Identification qualitative des acides carboxyliques, des acides boroniques et des amines aide fluorophores cruciforme

Cruciformes moléculaires sont définies comme des molécules conjuguées transversale en forme de X, dans lequel deux circuits de conjugaison se coupent à un noyau central. ^1,2,3 Avec substitution donneur-accepteur approprié, ces molécules peuvent localiser spatialement les orbitales moléculaires de frontière (COM), de telle sorte que la plus haute orbitale moléculaire occupée (HOMO) réside dominant le long de l'axe riche en électrons de la molécule, tandis que la plus basse orbitale moléculaire inoccupée (LUMO) présente la plus grande partie de sa densité d'électrons positionné le long du bras-pauvre de la molécule. Cet isolement spatial de FMOs est essentiel dans les applications de ces cruciformes que des capteurs pour les petites molécules, depuis analyte se liant à la croix change invariablement son écart HOMO-LUMO et les propriétés optiques associés. Ce comportement a été démontré dans cruciformes sur la base de 1,4-distyryl-2 ,5-bis (aryléthynyle) benzène, ¹ 1,2,4,5-tetrakisethynylbenzene, ⁴ et benzobisoxazole ^5,6 structurellemotifs. Comme les trois classes de molécules sont intrinsèquement fluorescent, cette méthodologie a permis leur utilisation en tant que capteurs de petites molécules. Dans les trois exemples, cruciformes ont été substitués par de base de Lewis et des groupes pyridine dialkylaniline et sont donc sensibles aux acides de Lewis des analytes, tels que les protons et les ions métalliques. ^1,4,5,7,8,9

En 2011, Bunz et ses collègues ont montré ¹⁰ que les réponses de fluorescence du 1,4-distyryl-2 ,5-bis (aryléthynyle) benzène cruciformes 1 – 3 (Figure 1) considérablement varié en fonction de la structure de l'acide carboxylique utilisé pour induire protonation du cruciforme. Par la suite, Miljanić et al. Ont démontré que benzobisoxazole cruciformes comme 4 (figure 1) montrent également des réponses d'émission de fluorescence très spécifiques en acides carboxyliques structurellement liés, et cette distinction similaire peut être observé chez les acides organoboroniques très similaires, aussi. ¹¹ origines de cettechangements très sélectifs de couleur d'émission sont actuellement pas claires, et sont complexes plus probable – que l'extinction de fluorescence par analytes électrons pauvres, la fluorescence d'un analyte résiduel et protonation induites déplacement des maxima d'émission de cruciformes tout doute jouer un rôle. Néanmoins, la capacité de distinguer entre les analytes structurellement liées est significatif, surtout depuis distinction statistiquement pertinentes peuvent être obtenues sans la nécessité d'effectuer UV exhaustive / absorption Vis ou la caractérisation de fluorescence de la réponse optique du cruciformes à analytes. Au lieu de cela, de simples photographies de couleur d'émission sont suffisamment distinctes pour permettre la discrimination entre les analytes structurellement étroitement liés, surtout si les photos sont prises dans différents solvants ou d'utiliser plus d'un capteur en croix. En utilisant cette méthode rapide, des dizaines d'analytes peuvent être analysés rapidement dans l'après-midi (voir panneaux de figures 3-5), alors que la même analyse exigeraitsemaines si spectroscopie rigoureuse a été employée. En outre, depuis les acides boroniques sont des espèces dynamiques qui peuvent se coordonner nucléophiles par le bore est vide orbitale p, Miljanić utilisé cette fonction pour développer des capteurs hybrides composées de benzobisoxazole cruciforme 4 et simple non-fluorescent boronique additifs B1 et B5 (Figure 4). ^{11, 12} Cette méthode est le suivant: 4 cruciforme et des acides boroniques complexes en un complexe transitoire 4 · n B1 (ou 4 · n B5), la structure précise de ce complexe est actuellement inconnue, mais sa fluorescence diffère de celle de la croix pur . Si cette solution est exposée à des composés basiques de Lewis, on peut remplacer un ou deux groupes-OH sur l'acide boronique, ¹³ modifiant ainsi de manière significative les propriétés électroniques de bore et, à son tour, la fluorescence de l'ensemble du complexe. En utilisant cette méthode "indirecte de détection", la détection des phénols, des amines organiques et des urées, ainsicomme de petits anions organiques et inorganiques, pourrait être atteint.

Dans cet article, nous présentons un tutoriel sur l'utilisation de deux méthodes de détection directe et indirecte à rapidement qualitativement distinguer structurellement liée (a) des acides carboxyliques (Figure 3), (b) des acides boroniques (figure 4), et, du fait d'autrui, ( c) les amines organiques (figure 5). Pour illustrer la large applicabilité des protocoles publiées, le cruciformes de Bunz ont été utilisés pour détecter des acides carboxyliques, tandis que les composés de MILJANIC ont été utilisées pour détecter des acides boroniques, et, grâce à un capteur hybride, petites amines organiques. Nous présumons que ces capteurs pourraient être facilement interchangeables sans conséquences majeures à la qualité de discrimination de l'analyte.