Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Kwalitatieve Identificatie van carbonzuren, boronzuren en aminen gebruiken Cruciform Fluoroforen

Published: August 19, 2013 doi: 10.3791/50858

Summary

Cross-geconjugeerde kruisvormige fluoroforen gebaseerd op 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzeen en benzobisoxazool kernen kunnen worden gebruikt om kwalitatief identificeren diverse Lewis zuur en Lewis basisch analyten. Deze methode is gebaseerd op de verschillen in uitstoot kleuren van de cruciforms die worden waargenomen bij analyt toevoeging. Structureel nauw verwante soorten te onderscheiden van elkaar.

Abstract

Moleculaire cruciforms zijn X-vormige systemen waarin twee conjugatie assen elkaar snijden in een centrale kern. Indien een as van deze moleculen is gesubstitueerd met elektronen donors en de andere met elektronen-acceptoren, zal cruciforms "HOMO lokaliseren langs de elektron-rijke en LUMO langs de elektronenarme as. Deze ruimtelijke isolatie van cruciforms "frontier moleculaire orbitalen (PWV) is essentieel voor hun gebruik als sensoren, aangezien analyt binden aan de kruisvormige steeds verandert HOMO-LUMO gap en de bijbehorende optische eigenschappen. Met behulp van dit principe, en Bunz Miljanić groepen ontwikkelde 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzeen en benzobisoxazool cruciforms respectievelijk, die als fluorescente sensoren voor metaalionen, carbonzuren, boorzuren, fenolen, aminen, en anionen. De emissie kleuren waargenomen wanneer deze kruisvorm worden gemengd met analyten zeer gevoelig aan de details van de structuur analyt en - vanwege cruciforms 'charge-septemberarated aangeslagen toestanden - aan het oplosmiddel waarin emissie wordt waargenomen. Structureel nauw verwante soort kan kwalitatief worden onderscheiden binnen enkele analyt klassen: (a) carbonzuren, (b) boorzuren en (c) metalen. Met behulp van een hybride detectiesysteem bestaat uit benzobisoxazool cruciforms en boorzuur additieven, waren we ook in staat om te onderscheiden tussen structureel vergelijkbaar: (d) kleine organische en anorganische anionen, (e) amines, en (f) fenolen. De methode voor het kwalitatieve verschil is bijzonder eenvoudig. Verdunde oplossingen (gewoonlijk 10 -6 M) van cruciforms in verschillende off-the-shelf oplosmiddelen worden in UV / Vis flesjes. Vervolgens worden analyten toegevoegd, hetzij als vaste stoffen of in geconcentreerde oplossing. Fluorescentie veranderingen vrijwel ogenblikkelijk en kan worden geregistreerd via standaard digitale fotografie met een semi-professionele digitale camera in een donkere kamer. Met minimale grafische manipulatie,vertegenwoordiger cut-outs van de emissie kleurenfoto's kunnen worden geordend in panelen die snel blote oog onderscheid tussen analyten mogelijk te maken. Voor kwantificering doeleinden, kan Rood / Groen / Blauw waarden uit deze foto's worden gewonnen en de verkregen numerieke gegevens kan statistisch worden verwerkt.

Introduction

Moleculaire cruciforms gedefinieerd als X-vormige dwars-geconjugeerde moleculen waarin twee conjugatie circuits snijden onder een centrale kern. 1,2,3 Met passende donor-acceptor substitutie, kunnen deze moleculen ruimtelijk lokaliseren hun grens moleculaire orbitalen (PWV), zodat de hoogste bezette moleculaire orbitaal (HOMO) bevindt overwegend langs de elektronenrijke as van het molecuul, terwijl de laagste onbezette moleculaire orbitaal (LUMO) heeft de omvang van de dichtheid geplaatst langs de elektronenarme arm van het molecuul. Dergelijke ruimtelijke isolatie van FMO is essentieel in de toepassingen van deze cruciforms als sensoren voor kleine moleculen, aangezien analyt binden aan de kruisvormige steeds verandert HOMO-LUMO gap en de bijbehorende optische eigenschappen. Dit gedrag is aangetoond in cruciforms basis van 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzeen, 1,2,4,5-tetrakisethynylbenzene 1, 4 en 5,6 benzobisoxazool structurelemotieven. Aangezien alle drie klassen van moleculen inherent fluorescent deze methode kon hun gebruik als kleine-molecule sensors. In alle drie voorbeelden werden cruciforms gesubstitueerd met Lewis basic pyridine en dialkylaniline groepen waren dus ontvankelijk voor Lewis zuur analyten, zoals protonen en metaalionen. 1,4,5,7,8,9

In 2011, Bunz en medewerkers hebben aangetoond 10 dat de fluorescentie reacties van 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzeen cruciforms 1-3 (figuur 1) sterk varieerde afhankelijk van de structuur van het carbonzuur gebruikt induceren protonatie van de kruisvormige. Vervolgens Miljanić et al.. Aangetoond dat benzobisoxazool cruciforms zoals 4 (figuur 1) zijn ook zeer specifieke fluorescentie-emissie reacties op structureel verwant carbonzuren en dat soortgelijke onderscheid kan worden gezien onder zeer vergelijkbaar organoboronzuren ook. 11 Oorsprong van dezezeer selectieve emissie kleurveranderingen nog niet duidelijk en zijn waarschijnlijk complex - zoals fluorescentie quenching met elektronen slechte analyten, residuele fluorescentie analyt en protonering geïnduceerde verschuiving van cruciforms 'emissiemaxima alle waarschijnlijk een rol spelen. Desondanks moet het vermogen onderscheid te maken tussen structureel verwante analyten is belangrijk, vooral omdat statistisch relevant onderscheid worden verkregen zonder de noodzaak tot volledige UV / Vis absorptie of fluorescentie karakterisering van de optische respons van cruciforms analyten te voeren. In plaats daarvan eenvoudig foto van emissiekleur voldoende verschillend om de discriminatie tussen structureel nauw verwant analyten mogelijk, zeker als de foto's zijn genomen in verschillende oplosmiddelen of meerdere kruisvormige sensor. Met behulp van deze snelle methode, kan tientallen analyten snel worden geanalyseerd in een middag (zie panelen in de figuren 3-5), terwijl dezelfde analyse zou vereisenweken als rigoureuze spectroscopie werd toegepast. Aangezien boorzuren zijn dynamisch soorten die nucleofielen kunnen samenwerken via van boor lege p-orbitaal, Miljanić gebruikt deze functie uit benzobisoxazool kruisvormige 4 en eenvoudige niet-fluorescerende boronzuur additieven B1 en B5 (figuur 4) hybride sensoren ontwikkelen. 11, 12 Deze methode werkt als volgt: kruisvormige 4 en boorzuren complex in een voorbijgaande complex 4 · n B1 (of 4 · n B5), de precieze structuur van dit complex is onbekend, maar de fluorescentie verschilt van die van de zuivere kruisvormige . Indien deze oplossing wordt blootgesteld aan Lewis basic analyten kunnen ze te vervangen of beide-OH groepen op de boronzuur, 13 wat aanzienlijk veranderen van de elektronische eigenschappen van boor en op hun beurt, de fluorescentie van het gehele complex. Met behulp van deze "plaatsvervangende sensing" methodiek, sensing van fenolen, organische aminen en urea, alsmedevanaf kleine organische en anorganische anionen, is mogelijk.

In dit artikel presenteren we een tutorial over het gebruik van zowel directe als indirecte detectie methode om snel kwalitatief onderscheid tussen structureel verwante (a) carbonzuren (figuur 3), (b) boronzuren (figuur 4), en, indirect, ( c) organische aminen (figuur 5). Om de brede toepasbaarheid van de gerapporteerde protocollen illustreren, werden Bunz's cruciforms gebruikt carbonzuren detecteren, terwijl Miljanić de verbindingen toegepast voor boorzuren detecteren en via een hybride sensor, kleine organische aminen. We gaan ervan uit dat deze sensoren gemakkelijk verwisseld kan worden zonder grote gevolgen voor de kwaliteit van discriminatie analyt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Detectie van Carboxylzuren behulp Distyrylbis (arylethynyl) benzeen cruciforms

  1. Bereid een verse voorraad oplossing van cruciforms 1-3 met een concentratie van 1,0 x 10 -3 mol / L in DCM. Het is niet nodig om spectroscopische kwaliteit oplosmiddelen, ACS reagenskwaliteit zuiverheid voldoende.
  2. Met de voorraadoplossingen van 1.1 bereiden 100 ml elk van 2,0 x 10 -6 M oplossing van 1-3 in dichloormethaan (DCM), ethylacetaat (EtOAc), acetonitril (AN), N, N-dimethylformamide (DMF), isopropylalcohol (i PrOH) en methanol (MeOH). Het is niet nodig om spectroscopische kwaliteit oplosmiddelen, ACS reagenskwaliteit zuiverheid voldoende.
  3. Weeg 0,65 mmol (88,2-124,2 mg) van de analyt carbonzuur A1 - A10 in 5 ml dram flesjes, voeg 5 ml van de oplossingen bereid in 2.1 en schud het flesje. Als heterogene is de corresponderende oplossing worden gelaten om zich te vestigen (filtreren niet nodig). Dit leidt tot een totaal concentrantsoen van 0,13 M (31 g / L) van het carbonzuur.
  4. Leg digitale foto van de fluorescentie in een donkere kamer bij afwezigheid van omgevingslicht. De fotografische setup (figuur 2) is voorzien van een digitale camera (Canon EOS 30D) uitgerust met een objectief (EFS 18-55 mm zoomlens) en twee UV-lampen (golflengte 365 nm). De afgetopte flacons moeten onder de twee UV-lampen worden gepositioneerd voor maximale exposure met een afstand van 60 cm tussen de cameralens en monsterflesjes. Belichtingstijden waren gevarieerd voor elke oplossing om beelden die de kleur van de emissie (0,25-15 sec) te produceren.

2. Detectie van boronzuren gebruik benzobisoxazool cruciforms

  1. Bereid een 1,0 x 10 -4 M oplossing van kruisvormige 4 in DCM. Het is niet nodig om spectroscopische kwaliteit oplosmiddelen, ACS reagenskwaliteit zuiverheid voldoende.
  2. Bereid vijf individuele oplossingen voor elke boorzuur analyt, door het oplossen van 50 mg (0,24-0,41 mmol)van de analyt in 3 ml elk acetonitril (AN), 1,2,4-trichloorbenzeen (TCB), dichloormethaan (DCM), cyclohexaan (CH) en chloorbenzeen (CB). Dit moet leiden tot ca. 16.7 g / L oplossingen voor elk analyt. Het is niet nodig om spectroscopische kwaliteit oplosmiddelen, ACS reagenskwaliteit zuiverheid voldoende.
  3. Breng 1,8 ml van elk van de analyt aldus bereide 2,2 in vijf aparte 10 x 10 mm kwarts cuvetten (gebruikt voor UV / Vis spectroscopie). Voeg vervolgens 20 ul van de kruisvormige bereid in 2.1 in elk van de vijf cuvettes en roer de twee oplossingen te homogeniseren. Indien een neerslag wordt waargenomen, moet de bijbehorende oplossing eenvoudig worden overgelaten om zich te vestigen (filtratie is niet nodig).
  4. Plaats alle vijf cuvetten op een glasplaat en bestralen ze door een handheld UV-lamp (365 nm) van de bovenkant. De UV-lamp moet worden geplaatst op een manier die gelijk is bestraling om alle vijf flesjes zorgt.
  5. Zorg ervoor dat de kamer is dark (uitschakelen lichten, blok ramen en andere bronnen van natuurlijk licht en kunstlicht) en neem meteen een digitale foto van de emissie kleuren van de oplossingen. Miljanić et al.. gebruik hebben gemaakt van twee digitale camera modellen: FujiFilm FinePix S9000 en de Canon EOS Rebel T3i, met een cm afstand 45 tussen de cameralens en het monster cuvetten. Sluitertijd was 0.5 sec.

3. Detectie van Amine Analytes behulp benzobisoxazool Cruciform / boronzuren Hybrid Sensing System

  1. Bereid (min.) 80 ml ​​elk van 1,0 x 10 -6 M oplossingen van kruisvormige 4 in acetonitril (AN), 1,2,4-trichloorbenzeen (TCB), cyclohexaan (CH), dichloormethaan (DCM) en chloroform (CF ).
  2. Los B1 (152,6 mg, 0,80 mmol) in 40 ml van elk van de aldus bereide 3.1.
  3. Los B5 (97,6 mg, 0,80 mmol) in 40 ml van elk van de aldus bereide 3.1.
  4. Onmiddellijk na de oplossingen in 3.2 en 3.3 beschreven zijn bereid, gebruikt u dem (2 ml elk) van de gewenste analyt amine (40 mg, 0,19-0,47 mmol) opgelost. Voor elke amine analyt, moet tien oplossingen worden bereid: vijf met B1 en vijf met B5 als additieven. Het is niet nodig om spectroscopische kwaliteit oplosmiddelen, ACS reagenskwaliteit zuiverheid voldoende.
  5. Voor elke te analyseren stof, overdracht fracties van de tien bereide analyt / boorzuur / kruisvormige 4 oplossingen in tien afzonderlijke Kwartscuvetten. Plaats deze twee vijf-cuvette sets (een voor 4/B1, een voor 4/B5) op een glasplaat, het bestralen bij 365 nm door een handbediende UV lamp en onmiddellijk fotograferen met de instellingen in 2.5 hierboven.

4. Beeldverwerking en Numeriek Analyte Discriminatie

  1. Met behulp van Adobe Photoshop of een soortgelijk beeld-processing programma, een vertegenwoordiger vierkant segment van digitale foto's van de emissie kleuren van elk gefotografeerd flacon uitgesneden. Dient deze uitsnijdingen tot panelen gelijk aan die in de figuren 3B, 4 en 5
  2. Indien kwantificering van verschillen in emissiekleur gewenst is, kan R / G / B waarden panelen 4.1 worden geëxtraheerd en vervolgens statistisch behandeld. Freely downloadbare Colour Contrast Analyzer 14 kan worden gebruikt voor dit doel. Relatieve standaarddeviatie van emissiekleuren van een analyt opzichte van een ander (bijvoorbeeld verbindingen B1 en B2, figuur 4) te verkrijgen, wordt de volgende vergelijking gebruikt:
    Vergelijking 1
  3. De vergelijking van 4,2 wordt ook gebruikt om onbekende carbonzuur analyten identificeren. Daarom moet elke afwijking wordt vastgesteld tussen het onbekende analyt om alle stoffen van de kalibratie-dataset. De kleinste afwijking geeft de betreffende stof.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Om het potentieel van kruisvormige fluoroforen detectie en discriminatie nauw verwante analyten lichten worden drie klassen gepresenteerde resultaten. First, 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzeen cruciforms 1-3 (figuur 1) gebruikt te maken tussen structureel verwant carbonzuren A1-A10 figuur 3. Vervolgens benzobisoxazool gebaseerde kruisvormige 4 (figuur 1) is gebruikt om boorzuren B1-B9 (figuur 4) te analyseren. Tenslotte kruisvormige 4 wordt gebruikt in combinatie met boorzuren B1 en B5 amine analyten figuur 5 te analyseren.

Gebruik kruisvormige fluoroforen 1-3 in zes verschillende oplosmiddelen, werden de fluorescerende reacties gevonden dat afhankelijk van de concentratie en de structurele identiteit van een carbonzuur. Figuur 3B toont de digitaal opgenomen emissiekleur van fluorofoor oplosmiddel carbonzuur combinaties. Thmatrix 18 wordt vertoont karakteristieke emissiekleuren per analyt, die kan worden gebruikt voor de unieke kenmerken van een analyt. Met de R / G / B-waarden van de emissie kleur kunnen alle analyten worden onderscheiden opzichte carbonzuren A1-A10 en geïdentificeerd in de autocorrelatie plot in figuur 3C.

Door het intern werkwijze analoog zijn boorzuren B1-B9 gemakkelijk van elkaar onderscheiden met kruisvormige 4, zoals blijkt uit de emissiekleur paneel en de correlatie grafiek in figuur 4.

Analyse van amines wordt bereikt door in situ gevormde complexen van kruisvormige 4 met een grote overmaat boorzuur additieven B1 en B5. Momenteel is de structuur van deze complexen zijn onbekend, hoewel ze waarschijnlijk inhouden ofwel NB coördinatieve binding, of een soort van waterstofbinding tussen de boorzuren en stikstofatomen in de kruisvormige. Deze complexen - waarvan de emissie kleuren zijn different van die van de zuivere kruisvormige - kan reageren op amine analyten op twee manieren. Aminen meer basic dan pyridine (verbindingen N1-N3 in figuur 5) verdringen kruisvormig 4 van zijn complexen met boorzuur additieven, waardoor de regeneratie van de emissie kleuren van pure gecomplexeerd kruisvormige 4. Aan de andere kant neemt de fundamentele soorten (anilinederivaten gesubstitueerde ureumverbindingen, N4-N12 in figuur 5), lijkt te binden aan de 4 · n ARB (OH) 2 complex zonder vernietigen en dit feit tot modulatie van complex fluorescentie-emissie. Daarom wordt plaatsvervangende sensing methode gekenmerkt door een nivellering kan analyten waarbij bepaalde drempelwaarden van basiciteit niet meer van elkaar onderscheiden.

Figuur 1
Figuur 1. Kruisvormig fluoroforen 1-4, based on 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzeen (1-3) en benzobisoxazool (4) kernen, kan worden gebruikt om kwalitatief onderscheiden structureel verwant carbonzuren, boorzuren, amines en andere analyten. Instructies hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 2
Figuur 2. Setup voor het nemen van digitale foto's van de emissie kleur en transformatie in R / G / B waarden.

Figuur 3
Figuur 3. (A) Onderzocht carbonzuren. (B) Array van digitale foto's gevormd door XF 1-3 met zes verschillende oplosmiddelen en tien difschillende carbonzuren (- = referentie; A1 = 4-hydroxybenzoëzuur, A2 = 4-hydroxyfenylazijnzuur, A3 = ibuprofen, aspirine = A4; A5 = fenylazijnzuur, A6 = 4-chloorfenylazijnzuur, A7 = benzoëzuur, A8 = 3 ,5-dihydroxybenzoëzuur; A9 = 2,4-dichloorbenzoëzuur; A10 = 5-iodosalicylic zuur); digitale foto's werden genomen onder zwart licht bestraling (golflengte 365 nm) (C) Autocorrelatie plot gevormd uit de fluorescerende reacties (gecodeerd. in R / G / B waarden) van carbonzuren A1-A10 van de matrix aan de linkerzijde. De z-as geeft de relatieve standaardafwijking van de R / G / B-waarden tot carbonzuur A1. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 4
Figuur 4. Discriminatie van structurelely nauw verwant organoboronzuren B1-B9 (links) kan worden bereikt met de oplossingen van kruisvormige 4 in verschillende oplosmiddelen (middenpaneel, TCB = 1,2,4-trichloorbenzeen, CH = cyclohexaan, DCM = dichloormethaan; CB = chloorbenzeen; AN = aceto-nitril). Aan de rechterkant, correlatie diagram van verschillende analyten "R / G / B waarden. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 5
Figuur 5. Discriminatie van organische aminen en ureas N1-N12 met een hybride sensing systeem bestaat uit kruisvormige 4 en boorzuur additieven B1 en B5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De protocollen voor kwalitatieve discriminatie op dit papier en video beschreven hebben aanzienlijke mogelijkheden in de routine kwaliteit analyses, waar zelfs een minimaal opgeleid exploitant zou de verschillen in samenstelling, of afwijkingen van een goed gedefinieerde formule onderscheiden. Uitvoerbaarheid van deze techniek zou kunnen worden verbeterd door eenvoudige mobiele camera die, in combinatie met software-patroon en beeldherkenning zoals Google Goggles kan overeenkomen met de geregistreerde emissiekleuren de gegevensbank van bekende samenstellingen. Eenvoudige fotografie van emissie kleuren is ongeveer twee ordes van grootte sneller dat de rigoureuze fluorescentie-emissie spectroscopie analyse, en in veel gevallen kunnen spectroscopie match in zijn vermogen om te onderscheiden tussen verschillende analyten.

Terwijl de gepresenteerde protocollen slechts selectief onderscheiden structurele verschillen tussen de analyten, ze zijn niet erg gevoelig. Typisch analyt concentraties van verscheidene grammen per liter nodig zijn om cruciforms 'emissiekleuren moduleren. Dus onze methoden waarschijnlijk een rol spelen bij analyses van sporenelementen. Echter, hun kracht ligt in het analyseren van soorten die in grote hoeveelheden beschikbaar zijn, maar zijn gevoelig voor ontleding of namaak: geneesmiddelen, additieven voor levensmiddelen, chemische basisproducten, of alcoholische dranken.

Toch fluoroforen 1-4 in principe kan worden gemaakt gevoeliger door het versterken van de binding affiniteiten voor analyten. Als hun pyridine en aminefunctionaliteiten zijn basisch van aard, zou de wijziging van de pyridinering of aniline specifiekere of basische functionaliteiten een veelbelovende start detectielimieten te verlagen zijn. Bijvoorbeeld, 2-methylpyridine en 2,6-dimethylpyridine meer alkalisch dan pyridine en daardoor de interactie van zure analyten en fluorofoor te verbeteren. Een andere manier om de detectie te verbeteren zou het gebruik van een guanidine functionaliteitin plaats van de gealkyleerde amine. Tenslotte kan de gevoeligheid van de zelf-geassembleerde 4/boronic acid detectiesysteem worden verbeterd door het overschakelen van boorzuur tot een elektrofiel borium bron, zoals PhBF 2, waarbij de complexvorming constante voor het complex zou toenemen. Verschillende van deze synthetische routes gaande in onze laboratoria.

Waarschuwing bestaat: de analyse van fluorescent signaal opgenomen met een digitale camera is afhankelijk van de kleurruimte sluitertijd, volgens onze recente bevindingen 15 derhalve de RGB-waarden van een emissie kleur verschillen enigszins, afhankelijk van de camera aanpassingen.. De volgende aanpassingen kunnen worden gemaakt op de meeste camera's: de witbalans, sluitertijd, filmgevoeligheid, focale diafragma, dataformaat (RAW-bestanden of JPEG-bestanden), en kleurruimte (dwz sRGB, Adobe RGB, of ProPhotoRGB). De beste strategie om de bestendigheid van de emissie kleur reactie is om de witbalans, de film te houdengevoeligheid, en de focale diafragma constant en alleen verschillen de sluitertijd. Het grootste deel van de problemen worden opgelost bij het ​​transformeren van de RGB-waarden in coördinaten van de CIE-LUV-kleurruimte en gebruik alleen de tint coördineert u 'v' zonder enige helderheid informatie. Voor deze transformatie is het belangrijk om de kleurruimte van het opgenomen beeld te kennen. Met behulp van de helderheid-verwijderde kleur coördinaten, wordt de identificatie van een onbekende analyt sterk verbeterd wanneer het hebben van opgenomen beelden met verschillende RGB-intensiteiten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Wij hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Werk in het laboratorium Bunz's van het Georgia Institute of Technology werd mede ondersteund door de National Science Foundation (NSF-CHE 07502753) en het werk bij Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg werd gefinancierd door de "Struktur und Innovationsfond des Landes Baden-Württemberg". Werk in het laboratorium Miljanić's aan de Universiteit van Houston werd gefinancierd door de National Science Foundation LOOPBAAN programma (CHE-1151292), de Stichting Welch (subsidie ​​geen. E-1768), de Universiteit van Houston (UH) en de Small Grant programma, en de Texas Center for Supergeleiding bij UH.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cyclohexane (CH) Mallinckrodt 4878-02
Chlorobenzene (CB) JT Baker 9179-1
1,2,4-Trichlorobenzene (TCB) Alfa Aesar 19390
Dichloromethane (DCM) - Miljanić Mallinckrodt 4879-06
Acetonitrile (AN) Mallinckrodt 2856-10
Chloroform (CF) Mallinckrodt 4440-19
Dichloromethane (DCM) - Bunz Sigma Aldrich 24233
Ethyl Acetate (EtOAc) Brenntag 10010447 Additional distillation
Acetonitrile (AN) Sigma Aldrich 34851
Dimethylformamide (DMF) Sigma Aldrich 38840
2-Propanol (iPrOH) Ruprecht-Karls Universität Heidelberg, Zentralbereich Neuenheimer Feld 69595
Methanol (MeOH) VWR 20847.295
4-Hydroxybenzoic Acid (A1) Fluka 54630
(4-Hydroxyphenyl)acetic Acid (A2) Sigma Aldrich H50004
Ibuprofen (A3) ABCR AB125950
Aspirine (A4) Sigma Aldrich A5376
Phenylacetic Acid (A5) Sigma Aldrich P16621
4-Chlorophenylacetic Acid (A6) Sigma Aldrich 139262
Benzoic Acid (A7) Merck 8222571000
3,5-Dihydroxybenzoic Acid (A8) Sigma Aldrich D110000
2,4-Dichlorobenzoic Acid (A9) Sigma Aldrich 139572
2-Hydroxy-5-iodobenzoic Acid (A10) Sigma Aldrich I10600
2,6-Dichlorophenylboronic Acid (B1) TCI D3357
3,5-Bis(trifluoromethyl)phenylboronic Acid (B2) Sigma Aldrich 471070
4-Mercaptophenylboronic Acid (B3) Sigma Aldrich 524018
4-Methoxyphenylboronic Acid (B4) TCI M1126
Benzeneboronic Acid (B5) Alfa Aesar A14257
Cyclohexylboronic Acid (B6) Sigma Aldrich 556580
3-Pyridylboronic Acid (B7) Sigma Aldrich 512125
4-Nitrophenylboronic Acid (B8) Sigma Aldrich 673854
Pentafluorophenylboronic Acid (B9) Sigma Aldrich 465097
Triethylamine (N1) Alfa Aesar A12646
Piperidine (N2) JT Baker 2895-05
Piperazine (N3) Aldrich P45907
1,4-Diaminobenzene (N4) Alfa Aesar A15680
1,3-Diaminobenzene (N5) Eastman
1,2-Diaminobenzene (N6) TCI P0168
4-Methoxyaniline (N7) Alfa Aesar A10946
Aniline (N8) Acros 22173-2500
4-Nitroaniline (N9) Alfa Aesar A10369
N,N-Diphenylurea (N10) Alfa Aesar A18720
N,N-Dimethylurea (N11) Alfa Aesar B21329
Urea (N12) Mallinckrodt 8648-04
Canon EOS 30D (objective EFS 18-55 mm zoom lens) Canon
Canon EOS Rebel T3i (objective EFS 18-55 mm zoom lens) Canon
FujiFilm FinePix S9000 Fuji

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zucchero, A. J., McGrier, P. J., Bunz, U. H. F. Cross-conjugated cruciform fluorophores. Acc. Chem. Res. 43 (3), 397-408 (2010).
  2. Feldman, A. K., Steigerwald, M. L., Guo, X., Nuckolls, C. Molecular electronic devices based on single-walled carbon nanotube electrodes. Acc. Chem. Res. 41 (12), 1731-1741 (2008).
  3. Galbrecht, F., Bünnagel, T., Bilge, A., Scherf, Functional Organic Materials. Müller, T. J. J., Bunz, U. H. F. , Wiley-VCH. Weinheim. 83 (2007).
  4. Marsden, J. A., Miller, J. J., Shirtcliff, L. D., Haley, M. M. Structure-property relationships of donor/acceptor-functionalized tetrakis(phenylethynyl)benzenes and bis(dehydrobenzoannuleno) benzenes. J. Am. Chem. Soc. 127 (8), 2464-2476 (2005).
  5. Lim, J., Albright, T. A., Martin, B. R., Miljanić, O. Š Benzobisoxazole cruciforms: heterocyclic fluorophores with spatially separated frontier molecular orbitals. J. Org. Chem. 76 (24), 10207-10219 (2011).
  6. Lirag, R. C., Le, H. T. M., Miljanić, O. Š L-shaped benzimidazole fluorophores: synthesis, characterization and optical response to bases, acids and anions. Chem. Commun. , (2013).
  7. Hauck, M., Schoenhaber, J., Zucchero, A. J., Hardcastle, K. I., Mueller, T. J. J., Bunz, U. H. F. Phenothiazine cruciforms: synthesis and metallochromic properties. J. Org. Chem. 72 (18), 6714-6725 (2007).
  8. Zucchero, A. J., Wilson, J. N., Bunz, U. H. F. Cruciforms as functional fluorophores: response to protons and selected metal ions. J. Am. Chem. Soc. 128 (36), 11872-11881 (2006).
  9. Wilson, J. N., Bunz, U. H. F. Switching of intramolecular charge transfer in cruciforms: metal ion sensing. J. Am. Chem. Soc. 127 (12), 4124-4125 (2005).
  10. Davey, E. A., Zucchero, A. J., Trapp, O., Bunz, U. H. F. Discrimination of organic acids using a three molecule array based upon cruciform fluorophores. J. Am. Chem. Soc. 133 (20), 7716-7718 (2011).
  11. Lim, J., Nam, D., Miljanić, O. Š Identification of carboxylic and organoboronic acids and phenols with a single benzobisoxazole fluorophore. Chem. Sci. 3 (2), 559-563 (2012).
  12. Lim, J., Miljanić, O. Š Benzobisoxazole fluorophore vicariously senses amines, ureas, anions. Chem. Commun. 48 (83), 10301-10303 (2012).
  13. Braga, D., Polito, M., Bracaccini, M., D'Addario, D., Tagliavini, E., Sturba, L. Novel organometallic building blocks for molecular crystal engineering. 2. Synthesis and characterization of pyridyl and pyrimidyl derivatives of diboronic acid, Fe(η5-C5H4 - B(OH)2)2], and of pyridyl boronic acid, [Fe(η5-C5H4-4-C5H4N)(η5-C5H4 - B(OH)2)]. Organometallics. 22 (10), 2142-2150 (2003).
  14. Colour Contrast Analyser 2-2 for Web Pages [Internet]. , Available from: http://www.visionaustralia.org.au/info.aspx?page=628 (2012).
  15. Schwaebel, T., Trapp, O., Bunz, U. H. F. Digital photography for the analysis of fluorescence responses. Chem. Sci. 4 (3), 273-281 (2013).

Tags

Chemie Chemical Engineering amines analytische chemie organische chemie spectrofotometrie (applicatie) spectroscopische chemische analyse (applicatie) heterocyclische verbindingen fluorescentie kruisvormig benzobisoxazool alkyn farmaceutische producten kwaliteitscontrole imaging
Kwalitatieve Identificatie van carbonzuren, boronzuren en aminen gebruiken Cruciform Fluoroforen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schwaebel, T., Lirag, R. C., Davey,More

Schwaebel, T., Lirag, R. C., Davey, E. A., Lim, J., Bunz, U. H. F., Miljanić, O. Š. Qualitative Identification of Carboxylic Acids, Boronic Acids, and Amines Using Cruciform Fluorophores. J. Vis. Exp. (78), e50858, doi:10.3791/50858 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter