DE2736517A1 - Neue triazinverbindung, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung bei der eisenbestimmung in waessrigen systemen - Google Patents
Neue triazinverbindung, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung bei der eisenbestimmung in waessrigen systemenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
- C07D213/60—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D213/78—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms, with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
- C07D213/86—Hydrazides; Thio or imino analogues thereof
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- G—PHYSICS
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- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
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Description
Ο-Θ MÜNCHEN 99 · WIDEN MAYERSTRASSE 4« D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 08
MÜNCHEN: DIPL.-INQ. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-INQ. EKKEHARO KÖRNER
28 690
American Monitor Corporation, Indianapolis (USA)
Neue Triazinverbindung, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung bei der Eisenbestimmung in wässrigen
Systemen
Die Erfindung betrifft eine neue und verbesserte Triazinverbindung,
nämlich 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho(l,2-e]-as-triazin
oder seine sulfonierten Derivate, die sich für die Bestimmung von Msen in biologischen oder anderen wässrigen Systemen eignen,
und zwar selbst von Eisenspuren, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Durch die erfindungsgemäße Synthese der vorstehend bezeichneten
Verbindung entfällt die Notwendigkeit der nachteiligen Ätherextraktion
bei der Erzeugung von Zwischenprodukten und wird ' durch Verwendung eines neuen Losungsmittelsystems in hohen
Ausbeuten ein bislang unbekannter Eisen-Chelatbildner geschaf-
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fen. Die Verwendung des neuen Eisen-Chelatbildners erhöht die
Empfindlichkeit der bekannten Nachweise für Lisen und der
ungesättigten Eisenbindefähigkeit und vermindert Störungen
durch andere Chromogene und Trübungen.
Außer der Bestimmung von natürlich auftretendem Serumeisen ist die Bestimmung des Gesamteisens (nach Sättigung mit überschüssigem
exogenem Eisen) als indirekte bestimmung der Menge an Transferrin, einem eisenbindenden Protein, das im Serum in unterschiedlichen
Mengen vorhanden ist, erfindungsgemäiS möglich.
Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend detailliert erläutert.
bin besonderes und lebenswichtiges Anwendungsgebiet des Eisennachweises,
d.h. der Bestimmung der Menge von anwesenden Lisenionen, liegt in der Medizin, speziell in der klinischen Untersuchung
von biologischen Flüssigkeiten.
Beispielsweise sind genaue und zuverlässige Eisenbestimmungen als sehr wünschenswert anzusehen angesichts von oftmals lebenswichtigen
diagnostischen Faktoren, wie den nachfolgend erläuterten.
a) akutem Blutverlust oder vermehrter Zerstörung der roten Blutkäperchen, wie bei Hämorrhagie, oder verminderter Lebensfähigkeit
der roten Blutkörperchen,
b)akuten hepatitischen Zuständen, wie bei akuter hepatitis,
c) bestimmten sideroachrestischen Anämien, bei welchen zur Bildung von funktionellen Erythrozyten eine verminderte Ausnutzung
der Eisenvorräte vorliegt,
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to
d) Aufnahme von abnormen Mengen an diätarischem Eisen und
e) bestimmten Defekten bei der Bevorratung von Lisen, wie
perniziöser Anämie.
Verminderte i'lasmaeisenspiegel können begleitet sein von
a) diätarischem Msenmangel,
b) chronischen Blutverlustpathologien oder
c) erhöhten Anforderungen an den Körpervorrat, wie während normaler Schwangerschaften.
hrhöhte Spiegel an zirkulierendem Transferrin sind gewöhnlich
begleitet von vermehrter Produktion von Globulin, die eine physiologische Reaktion auf verschiedene Zustände von chronischem
Msenmangel darstellt (honald L. bearcy, Diagnostic
Biochemistry, i>e?te 332, McGraw-Kill, 1969). Herabgesetzte
öpiegel an eisenbindendem Globulin sind gewöhnlich die Folge
von verminderter Produktion, wie sie bei Zirrhose oder als
Folre von von Proteinverlust begleiteter Nephritis auftreten
kann«
i>ies sind lediglich repräsentative Beispiele dafür, vie wichtig
es fi»r den Arzt ist, Serumeisen und die hisenbindefähigkeit
in biologischen Flüssigkeiten genau und zuverlässig bestimmen zu können, um ihm eine wertvolle klinische Hilfe für die
Diagnose und Therapie von verschiedenen Krankheitszuständen zu geben. Die genaue Bestimmung dieser Parameter verbessert
die ärztliche Behandlung und vendndert die Gefahr von potentiell lebensbedrohenden Zuständen, unter denen die Patienten
unnötig leiden müssen und die die Behandlungskosten unnötig erhöhen.
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Fehlerhafte Auswertungen des £·!sennachweises des Patienten
können zu einer Fehldiagnose und zu einer entsprechenden falschen Behandlung führen, was im günstigsten Fall eine
unnötige kostspielige Therapie bedeutet und im schlimmsten Fall zu einer falschen Behandlung führt, die den Zustand des
Patienten noch verschlechtert; und eine vorgenommene Fehlbehandlung kann eine anschließende richtige Diagnose verschleiern
und somit die falsche Behandlung verlängern. Somit führt eine ungenaue Eisenbestimmung zu Verschwendung, Arbeitsaufwand,
Unbequemlichkeit und einer großen potentiellen Gefahr für das Leben und das Wohlbefinden des Patienten.
Der normale Spiegel an im Plasma oder im Serum zirkulierendem Eisen ist relativ niedrig und beträgt nur Spuren, d.h. er
liegt in der Größenordnung von nur etwa 70 bis 165 Mikrogramm pro Deziliter; folglich muß jedes Nachweissystem eine solche
Empfindlichkeit der Indikatorverbindung gewährleisten, daß auch die genaue und zuverlässige Messung dieses Spurenelements
ermöglicht wird. Die vorliegende Erfindung umfaßt die Synthese und Anwendung einer Verbindung, die neben anderen Vorteilen
eine große Empfindlichkeit gegenüber Eisenionen aufweist.
Ein praktischer Vorzug dieses Nachweises für Eisen und seines zugehörigen Transportglobulins besteht darin, daß die Methode
schnell und leicht durchführbar ist und frei von potentiellen Störunge- und Fehlerquellen ist.
Bei den bekannten Synthesen der allgemeinen Klasse der Triazinverbindungen
wird üblicherweise ein alkoholisches Lösungsmittel eingesetzt. Dies erforderte eine langwierige sowie gefährliche
Ätherextraktionsstufe, weil das Zwischenprodukt 2-Pyridylhydrazidin
in niederen aliphatischen Alkoholen löslich ist. Die Erfindung gestattet dagegen den völligen Verzicht auf
Alkohol als Lösungsmittel und auf die Ätherextraktion.
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Lie bekannten Methoden für die Bestimmung von Eisen in biologischen
Flüssigkeiten bleiben im allgemeinen in bezug auf eines oder mehrere Merkmale der Erfindung weit hinter dieser zurück.
Da im Plasma vorhandenes Eisen gewöhnlich komplex an eisenbindendes
Protein gebunden ist (z.B. Transferrin), besteht eine
erste Ausführungsform der Erfindung in der raschen Abtrennung
des Eisens von dem Protein, damit es so von dem neuen für die Bestimmung verwendeten Eisen-Chelatbildner gebunden werden kann«
Gemäß sehr alten Methoden wurde der Komplex aufgebrochen durch Anwendung von stark sauren Bedingungen bei gleichzeitiger Ausfällung
der in der Probe vorhandenen Proteine. Diese Methode ist jedoch nicht nur mühsam, zeitraubend und schwierig, sondern
hat auch Nachteile in bezug auf die Qualität der Ergebnisse, als da sind:
1) Unter den angewendeten Bedingungen wird nicht sämtliches Eisen von dem Protein abgetrennt; folglich wird etwas Eisen
gemeinsam mit dem Protein ausgefällt (k.J. Henry, D.C. Cannons,
und J.W. Winkelman, Clinical· Chemistry: Principlex and Techniques,
Seite 680, Harper & How, 2. Ausgabe, 1974). Die erzielten Ausbeuten sind zu niedrig, was einen Eisenmangel anzeigt, der
möglicherweise gar nicht vorliegt, und zu anderen Fehldiagnosen führt.
2) Die Proteinfällung verursacht eine Abnahme des Volumens der Probe, was zu einer um 5 bis 10 % zu hohen Veranschlagung des
in der ursprünglichen Probe vorhandenen Eisens führt, in Abhängigkeit von der Konzentration an vorhandenem Protein. Dies kann
zu einer so hohen Ablesung führen, daß ein vorliegender Eisenmangelzustand
maskiert wird.
3) Oftmals waren auch die angewendeten Bedingungen nicht ausreichend,
um das gesamte Protein zu entfernen, was eine schwach trübe überstehende Lösung ergab, die weitere Analysefehler
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zeitigte. Diese Trübung führt zu einer wahrscheinlich überhohen
Ablesung infolge der Lichtstreuungseigenschaften des
trüben Materials, was wiederum zu einer möglichen überhohen Veranschlagung des Eisengehaltes und somit zu einer Fehldiagnose
und folglich zu einer falschen Behandlung führt,
4) Durch die zahlreichen bei dieser Fällung vorgenommenen Verfahrensstufen
ist die Probe der Gefahr einer möglichen Verunreinigung
mit exogenem Eisen aus den Glas- oder anderen ^aborgeräten
ausgesetzt, insbesondere unter Berücksichtigung der spurenweisen Mengen, die bei diesem Verfahren zu messen sind,
5) Blutfett (kolloidale Suspension von Fettmicellen) wird, wenn es in dem Serum vorhanden ist, nicht vollständig entfernt.
Dies führt zu einer Trübung und Störung der nachfolgenden Eisenbestimmung.
6) Da die Hauptmenge des Körpereisens im Hämoglobin enthalten ist, kann eine Verunreinigung der Probe mit Hämoglobin aus
roten Blutkörperchen (hämolyse) dazu führen, daß dieses Eisen infolge der Freisetzung von Eisen aus Hämoglobin, wenn dieses
längere Zeit den stark sauren Bedingungen bei der Proteinfällungsstufe ausgesetzt ist, irrtümlich als Serumeisen
gemessen werden (ibid, Seite 6b4).
Spätere Versuche haben zur Anwendung von weniger drastischen Maßnahmen bei der Freisetzung des Eisens vom Transferrln und
zur Dialyse des freigesetzten Eisens in eine Aufnahmeflüssipkeit
geführt, in der es bei Abwesenheit von störendem Protein quantitativ bestimmt werden kann. Wenn fliese .probe aucl· gewisse
Vorteile gegenüber Methoden aufweist, bei denen die Proteinfällung
notwendig ist, so hat sie doch aucli Nachteile, die
mit den Effekten des Donnan-Gleichgewichts zusammenhängen (A.L. Babson & Kleinman, Clinical Chemistry, Band 13, Nr. 2,
Seite 163 (1967)), das sich seinerseits mit den Wirkungen der Nichteisenbestandteile auf das Dialyseverhältnis der Eisenionen
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befaßt. Bei den Dialysemethoden kann die Einführung einer
lipämischen (blutfetthaltigen) Probe die Eigenschaften der
für die Dialyse verwendeten Membran ernstlich verändern, was zu Problemen nicht nur bei der beeinflußten Prüfsubstanz,
sondern auch bei anderen Proben führt, die nach der Einführung der lipämischen Probe analysiert werden.
Außerdem erfordert diese Methode teure Zusatzgeräte, die häufig beträchtliche Wartung erfordern.
In neuerer Zeit wurde bei direkten Serumuntersuchungen das Massenwirkungsprinzip zum Freisetzen des Eisens vom Transferrin
angewendet. Wenn dadurch auch einige, aber nicht alle, der Nachteile der vorstehend erläuterten bekannten Methoden ausgeschaltet
werden konnten, so hat doch die Anwendung von schwach sauren Bedingungen und eines hohen Verhältnisses von löslichem Chromogen
zu Jbisen neue Störungen eingeführt, oder störende Substanzen,
die bei den schon vorher bekannten Methoden anwesend waren, wurden veranlaßt, lediglich ihren Störungsmechanismus zu ändern.
Endogene Serumchromogene, wie Bilirubin oder Carentoide, die bei den Proteinfällungs- oder Dialysemethoden nur geringfügige
Störungen verursachten, rufen nun beachtliche Störungen und damit Fehlerquellen hervor.
Hämoglobin, das bei den Proteinfällungsmethoden Störungen durch Freisetzen von Eisen aus dem Hämoglobinmolekül verursachte,
kann bei den direkten Serumverfahren infolge der ursprünglichen Farbe des Hämoglobins und seinem Beitrag zu der in dem Verfahren
gemessenen Gesamtfarbe verfälschte Ergebnisse zeitigen, wobei dessen Farbe fälschlich der Anwesenheit von Eisen im Serum
zugerechnet wird. Obwohl jedoch die Störung des Hämoglobins bei diesen Verfahren bis zu einem bestimmten Grad durch diese
vorstehend erläuterten nationalen erklärt werden kann, legen die Ergebnisse, die durch die Verwendung von Serumblindproben in
einigen bekannten Techniken erhalten werden, nahe, daß das
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Hämoglobin auch weitergehende Störungen hervorrufen kann, die Über die hinausgehen, die durch seine ursprüngliche Farbe
verursacht werden.
Blutfett, das bei den früheren bekannten Methoden gestört hat,
kann auch bei den direkten Serummethoden stören, weil die Trübung der Probe auch noch zu einem Testzeitpunkt anhält, bei
dem die Farbmessung vorgenommen wird (Farbmessungen werden so durchgeführt, daß die Lichtmenge gemessen wird, die von den
Chromophoren absorbiert wird, welche durch die Umsetzung von Eisen mit einem Cfetromogen erzeugt werden). Die Trübung hat
einen lichtabsorbierenden Lffekt und kann als Chromophor und
somit als Elsen interpretiert werden. Um diese Trübung zu korrigieren, wurden Serumblindprobenkorrekturen auf bekannte
Weise vorgenommen, jedoch ist die Lichtmenge, die infolge
der Trübung absorbiert wird, oftmals in hohem Maße relativ zu der Lichtmenge, die von dem Chromophoren absorbiert wird. So
kann ein kleiner Fehler bei der Trübungskorrektur zu einer groften Wirkung auf die Chromophorenmessung führen, was wiederum
zu einem Fehler bei der quantitativen Msenbestimmung in der
lipämiechen Probe führt.
Bei Atomabsorptionsmethoden wird das Eisen durch Anwendung von hochgradig charakteristischen Atomresonanzbanden bestimmt;
da jedoch das gesamte in der Probe anwesende Eisen solche Banden aufweist, verursacht das (eisenhaltige) Hämoglobin
positive Störungen und entsprechende Fehler (Henry, op. cit., Seite 681)· Wegen der begrenzten Empfindlichkeit von Atomabsorptionsspektrophotometern
und der relativ niedrigen Eisenkonzentration in biologischen Flüssigkeiten sind außerdem große
Probenverdünnungen (die üblicherweise vorgenommen werden, um
die Einwirkung der proteininduzierten Viskosität auf die Fließverhältnisse auf einem Minimum zu halten) zu vermeiden
(ibid.). Folglich können schwankende Proteinkonzentrationen in der ursprünglichen Probe (die von einem Patienten zum
anderen schwankt) zu irrtümlichen Testergebnissen infolge der
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Einwirkung von abweichenden Viskositäten auf das Fließverhältnis führen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Nachteile und Fehlerquellen
der bekannten Eisen-Chelatbildner und der Methoden, in denen sie zur Anwendung gelangen, auszuschalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine verbesserte
Synthese für die allgemeine Klasse der als Triazine bekannten Verbindungen, durch das die mühevolle und gefährliche Ätherextraktionsstufe
überflüssig wird und bei dem durch die Verwendung von N,N-Dimethylformamid als Lösungsmittel höherprozentige
Ausbeuten erhalten werden} durch die Synthese von neuen Eisen-Chelatbildnern,
d.h. 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[l,2-e7-astriazin
und seinen sulfonierten Analogen; durch die Verwendung des sulfonierten Chelatbildners zum Bestimmen von Elsen in
wässrigen Systemen auf die Weise, daß die Wirkung von bestimmten störenden Substanzen auf einem Minimum gehalten oder völlig
ausgeschaltet wird; durch die Verwendung von Dimethylsulfoxid zum Beschleunigen der Abtrennung des Eisens aus seinem Transferrlnkomplex,
was die Zeit für die insgesamte Eisenbestimmung im Serum verkürzt und die Trübung infolge von Blutfett und/oder
Protein vermindert; durch eine Methode, die bestimmte Störungen von Hämoglobin bei der Bestimmung auf einem Minimum hält; und
durch Maßnahmen zur Standardisierung und Berechnung der Ergebnisse,
die die Fehler bekannter Methoden ausschalten, wenn immer die Ueagentien schwach durch exogenes Eisen verunreinigt
sind.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Formeln und einer
bevorzugten Ausführungsform in bezug auf die stufenweise Synthese einer sulfonierten Triazinverbindung im ein-zelnen
erläutert.*
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^Ν/^ΟΞΝ
JH2N
NIi2
NHNH,
1^
1) CISO2OH
2) H2O
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1.) Gewinnung von 2-Pyridylhydrazidin:
Durch Modifizierung des schon erläuterten Verfahrens von Case (ϊ'.ϋ. Case, Journal Organic Chem., Band 30, Seite 931 (1965))
wird 2-Pyridylhydrazidin hergestellt. Case verwandte Äthanol als Lösungsmittel; jedoch ist bei der erfindungsgemäßen Synthese
vorgesehen, Hydrazin (ein hochgiftiger und explosiver Stoff, der in seiner Struktur keine sonderliche Beziehung zu den bislang
verwendeten Lösungsmitteln zeigt) als Lösungsmittel zu verwenden, i.s wurde gefunden, daß Hydrazin, wenn es in stöchiometrischem
Überschuß vorhanden ist, in einer Doppelfunktion sowohl als heaktionsteilnehmer als auch als Lösungsmittel
wirkt.
Bei Abwesenheit von Äthanol, das bei dem Case-Verfahren als
Lösungsmittel verwendet wurde, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
jedoch nicht eingesetzt wird, kristallisiert das Hydrazidin aus der Lösung aus, wenn das Keaktionsgemisch in Wasser gegossen
wird; dies beugt der mühevollen, zusätzlichen und gefährlichen Ätherextraktion vor, die bei Verwendung von Äthanol wegen der
hohen Löslichkeit des Produktes in einem Äthanol/Wasser-Gemisch notwendig war. Die Verwendung von Hydrazin als Lösungsmittel
gestattet auch die Verwendung von höheren Heaktionstemperaturen.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Hydrazin führt zu einer prozentualen Ausbeute, die größer ist als die, welche Case
berichtet.
Bei der erfindungsgemäßen Synthese wird eine Menge von 728,77 g
(7 mol) 2-Cyanopyridin langsam unter Rühren in 1000 ml 95 %iges
Hydrazin gegossen. Wenn die schwach exotherme Reaktion beendet ist, was sich durch Absinken der Temperatur des Reaktionsgemisches anzeigt, werden die Reaktionsteilnehmer auf einem
Wasserbad 5 Stunden lang auf 99 - 1° C erhitzt. Man läßt das keaktionsgemisch auf Raumtemperatur abkühlen, gießt es unter
Rühren in 1500 ml kaltes Wasser und bewahrt es über Nacht (etwa 18 Stunden) bei 4° C auf. Die dabei gebildeten Kristall·
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«erden vakuumfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und bei Raumtemperatur
vakuumgetrocknet„ Man erhält 804,0 g trockenes
Material (Fp. 95° C, Ausbeute 84 %).
2.) Gewinnung von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho 1.2-e -as-triazin:
Diese neue Triazinverbindung, von der sich herausgestellt hat,
daß sie außerordentlich wünschenswerte Eigenschaften als tisen-Chelatbildner
bei der Eisenbestimmung aufweist, wird hergestellt durch Umsetzen des 2-Pyridylhydrazidins mit Acenaphthochinon
(die Verfahrensstufen, die nachstehend noch im einzelnen erläutert werden, stellen wesentliche Modifikationen gegenüber denen
des Case-Verfahrens dar, gemäß dem verschiedene andere Triazinprodukte
erzeugt werden, die nicht die Vorteile der erfindungsgemäßen Triazlnverbindungen erbringen).
Außerdem wird N,N-Dimethy1formamid (ein Stoff, der in seiner
Struktur keine nennenswerte Beziehung zu Xthanol hat und weniger gefährlichst) anstelle von Äthanol, das bei dem Case-Verfahren
benutzt wird, als Lösungsmittel verwendet, was zu höheren Ausbeuten an dem gewünschten Kondensationsprodukt führt, als wenn
Äthanol In gleicher Weise verwendet würde (dies ist mit größter Wahrscheinlichkeit auf die niedrigen Löslichkeiten des Reaktionsteilnehmers
Acenaphthochinon und des Reaktionsproduktes 9-(2-Pyrldyl)-acenaphthoQl,2-e]-as-triazin in Xthanol zurückzuführen)
.
Im einzelnen geht man so vor, daß einer Aufschlämmung von 1··3 g (6 mol) Acenaphthochinon in 6 1 N,N-DimethyIformamid
820 g (β mol) 2-Pyridylhydrazidin in kleinen Anteilen bei fortwährendem Durchmischen zugesetzt werden (der größte Teil
der suspendierten Feststoffe hat sich bei Beendigung des Zusatzes aufgelöst). Wenn die anfänglich schwach exotherme
Reaktion beendet ist, wird das Reaktionsgemisch durch Erhitzen 24 Stunden lang auf 105 bis 110° C gehalten.
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Das Reaktionsgemisch wird dann auf 45° C abgekühlt und unter Ktthren in 16 1 Eiswasser gegossen. Die gebildeten Feststoffe
werden vakuumfiltriert und so trocken wie möglich ausgepreßt.
Dieser Stoff, der Wasser begierig festhält, wird einige Wochen lang an der Luft getrocknet und dann zu feinem Pulver
vermählen. Dieses wird in 4 1 siedendem Benzol aufgeschlammt
und nach Abkühlen auf Kaumtemperatuxyf iltriert. Die letzte Stufe
wird noch dreimal wiederholt und der erhaltene Feststoff vakuumgetrocknet.
Der erhaltene Stoff hat einen Schmelzpunkt von 198-200° C
(unkorriglert), ein grün-lich-gelbes Aussehen und wiegt
1093 g, was einer theoretischen Ausbeute von 65 % entspricht, Ein kleiner Teil dieses Stoffes wird zweimal aus Benzol umkristallisiert, wobei ein Produkt mit dem Fp, 201° C (Zers.)
erhalten wird, dessen Elementaranalyse der Zielverbindung entspricht.
Berechnet: C - 76,58 % H- 3,57 % N- 19,85 %
Gefunden: C- 76,18 % H- 3,74 % N- 20,10 %
3.) Sulfonierung von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho-Cl.2-e3-aatriazin;
Das folgende Verfahren dient dem Löslichmachen des auf vorstehende
Weise bereiteten Triazins in einem wässrigen Syst·»·
1000 g (2,54 mol) 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[lf2-eJ-aa-triasln
werden in kleinen Anteilen unter Kühren zu 3000 g (1,7 1)
Chlorosulfonsäure (eisenfrei) zugegeben. Während der exothermen Reaktion wird das Gemisch durch Eintauchen in «in Eisbad
auf 5 bis 10° C gehalten. Das Gemisch wird über Nacht bei Kaumtemperatur (etwa 18 Stunden lang) stehengelassen und dann
96 Stunden lang auf 150° C erhitzt. Das Gemisch wird danach
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auf 5 C abgekühlt und die erhaltene viskose Flüssigkeit vorsichtig
auf 4000 g gemahlenes Ms, das aus entionisiertem
Warser bereitet worden ist, gegossen (bei dieser letzteren
Stufe muß extreme Vorsicht walten gelassen verden wegen der
heftigen keaktion zwischen Chlorosulfonsäure und wasser und wegen der Entwicklung von Chlorwasserstoffgas).
Die gebildeten Feststoffe werden unter Vakuum auf einem äinterglastrichter
abfiltriert und dann in 3 1 Wasser suspendiert und 30 Hinuten lang an Siedepunkt erhitzt. Der Feststoff wird
erneut filtriert und viermal mit 500-ml-Anteilen Wasser gewaschen.
Der feuchte Hockstand wird dann in einer minimalen Menge konz. Ammoniumhydroxid gelöst, und von der gebildeten
dunkelbraunen Lösung werden nichtgelöste Bestandteile abfiltriert. Die Lösung wird mit konz. Salzsäure angesäuert, bis
sich bei weiterer Säurezugabe keine Feststoffe mehr bilden. Die Feststoffe werden abfiltriert, erneut in 2 1 warmem Wasser
suspendiert und noch einmal filxfert.
Dieser Waschvorgang wird dreimal wiederholt; jedesmal wird das Material so trocken wie möglich ausgepreßt. Nach dem letzten
Waschen mit Wasser wird das Material in 2 1 Methanol suspendiert und zum Sieden erhitzt, auf üaumtemperatur abgetthlt und
filtriert. Die erhaltenen Feststoffe werden bei Kaumtemperatur im Vakuum getrocknet, wobei 629 g eines Feststoffes mit den
erhalten gewünschten Löslicbkeitseigenschaften/werden.
Dieses Material ist wahrscheinlich ein Gemisch aus verschiedenen Sulfonsäureisomeren des Ausgangstriazins. Eine zufriedenstellende
Analyse für eine Einzelverbindung mit 18 C-Atomen und 4 N-Atomen
konnte nicht erhalten werden« Das etwas hygroskopische Material schmilzt bei 350° C unter Zersetzung und hat ein Molekulargewicht
von 560, wie durch spektrophotometrische Titration mit Xisen(II)-ionen ermittelt wurde, unter Zugrundelegung eines
Komplexes mit drei Molekülliganden pro Eisenatom.
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Es hat sich herausgestellt, daß die auf vorstehend erläuterte Weise hergestellte neue Triazinverbindung außerordentlich vorteilhafte
Eigenschaften als Chelatbildner bei der quantitativen Bestimmung von £isen(II)-ionen in wässrigen Systemen aufweist«
Die Prüfung dieser Eigenschaften hat ergeben, daß die maximale Spektraleztinktion des Eisen-Chromogen-Komplexes bei 610 nm
auftritt, Extinktionsmessungen dieser Wellenlänge schaffen einen
sicheren Vorteil dahingehend, daß sie weit genug von den Absorptionsspitzen der üblicherweise im Serum auftretenden Störungen
entfernt liegen. AuSerdem tragen sie dazu bei, daß falsche positive Extinktionen infolge von Trübung und Blutfett auf
einem Minimm gehalten werden.
Im Vergleich und in Gegensatz zu bekannten Chelatblldnern zeigen die neuen Verbindungen nach der Erfindung extrem gute
ijnpfindlicbkeitseigenschaften. Während einige bekannte Verbindungen
eine gute Empfindlichkeit für Eisen besitzen und andere wieder gute Extinktionen in einem bevorzugten Spektralbereich
zeigen, so besitzt doch keine einzige bekannte Verbindung diese Eigenschaften in Kombination.
Da außer de« die sulfonierte Form des Triazine in wässrigen
Systemen gut löslich ist, werden durch Anwendung dieser Form in einem wässrigen System einige der Probleme ausgeschaltet,
die bei den bekannten Methoden auftreten, welche infolge der Unverträglichkeit von in der Probe vorhandenem Protein mit
den zum Solvatisieren des Chelatbildner verwendeten Chemikalien die Proteinfällung erfordern.
a) Erste AusfOhrungsform
Stufe I;
Stufe I;
Bei der Durchführung der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausfübrungsforo
ist vorgesehen, die Probe zu einem Dimethylsulfoxid
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und grenzflächenaktive Mittel enthaltenden sauren Puffersystem zuzusetzen« In dieser Stufe wird nicht nur an Transferrin gebundenes
Eisen freigesetzt; die Verwendung von Dimethylsulfoxid und der grenzflächenaktiven Mittel bewirkt auch eine erhöhte
Proteinauflösung, ein erhöhtes Maß an Eisenfreisetzung und verbilft dazu, daß die Wirkung von Trübungen und/oder Blutfett»
Minimum die in dem Serum vorhanden sein können, auf einem/gehalten
werden.
Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform sind Mengen und andere Einzelheiten wie folgt:
0,5 ml Serum oder Standard werden zu 2 ecm eines 0,5-molaren
Acetatpuffers mit dem pH-Wert 4,5 zugesetzt, enthaltend 10 Vol.-% Dimethylsulfoxid, 5 ml/1 Brij 35, 3 ml/1 Triton
X-100 und 0,384 g/l Magnesiumacetat, was eine Dimethylsulfoxidkonzentration
in dem Endreaktionsgemisch von annähernd 7,0 Vol.-% ergibt. Das Reduktionsmittel besteht aus 0,1 ml einer
25 Gew.-%igen Lösung von Ascorbinsäure.
Nachdem man das Gemisch 5 Minuten stehengelassen hat, wird die Extinktion bei 610 nm gemessen.
eine 5-minütige Inkubation vor der ersten Extinktionsmessung r.
die Störungen durch Hämoglobin wirkungsvoll ausschaltet, und ^ zwar sowohl die von seiner ursprünglichen Farbe herrührenden
als auch die durch andere Faktoren verursachten, im Gegensatz zu bekannten Serumblindprobenverfahren, bei denen nicht
ermittelbar ist, wie groß die kritische Zeit sein muß.
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Stufe II;
Nachdem die Extinktion des vorstehenden Gemisches aufgezeichnet worden ist, wird in einer zweiten Stufe die Lösung eines Chromogene
zugesetzt, das die in der Lösung vorhandenen Eisen(II)-lonen
komplex bindet, wobei das Chromogen erfindungsgemäß eine
wässrige Lösung von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho[l,2-eJ-as-triazinsulfonat
ist, wie es vorstehend erläutert wurde. Zur Bereitung dieser Lösung wird eine geeignete Menge des Chelatbildner
zu Wasser zugesetzt und der pH-Wert mit verdünntem Natriumhydroxid eingestellt, bis Auflösung eintritt, d.h. üblicherweise
bei Erreichen eines pH-Wertes von 4,5. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden 0,1 ml einer 0,01-molaren
Lösung (0,02 Gew.-% in dem Endreaktionsgemisch) von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho-(,l,2-eJ-as-triazinsulfonat zu der
Lösung der vorstehenden Stufe I zugesetzt und etwa 5 Minuten lang reagieren gelassen. Schließlich wird die Lndextinktion
bei einer Wellenlänge von 610 Nanometern abgelesen*
Stufe III;
Das in der ursprünglichen Probe vorhandene Gesamteisen wird
berechnet durch Subtrahieren der Ertinktionsmessung gemäß Stufe I von der gemäß Stufe II, wobei dieser Unterschied die
Menge des Eisen-Chelat-Komplexes in der Lösung darstellt· Dieser
Extinktionsunterschied wird dann verglichen mit der Extinktion, die sich für eine Lösung mit bekanntem Eisengehalt ergibt,
die derselben Behandlung unterzogen worden ist, um den erhaltenen Extinktionswert in einen Eisenkonzentrationswert übertragen
zu können.
809808/0602
b) Andere alternative Ausführungsformen
Die Arbeitsbedingungen bei der Methode, die vorstehend als erste Ausführungsform der berumeisenbestimmung erläutert ist,
kann mit Erfolg auch bei anderen Ausführungsformen der üisenbestimmung
in wässrigen Systemen angewendet werden.
Beispielsweise wird in der vorstehenden Stufe I die eisenhaltige Prüfsubstanz bei pH 4,5 mit einem Acetatpuffer umgesetzt,
der Dimethylsulfoxid enthält, um gebundenes Msen freizusetzen.
Während das Vorhandensein von Dimethylsulfoxid bei einigen
PrüfSubstanzen einen beträchtlichen Vorteil erbringt, ist dies
zu einer ordnungsgemäßen Durchführung mit den meisten Prüfsubstanzen nicht wesentlich, und sein Wegfall beeinträchtigt
nicht die Durchführung des Versuches in Abhängigkeit von der Matrix, an die das tisen gebunden war. Bei der ersten Stufe
des Verfahrens herrschen saure Bedingungen, um die Entfernung des Eisens von dem Transferrin zu erleichtern. Bei der vorstehend
beschriebenen ersten vorteilhaften Ausfuhrungsform wird
zu diesem Zweck ein Acetatpuffer mit dem pH-Wert 4,5 verwendet. Es können aber auch andere Puffersysteme, wie Maleat, Luccinat
und Glycin, eingesetzt werden, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird.
Während Brij 35 und Triton X-IOO die grenzflächenaktiven Mittel
bei dieser vorstehend beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform sind, können mit gleichem Erfolg auch andere grenzflächenaktive
Mittel verwendet werden.
809808/0802
Versuchssystem für die quantitative Bestimmung der ungesättigten
Msenbindefähigkeit
a) Erste Ausführungsform
Stufe I;
Stufe I;
Um die ungesättigte Eisenbindefähigkeit im Serum auszuwerten, wird in einer ersten erfindungsgemäßen Stufe das Transferrin
enthaltende Serum mit einer gepufferten alkalischen Lösung von überschüssigem Eisen(II) kombiniert, d.h. überschüssigen Eisen(II)
ionen in bezug auf die absolute Bindefähigkeit der Serumprobe. Diese Kombination wird mit einem Reduktionsmittel versetzt.
Nachdem man ausreichend Zeit für die Sättigung des Transferrins mit Lisen(II)-ionen gelassen hat, wird eine anfängliche optische
Dichte der Lösung bei 610 nm aufgezeichnet. Diese Extinktionsmessung wird von der Endextinktionsmessung subtrahiert und dient
zum Korrigieren der fehlerhaften Extinktionsmessungen, die auf die schwankende Extinktion des Serums selbst zurückzuführen sind.
Bei einer besonders bevorzugten Form sind Mengen und andere Einzelheiten wie folgt:
a) 0,5 ml Serum, das Transferrin enthält, wird mit 2,0 ml eines gepufferten Eisen(II)-reagens kombiniert, das 150 mg/1 Eisen
und eine Menge Zitronensäure enthält, die der Menge Eisen äquimolar
ist, das in einem Trispuffer zugesetzt wird. Der pH-Wert beträgt 8,4. Es wird gründlich durchmischt.
b) Zu diesem Gemisch wird eine 25 Gew.-%ige wässrige Ascorbinsäurelösung
zugesetzt, das Gemisch wird mindestens 5 Minuten stehengelassen, und die Extinktion bei 610 nm wird aufgezeichnet.
609808/0802
Stufe II;
Das freie Transferrin sättigt sich mit Elsen, und der überschüssig·
Eisengehalt (d.h. nicht an Transferrin gebundenes Elsen) der zugesetzten Lösung wird ermittelt. Somit wird in
dieser zweiten Stufe lediglich das nicht an Transferrin gebundene in dem Gemisch zurückgebliebene Elsen durch den Zusatz
einer Lösung des neuen erfindungsgemäßen Chelatbildner quantitativ
bestimmt. Man läßt durch 5-mlnUtlge Inkubation bei Kaumtemperatur
die Chelatbildung sich vollziehen. Der meßbare Elsengehalt des Gemisches wird dann berechnet durch Ermitteln
der sich ergebenden Extinktion bei einer Wellenlänge von 610 nm.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind Mengen und andere Einzelheiten wie folgt:
0,1 ml einer 0,01-molaren Lösung von 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho-
£l,2-V]-ae-triazinsulfonat, pH-Wert 4,8, werdemzu dem Gemisch
der vorstehenden Stufe I zugesetzt, was zu einer Konzentration von 0,02 Gew.-% in dem Endreaktionsgemisch führt. Dann läßt man
etwa 5 Minuten bei Raumtemperatur reagieren. Das entwickelte Chromophore wird dann bei 610 nm gemessen und die Extinktion
aufgezeichnet.
Stufe III χ
Di· ungesättigte Eisenbindefähigkeit im Serum wird dann berechnet
durch Subtrahieren der Extinktion von Stufe I von der Extinktion von Stufe II und Vergleichen des erhaltenen Wertes
mit den Extinktionen von Lösungen mit bekannter Sisenmenge. Die
erhalten· Zahl 1st dann ein Ausdruck für die Menge an Elsen, die in Lösung verblieben ist und nicht an Transferrin gebunden
wurde.
809808/0802
Die Menge an Elsen, die anfänglich durch die lteagentien bei
dem Versuch zugesetzt wurde, wird gemessen, indem man »Ine
Probe von eisenfreiem Wasser denselben vorstehend erläuterten Verfahrensstufen unterzieht, wie sie für einen unbekannten
Gehalt in den Stufen I und II vorgenommen wurden, wobei diese Messung nachstehend als "Wasserbezugsmessung" bezeichnet ist»
Die Subtraktion der Menge des nicht an Transferrin gebundenen
Eisens von der zugesetzten Menge (wie durch die Wasserbezugsmessung
bestimmt wird), ergibt, gemessen als ungesättigte Elsenbindeffihlgkeit in Werten für aufgenommenes Eisen, eine
direkte Messung des ungesättigten Transferrins.
Noch deutlicher gesagt, wird die ungesättigte Eisenbindefählgkeit
anhand der folgenden Formel berechnet:
bezugsmsBsung, Eg dl· Extinktion des Unbekannten gemäft der
vorstehenden S
g«mäft Stuf· I.
g«mäft Stuf· I.
vorstehenden Stufe II und I, die Extinktion des Unbekannten
Die Anwendung dieser mathematischen Methode durch den Ausfuhrenden korrigiert automatisch mögliche 8puren von Verunreinigungen
der Reagentien mit Eisen. Durch eine Wasserbezugsmessung
bei jedem Versuch und deren Einsatz in der vorstehenden Berechnung
werden zugesetztes Elsen ebenso wie Spuren von Verunreinigungen, die die Wirkung von zusätzlichem Eisen haben, gemessen
und in Rechnung gesetzt, wodurch die Notwendigkeit einer jedesmaligen ReStandardisierung bei Anwendung des Verfahrens überflüssig
wird.
809808/0801
a) eine neue Triazinverblndung, nämlich 9-(2-Pyriüyl)-acenaphthori,2-e^]-as-triazin,
und dessen sulfonierte Form;
b) Die Verwendung dieser Triazinverblndung sowohl als Chelatbildner
als auch als Indikator für fcisen(II)-ionen, wobei der Vorteil darin besteht, daß in Kombination sowohl eine
gute Empfindlichkeit als auch eine maximale Extinktion gegeben ist in einem Bereich, der weit entfernt ist von dem,
in welchem die üblichen Störungen auftreten, wodurch die Zuverlässigkeit der Untersuchung verbessert wird;
c) die Verwendung von Hydrazin sowohl als Reaktionsteilnehmer
als auch als Lösungsmittel bei der Bereitung des Hydrazidinzwischenproduktes, wodurch die Verwendung von Äthanol und
die Notwendigkeit der Ätherextraktion überflüssig werden und wodurch auch die Nachteile ausgeschaltet werden, die
durch diese zusätzlichen Extraktionsstufen eingebracht werden;
d) Die Verwendung von N,N-Dimethylformamid als Lösungsmittel
bei der Gewinnung der Triazlnverbindung, was zu höheren
Ausbeuten an dem gewünschten Triazin führt;
e) die Verwendung von Dimethylsulfoxid in einem wässrigen System für die quantitative Bestimmung von Eisen und ungesättigter
Eisenbindefähigkeit, was zu einer erhöhten Eisenfreisetzung führt, die Einwirkung von Trübung und/oder
Blutfett auf einen Minimum hält und die Proteinauflösung verbessertι
f) 4Ie Yerfshrensstufe bei der Bestimmung von Eisen in biologischen
Systemen, bei der die Inkubationszeit ausgedehnt
wird, was su einer Verminderung von Störungen führt, die auf· tretes, wem» bfmolysierte Prüfsubstanzen verwendet werden;
«0980I/0I02
θ) eine neue Methode zur Bestimmung der ungesättigten Eisenbindefähigkeit,
die Fehler infolge von Verunreinigungen des Reaktionssystems mit exogenem Eisen ausschaltet und
h) die Verwendung einer neuen Triazinverblndung oder ihrer
sulfonierten Form bei der Bestimmung von Gesamt- und/oder reduziertem Eisen in einer Vielzahl von Matrices.
Wenn auch die Erfindung vorstehend im Zusammenhang mit der
Bestimmung von Eisen(II)-ionen in Serum erläutert ist, so können
die erfindungsgemäßen Prinzipien und Grundsätze ohne weiteres auch mit Erfolg auf die Bestimmung von Eisen in anderen wässrigen
Systemen, wie Abwasser, Meerwasser und anderen wässrigen chemischen Lösungen, angewendet werden.
•otiot/oao!
Claims (12)
- Patentansprüche)
/l/ Triazin, dadurch gelennzeichnet, daß es 9-(2-Pyridyl)-acenaphtho(_l,2-e J-as-triazin oder sein sulfoniertes Derivat ist. - 2. Verfahren zum herstellen des Triazine fiemäß Anspruch 1, bei dem 1) hydrazin und 2-Cyanopyridin in Gegenwart eines Lösungsmittels zu 2-Pyrit'ylhydrazidin umgesetzt werden und 2) das 2-Pyridylhyärazidin mit einem 1,2-Diketon in Gegenwart eines Lösungsmittels kondensiert und das Kondensationsprodukt gegebenenfalls sulfoniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das lösungsmittel in ükife 1) ein stöchiometrischer Überschuß an Hydrazin ist und daß das Lösungsmittel in btufe 2) H,N-Dimethylformamid und das 1,2-Diketon Acenaphthochinon ist.
- 3. Verwendung des Triazine gemäß Anspruch 1 als Indikator und Chelatbildner für Eisen(II)-ionen bei der qualitativen oder quantitativen Bestimmung von Eisen(II)-ionen in einem wässrigen oder organischen Medium, insbesondere einer biologischen Probe.
- 4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfonierte Produkt in dem Endreaktionsgemisch in einer Konzentration von mindestens etwa 0,02 Gew.-%, vorzugsweise in mindestens der dreifachen molaren Menge an durch die Probe eingebrachtem ^isen, vorhanden ist.
- 5. Verwendung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Keektionsgemisch mit Dimethylsulfoxid versetzt wird.809808/0802ORIGINAL INSPECTED
- 6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Dimethylsulfoxid in dem Lndreaktionsremisch mindestens 7,0 Vol.-% beträgt.
- 7. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6f dadurch gekennzeichnet, daß die Methode für die Bestimmung von ungesättigtem oder Gesamt-Transferrin angewendet wird.
- it. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daü> die Methode zur quantitativen Bestimmung von Msen(Ii )-ionen in Serum angewendet wird.
- 9. Verwendung des Triazine gemäß Anspruch 1 zur Bestimmung des Oxydationszustandes von Eisenionen in einer Lösung und/oder Bestimmung des Verhältnisses von seiner oxydierten zu seiner reduzierten Form als Indikator für den Oxydationszustand der Eisenionen in der Lösung.
- 10. Verwendung des Triazins gemäß Anspruch 1 zur quantitativen Bestimmung der ungesättigten Eisenbindefähigkeit einer Serumprobe, wobei die Probe in einem Puffersystem für einen ausgedehnten Zeitraum gehalten wird, der ausreichend ist, um durch hämolysierte Proben auftretende Störungen auf einem Minimum zu halten.
- 11. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgedehnte Zeitraum mindestens etwa 5 Minuten beträgt.
- 12. Methode zur Bestimmung der ungesättigten Eisenbindefähigkeit in einer Serumprüfsubstanz, bei der die Schwankungen des Eisengehaltes in den Keagentien automatisch korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, daAa) eine eine unbekannte Menge Transferrin enthaltende Serumprüfsubstanz mit einen Reagens gesättigt wird, das Eisen(II)-ionen im UberschuB, bezogen auf die absolute Bindefähigkeit des in der Prebe vorhandenen Transferrins enthält,lOllOI/Olltb) daß die in Stufe a) nicht durch Transferrin gebundene Eisenmenge durch Umsetzung mit einem eine Eisenindikatorverbindung enthaltenden Reagens bestimmt wird,c) daß an die Stelle der Probe der vorstehenden Stufe a) eine Probe von eisenfreiem Wasser gesetzt und der Gesamteisengehalt ermittelt wird, der sich durch die Reagentlen durch Anwendung der in den Stufen a) und b) eingesetzten Reagentien ergibt, undd) daß die Eieenmenge, die nach Umsetzung mit der Serümprobe in der Lösung zurückbleibt und wie sie in Stufe b) erhalten wird, von der zugesetzten Eisenmenge substrahiert wird, wie sie in Stufe c) gemessen wird, wobei sich eine direkte Messung der gesättigten Kisenbindefähigkeit der ursprünglichen SerumprUfsubstanz ergibt.809808/0802
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