulare Natur des Materials charakteristisch und kann von solch ähnlichen oder verwandten, wenn auch nicht identisch aufgebauten Molekülen scharf differenziert werden. Die charakteristische Mobilität oder Beweglichkeit einer Substanz in cm/sec kann zum Klassifizieren oder Identifizieren von Substanzen verwendet werden. Das hohe Mass molekularer Auflösung oder Differenzierung kann über eine Strecke von wenigen Zentimetern in Sekunden oder Minuten erzielt werden, wobei verhältnismässig weniger Zeit über kleine Strecken — oder durch Verwendung höherer Spannungen erforderlich ist. Es wurde gefunden, dass bestimmte geringe Stromstärkewerte für das EMB-Verfahren nahezu optimal sind, und sie werden hier als Schwellenwertfunktion in Abhängigkeit von der Molekülart der beteiligten Materialien definiert. Der Schwellenwert bezieht sich auf die Anregungs-zustände in einem Solvatations-Adsorptions-System. Die üblichen beobachteten Bereiche sind 2 X KP bis 1,6 X 10~5 A/cm2 für ein Zellulosesubstrat. Solche Schwellenwerte beziehen sich auf minimalen Strombedarf zum Ingangsetzen des EMB-Verfahrens und liegen üblicherweise nahe dem optimalen Strombedarf für ein gegebenes System. Der halbleitende Bereich bezieht sich auf Verfahren zur Erzielung einer geeigneten Leitfähigkeit bei hoher Spannung beim Schwellenwertbereich. When carrying out the method according to the invention, the conductivity of the entire system is shifted to the semiconducting area by adjusting the level of the conductivity of the media representing the mobile phase. Very high voltages can be maintained at low currents, so that thermoelectric heat generation (I2RT) allows the use of readily available materials and techniques for work systems. In contrast to conventional electrochemical transport methods, according to the invention very low current intensities are actually required, which correspond to the semiconducting nature of the process. This often precludes the need to use external heat convection devices and allows for small work arrangements and small power supply dimension requirements. Another advantage of the method is that the diffusion influence is minimized with the low heat values. The very low current values, which are sufficient in the method according to the invention, are almost optimal for the molecular movement, as induced by the attractive-repulsive interaction within the electric field, and under such conditions a very intense migration effect can be induced, which is proportional to the applied voltage potential is. This migration effect is characteristic of the molecular nature of the material and can be sharply differentiated from such similar or related, if not identical, molecules. The characteristic mobility or mobility of a substance in cm / sec can be used to classify or identify substances. The high degree of molecular resolution or differentiation can be achieved over a distance of a few centimeters in seconds or minutes, with comparatively less time being required over short distances - or by using higher voltages. It has been found that certain low amperage values are almost optimal for the EMB process, and they are defined here as a threshold function depending on the molecular type of the materials involved. The threshold value relates to the excitation states in a solvation-adsorption system. The usual observed ranges are 2 X KP to 1.6 X 10 ~ 5 A / cm2 for a cellulose substrate. Such thresholds relate to minimum power requirements to start the EMB process and are usually close to the optimal power requirements for a given system. The semiconducting area refers to methods of achieving suitable high voltage conductivity at the threshold area.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann als Halbleitertransport im Flüssigzustand oder Gaszustand durchgeführt werden. The method according to the invention can be carried out as a semiconductor transport in the liquid state or gas state.
Aufgrund der Fähigkeit zur Durchführung molekularer Verschiebungen und des Einsatzes einer mobilen Phase ist es ein Halbleiterfluid-Verfahren. Dies unterscheidet es von den ortsgebundenen Feststoff- und amorphen Halbleitersystemen. Aufgrund seines Einflusses auf die elektromolekulare Natur der Materialien über Induktion durch und Reaktion mit geeigneten elektrischen Feldern findet dieses Verfahren Anwendung auf die hauptsächlichen Klassen bekannter molekularer Stoffe, einschliesslich anorganischer Ionen, organischer Moleküle, Kolloide und Kristalloide. Daher ist dieses Because of the ability to perform molecular shifts and the use of a mobile phase, it is a semiconductor fluid process. This distinguishes it from the stationary solid and amorphous semiconductor systems. Because of its influence on the electromolecular nature of the materials through induction and reaction with suitable electric fields, this method is applied to the main classes of known molecular substances, including inorganic ions, organic molecules, colloids and crystalloids. Therefore this is
Verfahren anwendbar auf anorganische Materialien, wie sie sich beispielsweise von Eisen, Kupfer, Nickel, Kobalt, Seltenen Erden, Schwermetallen, Zirkon ableiten, und auf die Trennung ionischer Solvate von Metallderivaten. Es ist auch anwendbar auf andere Materialien, wie z.B. Proteine, Antibiotika, Vitamine, Antihistamine, Aminosäuren, Farbstoffe und Blutbestandteile. Process applicable to inorganic materials, such as those derived from iron, copper, nickel, cobalt, rare earths, heavy metals, zirconium, and to the separation of ionic solvates from metal derivatives. It is also applicable to other materials such as e.g. Proteins, antibiotics, vitamins, antihistamines, amino acids, dyes and blood components.
In der präparativen Chemie können unter geeigneten EMB-Bedingungen durchgeführte chemische Reaktionen zum Verschieben von Reaktionsgleichgewichten zugunsten bestimmter Ausbeuten angewandt werden. Es bietet sich eine Möglichkeit zum selektiven Verbrauch des Gleichgewichtsprodukts oder von Verunreinigungen oder Nebenprodukten in der Reaktionszone. Bei der Extraktion wirkt das EMB-Verfahren als ein nur minimale Zeit beanspruchendes Verfahren. In preparative chemistry, chemical reactions carried out under suitable EMB conditions can be used to shift reaction equilibria in favor of certain yields. There is an opportunity for selective consumption of the equilibrium product or of impurities or by-products in the reaction zone. When it comes to extraction, the EMB process acts as a minimal time-consuming process.
In der angewandten Chemie ist es anwendbar, wo sehr rasches und/oder selektives Durchdringen erforderndes Ver-oder Bearbeiten erwünscht ist, z.B. beim Färben oder Entfärben von Geweben. Die Farbstoffe oder andere nachweisbare Moleküle in einem Gemisch können individuell in einem vorgewählten oder geordneten Muster durch Steuern ihres EMB-Verhaltens individuell abgeschieden werden. In applied chemistry it is applicable where very rapid and / or selective penetration-requiring processing or processing is desired, e.g. when dyeing or decoloring fabrics. The dyes or other detectable molecules in a mixture can be individually separated in a preselected or ordered pattern by controlling their EMB behavior.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie die Trennung, Identifizierung oder Untersuchung von Molekülarten aufgrund der unterschiedlichen Schwellenwerte zu-lässt. Sie ermöglicht die Steuerung bei verschiedenen Werten unter verschiedenen Bedingungen des pH, der Temperatur, verschiedener Medien oder anderer interner oder externer Faktoren. Eine Anwendung hierfür wäre ein Verfahren, das zuerst durch Betrieb des Systems bei geringerem Schwellenwert für die erste Trennung und sodann durch Übergang auf sich anschliessende Werte zur Vervollständigung der Auflösung steuerbar ist. Another advantage of the invention is that it allows the separation, identification or investigation of types of molecules based on the different threshold values. It enables control at different values under different conditions of pH, temperature, different media or other internal or external factors. An application for this would be a method that can first be controlled by operating the system with a lower threshold value for the first separation and then by switching to subsequent values to complete the resolution.
Hauptmerkmale für den Betrieb bei der praktischen Durchführung der Erfindung sind: Main features for operation in practicing the invention are:
1. Einstellen der Arbeits- oder Betriebsphase auf den halbleitenden Bereich, um den Betrieb bei oder nahe den molekularen Schwellenwerten und maximalen oder angemessenen Spannungswerten, die vom System beibehalten werden können, zu ermöglichen. 1. Set the work or operating phase to the semiconducting range to allow operation at or near the molecular thresholds and maximum or reasonable voltage levels that the system can maintain.
2. Aufbau des optimalen Stromwerts bei oder nahe dem molekularen Schwellenwert bei der gegebenen Spannung für eine wirksame molekulare Auflösung. 2. Establishing the optimal current value at or near the molecular threshold at the given voltage for effective molecular resolution.
3. Anwendung jener Komponenten innerhalb des Systems und Einstellen der Systemcharakteristika so, dass insgesamt Stabilität, Reproduzierbarkeit und Sicherheit erreicht werden. 3. Use of those components within the system and setting the system characteristics so that overall stability, reproducibility and security are achieved.
Eine brauchbare Analogie dieses Phänomens und seiner Beziehung zur Elektrochemie ist der Vergleich der Halbleiterphysik des festen Zustands mit der früheren thermionischen Elektrotechnik. Einige Ähnlichkeiten sind den folgenden Eigenschaften des EMB-Verfahrens zu entnehmen: A useful analogy of this phenomenon and its relationship to electrochemistry is the comparison of solid state semiconductor physics with previous thermionic electrical engineering. Some similarities can be seen in the following properties of the EMB process:
1. Die Anforderungen an Verbrauch (und Abmessung) der Stromversorgung werden auf ein Minimum gebracht. 1. The requirements for consumption (and dimensions) of the power supply are reduced to a minimum.
2. Minimale elektrothermische Verluste erlauben geringe Arbeitsabmessungen und erhöhte Feldintensitäten; dies trägt zu raschen Auflösungszeiten bei geringen Verzerrungswerten bei. 2. Minimum electrothermal losses allow small working dimensions and increased field intensities; this contributes to rapid resolution times with low distortion values.
3. Der verschlechternde Einfluss auf das System als Folge der Notwendigkeit hoher Stromstärken und der damit verbundenen Wärmeeffekte wird beseitigt. Beispielsweise kann bei höheren Stromdichten als den erfindungsgemäss angewandten die Mobilität und die Auflösung der Molekülart verändert werden. 3. The deteriorating influence on the system as a result of the need for high currents and the associated heat effects is eliminated. For example, at higher current densities than those used according to the invention, the mobility and the resolution of the type of molecule can be changed.
4. Umfang und Art und Weise der elektrischen Nutzung ist nicht auf die herkömmlicheren Leitfähigkeitsweisen beschränkt, wie z.B. Ionentransport in flüssiger Phase in wässrigem Elektrolyt. Daher können zahlreiche verschie5 4. The scope and manner of electrical use is not limited to the more conventional types of conductivity, e.g. Ion transport in the liquid phase in aqueous electrolyte. Therefore, many different
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dene Arten von Materialien beeinflusst, untersucht oder in dem EMB-Verfahren eingesetzt werden. Dazu gehören Materialien und Systeme, deren elektrischer oder ionischer Beitrag zunächst von ihren Molekülstrukturen her betrachtet als dürftig angesehen würde. Ausserdem kann dazu eine grosse Zahl nicht-wässriger, hydrophober und sonst nicht-polarer Substanzen sowie ionischer, polarer, kovalenter, aprotischer oder anderweitiger leitfähiger Substanzen gehören. whose types of materials are influenced, examined or used in the EMB process. These include materials and systems, the electrical or ionic contribution of which would initially be regarded as poor in terms of their molecular structures. In addition, this can include a large number of non-aqueous, hydrophobic and otherwise non-polar substances as well as ionic, polar, covalent, aprotic or other conductive substances.
5. Der Betrieb bei oder nahe den unteren Schwellenwerten kann bei insgesamt hoher elektrischer Bewegungsleistung erreicht werden. Diese Schwellenwerte sind für ein Material charakteristisch und liegen im allgemeinen bei sehr geringen Stromwerten vor. 5. Operation at or near the lower thresholds can be achieved with high overall electrical motion. These threshold values are characteristic of a material and are generally present at very low current values.
Das Verfahren vermag bei Stromwerten zu arbeiten, die gerade ausreichen, um die Bewegung der Molekülart zu bewirken, wobei die elektrothermischen Verluste vernachlässigbare Werte erreichen. The method can work at current values that are just sufficient to cause the movement of the molecular species, the electrothermal losses reaching negligible values.
Zu entgegenwirkenden Faktoren gehört Verdunstungskälte, die Wärmekapazität des Behälters, die thermische Kon-vektion und die elektroendosmotische Strömung. Durch den gesteuerten Betrieb bei steigenden Schwellenwerten werden die verschiedenen Molekülarten ihrerseits zur Bewegung bei den geeigneten und charakteristischen Werten angeregt. Dies führt zu einer zusätzlichen hohen Auflösungstechnik, die zu einer differenziellen Molekularunterscheidung fähig ist. Dieses Verfahren zur Unterscheidung wird weiter durch die Bewegungsgeschwindigkeit verbessert, die auch für die beteiligte Molekülart charakteristisch ist. Diese Geschwindigkeit kann durch Modifizieren der Medien beträchtlich variiert werden. Counteracting factors include evaporative cooling, the heat capacity of the container, thermal convection and the electroendosmotic flow. Controlled operation with increasing threshold values in turn stimulates the different types of molecules to move at the appropriate and characteristic values. This leads to an additional high resolution technique that is capable of differential molecular discrimination. This method of differentiation is further improved by the speed of movement, which is also characteristic of the type of molecule involved. This speed can be varied considerably by modifying the media.
Zum Mechanismus des Bewegungs-Schwellenwertes wird festgestellt, dass dieses Verhalten den Punkt bestimmt, bei dem die gesamte zugeführte Energie der molekularen Anziehung oder Haftung an das Substrat (Oberfläche) entgegenwirkt. Sie besteht aus der von aussen zugeführten elektrischen Energie plus dem, was sonst an Verteilung auf zusätzlich vorhandenen Verteilungsfunktionen beruht. Die Moleküle können dann frei wandern oder durch elektrische Anziehung oder andere konvektive Faktoren bewegt werden. Die elektrische Charakteristik des Systems zeigt eine Nichtlinearität, wie der Strom allmählich nach dem anfänglichen Anlegen einer gegebenen Spannung ansteigt. Die bevorzugten Systeme stabilisieren sich rasch und bleiben während des Trennprozesses elektrisch im Gleichgewicht, obgleich der Prozess ausgeführt werden kann, wenn graduelle Änderungen in den elektrischen Eigenschaften auftreten. In Fällen, in denen fehlende Stabilität zu Schwierigkeiten führt, aber das Medium anderweitig als brauchbar angesehen wird, kann die Geschwindigkeit der Änderung des Widerstands des Systems durch Hinzufügen eines ausreichend grossen äusseren Widerstands herabgesetzt werden, der z.B. etwa gleich gross oder grösser ist als der Innenwiderstand des Systems. Alternativ kann ein aktives elektrisches Element verwendet werden, das die Strom-Span-nungs- oder Temperatur werte innerhalb eines Systems abzu-fühlen vermag und dazu dient, diese Faktoren oder Änderungen mit Hilfe einer Steuerung der Stromquelle zu regeln. Dieses Vorgehen ist auch als Sicherheitsmassnahme von Wert. Regarding the mechanism of the movement threshold value, it is found that this behavior determines the point at which the total energy supplied counteracts the molecular attraction or adhesion to the substrate (surface). It consists of the electrical energy supplied from outside plus what is otherwise based on distribution based on additional distribution functions. The molecules can then move freely or be moved by electrical attraction or other convective factors. The electrical characteristic of the system shows a non-linearity as the current gradually increases after the initial application of a given voltage. The preferred systems stabilize rapidly and remain electrically balanced during the separation process, although the process can be carried out when there are gradual changes in electrical properties. In cases where lack of stability leads to difficulties but the medium is otherwise considered useful, the rate of change in the resistance of the system can be slowed down by adding a sufficiently large external resistance, e.g. is about the same or greater than the internal resistance of the system. Alternatively, an active electrical element can be used that can sense the current-voltage or temperature values within a system and serves to regulate these factors or changes with the aid of a control of the current source. This procedure is also of value as a security measure.
Untersuchungen von Komponenten für die Zusammensetzung der Medien haben gezeigt, dass bestimmte Verbindungskombinationen zur Verwendung bei der EMB ungeeignet sind, wenn stabile Stromwerte gewünscht werden. Wird eine konstante Spannung angelegt, weisen diese Kombinationen ständig einen anderen Widerstand auf, wie wenn ein Kondensator aufgeladen würde. Studies of components for the composition of the media have shown that certain combinations of connections are unsuitable for use in EMB when stable current values are desired. If a constant voltage is applied, these combinations always have a different resistance than if a capacitor were charged.
Dieser Effekt wird in Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht. Dort wird auf der Ordinate der Strom und auf der Abszisse die Zeit aufgetragen, wobei bei konstanter Spannung gearbeitet wird. Die Punkte t1 und t, stellen unterschiedliche This effect is illustrated in Fig. 1 of the drawing. The current is plotted on the ordinate and time is plotted on the abscissa, working at constant voltage. The points t1 and t represent different
Zeitpunkte dar, die in der Grössenordnung von mehreren Minuten oder Sekunden liegen. Represent times that are on the order of several minutes or seconds.
Es wird das Verhalten von drei Materialtypen (A), (B) und (C) veranschaulicht. Bei einem Material oder einem Gemisch des Typs (A) steigt der Strom im Laufe der Zeit stetig an, und es können ev. Lichtbogenüberschläge erfolgen. The behavior of three material types (A), (B) and (C) is illustrated. In the case of a material or a mixture of type (A), the current increases steadily over time and arcing may occur.
Der Typ (C) veranschaulicht ein Material oder Gemisch, bei dem eine gewisse Zeit lang ein Stromanstieg festzustellen ist, und dann der Strom wieder abfällt. Dies kann deshalb verursacht werden, weil das Material durch Aufheizen verdampft oder verbrennt, verkohlt oder austrocknet. Type (C) illustrates a material or mixture in which there is a rise in current for a certain time and then the current drops again. This can be caused by the material evaporating or burning, charring or drying out when heated.
Der Typ (B) veranschaulicht ein Material oder Gemisch, das unter dem Gesichtspunkt der elektrischen Steuerung ein bevorzugtes Medium ist, da es Reproduzierbarkeit im Betrieb ermöglicht und die Wiedereinstellung der elektrischen Eigenschaften kein Problem ist. Materialien mit einem elektrischen Verhalten des Typs A können als Komponenten für das Medium frei gewählt werden, um Eigenschaften eines Mediums auszugleichen, das sonst das Verhalten des Typs C zeigt, und umgekehrt. Auch können sich die elektrischen Eigenschaften einer gegebenen Verbindung in Abhängigkeit von den anderen Substanzen, mit denen sie gemischt ist, ändern. Beispiele für Verbindungen, die das Verhalten des Typs A in Gemischen und des Typs B in anderen Gemischen veranschaulichen, werden nachfolgend gegeben. Im allgemeinen wird man eine Komponente für ein Medium wählen, welches das Verhalten des Typs B in Verbindung mit den anderen Komponenten in dem System zeigt. Type (B) illustrates a material or mixture that is a preferred medium from the point of view of electrical control because it enables reproducibility in operation and the readjustment of electrical properties is not a problem. Materials with an electrical behavior of type A can be freely chosen as components for the medium in order to balance properties of a medium which otherwise shows the behavior of type C, and vice versa. The electrical properties of a given connection can also change depending on the other substances with which it is mixed. Examples of compounds that illustrate the behavior of type A in mixtures and type B in other mixtures are given below. In general, one will choose a component for a medium that shows Type B behavior in conjunction with the other components in the system.
Verbindungen links
Verhaltenstyp Behavior type
N,N-Dimethylacetamid in Wasser N, N-dimethylacetamide in water
A A
N,N-Dimethylacetamid in Formamid N, N-dimethylacetamide in formamide
A A
N,N-Dimethylformamid in Wasser N, N-dimethylformamide in water
B B
cycl. 1,2-Propandiol-carbonat in Wasser cycl. 1,2-propanediol carbonate in water
A A
Äthylencarbonat in Wasser Ethylene carbonate in water
B B
3-Methylsulfolan in Wasser 3-methylsulfolane in water
A A
2-Pyrrolidinon in Wasser 2-pyrrolidinone in water
A A
N-Methylformamid in Wasser N-methylformamide in water
A A
N-Methylacetamid in Wasser N-methylacetamide in water
B B
Tetrahydrofurfurylalkohol in Wasser Tetrahydrofurfuryl alcohol in water
B B
Tetrahydrothiophen-dioxid in Formamid Tetrahydrothiophene dioxide in formamide
A A
Diacetonalkohol in Formamid Diacetone alcohol in formamide
A A
Diacetonalkohol in Thiodiäthylenglykol Diacetone alcohol in thiodiethylene glycol
B B
Cellosolve in Formamid Cellosolve in formamide
A A
Cellosolve in Thiodiäthylenglykol Cellosolve in thiodiethylene glycol
B B
Das EMB-Verfahren unterscheidet sich von den bekannten Verfahren der Elektrophorese und der Dieleketrophorese in verschiedener Hinsicht. The EMB process differs from the known processes of electrophoresis and board electrophoresis in various respects.
Das EMB-Ansprechverhalten scheint durch die Viskosität nicht sehr in nachteiliger Weise beeinflusst zu werden; es wird durch Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten in der Lösung verbessert, während die Elektrophorese-Beweglichkeit umgekehrt proportional der Dielektrizitätskonstanten ist, so kann die EMB bei dielektrischen Werten durchgeführt werden, die weit über die Werte hinausgehen, die bei der Elektrophorese praktikabel sind. So ist die EMB in Medien mit einer Dielektrizitätskonstanten bis hinauf zu 190 durchgeführt worden, z.B. in N-Methylacetamid. The EMB response does not appear to be adversely affected by viscosity; it is improved by increasing the dielectric constant in the solution, while the electrophoresis mobility is inversely proportional to the dielectric constant, so the EMB can be performed at dielectric values that go far beyond the values that are practical in electrophoresis. The EMB has been carried out in media with a dielectric constant up to 190, e.g. in N-methylacetamide.
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Die Wanderungsgeschwindigkeit in cm/sec von durch EMB transportierten Molekülen liegt deutlich über den mit Dielektrophorese und Elektrophorese erzielten Geschwindigkeiten. Dieser Unterschied wird durch die Fig. 2 der Zeichnung veranschaulicht. The migration speed in cm / sec of molecules transported by EMB is significantly higher than the speeds achieved with dielectrophoresis and electrophoresis. This difference is illustrated by Fig. 2 of the drawing.
Fig. 2 stellt ein Diagramm dar, in welchem auf der Ordinate der Logarithmus der Wanderungsgeschwindigkeit aufgetragen ist. In Fig. 2 wird dies als log WG bezeichnet. Es sind drei mit den Ziffern (1), (2) und (3) bezeichnete Bereiche eingetragen. Im Bereich (1) tritt Dielektrophorese auf. Der Bereich (2) ist der Bereich des EMB, wo die Leitfähigkeit im halbleitenden Bereich vorliegt. Im Bereich (3) tritt Leitung des Elektrolyten auf. FIG. 2 shows a diagram in which the logarithm of the speed of migration is plotted on the ordinate. In Fig. 2 this is called log WG. There are three areas marked with the numbers (1), (2) and (3). Dielectrophoresis occurs in area (1). Area (2) is the area of the EMB where the conductivity is in the semiconducting area. Conduction of the electrolyte occurs in area (3).
Vermutlich beruht das EMB-Verfahren auf Protoneti-Do-nator-Akzeptor-Wechselwirkungen und der Bildung von Elek-tronen-Chargentransfer-(Ladungsübertragungs)-Komplexen für den Transport. Es sei in diesem Zusammenhang auf die Veröffentlichung von R. Foster in Organic Charge-Transfer Complexes (1969) hingewiesen. The EMB process is presumably based on proton-donor-acceptor interactions and the formation of electron-batch transfer (charge transfer) complexes for transport. In this context, reference is made to the publication by R. Foster in Organic Charge-Transfer Complexes (1969).
Praktisch ausgedrückt betrifft ein Hauptaspekt dieses Verfahrens die Verwendung eines verhältnismässig nichtleitenden Mediums. Zahlreiche verschiedene Medien und Techniken können angewandt werden, um die Erfordernisse der angewandten halbleitenden Bereiche zu erreichen. Die Leitung kann durchgeführt werden in Feststoffen, in halbfesten Stoffen, wie z.B. Gelen, sowie in der Gasphase, in Aerosolen, Schäumen und Flüssigkeiten. Auch Kombinationen hiervor sind praktisch, wie etwa Schmelzen, Hochtemperatur-Schmelzen, Pseudo-Kristalle (Parakristalle und meso-morphe Stoffe), Eise, Schlamm, Schmieren oder Suspensionen, Gläser, Kunststoffe, Fasern, Fäden, poröse Materialien und Pulver. Ionenaustauschermaterialien, selektiv durchlässige und membranartige Barrieren, Dialysemembranen, Molekularsiebe und spezielle Ionenquellen-Materialien sind als Träger oder Sperrstoffe geeignet. Das Verfahren kann kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden. In practical terms, a major aspect of this method involves the use of a relatively non-conductive medium. Numerous different media and techniques can be used to meet the needs of the semiconducting areas used. The piping can be carried out in solids, in semi-solid substances, e.g. Gels, as well as in the gas phase, in aerosols, foams and liquids. Combinations of these are also practical, such as melting, high-temperature melting, pseudo-crystals (paracrystals and meso-morphic substances), ice, mud, lubrication or suspensions, glasses, plastics, fibers, threads, porous materials and powders. Ion exchange materials, selectively permeable and membrane-like barriers, dialysis membranes, molecular sieves and special ion source materials are suitable as carriers or barrier substances. The process can be carried out continuously or in batches.
Viele Substanzen sind verhältnismässig dielektrisch; unter diesen stellen die nicht-polaren organischen Stoffe eine grosse Gruppe dar. Einige von diesen zeigen Zwischenbereiche der Leitfähigkeit oder sind einer geeigneten Einstellung ihrer leitfähigen Natur durch Zusatz relativ kleiner Mengen von Zuschlagstoffen zugänglich. Dies mag ähnlich dem Verfahren des Dotierens oder des Einbringens oder Beimpfens sein, wie es bei Festphasen-Anordnungen angewandt wird. Ein verhältnismässig polares Material kann als Medium verwendet weiden, wie z.B. wässrige Lösungen, indem der Ionengehalt des Systems begrenzt wird, um den gewünschten Leitfähigkeitswert zu erreichen. Auch können dem leitfähigen System unterdrückende Substanzen zugesetzt werden, unter denen wünschenswerte Materialien solche sind, die über den reinen Verdünnungseffekt hinaus, den ihre Anwesenheit zum System beisteuert, einen unterdrückenden Effekt ausüben. Weiter bietet der unterdrückende Effekt nicht-polarer Materialien, die im Gemisch mit sonst leitenden Systemen verwendet werden, eine sehr allgemeine und nützliche Lösung der Steuerung der Leitfähigkeit. Es ist wichtig, festzustellen, dass in bezug auf all diese Techniken andere Faktoren bestimmte zusätzliche Eigenschaften und Merkmale der eingesetzten, für das Wesen der Anmeldung geeigneten Materialien begünstigen können, wie z.B. Mischbarkeit, Kompatibilität, Toxizität, Siedepunkt, Schmelzpunkt, Reaktivität, Kosten, Entfernbar-keit, Dialysierbarkeit und Osmolalität. Häufig wird ein Material mit hoher Dielektrizitätskonstante aufgrund seiner Fähigkeit bevorzugt, die in dem System gebildeten Ladungen (wobei Solvatation oder Wechselwirkung beteiligt ist) oder anderweitig erworbene oder auf chemischen Teilchen induzierte Ladungen zu halten. Many substances are relatively dielectric; among these, the non-polar organic substances represent a large group. Some of these show intermediate areas of conductivity or are accessible for a suitable adjustment of their conductive nature by adding relatively small amounts of additives. This may be similar to the method of doping or introducing or inoculating as used in solid phase devices. A relatively polar material can be used as a medium, e.g. aqueous solutions by limiting the system's ion content to achieve the desired conductivity value. Suppressive substances can also be added to the conductive system, among which desirable materials are those which have a suppressive effect beyond the pure dilution effect which their presence contributes to the system. Furthermore, the suppressive effect of non-polar materials used in a mixture with otherwise conductive systems offers a very general and useful solution for controlling conductivity. It is important to note that, with respect to all of these techniques, other factors may favor certain additional properties and characteristics of the materials used for the nature of the application, such as Miscibility, compatibility, toxicity, boiling point, melting point, reactivity, cost, removability, dialyzability and osmolality. Often a high dielectric constant material is preferred because of its ability to hold the charges formed in the system (involving solvation or interaction) or otherwise acquired or chemical particle induced or induced charges.
Lösungsmittelgemische können unter Vermittlung eines Kupplungsmittels, gewöhnlich von semipolarer Cosolvens-Natur, verwendet werden. Der Ausdruck semipolar wird für ein Material verwendet, das eine gewisse Leitfähigkeit zeigt, die nach Verdünnen mit Wasser (oder einem anderen, ähnlich polaren Material) zunimmt und die nach Zusatz eines löslichen ionischen Salzes zunimmt. So führt im Rahmen der Erfindung die Solvatation eines stark ionischen Materials in einem nicht-polaren Material vermittels eines semipolaren Materials im allgemeinen nur zu einer geringfügigen Steigerung der Leitfähigkeit, während die Lösung des ionischen Materials in dem semipolaren Lösungsmittel alleine mässig leitend sein kann. Tatsächlich kann das nicht-polare Material als die Fähigkeiten für ein massiges Leiten zur Bildung eines Dreikomponentensystems unterdrückend angesehen werden. Das Dreikomponentensystem umfasst daher eine inerte Basis, ein Leitfähigkeitsmittel und ein semipolares Material, wie z.B. Xylol, Amoniumbromid bzw. Dimethylformamid. Weiter kann eine erhebliche Erhöhung der Menge des semipolaren Lösungsmittels die Leitfähigkeit nur minimal verbessern. Der Zusatz eines verhältnismässig kleinen Volumens einer zweiten Art eines semipolaren Lösungsmittels (ein Vierkomponentensystem) kann dann einen erheblichen Leitfähigkeitsanstieg des ganzen Systems bewirken. Kein Cosolvens alleine mit dem nicht-polaren Material, ohne oder mit dem solvatisierten ionischen Material, wird den so erzielten Leitfähigkeitswert erreichen. Diese Technik zur Steigerung der Leitfähigkeit von im wesentlichen nicht-polaren Materialien bildet eine bequeme Arbeitsbasis zur Verwendung von Substanzen, wie z.B. Xylol, p-Cymol, Mineralöl und chlorierten Lösungsmitteln. Ein Vierkomponentensystem ist zur Veranschaulichung z.B. das System Xylol, Ammoniumbromid, Dimethylacetamid und Dimethylformamid. Mixtures of solvents can be used with the intermediary of a coupling agent, usually of a semi-polar cosolvent nature. The term semipolar is used for a material that exhibits a certain conductivity, which increases after dilution with water (or another, similarly polar material) and which increases after the addition of a soluble ionic salt. Thus, in the context of the invention, the solvation of a strongly ionic material in a non-polar material by means of a semipolar material generally only leads to a slight increase in conductivity, while the solution of the ionic material in the semipolar solvent alone can be moderately conductive. In fact, the non-polar material can be viewed as suppressing the bulk conduction capabilities to form a three component system. The three-component system therefore comprises an inert base, a conductivity agent and a semi-polar material, e.g. Xylene, ammonium bromide or dimethylformamide. Furthermore, a significant increase in the amount of the semipolar solvent can only minimally improve the conductivity. The addition of a relatively small volume of a second type of semi-polar solvent (a four-component system) can then cause a significant increase in the conductivity of the entire system. No cosolvent alone with the non-polar material, without or with the solvated ionic material, will achieve the conductivity value achieved in this way. This technique for increasing the conductivity of essentially non-polar materials forms a convenient working basis for the use of substances such as e.g. Xylene, p-cymene, mineral oil and chlorinated solvents. A four component system is illustrative e.g. the system xylene, ammonium bromide, dimethylacetamide and dimethylformamide.
Die obigen Effekte können auch auf Systeme, die nicht leicht ionisierbar sind, angewandt und die Komponenten durch Faktoren wie die Dielektrizitätskonstante und Proto-nen-Donator-Vermögen der solvatisierenden Moleküle bestimmt werden. Während mittleres Donator-Vermögen solva-tisierte Moleküle entstehen lassen kann, vermag ein hohes Donator-Vermögen in einem hoch dielektrischen System leicht die so erzeugten ionischen Ladungen zu erhalten. Von besonderer Brauchbarkeit sind Medien mit einer Dielektrizitätskonstanten über 10, die dazu neigen, durch Protonen-Donator-Akzeptor-Austausch gebildete Ladungen zu halten. The above effects can also be applied to systems that are not easily ionizable, and the components can be determined by factors such as the dielectric constant and proton donor ability of the solvating molecules. While medium donor capacity can generate solvated molecules, a high donor capacity in a highly dielectric system can easily maintain the ionic charges generated in this way. Of particular utility are media with a dielectric constant greater than 10 that tend to hold charges generated by proton-donor-acceptor exchange.
Die erfindungsgemäss verwendeten Medien zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei oder nahe Raumtemperatur flüssig sind, und einen ausreichend hohen Siedepunkt haben, um der Prozesswärme zu widerstehen. Die Siedepunkte liegen im allgemeinen über 140°C, bevorzugt über 165°C. Die Medien müssen den chemischen Stoff nicht lösen können, dem die Mobilität verliehen werden soll, doch ist die Löslichkeit vorzuziehen zur Trennung verschiedener Molekülarten. The media used according to the invention are distinguished by the fact that they are liquid at or near room temperature and have a boiling point which is sufficiently high to withstand the process heat. The boiling points are generally above 140 ° C, preferably above 165 ° C. The media do not have to be able to dissolve the chemical that is to be given mobility, but solubility is preferable for separating different types of molecules.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, die auf die Trennung chemischer Stoffe in den angegebenen Medien gerichtet sind. Die Vorrichtung bestand aus einer in zwei 15-mI-Kammern unterteilten Trennzelle aus Polyäthylen hoher Dichte. The invention is further illustrated by the following examples, which are directed to the separation of chemical substances in the specified media. The device consisted of a separation cell made of high density polyethylene divided into two 15 ml chambers.
Die Zelle war so gebaut, dass sie den Hochspannungsfeldern widerstand und diesen gegenüber sowie gegenüber einem leitfähigen Leck oder Austreten von Medien, die unter solchen Feldern stehen, und dem Austreten der vielen starken und korrosiven Lösungsmittel, die hier verwendet werden, Sicherheit bot. Eine Platinelektrode in jeder Kammer war mit einer Gleichstromquelle verbunden, die im allgemeinen bei 1,25 m A arbeitete. Die Stromquelle konnte in bestimmten Arbeitsbereichen bei unterschiedlichen Spannungswerten in den Bereichen von 0 bis 100 [iA, 0 bis 1 m A und 0 bis 10 m A The cell was built to withstand and withstand high voltage fields, as well as against a conductive leak or leakage of media under such fields and the leakage of the many strong and corrosive solvents used here. A platinum electrode in each chamber was connected to a DC power source, which generally operated at 1.25 mA. The current source could be in certain working areas with different voltage values in the ranges from 0 to 100 [iA, 0 to 1 m A and 0 to 10 m A
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für Schwellenwertuntersuchungen und die Durchführung der hier beschriebenen Verfahren betrieben werden. Ein Docht aus Filterpapier in jeder Kammer war mit den gegenüberliegenden Enden des Filterpapiersubstrats verbunden, das oben aus der Zelle herausragte. Das Filterpapier hatte eine Breite von 5 cm und eine Länge von 10 cm und war, sofern nicht anders angegeben, Whatman Nr. 3. Normalerweise tritt der Spannungsabfall in diesem System im wesentlichen quer über den imprägnierten Träger hinweg ein, z.B. von 70 bis 90% oder mehr. Die Zelle war durch eine transparente Abdeckung eingeschlossen. for threshold value investigations and the implementation of the procedures described here. A filter paper wick in each chamber was connected to the opposite ends of the filter paper substrate protruding from the top of the cell. The filter paper was 5 cm wide and 10 cm long and was Whatman # 3 unless otherwise noted. Typically, the voltage drop in this system occurs substantially across the impregnated support, e.g. from 70 to 90% or more. The cell was enclosed by a transparent cover.
Ein geeignetes Lösungsmittel kann aus der Klasse niedermolekularer Glykole mit einer geringen Menge eines die Leitfähigkeit erhöhenden Zusatzes gewählt werden. Die folgenden Lösungsmittelsysteme sind für verhältnismässig nicht-polare Farbstoffe sowie für andere lösliche organische Materialien brauchbar. Die aufgeführten Lösungsmittel wurden zur Trennung chemischer Stoffgemische, wie z.B. von Farbstoffen, Mercurochrom und Natrium-riboflavinphosphat bei den angegebenen Werten der Spannung und der Stromstärke verwendet. Der Ausdruck «stabilisiert» wird verwendet, um anzudeuten, dass die elektrischen Kenngrössen die angegebenen Werte erreichten und für die wenigen Minuten (im allgemeinen 2 bis 10 min) konstant blieben, in denen der Trenn Vorgang abgeschlossen wurde. A suitable solvent can be selected from the class of low molecular weight glycols with a small amount of an additive which increases the conductivity. The following solvent systems are useful for relatively non-polar dyes as well as other soluble organic materials. The solvents listed were used to separate chemical mixtures, e.g. of dyes, mercurochrome and sodium riboflavin phosphate used at the specified values of voltage and current. The term "stabilized" is used to indicate that the electrical parameters reached the specified values and remained constant for the few minutes (generally 2 to 10 minutes) during which the separation process was completed.
Beispiel example
Zusammensetzungen des Lösungsmittels elektrische Solvent electrical compositions
Kenngrösse Parameter
(stabilisiert) (stabilized)
1 1
0,3 ml Wasser, 0,2 ml Sörensen-Puffer (pH 7,0), 24,5 ml Propylenglykol. Die Wassermenge in dieser Art von Systemen sollte vorzugsweise etwa 2 % nicht übersteigen. 0.3 ml water, 0.2 ml Sörensen buffer (pH 7.0), 24.5 ml propylene glycol. The amount of water in this type of system should preferably not exceed about 2%.
11 kV/mA 11 kV / mA
2 2nd
2,0 ml Dimethylacetamid, 1,0 ml Phenol, 25,0 ml Propylenglykol. 2.0 ml dimethylacetamide, 1.0 ml phenol, 25.0 ml propylene glycol.
8 kV/mA 8 kV / mA
3 3rd
2,5 ml Formamid, 22,5 ml Propylenglykol. 2.5 ml formamide, 22.5 ml propylene glycol.
5,5 kV/mA 5.5 kV / mA
In den Beispielen 1 bis 3 wurde eine Potentialdifferenz von 11 kV und ein Strom von 1 mA angewandt. In Examples 1 to 3, a potential difference of 11 kV and a current of 1 mA were used.
In der Längsrichtung mass das verwendete Filterpapier etwa 10 cm, und es wurde eine Feldstärke in der Grössen- In the longitudinal direction, the filter paper used measured about 10 cm, and a field strength in the size
11 KV 11 KV
Ordnung von = 1100 Volt/cm angewandt. Order of = 1100 volts / cm applied.
10 cm 10 centimeters
Das verwendete Filterpapier mass 10 cm X 10 cm, und es hatte dementsprechend eine Querschnittsfläche von 100 cm2. Die Stromdichte wird bestimmt, indem man den Strom (im vorliegenden Fall = 1 mA) durch die Querschnittsfläche (im vorliegenden Fall = 100 cm2) dividiert. Dementsprechend The filter paper used was 10 cm X 10 cm, and accordingly had a cross-sectional area of 100 cm 2. The current density is determined by dividing the current (in the present case = 1 mA) by the cross-sectional area (in the present case = 100 cm2). Accordingly
1 1
ist im vorliegenden Fall die Stromdichte = 0,01 mA/ in the present case the current density = 0.01 mA /
100 100
cm2 =10 [iA/cm2. cm2 = 10 [iA / cm2.
Es sei darauf hingewiesen, dass in die angeführte Formel zur Berechnung der Stromdichte die Dicke des verwendeten Filterpapiers nicht eingeht. It should be noted that the thickness of the filter paper used is not included in the formula for calculating the current density.
Das in Beispiel 3 angewandte System eignet sich ausgezeichnet zur Farbstoffauflösung des folgenden Gemisches: Saframin O, Toluylen-rot (Neutralrot) und Natriumribofla- The system used in Example 3 is excellently suited for dye dissolution of the following mixture: saframine O, toluene red (neutral red) and sodium ribofla-
vinphosphat. Dieses Medium ist auch für die Trennung von Gliedern der Rhodamin-Farbstoff-Familie brauchbar. vin phosphate. This medium is also useful for the separation of members of the rhodamine dye family.
Anders als bei herkömmlichen Ionentransportprozessen ist das Beweglichmachen von Metallderivaten nicht leicht zu 5 erreichen, selbst wenn die Metallderivate in dem Medium löslich sind. Durch Einstellen des Mediums und der elektrischen Kenngrössen ist jedoch nach dem erfindungsgemässen Verfahren eine sehr feine Auflösung in einem System wie dem folgenden erreichbar, das eine neue Arbeitsweise, wie hier io beschrieben, veranschaulicht. Beispiele geeigneter Metallionen sind Co++, Cu++, Ni++ aus Salzen, wie zum Beispiel den Chloriden und Nitraten. Unlike conventional ion transport processes, the mobilization of metal derivatives is not easy to achieve, even if the metal derivatives are soluble in the medium. By setting the medium and the electrical parameters, however, a very fine resolution in a system such as the following can be achieved according to the method according to the invention, which illustrates a new mode of operation, as described here. Examples of suitable metal ions are Co ++, Cu ++, Ni ++ from salts, such as the chlorides and nitrates.
Auch in den folgenden Beispielen wurde die gleiche Potentialdifferenz, Feldstärke und Filterpapier angewandt, wie 15 in den Beispielen 1 bis 3. The same potential difference, field strength and filter paper as used in Examples 1 to 3 were also used in the following examples.
Beispiel example
Zusammensetzung des Lösungsmittels elektrische Composition of the solvent electrical
Kenngrösse Parameter
(stabilisiert) (stabilized)
4 4th
10 ml Dimethylformamid, 15 ml Pro 10 ml dimethylformamide, 15 ml pro
8 kV/mA 8 kV / mA
pylenglykol und (gegebenenfalls) pylene glycol and (if applicable)
1 ml Triäthanolamin. 1 ml triethanolamine.
Ein nicht-wässriges System auf Esterbasis wird nachfolgend veranschaulicht und führt auch zu befriedigenden Ergebnissen. Anstelle der Cellosolve in dem Medium können andere, verwandte Verbindungen verwendet werden, wie z.B. A non-aqueous system based on ester is illustrated below and also leads to satisfactory results. Instead of the cellosolve in the medium, other related compounds can be used, e.g.
30 Hexyl-cellosolve, Methylcarbitol, Cellosolve-acetat und Car-bitolacetat. 30 hexyl cellosolve, methyl carbitol, cellosolve acetate and carbitol acetate.
Beispiel example
Zusammensetzung des Lösungsmittels elektrische Kenngrösse (stabilisiert) Composition of the solvent electrical parameter (stabilized)
5 5
4 ml Formamid, 14 ml Cellosolve, 34 ml Dimethylphthalat. 4 ml formamide, 14 ml cellosolve, 34 ml dimethyl phthalate.
15 kV/mA 15 kV / mA
Die folgenden Lösungsmittelsysteme sind zur Trennung von Metallionen und Komplexen brauchbar; von diesen Metallkomplexen wurden Dithizone, Nitroso-B-naphthol, Pyro-catechol-violett, Rhodamin B, 8-Hydroxychinolin und Di-benzoylmethan-Derivate verwendet. The following solvent systems are useful for the separation of metal ions and complexes; of these metal complexes, dithizone, nitroso-B-naphthol, pyro-catechol-violet, rhodamine B, 8-hydroxyquinoline and di-benzoylmethane derivatives were used.
Beispiel example
Zusammensetzung des Lösungsmittels elektrische Kenngrösse (stabilisiert) Composition of the solvent electrical parameter (stabilized)
6 6
30 ml Methoxy-athoxy-äthanol + 30 ml cyclisches 1,2-Propandiolcar-bonat + 3 Tropfen Salpetersäure (1:30 in H20). 30 ml methoxy-athoxy-ethanol + 30 ml cyclic 1,2-propanediolcarbonate + 3 drops of nitric acid (1:30 in H20).
6,4 kV/ 1,25 mA 6.4 kV / 1.25 mA
Das Medium des Beispiels 6 ergab eine Mehrzonenauflösung (5 min) mit 8-Hydroxychinolinaten Seltener Erden, 60 wie z.B. Sc und Eu, sowie anderer Metalle, wie z:B. Ni. Die Schwermetall-Derivate von Dibenzoylmethan und Rhodamin zeigten gute bis ausgezeichnete Bewegung, während die Bewegung mit Schwermetallnitraten sehr spärlich war und mit Hafnium (als Chlorid) überhaupt nicht eintrat. Befriedigende 65 Mobilität wurde auch für Co+2, Cu+2 und Ni+2 (als Chloride) erhalten. The medium of Example 6 gave multi-zone dissolution (5 min) with 8-hydroxyquinolinates rare earths, 60 such as e.g. Sc and Eu, as well as other metals, such as: Ni. The heavy metal derivatives of dibenzoylmethane and rhodamine showed good to excellent movement, while the movement with heavy metal nitrates was very sparse and did not occur with hafnium (as chloride) at all. Adequate mobility was also obtained for Co + 2, Cu + 2 and Ni + 2 (as chlorides).
Im vorigen Beispiel ergab das Nickelchlorid 3 Zonen, mit Fleckfärbung von blau und violett. Solche reproduzierbaren In the previous example, the nickel chloride resulted in 3 zones, with spots of blue and violet. Such reproducible
7 7
628527 628527
Effekte zeigen die sehr grosse Auflösung der Technik. Dies deutet auch auf die Bildung einer Reihe von Metallkomplexen hin, wie z.B. durch Protonen-Donator-Akzeptor-Austausch, und auf die Fähigkeit der Technik, diese zu differenzieren und aufzulösen. Diese ungewöhnliche Fähigkeit tritt in einer weiteren Situation zu Tage, wo nicht nur mehrere Zonen auftreten, sondern diese sowohl als (+)- als auch als (—)-beweg-liche Einheiten auftreten. Beweglichkeiten von +2 cm/min wurden mit dem folgenden System erzielt: Effects show the very large resolution of the technology. This also indicates the formation of a number of metal complexes, such as through proton-donor-acceptor exchange, and on the ability of technology to differentiate and resolve them. This unusual ability comes to light in another situation where not only do several zones appear, but they also appear as (+) - as well as (-) - mobile units. Mobility of +2 cm / min was achieved with the following system:
Bei- Zusammensetzung spiel des Lösungsmittels elektrische Kenngrösse (stabilisiert) Example composition of the solvent electrical parameter (stabilized)
15 ml Methoxyäthoxy--äthanol + 15 ml cycl. 1,2-Propandiolcarbonat + 13 ml Äthylencarbonat + 3 Tropfen Salpetersäure (1:30). 15 ml methoxyethoxy - ethanol + 15 ml cycl. 1,2-propanediol carbonate + 13 ml ethylene carbonate + 3 drops of nitric acid (1:30).
6 kV/mA Co*2 (Chlorid) 2-3 Zonen (+ und Nr2 (Chlorid) 2-3 Zonen (+ und Cu-2 (Chlorid) 4-5 Zonen (+ und 6 min Laufzeit 6 kV / mA Co * 2 (chloride) 2-3 zones (+ and Nr2 (chloride) 2-3 zones (+ and Cu-2 (chloride) 4-5 zones (+ and 6 min running time
Farbstoff Saframin 0 bei 500 V und 100 [xA rasch, und eine orangefarbene Verunreinigung blieb unbeweglich. Dies ist ein Beispiel für Trennung von Komponenten durch Erreichen des Schwellenwertes für eine Verbindung in dem Gemisch. Dye saframine 0 at 500 V and 100 [xA rapidly, and an orange contaminant remained immobile. This is an example of separation of components by reaching the threshold for a compound in the mixture.
Ansäuern mit einer anorganischen Säure ist nicht wesentlich, wie das folgende Beispiel zeigt: Acidification with an inorganic acid is not essential, as the following example shows:
15 15
20 20th
Das Medium des Beispiels 7 lieferte auch ausgezeichnete Mobilität für Salze von Europium, Lutetium, Thallium und Ytterbium. Lage, Beweglichkeit und Charakter der erhaltenen Zonen sind für das Material innerhalb des Systems unter gegebenen Bedingungen charakteristisch. So gaben im folgenden System Nickel und Kobalt (als Chloride) 1 bzw. 2 Zonen, während das Gemisch 3 Zonen entsprechend den einzelnen Metallkomponenten ergab. Zudem hatten die Zonen drei Farben mit deutlich unterschiedlichem Rosa und Blau. The medium of Example 7 also provided excellent mobility for salts of europium, lutetium, thallium and ytterbium. The location, mobility and character of the zones obtained are characteristic of the material within the system under given conditions. In the following system, nickel and cobalt (as chlorides) gave 1 or 2 zones, while the mixture gave 3 zones corresponding to the individual metal components. In addition, the zones had three colors with clearly different pink and blue.
Beispiel example
Zusammensetzung des Lösungsmittels elektrische Kenngrösse (stabilisiert) Composition of the solvent electrical parameter (stabilized)
10 10th
12 ml 1,2-Propylenglykol + 3 ml 12 ml 1,2-propylene glycol + 3 ml
14 kV/1,5 mA 14 kV / 1.5 mA
Dichloressigsäure + 16 ml Äth- Dichloroacetic acid + 16 ml ether
oxy-äthoxy-äthanol. oxy-ethoxy-ethanol.
Auch Basen, wie z.B. Triäthanolamin oder y-Picolin anstelle von Säure enthaltende Medien besitzen die Fähigkeit zur Trennung von Metallen. Bases, such as Media containing triethanolamine or y-picoline instead of acid have the ability to separate metals.
Die Anwendbarkeit der Erfindung auf organische Verbindungen wird durch die folgenden Systeme zur Trennung von Sulfa-Arzneimitteln, Sulfamerizin, Sulfaquanidin und Sulfamethazin, weiter veranschaulicht. The applicability of the invention to organic compounds is further illustrated by the following systems for the separation of sulfa drugs, sulfamerizine, sulfaquanidine and sulfamethazine.
25 ■ 25 ■
Bei- Zusammensetzung spiel des Lösungsmittels elektrische The composition of the solvent is electrical
Kenngrösse Parameter
(stabilisiert) (stabilized)
30 11 20 ml Methoxy-äthoxy-äthanol + 5,8-5,0 kV/ 12 ml l-Methyl-2-pyrrolidinon + 1,25 mA 0,8 ml Dichloressigsäure. 4 min Laufzeit 30 11 20 ml methoxy-ethoxy-ethanol + 5.8-5.0 kV / 12 ml l-methyl-2-pyrrolidinone + 1.25 mA 0.8 ml dichloroacetic acid. 4 min run time
Bei- Zusammensetzung spiel des Lösungsmittels elektrische Kenngrösse (stabilisiert) Example composition of the solvent electrical parameter (stabilized)
35 35
21 ml cycl. 1,2-Propandiolcar-bonat + 9 ml Methoxy-äthoxy--äthanol + 8 ml Y-Butylrolac-ton + 3 Tropfen Salpetersäure (1:30). 21 ml cycl. 1,2-propanediol-carbonate + 9 ml methoxy-ethoxy-ethanol + 8 ml Y-butylrolac-clay + 3 drops of nitric acid (1:30).
7,8-7,6 kV/ 1,25 m A 6 min Laufzeit 7.8-7.6 kV / 1.25 m A 6 min running time
Die Gruppen Seltener Erden sowie Hafnium und Zirkon stellen die am schwierigsten aufzulösenden Elemente dar. Weiter sind, ebenso wie Hafnium und Zirkon ein besonders enges Paar bilden, innerhalb der Seltenen Erden 3 grössere Untergruppierungen bekannt. Die folgenden Systeme sind für die Übergangs-Schwermetalle, Salze der Seltenen Erden und Zirkon/Hafnium-Elemente, z.B. solche mit einer Ordnungszahl von 21 und darüber, eingeschlossen, brauchbar. The groups of rare earths as well as hafnium and zircon represent the most difficult elements to dissolve. Furthermore, just like hafnium and zircon form a particularly close pair, 3 major sub-groups are known within the rare earths. The following systems are for the transition heavy metals, rare earth salts and zircon / hafnium elements, e.g. those with an atomic number of 21 and above, included, can be used.
Bei- Zusammensetzung spiel des Lösungsmittels elektrische The composition of the solvent is electrical
Kenngrösse Parameter
(stabilisiert) (stabilized)
15 ml cycl. 1,2-Propandiol-carbonat + 15 ml Methoxy--äthoxy-äthanol + 13 ml Äthylencarbonat + 3 Tropfen Salpetersäure (1:30). 15 ml cycl. 1,2-propanediol carbonate + 15 ml methoxy - ethoxy ethanol + 13 ml ethylene carbonate + 3 drops of nitric acid (1:30).
9,6-7,2 kV/ 1,25 mA 3 min Laufzeit 9.6-7.2 kV / 1.25 mA 3 min running time
40 40
45 45
Das letztere System vermochte, obgleich es für langsam befunden wurde, unterschiedliche Zonen mit der Farbstoff-Familie von Rhodamin 5G, 6G und B sowie ein Gemisch zu liefern. The latter system, although found slow, could provide different zones with the rhodamine 5G, 6G and B dye family and a mixture.
Die folgenden Medien ergaben hohe Auflösung der vorstehenden Farbstoffe in 20 bis 25 sec und Beweglichkeiten über 12 cm/min. The following media gave high resolution of the above dyes in 20 to 25 seconds and mobilities above 12 cm / min.
Bei- Zusammensetzungen spiel des Lösungsmittels elektrische Kenngrösse (stabilisiert) Compositions of the solvent electrical parameter (stabilized)
12 24 ml cycl. 1,2-Propandiolcar-bonat + 12 ml Äthylendiacetat + 6 ml Salicylaldehyd + 3 Tropfen Salpetersäure (1:30). 12 24 ml cycl. 1,2-propanediol carbonate + 12 ml ethylene diacetate + 6 ml salicylaldehyde + 3 drops nitric acid (1:30).
13 24 ml cycl. 1,2-Propandiolcar-bonat + 12 ml Äthylendiacetat + 6 ml Salicylaldehyd + 2 ml Ammoniumbromid (gesättigte Lösung Methoxy-äthoxy-äthanol) + 2 ml Tributylphosphat + 4 Tropfen Tetramethylam-moniumhydroxid (etwa 25 % 13 24 ml cycl. 1,2-propanediol carbonate + 12 ml ethylene diacetate + 6 ml salicylaldehyde + 2 ml ammonium bromide (saturated solution methoxy-ethoxy-ethanol) + 2 ml tributyl phosphate + 4 drops tetramethylam monium hydroxide (about 25%
60 in Methylalkohol). 60 in methyl alcohol).
50 50
55 55
13,2 kV/0,8 mA 13.2 kV / 0.8 mA
13-12,6 kV/mA 13-12.6 kV / mA
In einem System mit cyclischem Propandiolcarbonat, Salpetersäure, Methoxy-methoxy-äthanol und Tetrahydrofur-furyl-alkohol in Anteilen ähnlich den obigen bewegte sich der In a system with cyclic propanediol carbonate, nitric acid, methoxy-methoxy-ethanol and tetrahydrofuran furyl alcohol in proportions similar to the above, the moved
Bemerkt sei, dass Harnstoff oder Propylenglykol in solchen Systemen in Konzentrationen bis zu mehreren Mol die 65 Leitfähigkeit nicht verändern, wenngleich auch die Mobilität von Proteinmolekülen gefördert wird. Diese Substanzen wirken als verdünnende oder unterdrückende Mittel und sind in wässrigen Lösungen für biochemische Trennungen von It should be noted that urea or propylene glycol in such systems in concentrations of up to several moles do not change the conductivity, although the mobility of protein molecules is also promoted. These substances act as diluting or suppressing agents and are in aqueous solutions for biochemical separations from
628527 628527
8 8th
Substanzen, wie z.B. Proteinen und Enzymen, brauchbar. Die Mobilität von Albumin in solchen Systemen kann die von in Glykol löslichen Farbstoffen übertreffen, wie durch die nachfolgenden Angaben zur Wanderung vom Ausgangspunkt gezeigt: Substances such as Proteins and enzymes, useful. The mobility of albumin in such systems can exceed that of glycol-soluble dyes, as shown by the following information about the migration from the starting point:
Beispiel example
Zusammensetzungen des Lösungsmittels elektrische Solvent electrical compositions
Kenngrösse Parameter
(stabilisiert) (stabilized)
14 14
16 ml Tris-chlorid (0,03 m) + 16 ml tris chloride (0.03 m) +
6 kV/2 mA 6 kV / 2 mA
40 ml Propylenglykol + 50 ml 40 ml propylene glycol + 50 ml
Whatman Nr. 1 Whatman No. 1
Glycerin. Glycerin.
Albumin 1 Albumin 1
i-H" i-h "
löslicher Farbstoff soluble dye
6 min Laufzeit 6 min run time
Wie weiter unten erörtert, können die vorstehenden Systeme hinsichtlich Geschwindigkeit und Grad an Auflösung unter Verwendung von Startern, unterdrückenden und/oder stabilisierenden Mitteln verbessert werden. As discussed below, the above systems can be improved in speed and level of resolution using starters, suppressants, and / or stabilizers.
Das erfindungsgemässe Verfahren wurde auch so durchgeführt, dass eine Probe einem Bett aus einem aus Agar, Siliciumdioxid und Gelatine hergestellten Gel zugesetzt wurde. Dieses Vorgehen wurde angewandt, um Farbstoffe, Proteine und andere Arten organischer Verbindungen zu trennen. Die Medien und elektrischen Kenngrössen. waren ähnlich den in den vorangegangenen Beispielen beschriebenen. Trennungen in Masse wurden auch in einer Säule mit pulver-förmigen Mineralien oder Celluloseträgern durchgeführt. The method according to the invention was also carried out in such a way that a sample was added to a bed made of a gel made from agar, silicon dioxide and gelatin. This procedure was used to separate dyes, proteins and other types of organic compounds. The media and electrical parameters. were similar to those described in the previous examples. Bulk separations were also carried out in a column with powdered minerals or cellulose carriers.
Ein sehr brauchbares System für nicht-polare Substanzen, das Isomere von Methylnaphthalin auflöste und gute Auflösung für Rhodamin B und 6G sowie Lebensmittelfarbstoffe lieferte, ist: A very useful system for non-polar substances that resolved isomers of methylnaphthalene and provided good dissolution for rhodamine B and 6G and food colors is:
21 ml cycl. Propylencarbonat 9 ml Methoxy-äthoxy-äthanol 12 ml Tetrahydrofurfurylalkohol 3 Tropfen Salpetersäure (1:30). 21 ml cycl. Propylene carbonate 9 ml methoxy-ethoxy-ethanol 12 ml tetrahydrofurfuryl alcohol 3 drops nitric acid (1:30).
Bei der vorstehenden Rezeptur wurde von verschiedenen Arten von Verbindungen zur Erfüllung verschiedener wichtiger Funktionen Gebrauch gemacht. Zu Zwecken der Veranschaulichung sind eine Reihe von ihnen ausgewählt zur Ein-gruppierung in verschiedene Kategorien gemäss einigen ihrer üblichen Funktionen in Rezepturen. Diese Kategorien sind jedoch keine starr definierten Begrenzungen für die Verwendung der Verbindungen, und etliche fallen gleichzeitig in mehrere Kategorien über deren Grenzen hinweg. So ist Di-methylphthalat ein Beispiel für ein gutes suppressiv wirkendes Mittel, obgleich es auch als inerte Basis wirkt, wenn es als Basismedium verwendet wird. Weiter kann es unlöslich machend oder die Beweglichkeit beschränkend wirken oder andere Faktoren beeinflussen, um so die Auflösung zu steigern. Wasser ist als recht aktives Lösungsmittel mit massigem Protonen-Donator-Vermögen und hoher Dielektrizitätskonstante brauchbar. Wasser ist jedoch im allgemeinen als Hauptbestandteil bei höheren Spannungswerten in Systemen ohne Aussenkühlung wegen seines niedrigen Siedepunkts weniger brauchbar. In the above formulation, various types of compounds have been used to perform various important functions. For purposes of illustration, a number of them have been selected to be grouped into different categories according to some of their common functions in recipes. However, these categories are not rigidly defined restrictions on the use of the connections, and some fall into several categories across their boundaries at the same time. Thus, dimethyl phthalate is an example of a good suppressive agent, although it also acts as an inert base when used as a base medium. It can also make it insoluble or restrict mobility or influence other factors in order to increase resolution. Water can be used as a fairly active solvent with a massive proton donor capacity and high dielectric constant. However, water is generally less useful as a major component at higher voltage levels in non-cooling systems because of its low boiling point.
TABELLE I TABLE I
Basis für das inerte Medium Eigenschaft: Basis for the inert medium property:
Lösungsmittel minimaler Leitfähigkeit, inerter Träger, Solvent of minimal conductivity, inert carrier,
lösungsbegrenzend p-Cymol solution-limiting p-Cymol
Mineralöl n-Decanoi Mineral oil n-decanoi
1-Octanthiol Xylol 1-octanethiol xylene
5 Inhibitoren (suppressive Mittel) 5 inhibitors (suppressive agents)
Eigenschaft: Property:
negativer Einfluss auf die Leitfähigkeit Tributylphosphat Dimethylphthalat io Triacetin negative influence on the conductivity tributyl phosphate dimethyl phthalate io triacetin
2-Äthyl-hexyl-chlorid 2-ethyl-hexyl chloride
Basis für das neutrale Medium Eigenschaft: Basis for the neutral medium property:
15 geringe oder spärliche Leitfähigkeit mit der Tendenz zur aktiven Änderung der Leitfähigkeit mit Verdünnung mit Lösungsmittel, stark wirksames Mittel zur Förderung der Löslichkeit, Kuppler. 15 low or sparse conductivity with a tendency to actively change conductivity with dilution with solvent, highly effective agent for promoting solubility, coupler.
-Butyrolacton 20 cycl. 1,2-Propandiolcarbonat Propylenglykol 2-Phenoxy-äthanoi 2-Äthyl-l,3-hexandiol T etrahydrothiophen-1,1-dioxid 23 Methoxy-äthoxy-äthanol -Butyrolactone 20 cycl. 1,2-propanediol carbonate propylene glycol 2-phenoxy-ethanoi 2-ethyl-l, 3-hexanediol tetrahydrothiophene-1,1-dioxide 23 methoxy-ethoxy-ethanol
L eitfähigkei tsmi ttel Perchlorsäure Dichloressigsäure 30 Formamid Conductivity means perchloric acid dichloroacetic acid 30 formamide
Ammoniumbromid Pyridazin-jodid Salpetersäure Mercaptoessigsäure Ammonium bromide pyridazine iodide nitric acid mercaptoacetic acid
35 35
Basis für das aktive Medium Eigenschaft: Basis for the active medium property:
geringe Leitfähigkeit mit der Tendenz, die Leitfähigkeit der Basis für das neutrale Medium zu erhöhen. low conductivity with a tendency to increase the conductivity of the base for the neutral medium.
40 Starker Löslichmacher, Lösungsmittel 2-Chloracetamid Dimethylformamid N,N-Dimethylacetamid l-Methyl-2-pyrrolidon 45 Dimethylsulfoxid cyclisches Äthylencarbonat 2,5-Hexandion 40 Strong solubilizer, solvent 2-chloroacetamide dimethylformamide N, N-dimethylacetamide l-methyl-2-pyrrolidone 45 dimethyl sulfoxide cyclic ethylene carbonate 2,5-hexanedione
Beweglichmachende Mittel so Isophoron Nitrobenzol Salicylaldehyd Mobilizers such as isophorone nitrobenzene salicylaldehyde
4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon Äthylendiacetat 55 Y-Picolin o-Dichlorbenzol 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone ethylene diacetate 55 Y-picoline o-dichlorobenzene
Initiatoren Eigenschaft: Initiators property:
60 starker Einfluss auf Leitfähigkeit, Protonendonator Lösungsmittelwirkung und Acidität-Alkalinität Diäthyl-äthyl-phosphonat N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon Bis-(2-methoxyäthyl)-äther 65 Hexamethylen-phosphorsäuretriamid Aminoäthyl-piperazin Imino-bis-propylamin 2,2'-Imino-diäthanol 60 strong influence on conductivity, proton donor solvent action and acidity-alkalinity diethyl-ethyl-phosphonate N-cyclohexyl-2-pyrrolidone bis- (2-methoxyethyl) -ether 65 hexamethylene-phosphoric acid triamide aminoethyl-piperazine imino-bis-propylamine 2,2'- Imino-diethanol
2-Aminoäthanol T riäthylentetramin Triäthanolamin Mercaptopropionsäure Mercaptoessigsäure 2-aminoethanol triethylenetetramine triethanolamine mercaptopropionic acid mercaptoacetic acid
Ein Ausgangspunkt für die Entwicklung und die Wahl eines Lösungsmittelmediums für besondere chemische Stoffe ist die Bestimmung solcher Medien, die stabilisieren oder mit den Stoffen kompatibel sind und die einen guten bis ausgezeichneten Verteilungskoeffizienten bei einer chromatographischen Standardtechnik für den Stoff auf dem bei verschiedenen pH-Werten zu verwendenden Substrat haben. Dann wird der Leitfähigkeitswert zur Verwendung bei diesem Verfahren durch Zusatz des Lösungsmittels als Hauptbestandteil zu einem kompatiblen Basissystem des Mediums eingestellt, das eine in geeigneter Weise eingestellte Leitfähigkeit hat, A starting point for the development and selection of a solvent medium for special chemical substances is the determination of those media which stabilize or are compatible with the substances and which have a good to excellent distribution coefficient with a standard chromatographic technique for the substance at different pH values have using substrate. Then the conductivity value for use in this method is adjusted by adding the solvent as a main ingredient to a compatible basic system of the medium having an appropriately adjusted conductivity,
oder die Leitfähigkeit des Lösungsmittels kann so bemessen werden, dass durch Einsatz der Arten von in Tabelle I beschriebenen Mitteln ein Basissystem für das Medium gebildet wird. Mobilität wird normalerweise bei etwa 1,25 mA erreicht, ein Wert, der im allgemeinen über die meisten Schwellen-Stromwerte hinausgeht. Eine weitere Einstellung kann notwendig werden, um die Mobilität oder Beweglichkeit der Teilchen der chemischen Stoffe in Gang zu setzen oder zu verfeinern, und zwar indem die Zusammensetzung des Systems wie oben angegeben eingestellt wird. Beispielsweise kann die Einstellung durch Verwendung von Komplexierungs-mitteln, modifizierenden Mitteln, ähnlichen Lösungsmitteln, wie durch chromatographische Trennung bestimmt, durch pH-Einstellung und weniger aktive Substrate (wie z.B. Poly-tetrafluoräthylen) erfolgen. or the conductivity of the solvent can be dimensioned such that a base system for the medium is formed by using the types of agents described in Table I. Mobility is typically achieved at around 1.25 mA, a value that generally exceeds most threshold current values. Further adjustment may be necessary to start or refine the mobility or mobility of the chemical particles by adjusting the composition of the system as indicated above. For example, adjustment can be made using complexing agents, modifying agents, similar solvents as determined by chromatographic separation, pH adjustment, and less active substrates (such as poly-tetrafluoroethylene).
Die folgende Aufstellung von Substanzen kann in drei Hauptkategorien, wie nachfolgend angegeben, gesehen werden. Andere zu berücksichtigende Faktoren sind ein grösserer Bereich der Flüssigkeit und der Dielektrizitätskonstanten, geringe Viskosität, Kompatibilität und Mischbarkeit mit Wasser und starker Donator-Akzeptor-Einfluss oder Neutralität: The following list of substances can be seen in three main categories, as indicated below. Other factors to be considered are a larger range of the liquid and the dielectric constant, low viscosity, compatibility and miscibility with water and strong donor-acceptor influence or neutrality:
1. Die Hauptgruppe hat Siedepunkte bei oder über 160°C und ist bei oder nahe Raumtemperatur flüssig. Im allgemeinen besitzt sie gute Lösungsmittelwirkung. 1. The main group has boiling points at or above 160 ° C and is liquid at or near room temperature. In general, it has good solvent activity.
2. Eine Reihe brauchbarer Verbindungen hat Siedepunkte von weniger als 160°C oder Schmelzpunkte etwas über Raumtemperatur. Sie werden häufig in geringeren Prozentsätzen in modifizierten Systemen eingesetzt. Häufig können sie auch mit einer geringeren Menge an Cosol-vens verflüssigt oder in Schmelzsystemen verwendet werden. 2. A number of useful compounds have boiling points below 160 ° C or melting points slightly above room temperature. They are often used in lower percentages in modified systems. Often they can also be liquefied with a smaller amount of cosolve or used in melting systems.
3. Die übrigen Verbindungen sind modifizierende Mittel, deren Schmelzpunkte beträchtlich höher liegen können und die in Lösung mit anderen Medien oder in Schmelzsystemen eingesetzt werden. 3. The other compounds are modifying agents whose melting points can be considerably higher and which are used in solution with other media or in melting systems.
Auf der Grundlage physikalischer Kenndaten, chromatographischer und Lösungsmittel-Trennversuche und der hier beschriebenen Techniken zum Einstellen der Medien kann eine lange Reihe geeigneter Verbindungen aus bekannten handelsüblichen oder durch Synthese des Fachmanns verfügbaren Materialien entwickelt werden. Daher wird nachfolgend nur eine kurze beispielhafte Zusammenstellung solcher Verbindungen zur Veranschaulichung angegeben, die als Initiatoren geeignet sind. On the basis of physical characteristics, chromatographic and solvent separation experiments and the techniques for adjusting the media described here, a long series of suitable compounds can be developed from known commercially available materials or those which are available through synthesis by the person skilled in the art. For this reason, only a brief exemplary compilation of those compounds which are suitable as initiators is given below by way of illustration.
Aldehyde, Ketone, Nitrile Zimtaldehyd 1,2-CycIohexandion 4-Anisaldehyd p-Chlorophthetol Aldehydes, ketones, nitriles cinnamaldehyde 1,2-cyclohexanedione 4-anisaldehyde p-chlorophthetol
628527 628527
Butyrophenon Butyrophenone
4-Chlor-3-hydroxybutyronitril Äthyl-cyanacetat Glutarnitril Hexachloraceton Iminodiacetonitril 2,4-Imidoxolidin-dion 2-Hydroxy-acetophenon p-Methoxyphenyl-acetonitril O-Methyl-anisol 4-chloro-3-hydroxybutyronitrile ethyl cyanoacetate glutarnitrile hexachloroacetone iminodiacetonitrile 2,4-imidoxolidinedione 2-hydroxy-acetophenone p-methoxyphenyl acetonitrile O-methyl-anisole
2-Methylpiperazin-N,N'-dicarboxaldehyd 2-methylpiperazine-N, N'-dicarboxaldehyde
N-Morpholino-carboxaldehyd N-morpholino-carboxaldehyde
Nicotinnitril Nicotinitrile
5-Nitrosalicylaldehyd Nicotinaldehyd Picolinnitril 2-Piperidon Pimelonitril Piperonal 5-nitrosalicylaldehyde nicotinaldehyde picolinitrile 2-piperidone pimelonitrile piperonal
1.4-Piperazin-dicarboxyaldehyd Pyrrol-2-carbaldehyd Pyridin-3-carbaldehyd Tetrahy droionon Veratraldehyd 1.4-piperazine-dicarboxyaldehyde pyrrole-2-carbaldehyde pyridine-3-carbaldehyde tetrahy droionone veratraldehyde
Alkohole, Glykole, Phenole, Polyglykole Alcohols, glycols, phenols, polyglycols
2-Amino-2-methyl- 1-propanol Cedrol 2-amino-2-methyl-1-propanol cedrol
3-Chlor-1,2-propandiol Cyanoäthyl-saccharose Dehydroisophytol Dehydrolinalool Dichlortriäthylenglykol 2,6-Dinitrothymol Furfurylalkohol 3-chloro-1,2-propanediol cyanoethyl-sucrose dehydroisophytol dehydrolinalool dichlorotriethylene glycol 2,6-dinitrothymol furfuryl alcohol
3-Hydroxycampher Hydroxyäthylpiperazin 5-Hydroxy-2-(hydroxymethyl)-4H-pyran-4-on 5-Indanol dl-Menthol 2-Mercaptoäthanol N-Methylol-2-pyrrolidon 2,2',2"-Nitrilo-triäthanol 2-Nitro -1 -propanol 3-hydroxycampher hydroxyethylpiperazine 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl) -4H-pyran-4-one 5-indanol dl-menthol 2-mercaptoethanol N-methylol-2-pyrrolidone 2,2 ', 2 "-nitrilo-triethanol 2- Nitro-1-propanol
Polyäthoxyüerte Lanolin(5+)alkohole Polyethoxyated lanolin (5+) alcohols
4-Pyridin-propanol 4-pyridine propanol
2.5-Tetrahydrofuran-dimethanol l,l,l-Trichlor-2-methyl-2-propanol (und Hydrate) Thiodiäthanol 2,5-tetrahydrofuran-dimethanol l, l, l-trichloro-2-methyl-2-propanol (and hydrates) thiodiethanol
Ämide und verwandte Verbindungen Harnstoff Amides and related compounds urea
N-Äthyl-p-toluol-sulfonamid N-ethyl-p-toluenesulfonamide
N-2-Hydroxyäthyl-acetamid N-2-hydroxyethyl acetamide
Methan-sulfonamid Methane sulfonamide
N-Äthylformamid N-ethylformamide
Picramid Picramid
Thioacetamid Thioacetamide
2-Furamid 2-furamide
Formamidin-acetat Formamidine acetate
4-Acetamido-buttersäure 4-acetamido-butyric acid
2-Acetoacetamido-4-methylthiazol 2-acetoacetamido-4-methylthiazole
Anthranilamid Anthranilamide
Chloral-formamid Chloral formamide
Diacetamid Diacetamide
N,N'-Diallyl-weinsäure-diamid n-Butyramid N, N'-diallyl-tartaric acid diamide n-butyramide
Zimtsäure Cinnamic acid
9 9
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
628527 628527
N-Methyl-nicotinamid N-methyl nicotinamide
N-Isopropyl-salicylamid N-isopropyl salicylamide
5-Hydroxy-valeramid 5-hydroxy valeramide
N-Methyl-propionamid N-methyl propionamide
Iso-nipecotamid Iso-nipecotamide
2-Hydroxy-äthoxy-acetamid 2-hydroxy-ethoxy-acetamide
N-Hydroxy-acetamid N-hydroxyacetamide
3,5-Dinitrobenzamid 3,5-dinitrobenzamide
N,N-Dimethylacetoacetamid N, N-dimethylacetoacetamide
N,N-Diäthyl-l-piperazincarboxamid N, N-diethyl-1-piperazine carboxamide
N-Äthylacetamid N-ethyl acetamide
Hexamethyl-phosphorsäuretriamid Hexamethyl phosphoric acid triamide
Hexamethyl-phosphorigsäuretriamid Hexamethyl phosphoric acid triamide
N-formyl-hexamethylenimin N-formyl hexamethyleneimine
2,2,2-Trichloracetamid p-N itrobenzamid 2,2,2-trichloroacetamide p-nitrobenzamide
Sulfamid Sulfamide
N-Fulf onyl-stearami d N-Fulf onyl stearami d
Thionicotinamid Thionicotinamide
Pyrazinamid Pyrazinamide
2-Hydroxy-äthyIcarbonat 1 -N aphthalin-acetamid tert.-Butylcarbazat Lactamid 2-hydroxyethyl carbonate 1-N aphthaline acetamide tert-butyl carbazate lactamide
N-Methyldiacetamid p-Acetamidobenzaldehyd N-methyldiacetamide p-acetamidobenzaldehyde
Ester Esters
Butylch'oracetat Butyl chloroacetate
Bis-(2-chloräthyl)-carbonat Bis (2-chloroethyl) carbonate
Butyl-stearat Butyl stearate
2-Chloräthyl-chIoracetat 2-chloroethyl chloroacetate
Äthyl-methyl-carbamat Ethyl methyl carbamate
Giykol-dimercaptoacetat Giykol dimercaptoacetate
Hydroxyäthylacetat Hydroxyethyl acetate
Iso-pentylnitrit Isopentyl nitrite
Phenylcarbonat Phenyl carbonate
Methyloleat Methyl oleate
Polyäthylenglykol (200)-dibenzoat Polyethylene glycol (200) dibenzoate
Tetrahydrofurfuryl-oleat Tetrahydrofurfuryl oleate
Tributyl-borat Tributyl borate
Tributyl-citrat Tributyl citrate
2.2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol-diisobutyrat Äther 2,2,4-trimethyl-l, 3-pentanediol diisobutyrate ether
Dibenzyläther Dibenzyl ether
Dimethoxy-tetraäthylenglykol Dimethoxy-tetraethylene glycol
Dimethyl-polysiloxane Dimethyl polysiloxanes
Diäthoxy-äthylphthalat Diethoxy ethyl phthalate
N-Butylphenjyläther N-butylphenyl ether
Kronenäther (Crown ethers) Crown ethers
o-Äthoxyphenol o-ethoxyphenol
1 -Äthoxy-naphthalin 1-ethoxy-naphthalene
Glycerin-dimethyläther p-Hexyloxyphenol Glycerol dimethyl ether p-hexyloxyphenol
Methoxyäthyl-ricinoleat Methoxyethyl ricinoleate
2-Vinyl-oxyäthyläther 2-vinyl oxyethyl ether
Verscliiedene Verbindungen Different connections
Lewis-Säuren, -Basen und -Salze Lewis acids, bases and salts
T etranitromethan Tetranitromethane
N-Acetyl-morpholin N-acetyl morpholine
Acriflavin Acriflavin
Aminosäuren amino acids
Benzthiazol o-Aminophthalsäurehydrazid Butyl-sulfon Benzothiazole o-aminophthalic acid hydrazide butyl sulfone
Bis-(2-äthylhexyl)-hydrogenphosphat saures Dimethyl-pyrophosphat Bis (2-ethylhexyl) hydrogen phosphate acidic dimethyl pyrophosphate
Guar-Gummi Guar gum
1-Nitrosopiperidin 1-nitrosopiperidine
Indol Indole
Pyridazin Pyridazine
T rimethy lsulf oxonium-jodid T rimethy lsulf oxonium iodide
Anorganische Salze, Säuren Cedren Inorganic salts, acids Cedren
Trimethylensulfid Trimethylene sulfide
Chlorpicrin Chloropicrin
Lithium-stearat anorganische Salze Lithium stearate inorganic salts
Calcium-borgluconat Calcium borgluconate
Aminophosphorsäuren Aminophosphoric acids
Diphenyl-selenid Diphenyl selenide
Wismuth-äthylcampherat Bismuth ethyl campherate
Schwefeljodid Sulfur iodide
Trimethyl-sulfoxoniumjodid Trimethyl sulfoxonium iodide
Trichlormethyl-phosphonsäure Trichloromethylphosphonic acid
Picraminsäura Picramic acid
Aminoäthan-thiosulfonsäure. Aminoethane thiosulfonic acid.
Als Teil der Methode, die zur Klassifizierung der Materialien, wie sie hier aufgeführt sind, angewandt werden kann, können diese mit destilliertem Wasser titriert und ihre Leitfähigkeiten erhalten werden. Die so erhaltene Verdünnungs/ Leitfähigkeitskurve gibt die Änderungsgeschwindigkeit der Leitfähigkeit mit der Verdünnung sowie den Punkt der Herabsetzung oder Plateauwerte der Leitfähigkeit an, wie sie in vernünftigen Verdünnungsmitteln erreicht werden, was dazu beiträgt, die Materialien hinsichtlich der verschiedenen, hier diskutierten Kategorien zu charakterisieren, wie etwa als sehr wirksame Lösungsmittel, wirksame Lösungsmittel usw. Die folgenden Angaben veranschaulichen die Anwendung dieser Technik (die Widerstände sind in MQ angegeben). Das sehr niedrige Widerstandsplateau bei den angegebenen Verdünnungswerten zeigt, dass Dichloressigsäure und Mercaptoes-sigsäure zur Kategorie sehr wirksamer Medien gehören. Das etwas höhere Plateau von Äthylencarbonat und 2,5-Hexan-dion bringt diese in die Kategorie der aktiven Medien. As part of the method that can be used to classify the materials listed here, they can be titrated with distilled water and their conductivities preserved. The dilution / conductivity curve thus obtained indicates the rate of change of conductivity with the dilution, as well as the point of decrease or plateau values of conductivity as achieved in reasonable diluents, which helps to characterize the materials in terms of the various categories discussed here, such as such as very effective solvents, effective solvents, etc. The following information illustrates the use of this technique (the resistances are given in MQ). The very low resistance plateau at the specified dilution values shows that dichloroacetic acid and mercaptoesacetic acid belong to the category of very effective media. The somewhat higher plateau of ethylene carbonate and 2,5-hexanedione places them in the active media category.
Durch eine solche Methode kann eine angemessene Bewertungsskala zur Auswertung der verschiedenen Medien aufgestellt werden. Diese Technik trägt dazu bei, Medien auf einen gewünschten Leitfähigkeitswert durch Feststellung der Widerstandswerte bei verschiedenen Verdünnungswerten zu bringen. Such a method can be used to set up an appropriate evaluation scale for evaluating the various media. This technique helps to bring media to a desired conductivity value by determining resistance values at various dilution values.
Probe sample
Anfangswiderstand 0,3 ml Initial resistance 0.3 ml
Widerstand mit 0,05 ml Wasserzusatz Resistance with 0.05 ml water addition
Widerstand mit 1 ml Wasserzusatz Resistance with 1 ml of water
Dichloressigsäure Dichloroacetic acid
100 100
0,042 0.042
0,001 0.001
Mercaptoessigsäure Mercaptoacetic acid
1 1
0,050 0.050
0,004 0.004
Äthylencarbonat Ethylene carbonate
0,2 0.2
0,20 0.20
0,065 0.065
2,5-Hexandion 2,5-hexanedione
7 7
2,2 2.2
0,060 0.060
Häufig reicht selbst teilweise Mischbarkeit mit Wasser aus, den zu erwartenden Aktivitätsbereich oder die Eigenschaften anzugeben. Weiter werden diese Untersuchungen durch Titration gegen andere Stoffe als gegen Wasser ausgeweitet. So wurden z.B. Dichloressigsäure, Formamid und Thiodiäthylenglykol verwendet. Diese verkörpern dann ein unterschiedliches Lösungsmittelmischbarkeits-Vermögen und Often, even miscibility with water is sufficient to specify the expected activity range or properties. These investigations are further expanded by titration against substances other than water. For example, Dichloroacetic acid, formamide and thiodiethylene glycol are used. These then embody a different solvent miscibility and
10 10th
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
11 11
628527 628527
-profil. Unter diesen Mitteln hat das Formamid eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante und eine grössere Leitfähigkeit als Wasser, während die Leitfähigkeit des Thiodiäthylengly-kols im Bereich des verwendeten Wassers lag und auch den Leitfähigkeitswert des Wassers erreichte, wenn ein Tropfen Wasser zugesetzt wurde; d.h. also, nach nur geringfügiger Verdünnung mit Wasser. Die so durch Verdünnen mit nicht-wässrigen Stoffen hervorgerufenen Leitfähigkeitsveränderungen wurden weiter charakterisiert, indem so durch Zusatz einer sehr kleinen Menge sekundärer Lösungsmittel, die Wasser sein können, hervorgerufene Änderungen in den Plateauwerten beobachtet wurden. Dies trägt dazu bei, eine Beziehung zwischen dem Einfluss sekundärer Lösungsmittel, wie z.B. des aktiven oder sehr aktiven Typs (oder des inerten Typs für die suppressive Aktivität) und dem Leitfähigkeitsprofil herzustellen. Solche Effekte sind für die verdünnten Mittel, denen das sekundäre Verdünnungsmittel zugesetzt wird, variabel oder charakteristisch. Weiter können die Leit-fähigkeits-Titrationskurven mit einem besonderen Verdünnungsmittel von Wert für die Leitfähigkeit untersucht werden, das ein bereits ionisiertes System oder ein System mit höherer Leitfähigkeit sein kann. Z.B. kann die Verdünnung von Hydroxyverbindungen und Äthern mit massig leitfähiger wässriger Ammoniumnitratlösung und Essigsäure genannt werden. Der Vergleich erfolgte, wo beide letzteren Systeme äquivalente Leitfähigkeiten aufwiesen. Die Verdünnung der vorgenannten wässrigen leitfähigen Lösungen durch die Verbindungen 1,3-Butandiol, 2,2-Methoxy-äthoxy-äthanol, 2-Oxydiäthanol, Bis-(2-methoxyäthyl)-äther, Sorbit (40 vol.-% ige Lösung) und Sorbit (57 vol.-%ige wässrige Lösung) -profile. Among these agents, the formamide has a very high dielectric constant and a higher conductivity than water, while the conductivity of the thiodiethylene glycol was in the range of the water used and also reached the conductivity value of the water when a drop of water was added; i.e. so, after only a slight dilution with water. The conductivity changes caused by dilution with non-aqueous substances were further characterized by observing changes in the plateau values caused by the addition of a very small amount of secondary solvents, which may be water. This helps to establish a relationship between the influence of secondary solvents, e.g. of the active or very active type (or the inert type for suppressive activity) and the conductivity profile. Such effects are variable or characteristic of the diluents to which the secondary diluent is added. Furthermore, the conductivity titration curves can be examined with a special diluent of value for conductivity, which can be an already ionized system or a system with higher conductivity. E.g. can be called the dilution of hydroxy compounds and ethers with moderately conductive aqueous ammonium nitrate solution and acetic acid. The comparison was made where the latter two systems had equivalent conductivities. The dilution of the aforementioned aqueous conductive solutions by the compounds 1,3-butanediol, 2,2-methoxy-ethoxy-ethanol, 2-oxydiethanol, bis- (2-methoxyethyl) ether, sorbitol (40 vol .-% solution) and sorbitol (57 vol .-% aqueous solution)
zeigt im allgemeinen einen ähnlichen Leitfähigkeitsabfall über den Titrationsbereich, wenngleich bestimmte eindeutig festgelegte Kurvenformen abgeleitet wurden. So wurden die relative Aktivität und das suppressive Profil der verschiedenen Verdünnungsmittel erkennbar. Mit dieser Technik ist der wesentliche Unterschied mit Bis(2-methoxyäthyl)-äther leicht zu erkennen. Unterschiede wurden auch in den Wirkungen von wässrigem Sorbit bei verschiedenen Konzentrationen, verglichen mit nicht-wässrigen Materialien, auf die ionisierte Ammoniumnitratlösung festgestellt, die sonst weniger ausgeprägt waren als auf verdünnte Essigsäurelösung. Weiter können die verschiedenen Systeme unter dem Aspekt untersucht werden, wie sie die Daten für Gleichgewichtscharakteristiken, Ionisation und/oder Bildung für die interessierenden Stoffe und bei verschiedenen pH-Werten beeinflussen. Ein grosser Sammelband oder eine Bibliothek von Daten kann für diese verschiedenen Möglichkeiten erstellt werden, um eine verkleinerte empirische Basis für die Bedingungen der Systemauswahl zum Einsatz zu erreichen. Als Ergebnis der Erfindung steht eine bereits erarbeitete umfangreiche Tabelle für grundlegende Lösungsmittelsysteme zur Verfügung, aus der künftige Klassifizierung zur Entwicklung von Medien für die Verwendung bei besonderen Species oder Stoffen erfolgen kann. generally shows a similar decrease in conductivity over the titration range, although certain clearly defined waveforms have been derived. The relative activity and the suppressive profile of the various diluents became apparent. With this technique, the essential difference with bis (2-methoxyethyl) ether can be easily recognized. Differences were also noted in the effects of aqueous sorbitol at various concentrations compared to non-aqueous materials on the ionized ammonium nitrate solution, which were otherwise less pronounced than on dilute acetic acid solution. Furthermore, the different systems can be examined under the aspect of how they influence the data for equilibrium characteristics, ionization and / or formation for the substances of interest and at different pH values. A large anthology or a library of data can be created for these different possibilities in order to achieve a reduced empirical basis for the conditions of the system selection for use. As a result of the invention, an already developed extensive table for basic solvent systems is available, from which future classification for the development of media for use with particular species or substances can be made.
Wie durch die obigen Beispiele und die Aufstellung der chemischen Stoffe veranschaulicht, gehört zum erfindungsgemässen Verfahren zum Teil das Trennen oder Beweglichmachen von chemischen Teilchen oder Stoffen, bequemerweise auf einem Träger, wie z.B. einem Filterpapier, in einem Medium von geringer Leitfähigkeit, an das eine hohe Spannung angelegt wird. Die Basis oder Grundlage des Mediums um-fasst eine oder mehrere Verbindungen, z.B. anorganische oder organische Verbindungen, wie z.B. Glykole, Äther, Ester, Dione, Lactone, Amide, Nitrile, Alkohole und Wasser. Dem Medium kann ein Mittel zur Einstellung seiner Leitfähigkeit zugesetzt werden, das aus der Gruppe Wasser, Säuren, Basen und Salze gewählt werden kann. Die beim Verfahren angewendete Spannung liegt im Bereich von etwa 50 bis 25 000 V /cm. Bei sehr hohen Spannungen, und insbesondere bei flüchtigen oder gasförmigen Substanzen, kann Kühlung erforderlich sein. Der bevorzugte Bereich ist etwa 200 bis 3000 V/cm, und in diesem Bereich kann das Verfahren ohne Aussenkühlung durchgeführt werden. Die Leitfähigkeit des Mediums wird bevorzugt so eingestellt, dass eine Stromdichte im Bereich von etwa 0,2 bis 100 (iA/cm2 entsteht, bezogen auf die Fläche des Substrats, wie z.B. Filterpapier. Der bevorzugte Bereich ist 1,4 bis 54 (iA/cm2. Für die Arbeit in Masse oder Substanz und mit Aussenkühlung können Stromdichten über 100 (iA/cm2 angewandt werden. Das Transportmedium wird nach geeigneter Einstellung seiner Leitfähigkeit einer ausreichend hohen Spannung bei niederem Stromwert (etwa beim Schwellenwert) ausgesetzt, um die Trennung der chemischen Stoffe oder Teilchen darin mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 cm/sec bis etwa 0,25 cm/min zu induzieren. Bei den obigen Beispielen war unter den angegebenen Bedingungen keine Aussenkühlung erforderlich. As illustrated by the above examples and the list of chemical substances, the method according to the invention partly includes the separation or mobilization of chemical particles or substances, conveniently on a carrier, such as e.g. a filter paper, in a medium of low conductivity, to which a high voltage is applied. The base of the medium comprises one or more connections, e.g. inorganic or organic compounds, e.g. Glycols, ethers, esters, diones, lactones, amides, nitriles, alcohols and water. A medium can be added to the medium to adjust its conductivity, which can be selected from the group consisting of water, acids, bases and salts. The voltage used in the process is in the range of about 50 to 25,000 V / cm. Cooling may be required at very high voltages, and particularly with volatile or gaseous substances. The preferred range is about 200 to 3000 V / cm, and in this range the process can be carried out without external cooling. The conductivity of the medium is preferably set in such a way that a current density in the range from approximately 0.2 to 100 (iA / cm 2, based on the area of the substrate, such as filter paper, for example. The preferred range is 1.4 to 54 (iA / For work in bulk or substance and with external cooling, current densities above 100 (iA / cm2 can be used. After the conductivity has been suitably adjusted, the transport medium is subjected to a sufficiently high voltage at a low current value (for example at the threshold value) in order to separate the chemical Inducing substances or particles therein at a rate of about 1 cm / sec to about 0.25 cm / min In the above examples, no external cooling was required under the conditions given.
Verfeinerung der Techniken zum Zusammenstellen der Medien kann zu einer Verbesserung der Auflösung bei der Trennung gegebener Komponenten durch EMB führen. Z.B. ermöglicht das Medium aus 5 ml cyclischem Propandiolcar-bonat, 5 ml Propylenglykol, 2 ml N-Methylacetamid und 0,4 ml Tetrahydrofurfurylalkohol die Auflösung von Rhodamin B und 6G des Beispiels 12 in beträchtlich weniger als den in Beispiel 12 erforderlichen 3,6 cm. Die Anwendung verbesserter Auflösung zur Abkürzung der Trennstrecken macht es möglich, die Diffusionseffekte zu minimalisieren. Refinement of media assembly techniques can lead to improved resolution in the separation of given components by EMB. E.g. the medium of 5 ml of cyclic propanediol carbonate, 5 ml of propylene glycol, 2 ml of N-methylacetamide and 0.4 ml of tetrahydrofurfuryl alcohol enables the dissolution of rhodamine B and 6G from example 12 in considerably less than the 3.6 cm required in example 12. The use of improved resolution to shorten the separation distances makes it possible to minimize the diffusion effects.
Es ist möglich, die Auflösung allgemein nach dem folgenden Vorgehen zu verbessern. Ein geeignetes Lösungsmittel wird für den zu transportierenden chemischen Stoff gefunden. Die Natur des zu transportierenden chemischen Stoffs wird dann in Form seiner Protonen-Donator-Akzeptor-Eigenschaften analysiert. Die Donator-Akzeptor-Eigenschaften einer Anzahl chemischer Stoffe sind in der Literatur katalog-mässig aufgeführt. Vgl. z.B. V. Gutmann, Coordination Che-mistry in Non-Aqueous Solutions (1968). Dann sollte dem Medium eine Komponente zugesetzt werden, die sich an einer Protonen-Donator-Akzeptor-Wechselwirkung mit dem chemischen Stoff beteiligt. In vielen Fällen sind die Protonen-Do-nator-Akzeptor-Eigenschaften des chemischen Stoffs noch nicht katalogisiert oder sie sind komplex. In solchen Fällen kann die Art der Komponenten des Mediums, die das Auflösungsvermögen verbessern, durch Testen des Systems bestimmt werden, indem einfach ein sehr starker Protonen-Donator zu einer Probe und dann ein sehr starker Protonen-Akzeptor zu einer anderen gegeben wird. Wenn der starke Donator die Mobilität (Bewegungsgeschwindigkeit) der Verbindung erhöht, werden anschliessend Donatoren unterschiedlicher Stärke getestet, um zu bestimmen, welcher von ihnen die grösste Verbesserung der Beweglichkeit und der Auflösung liefert. Analog wird vorgegangen, wenn der starke Protonenakzeptor die Beweglichkeit des chemischen Stoffs erhöht. Die Zugabe einer Komponente, die mit dem zu transportierenden chemischen Stoff oder Teilchen durch Proto-nen-Donator-Akzeptor-Wechselwirkung in Beziehung zu treten vermag, scheint die anfängliche Bewegbarkeit der chemischen Species zu erleichtern. Die Dielektrizitätskonstante des Mediums wird dann, wenn nötig, auf einen mässig hohen Wert eingestellt. Es kann auch nötig sein, hinsichtlich der elektrischen Instabilität des Mediums durch Zusatz einer kompensierenden Komponente, wie oben im einzelnen angegeben, zu korrigieren. It is possible to generally improve the resolution according to the following procedure. A suitable solvent is found for the chemical to be transported. The nature of the chemical to be transported is then analyzed in terms of its proton donor acceptor properties. The donor-acceptor properties of a number of chemical substances are listed in the literature in the catalog. See e.g. V. Gutmann, Coordination Chemistry in Non-Aqueous Solutions (1968). Then a component should be added to the medium that participates in a proton-donor-acceptor interaction with the chemical. In many cases, the proton donor acceptor properties of the chemical have not yet been cataloged or are complex. In such cases, the nature of the components of the medium that improve the resolving power can be determined by testing the system, simply by adding a very strong proton donor to one sample and then a very strong proton acceptor to another. If the strong donor increases the mobility (rate of movement) of the connection, donors of different strengths are then tested to determine which of them provides the greatest improvement in mobility and resolution. The procedure is analogous if the strong proton acceptor increases the mobility of the chemical. The addition of a component that can relate to the chemical or particle being transported through proton-donor-acceptor interaction appears to facilitate the initial mobility of the chemical species. The dielectric constant of the medium is then set to a moderately high value if necessary. It may also be necessary to correct the electrical instability of the medium by adding a compensating component as detailed above.
Als weiterer Aspekt der Erfindung wurde festgestellt, dass eine verbesserte Zusammenstellung der halbleitenden Medien es für bestimmte chemische Species auch ermöglicht, eine EMB-Ansprechbarkeit zu entwickeln, die mit freiem Auge bei verhältnismässig niedrigen Spannungen und geringen Stromwerten, verglichen mit den oben beschriebenen Hoch5 As a further aspect of the invention, it was found that an improved composition of the semiconducting media also enables certain chemical species to develop an EMB response that is visible to the naked eye at relatively low voltages and low current values compared to the high 5 described above
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
628527 628527
12 12th
spannungsvorgängen, zu beobachten ist. Spannungen unter 50 V/cm und sogar unter 20 V/cm auf herkömmlichen Trägermedien wurden angewandt. Man kann z.B. EMB-Trans-port bei Stromwerten bis herab zu etwa 3 X 10~6W bis 1,7 X 10"5W mit Spannungen von 2 bis 4 V bei 1,5 bis 4,2 jiA über mehrere Zentimeter eines Filterpapiers Whatman Nr. 1 erzielen. Dies bedeutet EMB-Betrieb bei Potentialen von mehreren mV/cm bei Zehnteln von fxW/cm2. Die Grenze bei Niederspannungs-EMB ist der Wert, bei dem elektrisches Diffusionsvermögen ins Spiel kommt. Es wurde auch gefunden, dass bestimmte Mittel den Schwellen-Stromwert einer chemischen Species (eines chemischen Stoffs oder von chemischen Teilchen) herabsetzen. Niedrige, an das Medium gelegte Spannungen von 0,05 bis 50 V/cm zur Erzeugung einer Stromdichte von 0,001 bis 0,2 oder bis zu 4 jxA/cm2 können angewandt werden. voltage processes, can be observed. Voltages below 50 V / cm and even below 20 V / cm have been used on conventional carrier media. You can e.g. Achieve EMB transport with current values down to approximately 3 X 10 ~ 6W to 1.7 X 10 "5W with voltages of 2 to 4 V at 1.5 to 4.2 jiA over several centimeters of Whatman No. 1 filter paper This means EMB operation at potentials of several mV / cm at tenths of fxW / cm2. The limit at low voltage EMB is the value at which electrical diffusivity comes into play. It has also been found that certain means meet the threshold current value of a chemical species (chemical substance or chemical particles) Low voltages of 0.05 to 50 V / cm applied to the medium to produce a current density of 0.001 to 0.2 or up to 4 jxA / cm2 can be used .
Ein Mediensystem wird so modifiziert, dass es ein Ansprechen auf Niederspannungs-EMB und eine Herabsetzung des Schwellen-Stromwerts ermöglicht, und zwar in der gleichen Weise, wie es für die Verbesserung der Auflösung modifiziert wird. Insbesondere werden Starter (Initiatoren) und beweglichmachende Mittel zugesetzt. Starter sind Verbindungen, die in der Richtung wirken, dass sie den Schwellen-Stromwert einer gegebenen chemischen Species herabsetzen, und beweglichmachende Mittel sind Verbindungen, die die Mobilität (Transportgeschwindigkeit) einer gegebenen chemischen Species steigern. Es besteht eine gewisse Überschneidung zwischen den Verbindungsklassen, die als Starter oder Initiatoren bzw. als beweglichmachende Mittel brauchbar sind, d.h., manche Verbindungen wirken sowohl als Starter als auch als beweglichmachende Mittel. A media system is modified so that it can respond to low voltage EMB and lower the threshold current value in the same way as it is modified to improve resolution. In particular, starters (initiators) and mobilizing agents are added. Starters are compounds that act to lower the threshold current of a given chemical species, and mobilizers are compounds that increase the mobility (rate of transport) of a given chemical species. There is some overlap between the classes of compounds that can be used as starters or initiators or as mobilizers, i.e. some compounds act both as starters and as mobilizers.
Im allgemeinen sind Materialien, die mit der zu transportierenden chemischen Species auf einen Protonen-Donator-Akzeptor-Wert einwirken, und Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstanten als Starter und beweglichmachende Mittel brauchbar. Beispiele für Verbindungen, die oft sowohl als Starter als auch beweglichmachende Mittel brauchbar sind, sind N-Methylacetamid und Salicylaldehyd. In general, materials that act on a proton donor acceptor value with the chemical species to be transported and materials with high dielectric constants are useful as initiators and mobilizers. Examples of compounds that are often useful as both starters and mobilizers are N-methylacetamide and salicylaldehyde.
Mit der Verwendung von Startern können Schwellen-Ströme bis herab zu 0,2 bis 0,002 oder 0,001 [xA/cm2 eingestellt werden, und die EMB kann bei diesen Strömen bei geringeren, aber noch wirksamen Bewegungsgeschwindigkeiten mit Spannungen bis herab zu 0,05 bis 10 V/cm durchgeführt werden. Der Spannungswert von 0,05 V/cm stellte bei der praktischen Durchführung ein praktisches Minimum dar, da Spannungseffekte dieser Grössenordnung, die dem System zu eigen sind, auftraten. Insgesamt kann unter Berücksichtigung sowohl dei Hochspannungs- als auch der Niederspan-nungs-EMB der EMB-Spannungsbereich 0,05 bis 25 000 V/cm sein, wobei die Leistungswerte bis herab zu 1,2 X 10-9 bis 5 X 10-5 W/cm2 sein können. With the use of starters, threshold currents can be set down to 0.2 to 0.002 or 0.001 [xA / cm2, and the EMB can operate with these currents at lower but still effective moving speeds with voltages down to 0.05 to 10 V / cm can be performed. The voltage value of 0.05 V / cm was a practical minimum in the practical implementation, since voltage effects of this magnitude, which are inherent in the system, occurred. Overall, considering both the high voltage and the low voltage EMB, the EMB voltage range can be 0.05 to 25,000 V / cm, with the power values down to 1.2 X 10-9 to 5 X 10-5 W / cm2.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen, wie die Medien, die für den EMB-Transport entsprechend den Kriterien der Halbleitfähigkeit und der Kompatibilität mit chemischen Species, wie in Verbindung mit Hochspannungs-EMB beschrieben, mit Startern zur Herabsetzung des Schwellen-Stroms modifiziert werden. The following examples illustrate how the media used for EMB transport according to the criteria of semiconductor capability and compatibility with chemical species, as described in connection with high voltage EMB, are modified with starters to reduce the threshold current.
Beispiel Zusammensetzungen des Lösungsmittels Example compositions of the solvent
16 7 ml Propylenglykol, 3 ml Diacetonalkohol (beweglich-machendes Mittel, erhöht auch die Auflösung), 2,2 ml N-Methylacetamid (hohe Dielektrizitätskonstante, wirkt als Starter und bewegiich-machendes Mittel), 1,3 ml Formamid (ebenso). 16 7 ml propylene glycol, 3 ml diacetone alcohol (mobilizing agent, also increases the resolution), 2.2 ml N-methylacetamide (high dielectric constant, acts as a starter and mobilizing agent), 1.3 ml formamide (also).
17 21 ml cycl. Propandiolcarbonat, 9 ml Methoxy-äthyl-äthanol, 12 ml Tetrahydrofurfurylalkohol, 3 Tropfen HNOs verdünnt 1:3 mit Wasser. 17 21 ml cycl. Propanediol carbonate, 9 ml methoxy-ethyl-ethanol, 12 ml tetrahydrofurfuryl alcohol, 3 drops ENT diluted 1: 3 with water.
Das Medium des Beispiels 16 wurde zum Trennen von Rhodamin-Farbstoffen und auch zur Trennung von Vitamin B12 und Natriumriboflavinphosphat-Gemischen eingesetzt. The medium of Example 16 was used to separate rhodamine dyes and also to separate vitamin B12 and sodium riboflavin phosphate mixtures.
Das Medium des Beispiels 17 wurde zur Trennung von Rhodamin B und 6G über weniger als 0,5 cm verwendet. Der Tetrahydrofurfurylalkohol wirkte auf die Beweglichkeit der Verbindungen steigernd und vergrösserte so die Molekularunterschiede. Ohne diese Komponente zeigten die beiden Stoffe fast gleichwertige Bewegung über mehrere Zentimeter. The medium of Example 17 was used to separate Rhodamine B and 6G over less than 0.5 cm. The tetrahydrofurfuryl alcohol increased the mobility of the compounds and thus increased the molecular differences. Without this component, the two fabrics showed almost equivalent movement over several centimeters.
Für weitere Beispiele kann das Medium des Beispiels 17 verändert werden, um seine Leitfähigkeit durch tropfenweise Zugabe von Leitfähigkeits-Starter- oder beweglichmachenden Mitteln (A) zu erhöhen, um die elektrischen Werte (B) und die Leistungswerte (C) der nachfolgenden Tabelle zu erhalten. For further examples, the medium of Example 17 can be changed to increase its conductivity by dropwise addition of conductivity starter or mobilizing agents (A) to obtain the electrical values (B) and the performance values (C) of the table below .
elektrische electrical
Werte für den Gesamt-EMB- Total EMB values
Mittel EMB-Lauf (auf Leistungswert Medium EMB run (on performance value
4x1 cm Filter- in [xW papier) 4x1 cm filter- in [xW paper)
(A) (B) (C) (A) (B) (C)
Salpetersäure (1:30 in Wasser) Nitric acid (1:30 in water)
4 V, 4,2 jxA 4 V, 4.2 jxA
17 17th
Ammoniumbromid (gesättigt in Glykol) Ammonium bromide (saturated in glycol)
10 V, 1,1 [xA 10 V, 1.1 [xA
11 11
Formamid Formamide
10 V, 1,2 [XA 10 V, 1.2 [XA
12 12th
N-Methyl-acetamid N-methyl acetamide
20 V, 2 |xA 20 V, 2 | xA
40 40
N-Methyl-formamid N-methylformamide
10 V, 4,1 [xA 10 V, 4.1 [xA
40 40
Hexamethyl-phosphor- Hexamethyl-phosphorus
10 V, 3,5 [XA 10 V, 3.5 [XA
35 35
säure-triamid acid triamide
Die EMB kann angewandt werden, um biochemische Stoffe mit hohem Schwellen-Strom beweglich zu machen, wie z B. Proteine, Polypeptide, Nukleinsäuren, Steroide, Lipide, Lipoproteine und Fettsäuren. Proteine und andere biochemische Verbindungen unterliegen leicht thermischen und chemischen Veränderungen und werden gewöhnlich in wässriger Lösung gehandhabt, oft in eisgekühlter, gepufferter Elektrolytlösung. Wasser als Hauptbestandteil in EMB-Medien hat den Nachteil, Elektrolytlösungen zu bilden und ziemlich zu verdusten. So wurde der Anpassung von Systemen mit hohem Wassergehalt an den EMB-Einsatz besondere Aufmerksamkeit gewidmet, ferner auch der Anwendung der EMB auf Proteine und verwandte Substanzen in nicht-wässrigen Systemen. Da die Aktivität biochemischer Verbindungen an ihre strukturelle Integrität und Sensitivität gebunden ist, war ein weiteres Ziel die Zusammenstellung eines vielseitigen Satzes von Medien, die diese Aktivität erhalten. EMB can be used to mobilize high threshold current biochemicals such as proteins, polypeptides, nucleic acids, steroids, lipids, lipoproteins and fatty acids. Proteins and other biochemical compounds are easily subject to thermal and chemical changes and are usually handled in aqueous solution, often in ice-cooled, buffered electrolyte solution. Water as the main component in EMB media has the disadvantage of forming and rather evaporating electrolyte solutions. Special attention was paid to adapting systems with a high water content to EMB use, as well as the application of EMB to proteins and related substances in non-aqueous systems. Since the activity of biochemical compounds is tied to their structural integrity and sensitivity, another goal was to put together a diverse set of media that sustain this activity.
5 5
io io
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
13 13
628527 628527
Zur allgemeinen Technik für das Formulieren eines wäss-rigen EMB-Mediums für den Proteintransport gehört die Herabsetzung der Leitfähigkeit von Wasser durch Zusatz eines suppressiv wirkenden Mittels, Einstellen der Dielektrizitätskonstanten durch Zusatz eines Materials hoher Dielektrizitätskonstante, wenn nötig, und Zusatz von starken und/oder beweglichmachenden Mitteln, um die Bewegung der Proteine zu fördern. The general technique for formulating an aqueous EMB medium for protein transport includes reducing the conductivity of water by adding a suppressive agent, adjusting the dielectric constant by adding a high dielectric material, if necessary, and adding strong and / or mobilizing agents to promote the movement of the proteins.
Wie oben angegeben, wurde gefunden, dass eine Reihe von Verbindungen die Leitfähigkeit von Wasser in verschiedenem Ausmass unterdrücken und dadurch das Problem hoher Leitfähigkeit in wässrigen Medien lindern. Diese Verbindungen wirken auch als mischbare Protein-Lösungsmittel. Die Ergebnisse der Unterdrückung der Leitfähigkeit sind in Form des nachfolgenden Beispiels wiedergegeben. As indicated above, it has been found that a number of compounds suppress the conductivity of water to varying degrees, thereby alleviating the problem of high conductivity in aqueous media. These compounds also act as miscible protein solvents. The results of the conductivity suppression are given in the form of the example below.
Beispiel 18 Example 18
Zahlreiche protein-kompatible Lösungsmittel wurden mit Wasser (VolumenVerhältnis 16/9) kombiniert. Reine Lösungsmittel wurden verwendet, wenn möglich, da die Spurenverunreinigungen in handelsüblich erhältlichen Materialien die Unterdrückung der Leitfähigkeit beeinträchtigen können (dies wird durch die für die Verbindungen (7) und (18) angegebenen Werte veranschaulicht, die die gleiche Substanz sind, aber von zwei verschiedenen Quellen stammen). Relative Werte der Unterdrückung der Leitfähigkeit im Vergleich zur Leitfähigkeit von Wasser waren: Numerous protein-compatible solvents have been combined with water (volume ratio 16/9). Pure solvents have been used, if possible, since the trace contaminants in commercially available materials can impair conductivity suppression (this is illustrated by the values given for compounds (7) and (18), which are the same substance but of two different ones Sources come from). Relative values of conductivity suppression compared to water conductivity were:
(1) Thiodiäthylenglykol 2,2 (1) Thiodethylene glycol 2.2
(2) 2,6-Dimethylmorpholin 2,6 (2) 2,6-dimethylmorpholine 2,6
(3) Methoxy-äthoxy-äthanol 2,6 (3) methoxy-ethoxy-ethanol 2.6
(4) 2-Pyrrolidon 2,7 (4) 2-pyrrolidone 2.7
Die Leitfähigkeit stärker unterdrückende Verbindungen sind: The more strongly suppressive compounds are:
(5) Y-Butyrolacton 3,3 (5) Y-butyrolactone 3.3
(6) Sorbit 3,8 (6) Sorbitol 3.8
(7) 1,3-Butandiol 3,6 (7) 1,3-butanediol 3.6
(8) Propylenglykol 3,6 (8) Propylene glycol 3.6
(9) Dimethylformamid 3,6 (9) Dimethylformamide 3.6
Eine Gruppe von Unterdrückungsmitteln höherer Stärke sind: A group of higher strength suppressants are:
(10) Dimethylacetamid 4,8 (10) Dimethylacetamide 4.8
(11) Tetrahydrofurfurylalkohol 4,6 (11) tetrahydrofurfuryl alcohol 4.6
(12) Butoxy-äthoxy-propanol 5,0 (12) Butoxy-ethoxy-propanol 5.0
(13) 6-Hexanolacton 5,0 (13) 6-hexanolactone 5.0
(14) Oxydiäthanol 5,4 (14) Oxydiethanol 5.4
(15) Diacetin 5,6 (15) Diacetin 5.6
Die wirklich starke Klasse von Unterdrückungsmitteln für Wasser kann dargestellt werden durch: The really powerful class of water suppressants can be represented by:
(16) 2-[2-(Äthoxy-äthoxy)-äthoxy]-äthanol 8,3 (16) 2- [2- (ethoxy-ethoxy) ethoxy] ethanol 8.3
(17) l-{[2-(2-Methoxy-l-methyl-äthoxy)J- 10 -l-methyl-äthoxy}-2-propanol 10 (17) l - {[2- (2-methoxy-l-methylethoxy) J-10 -l-methylethoxy} -2-propanol 10
(18) 1,3-Butylenglykol 12 (18) 1,3-butylene glycol 12
1 Die Wahl eines geeigneten Unterdrücker-Lösungsmittels sollte den Effekt des Unterdrückungsmittels auf die Proteinwanderung berücksichtigen. So können die obigen Verbindungen (10), (11), und (13) die Protein-Beweglichkeit fördern, während (3), (4), (9), (14) und (18) in dieser Hinsicht weniger stark sein können. 1 Choosing a suitable suppressant solvent should take into account the effect of the suppressant on protein migration. Thus, the above compounds (10), (11), and (13) may promote protein motility, while (3), (4), (9), (14) and (18) may be less potent in this regard .
Weitere Lösungsmittel für biochemische Verbindungen umfassen Alkohole, wie z.B. Methylcarbitol, Phosphonate, wie z.B. Diäthyl-äthyl-phosphonat, Lactone, wie z.B. 6-Hexanolacton, und Zucker. Other solvents for biochemical compounds include alcohols such as e.g. Methyl carbitol, phosphonates such as e.g. Diethyl ethyl phosphonate, lactones, e.g. 6-hexanolactone, and sugar.
Die Kompatibilität des Lösungsmittels mit dem Substrat ist ein weiterer Gesichtspunkt. Bei ungeeigneter Auswahl des Lösungsmittels kann dieses das Substat angreifen, was zu einer veränderten Porosität, Strukturzusammenbruch oder ähnlichen Effekten führt. Geeignete Wahl des Lösungsmittels in Rezepturen der Medien ermöglicht die Anwendung z.B. des Ionenaustauschs von «Dünnschicht-»Platten sowie Filmen 5 von Cellulosederivaten, wie z.B. des Nitrats oder Acetats, oder von Agarose, Acrylamid oder Silicagel, die mit EMB-Me-dien imprägniert sind. The compatibility of the solvent with the substrate is another aspect. If the solvent is selected improperly, it can attack the substrate, which leads to a change in porosity, structural breakdown or similar effects. Appropriate choice of solvent in media formulations enables application e.g. the ion exchange of «thin-film» plates and films 5 of cellulose derivatives, e.g. nitrate or acetate, or agarose, acrylamide or silica gel, which are impregnated with EMB media.
Die Anwendung starker Unterdrückungsmittel im Über-mass kann zu einem System mit einem so hohen Innenwider-io stand führen, dass sich eine erhebliche Widerstandserhitzung ergibt, insbesondere, wo ein Betrieb bei hohem Schwellen-Strom angezeigt ist. So ist die Wahl eines weniger starken Unterdrückungsmittels häufig zufriedenstellend. Die Tc-Anfor-derungen von Proteinen und verwandten Substanzen liegen oft 15 im Bereich von 4,6 mA/50 cm2 oder darüber auf einem Cel-lulosesubstrat, gegenüber 1,2 mA/50 cm2 oder weniger für die meisten anderen Verbindungen. The use of strong excess suppressants can result in a system with such high internal resistance that there is significant resistance heating, particularly where operation at high threshold current is indicated. The choice of a less powerful suppressant is often satisfactory. The Tc requirements of proteins and related substances are often in the range of 4.6 mA / 50 cm2 or above on a cellulose substrate, compared to 1.2 mA / 50 cm2 or less for most other compounds.
Eine Senkung des Wassergehalts von EMB-Medien, wie oben beschrieben, kann die Dielektrizitätskonstante des Me-20 diums ändern. Diese Änderung kann durch Zusatz im allgemeinen von Komponenten mit sehr hoher Dielektrizitätskonstanten ausgeglichen werden, wodurch sich die für die EMB wünschenswerte hohe Dielektrizitätskonstante wieder einstellt. Beispiele für geeignete Materialien zur Einstellung 25 dieser Dielektrizitätskonstanten sind etwa Hydroxyäthyl-form-amid, N-Methyl-formamid, Formamid, N-Methyl-acetamid und verwandte Verbindungen. Im allgemeinen sind N-Alkyl-und N-Aryl-amide brauchbar. Häufig neigen diese Verbindungen, besonders wenn sie nur von handelsüblicher Rein-30 heit sind, zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Mediums, was dem suppressiven Mechanismus entgegenwirkt. Ein solcher Beitrag zur Leitfähigkeit kann zum Kompensieren eines übermässig hohen Innenwiderstands, verursacht durch eine starkes Unterdrückungsmittel, eingesetzt werden. Lowering the water content of EMB media as described above can change the dielectric constant of the medium. This change can generally be compensated for by adding components with very high dielectric constants, as a result of which the high dielectric constant desirable for the EMB is restored. Examples of suitable materials for adjusting these dielectric constants are, for example, hydroxyethyl-form-amide, N-methyl-formamide, formamide, N-methyl-acetamide and related compounds. In general, N-alkyl and N-aryl amides are useful. Often, these compounds, especially if they are only commercially available, tend to increase the conductivity of the medium, which counteracts the suppressive mechanism. Such a contribution to conductivity can be used to compensate for an excessively high internal resistance caused by a strong suppressant.
35 Hohe Schwellen-Werte biochemischer Species oder Stoffe können in vorteilhafter Weise durch die Verwendung von Startern und beweglichmachenden Mitteln gesenkt und die Beweglichkeit bei der EMB erhöht werden. Viele Proteine erwiesen sich als für den Einfluss von Protonen-Akzeptor-Sub-40 stanzen in steigender Beweglichkeit besonders empfänglich, waren aber verhältnismässig indifferent gegenüber einer Mobilisierung durch Protonen-Donator-Moleküle. Starter- oder Initiatorsubstanzen tragen, auch wenn sie in verhältnismässig geringer Konzentration vorliegen, beträchtlich zur Senkung 45 des Schwellen-Stroms bei, und wenn sie auch als beweglichmachende Mittel wirken, dann auch zur Steigerung der Mobilität der Species. Für Proteine können Initiatoren eingesetzt werden, um die Schwellen-Werte von 4,6 mA/50 cm2 auf 3,4 bis 1,0 mA/50 cm2 (20 [iA/cm2) bei Spannungen im Be-50 reich von 50 bis 25 000 V/cm zu senken. Typische Initiatorsubstanzen, beweglichmachende Mittel und brauchbare Lösungsmittel sind Nitrobutanol, 3-Acetyl-3-chlorpropylacetat, Salicylaldehyd, N-Methyl-acetamid, Borsäure, Phenole, Guaia-kol, Fumar- und Barbitursäure, Piperazin, Furfural, Tribut-55 oxyäthylphosphat, ß,ß,ß-Trichlor-t-butylalkohol, Dimethyl--l,3-dioxolan-4-methanol, 2-Äthyl-sulfonyl-äthanol, Tetrahydrofurfurylalkohol, N-substituierte Pyrrolidone, Dimethyl-sulfoxid, 2,2-Oxydiäthanol, cyclisches Äthylencarbonat, Tetramethylharnstoff, Thiodiäthylenglykol, 1-Äthinylcyclo-60 hexanol, Tetrahydro-3-furanol, 2,6-Dimethyl-m-dioxan-4-ol--acetat und 2,5-Bis(hydroxymethyl)-tetrahydrofuran, andere Amide, insbesondere N-Alkyl- und Dialkyl- und Hydroxy-amide, andere Protonen-Akzeptoren und Puffersysteme. Sehr häufig wirken Substanzen mit hoher Dielektrizitätskonstan-65 ten als beweglichmachende Mittel oder Initiatoren. 35 High threshold values of biochemical species or substances can advantageously be reduced by using starters and mobilizing agents and mobility in EMB can be increased. Many proteins proved to be particularly susceptible to the influence of proton acceptor sub-40s in increasing mobility, but were relatively indifferent to mobilization by proton donor molecules. Starter or initiator substances, even when present in relatively low concentrations, contribute significantly to lowering the threshold current, and if they also act as mobilizing agents, then also to increase the mobility of the species. For proteins, initiators can be used to change the threshold values from 4.6 mA / 50 cm2 to 3.4 to 1.0 mA / 50 cm2 (20 [iA / cm2) at voltages in the range of 50 to 25 000 V / cm. Typical initiator substances, mobilizing agents and usable solvents are nitrobutanol, 3-acetyl-3-chloropropyl acetate, salicylaldehyde, N-methyl-acetamide, boric acid, phenols, guaia-kol, fumaric and barbituric acid, piperazine, furfural, tribut-55 oxyethyl phosphate, ß , ß, ß-trichloro-t-butyl alcohol, dimethyl - l, 3-dioxolane-4-methanol, 2-ethyl-sulfonyl-ethanol, tetrahydrofurfuryl alcohol, N-substituted pyrrolidones, dimethyl sulfoxide, 2,2-oxydiethanol, cyclic Ethylene carbonate, tetramethyl urea, thiodiethylene glycol, 1-ethynylcyclo-60 hexanol, tetrahydro-3-furanol, 2,6-dimethyl-m-dioxan-4-ol acetate and 2,5-bis (hydroxymethyl) tetrahydrofuran, other amides, in particular N-alkyl and dialkyl and hydroxy amides, other proton acceptors and buffer systems. Substances with a high dielectric constant very often act as mobilizing agents or initiators.
Die Elektrophorese von Proteinen erfolgt häufig in einem Puffer von hohem pH (Alkali) wegen der Abhängigkeit von isoelektrischen Punkten bei der Elektrophorese. Der EMB- Proteins are often electrophoresed in a high pH (alkali) buffer due to the dependence on isoelectric points in electrophoresis. The EMB
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Transport von Proteinen dagegen kann in sauren Medien durchgeführt werden. Puffer können aus der Liste biologisch kompatibler Mittel, wie unten angegeben, hergestellt werden, oder sie können aus den üblicherweise verwendeten Arten wie Tris, Veronal oder Sörensen, bestehen. Zudem können üblichere organische Säuren und Basen eingesetzt werden. Beispiele für saure Puffer, die für den EMB-Transport von Proteinen und verwandten Substanzen brauchbar sind, sind folgende: Protein transport, on the other hand, can be carried out in acidic media. Buffers can be made from the list of biologically compatible agents as given below, or they can be of the commonly used types such as Tris, Veronal or Sörensen. In addition, more common organic acids and bases can be used. Examples of acidic buffers that are useful for EMB transport of proteins and related substances are as follows:
Tetramethyl-ammoniumhydroxid/Essigsäure Triäthylentetramin/2,2-Oxydiessigsäure Dimethylamin/ Pikrinsäure Diäthanolamin/Dichloressigsäure T riäthanolamin/ Dichloressigsäure Piperazin/ Dichloressigsäure. Tetramethyl-ammonium hydroxide / acetic acid, triethylene tetramine / 2,2-oxydiacetic acid, dimethylamine / picric acid, diethanolamine / dichloroacetic acid, triethanolamine / dichloroacetic acid, piperazine / dichloroacetic acid.
Eine Zusammenstellung von Mitteln zur Verwendung von Puffer-Rezepturen mit minimaler Beeinträchtigung empfindlicher biologischer Systeme wird angegeben, ebenso eine kurze Aufstellung anderer respräsentativer Mittel, die befriedigenderweise hingenommen werden, um im allgemeinen für biologische Arbeiten brauchbar zu sein. Zusätzliche Kriterien für diese letztere Gruppe sind niedriger Schmelzpunkt, ein guter Bereich des flüssigen Zustands, Wasserlöslichkeit, sonstige Löslichkeit, Lösungsmittelaktivität, Inertverhalten oder Funktionalität usw. A compilation of agents for using buffer formulations with minimal impairment of sensitive biological systems is given, as well as a brief list of other representative agents that are satisfactorily accepted to be generally useful for biological work. Additional criteria for this latter group are low melting point, a good range of liquid state, water solubility, other solubility, solvent activity, inert behavior or functionality, etc.
TABELLE IV TABLE IV
Biologisch kompatible Puffermittel und zwitterionische Puffer Biologically compatible buffering agents and zwitterionic buffers
Cyclohexyl-aminoäthan-sulfonsäure, Cyclohexylaminoethane sulfonic acid,
N'-2-Hydroxyäthyl-piperazin-N'-2-äthansulfonsäure N'-2-hydroxyethyl-piperazine-N'-2-ethanesulfonic acid
Tris(hydroxymethyl)-methylaminopropan-sulfonsäure Tris (hydroxymethyl) methylaminopropane sulfonic acid
TABELLE V TABLE V
Weitere repräsentative, zur Verwendung in EMB-Medien in biologischen Systemen geeignete Materialien Other representative materials suitable for use in EMB media in biological systems
Acetamidocapronsäure Acetamidocaproic acid
L-x-Acetamido-ß-mercaptopropionsäure L-x-acetamido-ß-mercaptopropionic acid
Acetamidophenol Acetamidophenol
Acetanilid Acetanilide
Allantoin Allantoin
Alantolacton Alantolactone
1-Allyl-2,5-dimetholy-3,4-methylen-dioxybenzol n-Amyl-butyrat 1-allyl-2,5-dimetholy-3,4-methylene-dioxybenzene n-amyl-butyrate
Anhydromethylen-zitronensäure Anhydromethylene citric acid
B-L-Arabinose B-L arabinose
Arabitol Arabitol
Arachidonsäure Arachidonic acid
Benzylacetat Benzyl acetate
1.3-Bis(hydroxymethyl)-harnstoff 1,3-bis (hydroxymethyl) urea
Bis(2-Äthylhexyl)-2-äthylhexylphosphonat Bis (2-ethylhexyl) -2-ethylhexylphosphonate
Äthoxy(10-20)glucose Ethoxy (10-20) glucose
Äthyllinoleat Ethyl linoleate
Äthyl-laevulinat Ethyl laevulinate
3 -Äthyl-1 -hexanol 3-ethyl-1-hexanol
2-Äthyl-2-methyl-succinimid 2-Äthyl-sulfonyläthanol Äthylenglykol-diacetat 2-ethyl-2-methyl-succinimide 2-ethyl-sulfonylethanol ethylene glycol diacetate
1 -Äthinyl-cyclohexanol 1-ethynyl-cyclohexanol
Eugenol Eugenol
Farnesol Farnesol
Fructose Fructose
D-gluconsäure-5-lacton Glutathion D-gluconic acid 5-lactone glutathione
Glycerophosphorsäure Glycerophosphoric acid
14 14
2,6,10,15,19,23-Hexamethyltetracosan 3 -Hy droxy-2-butanon 2,6,10,15,19,23-Hexamethyltetracosan 3 -Hydroxy-2-butanone
2-Hydroxybenzyl-phosphinsäure N-(2-Hydroxyäthyl)palmitamid 2-hydroxybenzylphosphinic acid N- (2-hydroxyethyl) palmitamide
5 5-Hydroxy-2-hexencarbonsäurelacton 2,6,10,15,19,23-Hexamethyl-2,6,10,14,18,22-tetracosahexen 15-Hydroxy-pentadecancarbonsäure-s-lacton 5-Hydroxy-2(hydroxymethyl)-4-pyron 5-hydroxy-2-hexenecarboxylic acid lactone 2,6,10,15,19,23-hexamethyl-2,6,10,14,18,22-tetracosahexene 15-hydroxy-pentadecanecarboxylic acid-s-lactone 5-hydroxy-2 ( hydroxymethyl) -4-pyrone
3-Hydroxy-3,7,ll-trimethyldodecancarbonsäure, io Ichthymal 3-hydroxy-3,7, ll-trimethyldodecanecarboxylic acid, io ichthymal
Isoascorbinsäure Isoeugenol Isoascorbic acid isoeugenol
Inosit-hexaphosphorsäure Isopropyl-myristat Inositol hexaphosphoric acid isopropyl myristate
15 Isovaleriansäure Isovaleramid Kojisäure Lactobionsäure Linolsäure 15 isovaleric acid isovaleramide kojic acid lactobionic acid linoleic acid
20 Liponsäure 20 lipoic acid
Methylal-acetamid Methylnicotinat y-Methyl-a, ß-crotonolacton N-Methyl-pyrrolidinon 25 l-Methoxy-4-propenyl-benzol p-Methoxy-benzaldehyd p-Methoxy-benzylalkohol Myristylalkohol Methylal-acetamide methyl nicotinate y-methyl-a, ß-crotonolactone N-methyl-pyrrolidinone 25 l-methoxy-4-propenyl-benzene p-methoxy-benzaldehyde p-methoxy-benzyl alcohol myristyl alcohol
3,4-(Methylendioxy)benzaldehyd 30 Nicotinamid-ascorbat 3,4- (methylenedioxy) benzaldehyde 30 nicotinamide ascorbate
Nicotinsäure-monoäthanolamin 2-Nitro-2-propyl-l,3-propandiol Oktancarbon(Kapryl)-säure Oleinsäure 35 Öle, natürliche Orotsäure Nicotinic acid monoethanolamine 2-nitro-2-propyl-l, 3-propanediol octane carbon (caprylic) acid oleic acid 35 oils, natural orotic acid
N-(Pantothenyl)-ß-aminoäthanthiol Pantothensäure Kakaobutter 40 e-Caprolactam Cholin-Salze N- (pantothenyl) -ß-aminoethanthiol pantothenic acid cocoa butter 40 e-caprolactam choline salts
2-(Chlorphenyl)-3-methyl-2,3-butandiol Cineol (Eukalyptol) 2- (chlorophenyl) -3-methyl-2,3-butanediol cineol (eucalyptol)
Zitronensäure citric acid
45 oc, ß-Cyclopentamethylen-tetrazol Diäthyl-äthylphosphonat N,N-Diäthyl-isovaleramid N,N-Diäthyl-m-toluamid 45 oc, ß-cyclopentamethylene tetrazole diethyl ethyl phosphonate N, N-diethyl-isovaleramide N, N-diethyl-m-toluamide
2.2-Dimethyl-l,3-dioxolan-4-methanol 50 2,6-Dimethyl-m-dioxan-4-ol-acetat 2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-methanol 50 2,6-dimethyl-m-dioxan-4-ol acetate
Dimethylpolysiloxan Dimethylpolysiloxane
2.3-Epoxy-2-äthyl-hexanamid Eicosamethylnonasiloxan Äthyl-phenyl-äther 2,3-Epoxy-2-ethyl-hexanamide eicosamethylnonasiloxane ethyl phenyl ether
55 O-Äthoxybenzamid Propoxy(10-20)glucose Pentaerythrit-chloral Pentaerythrit-tetraacetat 55 O-ethoxybenzamide propoxy (10-20) glucose pentaerythritol chloral pentaerythritol tetraacetate
3-Pentanon 3-pentanone
60 3-Phenoxyl-l,2-propandiol Phenoxyessigsäure 60 3-phenoxyl-l, 2-propanediol phenoxyacetic acid
Polyolyäthylen(20)-sorbitanmonooleat a-Phenylbutyramid 2-Phenyl-2-hydroxy-propionamid 65 2-Phenyl-6-chlorphenol Piperidinium-Salza Polyethylene (20) sorbitan monooleate a-phenylbutyramide 2-phenyl-2-hydroxy-propionamide 65 2-phenyl-6-chlorophenol piperidinium salt
Poly(äthylenglykol)-p-nonylphenyl-äther Polyoxyäthylen-stearat Poly (ethylene glycol) p-nonylphenyl ether polyoxyethylene stearate
15 15
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Polyvinylalkohol Polyvinyl alcohol
Polyvinyl-pyrrolidon Polyvinyl pyrrolidone
N-Polyoxyäthylen-fettsäureamide N-polyoxyethylene fatty acid amides
6-Propylpiperonyl-butyl-diäthylenglykol-äther 6-propylpiperonyl-butyl-diethylene glycol ether
3-Pyridin-äthanol 3-pyridineethanol
2-PyrroIidinon 2-pyrrolidinone
Polyäthylenglykol-p-isooctylphenyl-äther Polyethylene glycol p-isooctylphenyl ether
Steroide, natürliche und abgeleitete, z.B., ex-Lanolin Steroids, natural and derived, e.g., ex-lanolin
Salicylamid Salicylamide
Sorbinsäure Sorbic acid
Tannina cis-T erpinhydrat Tannina cis-t erpin hydrate
T etrahydro-3-furanol T etrahydro-3-furanol
Tetrahydrofurfurylalkoholpoly-äthylenglykol Tetrahydrofurfuryl alcohol poly ethylene glycol
3,7,11,15-Tetramethyl-2-hexadien-l-ol 3,7,11,15-tetramethyl-2-hexadien-l-ol
2,6,10,14-T etramethylpentadecan 2,6,10,14-tetramethylpentadecane
Tetraäthylenglykol-dimethyläther Tetraethylene glycol dimethyl ether
Thiamin und Derivate Thiamine and derivatives
Theophyllin und Salze Theophylline and salts
O-Thiocresol O-thiocresol
Thujasäure Thuja acid
Tiglinamid Tiglinamide
Tocopherole, Tocole Tocopherols, tocols
2,2,2-Trichloräthanol 2,2,2-trichloroethanol
Triäthylenglykol Triethylene glycol
3,5,5-Trimethyl-2,4-oxazolidindion 3,5,5-trimethyl-2,4-oxazolidinedione
Undecylensäure Undecylenic acid
Veratrol Veratrol
Viologens Viologens
Vitalfärbungen Vital stains
Valerolacton Valerolactone
Vitamine K, A und Derivate Netzmittel Vitamins K, A and derivatives wetting agents
Wie oben hergestellte Medien in Kombination mit Wasser, einem oder mehreren Unterdrückungsmitteln, einem oder mehreren Mitteln zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten und einem oder mehreren Initiatoren (und/oder beweglichmachenden Mitteln) ermöglichen die Trennung von Proteinen innerhalb etwa 1 min über eine Distanz von wenigen Zentimetern auf einem Filterpapier Whatman Nr. 1, während die gleiche Trennung auf dem gleichen Substrat bis zu 16 h über bis zu 15 cm Substrat bei Anwendung der Elektrophorese erfordern würde. Media prepared as above in combination with water, one or more suppressants, one or more dielectric constant increasing agents and one or more initiators (and / or mobilizing agents) enable the separation of proteins within about 1 min over a distance of a few centimeters a Whatman # 1 filter paper, while the same separation on the same substrate would take up to 16 hours over up to 15 cm of substrate using electrophoresis.
Eine Reihe von Proteinen und verwandter Substanzen sind in Wasser unlöslich. Zum Beispiel sind einige abgeleitete oder konjugierte Proteine sowie einige Polypeptide, Keratine und Prolamine wasserunlöslich. Wenn dieses Problem auch in manchen Fällen durch Verwendung modifizierter wässriger Medien überwunden werden kann, so bietet doch die Verwendung nicht-wässriger Medien zusätzliche Flexibilität. A number of proteins and related substances are insoluble in water. For example, some derived or conjugated proteins, as well as some polypeptides, keratins and prolamines, are water-insoluble. Although this problem can be overcome in some cases by using modified aqueous media, the use of non-aqueous media offers additional flexibility.
Eine Alternative zu wässrigen EMB-Systemen für Proteine und andere biochemische Verbindungen ist die Verwendung von anderen Lösungsmitteln, die dem Wasser in der Protonen-Donator-Zahl (DZ = 18,0 für Wasser) und in der Dielektrizitätskonstanten (DK = 81,0 für Wasser) analog sind. Besonders brauchbar sind cyclisches Äthylencarbonat (DZ = 16,4, DK = 89,1, Siedepunkt 245°C) und Propan-diol-l,2-carbonat (DZ = 15,1, DK = 69,0, Siedepunkt 240°C). Diese Lösungsmittel verleihen der Zusammensetzung des Mediums überlegene Wärmestabilität und ermöglichen dabei ein Arbeiten mit grösseren Widerstands- und höheren Spannungsgradienten ohne die Notwendigkeit von Aussenkühlung. An alternative to aqueous EMB systems for proteins and other biochemical compounds is the use of other solvents, the water in the proton donor number (DZ = 18.0 for water) and in the dielectric constant (DK = 81.0 for Water) are analog. Cyclic ethylene carbonate (DZ = 16.4, DK = 89.1, boiling point 245 ° C) and propanediol-1,2-carbonate (DZ = 15.1, DK = 69.0, boiling point 240 ° C) are particularly useful ). These solvents give the composition of the medium superior thermal stability and enable work with larger resistance and higher voltage gradients without the need for external cooling.
Bestimmte Lösungsmittel zeigen eine intensivere Lösungsmittelwirkung als Wasser für einige Proteine. So können Keratine, die wasserunlöslich sind, in anderen Lösungsmitteln, wie z.B. Dimethylsulfoxid, gelöst werden. Prolamine können in Glykolen, Glykoläthern und bestimmten Alkoholen in Lösung gebracht werden. Certain solvents show a more intense solvent effect than water for some proteins. For example, keratins that are water-insoluble can be used in other solvents, e.g. Dimethyl sulfoxide. Prolamines can be dissolved in glycols, glycol ethers and certain alcohols.
Lösungsmittel mit mässigen bis starken Protonen-Akzeptor-Eigenschaften sind zum Lösen von Verbindungen geeignet und können sogar die Grundlage des Mediums bilden. Lösungsmittel dieser Art umfassen Jodmonochlorid, Schwefeldioxid und Fluorwasserstoff. Beispielsweise ist wasserfreier Fluorwasserstoff ein gutes Lösungsmittel für faserartige Proteine, die normalerweise in Wasser unlöslich sind. Kollagensubstanzen sowie Elastine und Retikuline widerstehen besonders dem Inlösunggehen in wässrigen Medien, während sie in nicht-wässrigen Medien löslich sind. Solvents with moderate to strong proton acceptor properties are suitable for dissolving compounds and can even form the basis of the medium. Solvents of this type include iodine monochloride, sulfur dioxide and hydrogen fluoride. For example, anhydrous hydrogen fluoride is a good solvent for fibrous proteins that are normally insoluble in water. Collagen substances, as well as elastins and reticulins, especially resist being dissolved in aqueous media, while being soluble in non-aqueous media.
Die Medien für den EMB-Transport von Proteinen können andere Protein-Lösungsmittel umfassen, die im Hinblick auf bestimmte Eigenschaften ausgewählt werden, wie z.B. Glykole, Amide, Äther, Pyrrolidone, Lactone, Sulfoxide, Phenole, Alkohole und Phosphonate. The media for protein EMB transport may include other protein solvents selected for certain properties, such as e.g. Glycols, amides, ethers, pyrrolidones, lactones, sulfoxides, phenols, alcohols and phosphonates.
Geeignete wässrige Systeme für den Transport von Proteinen sind in Übereinstimmung mit der obigen Tabelle der Unterdrückungsmittel unter Anwendung eines Lösungsmittel/ Wasser-Volumenverhältnisses von 16/9 folgende: Suitable aqueous systems for the transport of proteins are in accordance with the table of suppressants above using a solvent / water volume ratio of 16/9:
16 ml Thiodiäthylenglykol 9 ml Wasser 16 ml of thiodiethylene glycol 9 ml of water
2 Tropfen Äthanolamm 2 drops of ethanol lamb
(Trennung von Proteingemischen einschiesslich Cytochrom C und Myoglobin) (Separation of protein mixtures including cytochrome C and myoglobin)
elektrische Kenngrösse 1,8 kV/1,2 mA electrical characteristic 1.8 kV / 1.2 mA
16 ml 6-Hexanolacton 9 ml Wasser 16 ml 6-hexanolactone 9 ml water
3 Tropfen Äthanolamin 3 drops of ethanolamine
(ergab Protein-Bewegung und Auflösung) (resulted in protein movement and dissolution)
elektrische Kenngrösse 1 kV/1,2 mA electrical characteristic 1 kV / 1.2 mA
16 ml Dimethylacetamid 9 ml H20 16 ml dimethylacetamide 9 ml H20
4 Tropfen Äthanolamin (Trennung von Protein) 4 drops of ethanolamine (separation of protein)
elektrische Kenngrösse 1,6 kV/1,2 m A electrical characteristic 1.6 kV / 1.2 m A
Die folgenden drei Beispiele veranschaulichen nicht-wäss-rige Medien, die für solche repräsentativ sind, die für den EMB-Transport von menschlichem und Rinder-Albumin, Hämoglobin, Cytochrom C (einem Enzym), Myoglobin (Muskelprotein) und Pancreatin verwendet worden sind. Ausserdem sind Proteine aus Blut bei Versuchen abgetrennt worden, bei denen die Zellbruchstücke im Ausgangszustand belassen wurden. Bei diesen letzten Trennungen war Phenol eine brauchbare Komponente des Mediums. The following three examples illustrate non-aqueous media representative of those used for EMB transport of human and bovine albumin, hemoglobin, cytochrome C (an enzyme), myoglobin (muscle protein) and pancreatin. In addition, proteins have been separated from blood in experiments in which the cell fragments have been left in their initial state. In these last separations, phenol was a useful component of the medium.
Beispiel 19 12 ml cyclisches Äthylencarbonat 6 ml Äthoxyäthoxy-äthanol 6 ml Thiodiäthylenglykol Example 19 12 ml of cyclic ethylene carbonate 6 ml of ethoxyethoxyethanol 6 ml of thiodiethylene glycol
6 Tropfen Tris-dichloressigsäure-Puffer 6 drops of tris-dichloroacetic acid buffer
Beispiel 20 Example 20
7 ml cyclisches Äthylencarbonat 7 ml Äthoxy-äthoxy-äthanol 7 ml of cyclic ethylene carbonate 7 ml of ethoxy-ethoxy-ethanol
9 ml Oxydiessigsäure 1,5 ml Formamid 9 ml oxydiacetic acid 1.5 ml formamide
6 Tropfen Tris-dichloressigsäure-Puffer 6 drops of tris-dichloroacetic acid buffer
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
628527 628527
16 16
Beispiel 21 10 ml cyclisches Äthylencarbonat 4 ml N-Methyl-pyrrolidon Example 21 10 ml cyclic ethylene carbonate 4 ml N-methyl-pyrrolidone
3 ml Furfurylalkohol 2,5 g Borsäure 3 ml furfuryl alcohol 2.5 g boric acid
4 ml 1,3-Butylenglykol 4 ml of 1,3-butylene glycol
16 Tropfen Piperazin-dichloressigsäure-Puffer 16 drops of piperazine dichloroacetic acid buffer
(pH 3,7) Acridin-orange (Fluoreszenz-Indikator) (pH 3.7) acridine orange (fluorescence indicator)
Das folgende Beispiel veranschaulicht zur Trennung von Albuminen und insbesondere Globulinen angewandte EMB-Medien und elektrische Bedingungen. The following example illustrates EMB media and electrical conditions used to separate albumins and especially globulins.
Bei- Zusammensetzung spiel des Lösungsmittels elektrische The composition of the solvent is electrical
Kenngrössen Parameters
(stabilisiert) (stabilized)
22 10 ml cycl. Äthylencarbonat, 5,2 kV/2,0-3,6 4 ml Butylenglykol, 4 ml Me- mA thylpyrrolidinon, 2 ml Form- Whatman Nr. 1 amid (Initiator), 2,5 g Borsäure, (10 cm) 3 ml Furfural (pH-Puffer und beweglichmachendes Mittel), 22 10 ml cycl. Ethylene carbonate, 5.2 kV / 2.0-3.6 4 ml butylene glycol, 4 ml methyl mApyrrolidinone, 2 ml Form-Whatman No. 1 amide (initiator), 2.5 g boric acid, (10 cm) 3 ml Furfural (pH buffer and mobilizing agent),
] 6 Tropfen Piperazin-dichlor-essigsäure-Puffer, pH 3,7 (pH-Puffer und beweglichmachendes Mittel), Acridingelb (Fluoreszenz-Indikator) ] 6 drops of piperazine dichloroacetic acid buffer, pH 3.7 (pH buffer and mobilizing agent), acridine yellow (fluorescence indicator)
Das gleiche Medium wurde zur Trennung von Cytochrom C, Hämoglobin, Myoglobin, Albumin, Yohimbin und Atro-pin verwendet. The same medium was used to separate cytochrome C, hemoglobin, myoglobin, albumin, yohimbine and atro-pin.
Die Verwendung von Farbstoffen, die als Kennmittel oder Tracer wirken, kann in manchen Fällen wünschenswert sein, um die Trennung farbloser biochemischer Stoffe optisch zu verfolgen, vgl. Beispiele 21 und 22. Der besondere Farbstoff darf aber nicht in den Trennprozess selbst eingreifen. Bromphenolblau wurde gewöhnlich mit Serumproteinen verwendet. kann aber in der EMB von dem Protein getrennt wandern. Für redox-empfindliche Materialien ist oft Methylenblau geeignet, und Glutathion, entweder in oxydierter oder reduzierter Form, kann zum Puffern gegen Redox-Reaktio-nen eingesetzt werden. Farbstoffe des Saframin-Typs binden sich an proteolytische Enzyme und verändern deren Löslich-keitseigepschaften und können deshalb zu deren Trennung von anderen Materialien brauchbar sein. Einige wenige Milligramm eines leicht anzukuppelnden Fluoreszenz-Tracers, wie z.B. Acridin-orange, ermöglichen visuelle Beobachtung vieler Substanzen, Proteine eingeschlossen, unter UV-Licht, ohne deren Wanderungseigenschaften zu verändern. Andere Tracer, wie z.B. Aufheller, Fluoreszenz-Kuppler, und sogar fluoreszierendes Antikörpermaterial, können zum Verfolgen des Proteintransports brauchbar sein. Weitere Tracer für biochemische und andere Arbeiten sind natürliche Farbstoffe, wie z.B. die Flavine und Primulin, Nil-blau kann besonders brauchbar allein oder in Kombination mit anderen Farbstoffen unter UV- und Tageslicht sein. Neutral-rot mit Aesculin bleibt bei etwa lOOOfacher Verdünnung mit Tageslicht allein empfindlich. Die UV-Farbstoffe sind auch zum Lokalisieren schwacher positiver oder negativer Ladunden in biologischen Strukturen angebracht. Antikörper oder andere kuppelnde Tracer-Stoffe sowie radioaktive Derivate können ebenfalls brauchbar sein, z.B. Rhodamin B-isothiocyanat, Fluorescein-isothiocyanat, p-Isothiocyanato-acridin, 4-Chlormethyl-l-acri-din, l-Äthyl-2-[3-(l-äthylnaphthol-ri,2b]-thiazolin-2--ylidin)-2-methylpropenyl }-naphth [ 1,2]thiazoIiumbromid. Weitere mögliche Tracer sind Phenazin-methosulfat, Rema- The use of dyes, which act as identifiers or tracers, can be desirable in some cases in order to visually monitor the separation of colorless biochemical substances, cf. Examples 21 and 22. However, the special dye must not interfere with the separation process itself. Bromophenol blue was commonly used with serum proteins. but can migrate separately from the protein in the EMB. Methylene blue is often suitable for redox-sensitive materials, and glutathione, either in oxidized or reduced form, can be used to buffer against redox reactions. Saframine-type dyes bind to proteolytic enzymes and change their solubility properties and can therefore be useful for separating them from other materials. A few milligrams of an easily coupled fluorescence tracer, e.g. Acridine orange enables visual observation of many substances, including proteins, under UV light without changing their migration properties. Other tracers such as Brighteners, fluorescent couplers, and even fluorescent antibody material can be useful for tracking protein transport. Other tracers for biochemical and other work are natural dyes, such as the flavine and primulin, Nile blue can be particularly useful alone or in combination with other dyes under UV and daylight. Neutral red with aesculin alone remains sensitive when diluted about 10,000 times with daylight. The UV dyes are also used to localize weak positive or negative Ladunde in biological structures. Antibodies or other coupling tracer substances as well as radioactive derivatives can also be useful, e.g. Rhodamine B-isothiocyanate, fluorescein isothiocyanate, p-isothiocyanato-acridine, 4-chloromethyl-l-acri-din, l-ethyl-2- [3- (l-ethylnaphthol-ri, 2b] -thiazolin-2-ylidine ) -2-methylpropenyl} naphth [1,2] thiazoium bromide. Other possible tracers are phenazine methosulfate, rema
zol-brilliantblau R, Thiazolytblau, Protoporphyrin IX, Citra-zinsäure, Chinin, Lisamin, Rhedamine, Clevesäure und Umbellifero)!. zol-brilliant blue R, thiazolyt blue, protoporphyrin IX, citra-zinic acid, quinine, lisamin, rhedamine, Cleves acid and umbellifero) !.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Anwendung der s Formulierungstechnik der EMB-Medien zur Herstellung gasförmiger halbleitender Medien, was gesteuerte Leitung erlaubt, ohne die Notwendigkeit zum Evakuieren, sehr hoher Temperaturen oder sehr hoher Spannungen. Die Anwendung der Formulierungstechniken für flüssige EMB-Medien auf io die Formulierung gasförmiger Medien führte zur Erzielung hoher Leitfähigkeitswerte ohne die Notwendigkeit hohen Potentials. Mit dem Aufbau eines gasförmigen EMB-Mediums wird bezweckt, den Leitfähigkeitswert des Gases auf den Wert der Halbleitfähigkeit oder einen anderen, für die ge-15 wünschte Anwendung passenden Wert zu erhöhen. Another aspect of the invention is the application of the EMF media formulation technique to produce gaseous semiconducting media, which allows controlled conduction without the need for evacuation, very high temperatures or very high voltages. The application of the formulation techniques for liquid EMB media to the formulation of gaseous media led to the achievement of high conductivity values without the need for high potential. The purpose of the construction of a gaseous EMB medium is to increase the conductivity value of the gas to the value of the semiconductor capability or another value that is suitable for the desired application.
In der Industrie sind Gase auf breiter Basis als Isolatoren eingesetzt worden. Die derzeit praktizierte Leitung von Gasen zielt meist auf die hoch dieleketrischen Eigenschaften von Gasen allgemein. Die Leitung findet gewöhnlich innerhalb 20 einer Ummantelung oder einer anderweitig gesteuerten Umgebung in einem relativen Vakuum unter Verwendung einer Energiequelle (wie z.B. einem thermoelektrischen Faden) zur Steuerung der Leitung statt. In solchen Vorrichtungen ist die Gegenwart von Materialien geringerer dielektrischer Eigen-25 Schäften schädlich oder gar vernichtend. Die Leitfähigkeit von Gasen ist derzeit auch von Bedeutung auf dem Gebiet der Ionisation oder des Plasmazustands. Es wurden Versuche unternommen, Strom durch Bewegung von leitfähigen Gasen relativ zu einem magnetischen Feld zu erzeugen (Magneto-30 gasdynamik), aber es hat sich als notwendig erwiesen, Temperaturen anzuwenden, die so hoch sind, dass Korrosion der Behälter eintrat. Nun ist es möglich geworden, leitfähige Gase bei oder nahe Raumtemperatur durch die Anwendung der EMB zu erhalten, und dadurch wird es möglich, ein prak-35 tisches Mittel zur Erzeugung von Strom zu liefern. Gases have been widely used in industry as insulators. The current practice of conducting gases is mostly aimed at the high dielectric properties of gases in general. The conduit usually takes place within a jacket or other controlled environment in a relative vacuum using an energy source (such as a thermoelectric filament) to control the conduit. In such devices, the presence of materials with lower dielectric properties is harmful or even destructive. The conductivity of gases is currently also important in the field of ionization or the plasma state. Attempts have been made to generate electricity by moving conductive gases relative to a magnetic field (magneto-30 gas dynamics), but it has been found necessary to use temperatures so high that corrosion of the containers occurred. Now it has become possible to obtain conductive gases at or near room temperature through the use of EMB, and this makes it possible to provide a practical means of generating electricity.
Die Formulierung oder Zusammenstellung gasförmiger EMB-Medien führt zu einer brauchbaren wissenschaftlichen Technik zur Untersuchung der Moleküleigenschaften von. Stoffen. Zudem kann die Erfindung zum Bau von Vorrich-40 tungen für gesteuerte Leitung in Gasen Anwendung finden, die zur drahtlosen Übertragung (z.B. in Transformatorkernen, ohne Wicklung), bei Untersuchungen der Lichtemission, The formulation or combination of gaseous EMB media leads to a useful scientific technique for studying the molecular properties of. Fabrics. In addition, the invention can be used for the construction of devices for controlled lines in gases which are used for wireless transmission (e.g. in transformer cores, without winding), in the case of studies of light emission,
beim Ladungstransport und Molekültransport in Gasen, elektrisch ausgelöster Gasdiffusion und bei Vorrichtungen mit 4s Niederspannungs-Funkenabstand verwendet werden. EMB-Medienformulierung kann angewandt werden, um Kraftstoff-Verbrennungssysteme und den Kraftstoff selbst in Verbrennungskraftmaschinen so zu modifizieren, dass der Zündabstand vergrössert wird (z.B. ein Auseinanderrücken der Zünd-50 kerzenelektroden auf einen grösseren Abstand zu ermöglichen, um sich so weniger auf explosive Ausbreitung zu verlassen). in charge transport and molecule transport in gases, electrically triggered gas diffusion and in devices with 4s low-voltage spark gap. EMB media formulation can be used to modify fuel combustion systems and the fuel itself in internal combustion engines in such a way that the ignition distance is increased (for example, to allow the ignition-50 candle electrodes to be moved further apart so that there is less danger of explosive propagation leave).
Prinzipien ähnlich denen, die auf die Herstellung flüssiger halbleitender EMB-Medien Anwendung finden, finden auch 55 auf die Herstellung gasförmiger halbleitender EMB-Medien Anwendung. Medien, die eine Reihe von Komponenten enthalten, wie z.B. 3- oder 4-Komponentensysteme, sind notwendig, um eine beträchtliche Änderung der Leitfähigkeit des Gases zu bewirken, um es in den halbleitenden Bereich zu 6o bringen. Mittel, deren Zusammenwirken eine Protonen-Donator-Akzeptor-Wechselwirkung, erhöhte Leitfähigkeit und eine höhere Dielektrizitätskonstante ermöglicht oder erleichtert, werden angegeben. Principles similar to those that apply to the production of liquid semiconducting EMB media also apply to the production of gaseous semiconducting EMB media. Media containing a number of components, e.g. 3- or 4-component systems are necessary to effect a significant change in the conductivity of the gas to bring it into the semiconducting region. Agents whose interaction enables or facilitates a proton-donor-acceptor interaction, increased conductivity and a higher dielectric constant are specified.
So wirkt z.B. Wasser durch Wasserstoffbrückenbindung in 65 der Dampfphase sowohl als Donator- als auch als Akzeptor-Molekül in Wechselwirkung mit Protonen-Donatoren, die im Bereich von starken Säuren bis zu Alkanolen liegen (z.B. l,l,l,3,3,3-Hexafluorpropan-2-ol), und mit Akzeptoren, wie For example, Water through hydrogen bonding in the vapor phase as both a donor and an acceptor molecule in interaction with proton donors, which range from strong acids to alkanols (e.g. l, l, l, 3,3,3-hexafluoropropane) 2-ol), and with acceptors, such as
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z.B. Aminen (einschliesslich Pyridinen), Äthern, Alkoholen und Ketonen. Im allgemeinen haben sich für die Leitung in Gasen als besonders geeignet Lösungsmittel erwiesen, je leitfähiger oder aktiver sie als EMB-Lösungsmittel waren. e.g. Amines (including pyridines), ethers, alcohols and ketones. In general, solvents have proven to be particularly suitable for conduction in gases, the more conductive or active they were as EMB solvents.
Auch fördert ein Zusammenmischen von Materialien eine verbesserte Leitfähigkeit. Mixing materials together also promotes improved conductivity.
So setzte z.B. das Einbringen einiger weniger Tropfen Tri-äthylentetramin auf den Boden eines in ein leicht erwärmtes Sandbad gesetzten Versuchs-Glasrohrs den Widerstand zwischen den Elektroden mit einem Elektrodenabstand von 0,5 cm und 2,5 cm über dem Boden des Rohrs von mehr als IO9 Q in Luft auf IO6 Q herab. Der Zusatz eines kleinen Jod-kristalls setzte den Widerstand auf weniger als 8 X IO5 Q herab. Zusatz von Formamid anstelle von Jod ergab 1,5 X IO6 Q, und beide zusammen senkten den Widerstand auf weniger als 5 X IO5 Q. Mit einigen Medien wurden Widerstände von Hunderten von Q bei niedrigen Spannungen (5-10V) etwa bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck erhalten. For example, placing a few drops of tri-ethylenetetramine on the bottom of a test glass tube placed in a slightly heated sand bath increases the resistance between the electrodes with an electrode spacing of 0.5 cm and 2.5 cm above the bottom of the tube of more than IO9 Q in Air down to IO6 Q. The addition of a small iodine crystal reduced the resistance to less than 8 X IO5 Q. Addition of formamide instead of iodine resulted in 1.5 X IO6 Q, and both together reduced the resistance to less than 5 X IO5 Q. With some media, resistances of hundreds of Q were obtained at low voltages (5-10V) at around room temperature and atmospheric Get pressure.
Mittel medium
Zellwiderstand Cell resistance
Zugabefolge zugesetz- Gesamt-te Menge menge im Gemisch Sequence of addition added - total quantity in the mixture
T etramethylharn-stoff oo (> 100 megQ) Tetramethyl urea oo (> 100 megQ)
5 Teile 5 parts
5 Teile 5 parts
+ N-Methylacetamid + N-methylacetamide
1,70 megQ 1.70 megQ
1,5 Teile 1.5 parts
6,5 Teile 6.5 parts
+ I2 + I2
75 KQ 75 KQ
1 Teil Part 1
7,5 Teile 7.5 parts
+ Diäthylamin + Diethylamine
18 KQ 18 KQ
1,5 Teile 1.5 parts
9 Teile 9 parts
Mittel, die zum Formulieren oder Zusammenstellen gasförmiger EMB-Medien brauchbar sind, umfassen Jod, andere Halogene, Amine, flüchtige Salze, Amide, Nitroderivate einschliesslich Nitrosylchlorid, Säurechloride, Hydrazin, Oxy-halogenide, Schwefeldioxid, Fluorwasserstoff, Ammoniak oder andere starke Protonen-Donator- oder -Akzeptor-Moleküle, deren Kombinationen und Substanzen, die sie freisetzen. Gemäss den Prinzipien der Formulierung flüssiger Medien, wie oben modifiziert, aus solchen Komponenten zusammengestellte halbleitende Medien bieten eine steuerbar leitfähige gasförmige Umgebung selbst bei Atmosphärendruck in Luft. Die Verwendung hochsiedender Chemikaliep, wie sie für die Verwendung flüssiger EMB-Medien klassifiziert wurden, erfordert erhöhte Temperatur, um den Gas-EMB-Effekt hervorzurufen. Verwendung tiefer siedender Lösungsmittel ist daher für die Herstellung gasförmiger EMB-Medien vorzuziehen. Agents useful for formulating or assembling gaseous EMB media include iodine, other halogens, amines, volatile salts, amides, nitroderivatives including nitrosyl chloride, acid chlorides, hydrazine, oxyhalides, sulfur dioxide, hydrogen fluoride, ammonia or other strong proton donor - or - acceptor molecules, their combinations and substances that they release. According to the principles of the formulation of liquid media, as modified above, semiconducting media composed of such components offer a controllably conductive gaseous environment even at atmospheric pressure in air. The use of high-boiling chemicals as classified for the use of liquid EMB media requires elevated temperature to produce the gas EMB effect. The use of low-boiling solvents is therefore preferable for the production of gaseous EMB media.
An gasförmige EMB-Medien können Spannungen von beispielsweise 0,1 bis 30 000 V/cm angelegt werden, was zu einer kontinuierlichen Leitung (anstelle eines Lichtbogenüberschlags) führt. In den Medien können modifizierende Mittel enthalten sein, um sie zu Lichtbogenüberschlägen im Bereich von 110 bis 30 000 V/cm anzuregen, um sie damit für Kraftstoffsysteme brauchbar zu machen, um so die Ausbreitungseigenschaften der Zündfunken und/oder die elektrother-mische Verdampfung vor der Zündung zu modifizieren oder zu erweitern. Voltages of, for example, 0.1 to 30,000 V / cm can be applied to gaseous EMB media, which leads to continuous conduction (instead of arcing). Modifying agents may be included in the media to induce arcing in the range of 110 to 30,000 V / cm to make them useful for fuel systems, so as to improve the propagation properties of the ignition sparks and / or the electrothermal evaporation before Modify or extend ignition.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die praktische Anwendung der EMB in einem Gel. Die Gelkonsistenz kann zwischen flüssig und fest liegen. Gele sind im allgemeinen empfänglich für eine Einstellung des Widerstands durch Zusatz einer kleinen Menge eines Leitfähigkeitsmittels mit einem Material hoher Dielektrizitätskonstante, wie z.B. Formamid oder ein anderes Amid oder Alkylamid-Derivate und, wenn nötig, ein Kuppler-Lösungsmittel zur Verbesserung der Mischbarkeit. Das EMB-Medium kann in das Gel hineingespült werden, oder das Gel kann mit dem Medium hergestellt wer-5 den. Eine mit der Verwendung von Gelen als EMB-Medium verbundene Schwierigkeit liegt darin, dass aus dem Gelher-stellungsprozess noch verbliebene Nebenprodukte entfernt werden müssen, wenn sie die Einstellung der EMB-Leit-fähigkeit und den Transport beeinflussen. Another aspect of the invention is the practical application of EMB in a gel. The gel consistency can be between liquid and solid. Gels are generally susceptible to resistance adjustment by adding a small amount of a conductivity agent with a high dielectric constant material, e.g. Formamide or another amide or alkylamide derivative and, if necessary, a coupler solvent to improve miscibility. The EMB medium can be flushed into the gel or the gel can be made with the medium. A difficulty associated with the use of gels as an EMB medium is that by-products still remaining from the gel manufacturing process have to be removed if they influence the setting of the EMB conductivity and the transport.
io Agargel, Polyvinylalkohol, Silicagel, Stärkegel, Carboxy-polymethylen (Carbopol) und «Crash Safe Aviation Jet Fuel» (mit Zusätzen modifiziertes Kerosin) sind Beispiele für Gele, die als EMB-Medien wirken, wenn sie gemäss den oben beschriebenen Prinzipien mit den geeigneten, die Leitfähigkeit 15 modifizierenden Mitteln dotiert sind. Acrylamide könnten ebenso eingesetzt werden. Ein Beispiel eines mit einem EMB-Lösungsmittel hergestellten Gels ist Polyvinylalkohol, der mit Tetrahydrofurfurylalkohol zu einem Gel gemacht wurde. Te-traäthyl-orthosilicat, das mit zahlreichen organischen Gelen 20 ein klares, glasartiges Gel ergibt, ermöglicht Kompatibilität mit zahlreichen organischen EMB-Medien. Auch Gelatine liefert eine klare Gelbasis. Beispiele chemischer Stoffe, die in solchen Gelen transportiert werden können, sind etwa Farbstoffmoleküle, und sogar teilchenförmige Stoffe können mit 25 hohen Geschwindigkeiten in einem «fluid»-Gel, wie z.B. dem «crash safe aviation fuel», bewegt werden. Agar gel, polyvinyl alcohol, silica gel, starch gel, carboxy-polymethylene (Carbopol) and "Crash Safe Aviation Jet Fuel" (with modified kerosene) are examples of gels that act as EMB media if they are used in accordance with the principles described above suitable, the conductivity 15 modifying agents are doped. Acrylamides could also be used. An example of a gel made with an EMB solvent is polyvinyl alcohol made into a gel with tetrahydrofurfuryl alcohol. Tetraethyl orthosilicate, which results in a clear, glass-like gel with numerous organic gels 20, enables compatibility with numerous organic EMB media. Gelatin also provides a clear gel base. Examples of chemical substances that can be transported in such gels are dye molecules, and even particulate substances can be transported at 25 high speeds in a "fluid" gel, such as e.g. the “crash safe aviation fuel”.
Spannungs- und Stromwerte werden wie bei der EMB auf Celluloseträgern eingestellt. Ein etwas höherer Strom als 1,2 mA/50 cm2 kann für dünne Gelplatten [bis 3,175 mm 30 (1/8")] auch angewandt werden. Sonst erfordern Gele von 9,53 bis 12,7 mm Dicke (3/8 bis 1/2") oder mehr sorgfältige Wahl des Stroms, um übermässige Wärmeentwicklung zu vermeiden. As with the EMB, voltage and current values are set on cellulose substrates. A somewhat higher current than 1.2 mA / 50 cm2 can also be used for thin gel plates [up to 3.175 mm 30 (1/8 ")]. Otherwise gels with a thickness of 9.53 to 12.7 mm (3/8 to 1/2 ") or more careful choice of current to avoid excessive heat generation.
Bei EMB-Trennverfahren vermögen Gele zu verstärkter 35 Auflösung oder Trennung aufgrund ihrer feinen Porenstruktur zu führen. EMB-induzierte Bewegung von Farbstoffmolekülen in einem Gel kann als Analysentechnik zur Untersuchung der Struktur und Eigenschaften des Gels selbst eingesetzt werden. With EMB separation processes, gels can lead to increased dissolution or separation due to their fine pore structure. EMB-induced movement of dye molecules in a gel can be used as an analytical technique to study the structure and properties of the gel itself.
40 Die für Gel-EMB verwendete Vorrichtung unterschied sich von der, die für Flüssig-EMB verwendet wird, dadurch, dass das Filterpapiersubstrat durch das Gel ersetzt wurde. 40 The device used for gel EMB differed from that used for liquid EMB in that the filter paper substrate was replaced with the gel.
EMB in einem Gel wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht. EMB in a gel is illustrated by the following examples.
45 . 45.
Beispiel example
Zusammensetzung des Lösungsmittels Composition of the solvent
23 Glykol, Ammoniumbromid und Formamid 23 glycol, ammonium bromide and formamide
50 24 5 Gew./Vol.-% Ceresin oder Mikrowachs in 20% oder 30% Xylol plus EMB-Medium-Komponenten, die zur Verwendung mit Xylol geeignet sind. 50 24 5 w / v% ceresin or micro wax in 20% or 30% xylene plus EMB medium components that are suitable for use with xylene.
55 55
Die Komponenten des EMB-Mediums, die im Beispiel 24 genannt sind, können das auf Seite 5 beschriebene 4-Kom-ponentensystem oder Ammoniumbromid in Methoxy-äthoxy-äthanol, 2(2-Äthoxy-äthoxy)-äthanol, Dimethylformamid, 60 Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, n-Butanol oder N-Me-thyl-pyrrolidinon sein. The components of the EMB medium mentioned in Example 24 can be the 4-component system described on page 5 or ammonium bromide in methoxy-ethoxy-ethanol, 2 (2-ethoxy-ethoxy) ethanol, dimethylformamide, 60 dimethylacetamide, Dimethyl sulfoxide, n-butanol or N-methyl-pyrrolidinone.
Für verschiedene Zwecke können elektromagnetische Felder zusätzlich zur treibenden Spannung in Verbindung mit der EMB angewandt werden. Ein zweiter Satz Elektroden im 65 Winkel zu dem Satz, der die treibende Spannung anlegt, kann verwendet werden, um die transportieren chemischen Teilchen aus einer geraden Bewegungsrichtung zu werfen. Ähnlich können eine oder mehrere Elektroden im Winkel zu dem Satz, For various purposes, electromagnetic fields can be used in addition to the driving voltage in connection with the EMB. A second set of electrodes at an angle of 65 to the set that applies the driving voltage can be used to throw the transported chemical particles from a straight direction of travel. Similarly, one or more electrodes at an angle to the set,
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der die treibende Spannung anlegt, verwendet werden, um jede leichte seitliche Abweichung oder Ausbreitung einer auf einem Substrat wandernden Species zu kompensieren und dem Diffusionseffekt entgegenzuwirken. Ausserdem kann ein abgeglichenes Elektrodenpaar senkrecht zum Weg der transportierten chemischen Species angeordnet und zum Nachweis des Durchgangs verschiedener Zonen chemischer Species auf der Grundlage der Änderung der elektrischen Kräfte zwischen dem zweiten Satz von Elektroden verwendet werden. which applies the driving voltage can be used to compensate for any slight lateral deviation or spread of a species migrating on a substrate and to counteract the diffusion effect. In addition, a matched pair of electrodes can be placed perpendicular to the path of the chemical species being transported and used to detect the passage of different zones of chemical species based on the change in electrical forces between the second set of electrodes.
Pulsierende Gleichstromfelder können anstelle einer konstanten Gleichstrom-Triebkraft zur Senkung des Aufheizens des Mediums eingesetzt werden. Als zusätzliche Abwandlung kann ein Wechselstromfeld der Gleichstrom-Triebkraft über-5 lagert werden, um die dielektrischen und halbleitenden Eigenschaften des Mediums zu mittein sowie um aus dem Debye-Falkenhagen-(Lösungsmittel)-Effekt Vorteile zu ziehen. Pulsating direct current fields can be used instead of a constant direct current driving force to reduce the heating of the medium. As an additional modification, an alternating current field can be superimposed on the direct current driving force in order to mediate the dielectric and semiconducting properties of the medium and to take advantage of the Debye-Falkenhagen (solvent) effect.
v v
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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