카르 복실 산, 붕소 산, 그리고 아민의 정성 식별 십자형 형광체를 사용하여
Summary
에 따라 상호 복합 십자형 형광 1,4 – distyryl -2,5 – 비스 (arylethynyl) 벤젠 benzobisoxazole 핵은 질적으로 다양 루이스 산성 루이스 기본적인 분석을 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법은 분석 첨가시 관찰되는 cruciforms 방출 색상의 차이에 의존한다. 구조적으로 밀접한 관련이 종은 서로 구별 할 수 있습니다.
Abstract
분자 cruciforms는 두 개의 접합 축이 중앙 코어에서 교차하는 X 형 시스템입니다. 이러한 분자의 하나의 축이 전자 – 기증자 및 전자 – 수용체와 다른로 대체하는 경우, cruciforms 'HOMO는 전자 가난한 축 전자가 풍부하고 LUMO을 따라 집중됩니다. 십자형에 바인딩 분석은 변함없이 그 HOMO-LUMO 차이와 관련 광학 특성을 변경 이후 cruciforms '국경 분자 오비탈의이 공간 분리 (FMOs)는, 센서 등의 사용에 필수적이다. 이 원리를 사용하여, BUNZ 및 Miljanić 그룹은 금속 이온, 카르 복실 산, 붕소 산, 페놀, 아민, 및 형광 센서 역할을 각각 1,4-distyryl -2,5 – 비스 (arylethynyl) 벤젠 benzobisoxazole의 cruciforms을 개발 음이온. 발광 색상이 십자형이 혼합 될 때 분석은 분석의 구조의 세부 사항에 매우 민감한 관찰과 – 때문에 cruciforms '충전 – 9 월의arated 흥분 상태 – 방출이 관찰되는 용매. 구조적으로 밀접한 관련이 종은 질적으로 여러 분석 클래스 내에서 구분 될 수있다 : (a) 카르 복실 산, (B) 붕소의 산, 그리고 (c) 금속. benzobisoxazole의 cruciforms 및 붕소의의 산성 첨가제으로 구성된 하이브리드 감지 시스템을 사용하여, 우리는 또한 구조적으로 유사한 사이에 구별 할 수 있었다 : (D) 작은 유기 및 무기 음이온, (E) 아민, 및 (f) 페놀. 이 질적 구별을 위해 사용되는 방법은 대단히 간단하다. 여러 기성 용매에서 cruciforms의 희석 용액 (일반적으로 10 -6 M) UV / 비스 유리 병에 배치됩니다. 그런 다음, 그 분석은 직접 고체로 또는 농축 용액에 역시 추가됩니다. 형광 변화는 거의 순간적으로 발생하고 어두운 방에서 세미 프로 디지털 카메라를 사용하여 표준 디지털 사진을 통해 기록 할 수 있습니다. 최소 그래픽 조작으로,대표 컷 아웃 방출 컬러 사진의 대부분은 분석 중 빠른 맨눈으로 구별을 허용 패널로 배열 될 수있다. 정량을 위해, 빨강 / 녹색 / 파랑 값은이 사진에서 추출 할 수 있으며, 얻어진 수치 데이터를 통계적으로 처리 할 수 있습니다.
Introduction
분자 cruciforms 두 결합 회로가 중앙 코어에서 교차하는 X 자형 교차 결합 분자로 정의됩니다. 1,2,3 적절한 기증자 – 수용체 대체,이 분자는 공간적 그래서 그들의 국경 분자 궤도 함수 (FMOs)를 지역화 할 수 있습니다 낮은 빈 분자 궤도 (LUMO)는 분자의 전자가 부족한 팔을 따라 배치 밀도의 대부분을 가지고있는 동안 최고 점유 분자 궤도 (HOMO)는 분자의 전자가 풍부한 축을 따라 지배적 위치합니다. 십자형에 바인딩 분석은 변함없이 그 HOMO-LUMO 차이와 관련 광학 특성을 변경 이후 FMOs의 같은 공간 격리, 작은 분자 센서 등이 cruciforms의 응용 프로그램에서 필수적이다. 이 동작에 따라 cruciforms에서 입증 된 1,4 – distyryl -2,5 – 비스 (arylethynyl) 벤젠, 1 1,2,4,5-tetrakisethynylbenzene, 4, 구조 benzobisoxazole 5,6모티브. 분자의 세 가지 클래스가 본질적으로 형광 때문에,이 방법은 작은 분자 센서 등의 사용을 허용했다. 세 가지 예에서, cruciforms은 루이스 기본 피리딘 dialkylaniline 그룹으로 대체하고 양성자와 금속 이온 등의 루이스 산성 분석에 따라서 반응이었다되었다. 1,4,5,7,8,9
3 (그림 1) 극적으로 변화 유도하는 데 사용되는 카르 복실 산의 구조에 따라 – 2011 년 BUNZ와 동료 1,4 – distyryl -2,5 – 비스 (arylethynyl) 벤젠의 형광 반응은 1 cruciforms하는 10를 보이고있다 십자형의 양성자. 그 후, Miljanić 등은. benzobisoxazole 같은 또한 구조적으로 관련이 카르 복실 산에 매우 구체적인 형광 방출 반응을 보여, 그리고 유사한 구별도 매우 유사 organoboronic 지방산 사이에서 볼 수있는 4 (그림 1) cruciforms 것을 보여 주었다.이 11 기원매우 선택적 발광 색상의 변화는 현재 불분명에 있으며, 가장 가능성이 복잡하다 – cruciforms '방출 최대치의 변화 전자별로 분석, 잔류 분석 형광 및 양성자 유도에 의한 형광 소광으로 모두 아마 역할을한다. 그럼에도 불구하고, 구조적 관계 분석 사이에 구별 할 수있는 능력은 통계적으로 차이가 철저한 UV / 분석에 cruciforms의 광 반응 마주 흡수 또는 형광 특성을 수행 할 필요없이 얻을 수 있습니다 특히 있기 때문에, 중요하다. 사진이 다른 용매 또는 하나 이상의 십자형 센서를 사용하여 촬영하는 경우 특히 대신, 발광 색상의 간단한 사진은 구조적으로 밀접하게 관련 분석들 사이 차별을 수 있도록 충분히 구별됩니다. 동일한 분석이 필요합니다 반면이 빠른 방법 사용하여 분석 수십 빠르게 (그림 3-5 패널 참조) 오후에 분석 할 수 있습니다엄격한 분광법이 채택 된 경우 주. 붕산 붕소의 빈 P-궤도를 친핵체를 조정할 수있는 동적 종 때문에 또한, Miljanić는 benzobisoxazole의 십자형 4 간단한 비 형광 붕소의의 산성 첨가제 B1 및 B5 (그림 4)으로 구성된 복합 센서를 개발하기 위해이 기능을 사용했습니다. 11 다음과 같이 12이 방법은 작동합니다 십자형 4 일시적인 복잡한 4에 복잡한 보론 산을 · N B1 (또는 4 · n 개의 B5)이 단지의 정확한 구조는 현재 알려지지이다, 그러나 그것의 형광 순수한 십자형의 다른 . 이 솔루션은 루이스 기본적인 분석에 노출되면, 그들은 하나를 바꾸거나 둘-OH 그룹 보론 산에, 13 따라서 크게 붕소의 전자 속성을 변경하고, 차례로, 전체 단지의 형광 할 수 있습니다. 페놀, 유기 아민 및 우레아의 감지,이 "대리 감지"방법을 사용하여뿐만 아니라,작은 유기 및 무기 음이온으로 달성 될 수있다.
본 논문에서, 우리는 신속 질적 구조적으로 관련된 () 카르 복실 산 (그림 3), (B) 붕소의의 산성 (그림 4), 그리고 대리, (구별하는 직접 및 대리 감지 방법 모두 사용에 대한 튜토리얼을 제시 C) 유기 아민 (그림 5). 보고 된 프로토콜의 광범위한 적용을 설명하기 위해, BUNZ의 cruciforms는 하이브리드 센서, 작은 유기 아민을 통해 Miljanić의 화합물은 붕산을 감지하기 위해 사용하는 동안, 카르 복실 산을 감지하는 데 사용하고 있었다. 우리는이 센서는 분석 차별의 품질에 큰 영향없이 쉽게 교환 할 수 있다고 가정.
Protocol
Representative Results
Discussion
본 논문 및 비디오에 설명 질적 차별 프로토콜 일상적인 품질 분석에 상당한 잠재력을 보유, 위치도 최소한의 훈련 연산자는 잘 정의 된 식의 구성의 차이 또는 편차를 식별 할 수 있습니다. 이 기술의 실용성은 구글 고글 등 패턴 및 이미지 인식 소프트웨어와 함께, 알려진 작곡의 데이터베이스에 기록 된 배출 색상을 일치 수, 간단한 휴대 전화 카메라를 사용하여 더욱 강화 될 수있다. 발광 색상…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
조지아 기술 연구소 BUNZ의 실험실에서 연구는 국립 과학 재단 (NSF-CHE 07502753) 및 루프 레 히트 – Karls – 유니버 하이델베르크에서의 작업이 "Struktur 싶게 Innovationsfond 데 랑드 바덴 뷔 르템 베르크"에 의해 투자되었다에 의해 부분적으로 지원되었다. 휴스턴의 대학에 Miljanić의 실험실에서 연구는 국립 과학 재단 경력 프로그램 (CHE-1151292), 웰치 재단 (부여 없음. E-1768), 휴스턴 대학 (UH) 및 그 작은 그랜트 프로그램에 의해 자금되었다 UH에서 초전도에 대한 텍사스 센터.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 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 |
Referenzen
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