Waiting
Traitement de la connexion…

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

Chemistry

Kvalitativ Identifikation af carboxylsyrer, borsyrer og Aminer Brug korsformede Fluoroforer

Published: August 19, 2013 doi: 10.3791/50858

Summary

Cross-konjugerede korsformede fluoroforer baseret på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen og benzobisoxazole kerner kan anvendes til kvalitativt at identificere forskellige Lewis sure og Lewis grundlæggende analytter. Denne metode er baseret på forskellene i emissioner farver cruciforms der er observeret ved analyt tilføjelse. Strukturelt nært beslægtede arter kan skelnes fra hinanden.

Abstract

Molekylære cruciforms er X-formede systemer, hvor to konjugering akser skærer hinanden ved en central kerne. Hvis en akse af disse molekyler er substitueret med elektrontiltrækkende donorer, og den anden med elektron-acceptorer vil cruciforms 'HOMO lokalisere langs elektron-rige og LUMO langs elektron-fattige akse. Denne rumlige isolation cruciforms 'grænse molekylorbitaler (FMO) er afgørende for deres anvendelse som sensorer, idet analyt binding til korsformede uvægerligt ændrer sin homo-LUMO hul og de tilhørende optiske egenskaber. Brug dette princip, udviklede Bunz og Miljanić grupper 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen og benzobisoxazole cruciforms, henholdsvis, der fungerer som fluorescerende sensorer til metalioner, carboxylsyrer, borsyrer, phenoler, aminer og anioner. Emissions-farver iagttages, når disse korsformede blandes med analytter er meget følsomme over detaljerne i analyt struktur og - på grund af cruciforms 'charge-septemberarated exciterede tilstande - til opløsningsmiddel, i hvilket udledningen observeres. Strukturelt nært beslægtede arter kan kvalitativt skelnes inden for flere analyt klasser: (a) carboxylsyrer (b) boronsyrer, og (c) metaller. Ved hjælp af en hybrid sensing system bestående af benzobisoxazole cruciforms og borsyre tilsætningsstoffer, vi var også i stand til at skelne mellem strukturelt ens: (d) små organiske og uorganiske anioner, (E) aminer og (f) phenoler. Den anvendte metode til denne kvalitative forskel er overordentlig enkel. Fortyndede opløsninger (typisk 10 -6 M) af cruciforms i flere off-the-shelf opløsningsmidler er placeret i UV / VIS hætteglas. Derefter analytter af interesse tilsættes enten direkte som faste stoffer eller koncentreret opløsning. Fluorescens ændringer forekommer næsten øjeblikkeligt og kan optages gennem standard digital fotografering ved hjælp af en semi-professionelle digitale kamera i et mørkt rum. Med minimal grafisk manipulation,repræsentativ cut-outs af emissions farvefotografier kan arrangeres i paneler, der tillader hurtig blotte øje skelne mellem analytter. Til kvantificering formål, kan Rød / Grøn / Blå værdier udvundet fra disse fotografier, og de opnåede numeriske data kan statistisk behandlet.

Introduction

Molekylære cruciforms defineres som X-formet tværsnit konjugerede molekyler, hvor to konjugering kredsløb intersect på en central kerne. 1,2,3 Med passende donor-acceptor substitution, kan disse molekyler rumligt lokalisere deres grænse molekylorbitaler (FMO'er), således at den højeste besatte molekylorbital (HOMO) bor overvejende langs elektron-rige akse af molekylet, mens den laveste ubesatte molekylære orbital (LUMO) har størstedelen af ​​dets densitet er placeret langs elektron-fattige arm af molekylet. Sådanne rumlige isolation FMO er afgørende i applikationer af disse cruciforms som sensorer til små molekyler, da analyt binding til korsformede uvægerligt ændrer sin homo-LUMO hul og de tilhørende optiske egenskaber. Denne adfærd er blevet demonstreret i cruciforms baseret på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen, 1 1,2,4,5-tetrakisethynylbenzene, 4 og benzobisoxazole 5,6 strukturelmotiver. Da alle tre klasser af molekyler er iboende fluorescerende, denne metode gjorde deres anvendelse som små molekyler sensorer. I alle tre eksempler blev cruciforms substitueret med Lewis grundlæggende pyridin og dialkylanilin grupper og var således reagerer på Lewis sure analytter, såsom protoner og metalioner. 1,4,5,7,8,9

I 2011, har Bunz og medarbejdere vist 10 at fluorescens reaktioner 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen cruciforms 1 - 3 (figur 1) dramatisk varieres afhængig af strukturen af carboxylsyren anvendt til at inducere protonering af korsformede. Efterfølgende Miljanić et al. Påvist, at benzobisoxazole cruciforms såsom 4 (figur 1) viser også meget specifikke fluorescensemission svar på strukturelt beslægtede carboxylsyrer, og at lignende skelnen kan ses blandt meget lignende organoboronic syrer, også. 11 Forløberne dettehøjselektive emission farveændringer i øjeblikket uklart, og er mest sandsynligt komplekse - som fluorescensundertrykkelse ved elektron fattige analytter resterende analyt fluorescens, og protonering-inducerede flytning af cruciforms "emission maxima alle formentlig spiller en rolle. Ikke desto mindre er evnen til at skelne mellem strukturelt beslægtede analytter er betydelig, især da statistisk relevant skelnen kan opnås uden at det er nødvendigt for at udføre udtømmende UV / Vis absorption eller fluorescens karakterisering af optiske reaktion cruciforms til analytter. I stedet simple fotografier af emission farve er tilstrækkeligt adskilt til at tillade forskelsbehandling mellem strukturelt nært beslægtede analytter, især hvis fotografierne er taget i forskellige opløsningsmidler eller bruge mere end én korsformet sensor. Ved hjælp af denne hurtige metode kan snesevis af analytter hurtigt analyseres på en eftermiddag (se paneler i figur 3-5), mens den samme analyse ville kræveuger, hvis streng spektroskopi blev ansat. Da borsyrer er dynamiske arter, der kan koordinere nukleofiler gennem bors tom p-orbital, Miljanić brugt denne funktion til at udvikle hybrid sensorer sammensat af benzobisoxazole korsformede 4 og simpel, ikke-fluorescerende boronsyre tilsætningsstoffer B1 og B5 (figur 4). 11. 12 Denne metode fungerer som følger: korsformede 4 og boronsyrer kompleks i en forbigående kompleks 4 · n B1 (eller 4 · n B5), den præcise struktur af dette kompleks er i øjeblikket ukendt, men dens fluorescens adskiller sig fra den rene korsformede . Hvis denne løsning udsættes for Lewis basale analytter, kan de erstatte én eller begge-OH-grupper på boronsyre 13 således signifikant ændring af de elektroniske egenskaber af bor og til gengæld fluorescensen af hele komplekset. Ved hjælp af denne "stedfortrædende sensing"-metode, sansning af phenoler, organiske aminer og ureaer samtsom af små organiske og uorganiske anioner, kunne gennemføres.

I denne artikel præsenterer vi en tutorial om brugen af både direkte og stedfortrædende sensing metode til hurtigt kvalitativt skelne mellem strukturelt beslægtede (a) carboxylsyrer (figur 3), (b) borsyrer (figur 4) og, stedfortræder, ( c) organiske aminer (figur 5). At illustrere den brede anvendelighed af de rapporterede protokoller blev Bunz s cruciforms anvendes til at detektere carboxylsyrer, mens Miljanić s forbindelser blev anvendt til at detektere borsyrer, og gennem en hybrid sensor, små organiske aminer. Vi formoder, at disse sensorer kan være let udskiftes uden større konsekvenser for kvaliteten af ​​analyt diskrimination.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Påvisning af carboxylsyrer Brug Distyrylbis (arylethynyl) benzen Cruciforms

  1. Forbered en frisk stamopløsning af cruciforms 1-3 med en koncentration på 1,0 x 10 -3 mol / L i DCM. Det er ikke nødvendigt at anvende spektroskopiske kvalitet opløsningsmidler ACS reagenskvalitet renhed er tilstrækkelig.
  2. Brug af stamopløsninger fra 1,1 fremstilling af 100 ml hver af 2,0 x 10 -6 M opløsning af 1-3 i dichlormethan (DCM), ethylacetat (EtOAc), acetonitril (AN), N, N-dimethylformamid (DMF), isopropylalkohol (I PrOH) og methanol (MeOH). Det er ikke nødvendigt at anvende spektroskopiske kvalitet opløsningsmidler ACS reagenskvalitet renhed er tilstrækkelig.
  3. Afvejes 0,65 mmol (88,2 til 124,2 mg) af analysanden carboxylsyre A1 - A10 i 5 ml dram hætteglas, tilsættes 5 ml af de løsninger udarbejdet i 2.1 og ryst hætteglasset. Hvis heterogene, bør den tilsvarende løsning overlades til at henstå (filtrering er unødvendig). Dette fører til en samlet concentration af 0,13 M (31 g / l) af carboxylsyren.
  4. Fange digitale fotografier af fluorescens i et mørkt rum i fravær af omgivende lys. Den fotografiske setup (Figur 2) indeholder et digitalt kamera (Canon EOS 30D) er udstyret med en målsætning (EFS 18-55 mm zoomobjektiv) og to UV-lamper (excitationsbølgelængde 365 nm). De reducerede hætteglas skal placeres under de to UV-lamper til maksimal eksponering med en afstand på 60 cm mellem kameralinsen og prøvehætteglas. Eksponeringstider blev varieret for hver løsning at producere billeder afspejler farven af ​​emissionen (0,25-15 sek).

2.. Påvisning af borsyrer Brug Benzobisoxazole Cruciforms

  1. Forbered en 1,0 x 10 -4 M opløsning af korsformede 4 i DCM. Det er ikke nødvendigt at bruge spektroskopisk kvalitet opløsningsmiddel, ACS reagenskvalitet renhed er tilstrækkelig.
  2. Forbered fem individuelle løsninger for hver boronsyre analyt ved at opløse 50 mg (0,24 til 0,41 mmol)af analysanden i 3 ml hver af acetonitril (AN), 1,2,4-trichlorbenzen (TCB), dichlormethan (DCM), cyclohexan (CH), og chlorbenzen (CB). Dette bør resultere i ca. 16,7 g / L løsninger med hensyn til hver analyt. Det er ikke nødvendigt at anvende spektroskopiske kvalitet opløsningsmidler ACS reagenskvalitet renhed er tilstrækkelig.
  3. Overfør 1,8 ml af hver af de analyt opløsninger fremstillet i 2.2 i fem separate 10 x 10 mm kvartskuvetter (almindeligt anvendt til UV / Vis-spektroskopi). Derefter tilsættes 20 ul af korsformede opløsning fremstillet i 2,1 i hver af de fem kuvetter, og rør de to opløsninger for at homogenisere. Hvis nogen udfældning observeres, bør den tilsvarende løsning, blot overlades til at henstå (filtrering er unødvendig).
  4. Placer alle fem kuvetter på en glasplade og bestråle dem med en håndholdt UV-lampe (365 nm) fra toppen. UV-lampen skal placeres på en måde, der sikrer lige bestråling til alle fem hætteglas.
  5. Sørg for, at rummet er dark (slukke lyset, blokere vinduer og andre kilder til naturligt og kunstigt lys), og straks tage en digital fotografi af emissions farver løsninger. Miljanić et al. have brugt to digitale kamera modeller: FujiFilm FinePix S9000 og Canon EOS Rebel T3i, med en 45 cm afstand mellem kameralinsen og prøvekuvetterne. Lukkerhastighed var 0,5 sek.

3.. Påvisning af Amin Analytter Brug Benzobisoxazole Cruciform / boronsyrer Hybrid Sensing System

  1. Forbered (mindst) 80 ml ​​af hver af 1,0 x 10 -6 M opløsninger af korsformede 4 i acetonitril (AN), 1,2,4-trichlorbenzen (TCB), cyclohexan (CH), dichlormethan (DCM), og chloroform (CF ).
  2. Opløs B1 (152.6 mg, 0,80 mmol) i 40 ml af hver af de løsninger udarbejdet i 3.1.
  3. Opløs B5 (97,6 mg, 0,80 mmol) i 40 ml af hver af de løsninger udarbejdet i 3.1.
  4. Umiddelbart efter de løsninger der er beskrevet i punkt 3.2 og 3.3 er forberedt, skal du brugem (2 ml hver) for at opløse den ønskede amin analyt (40 mg, 0,19 til 0,47 mmol). For hver amin analyt, bør ti løsninger fremstilles: fem med B1 og fem med B5 som tilsætningsstoffer. Det er ikke nødvendigt at anvende spektroskopiske kvalitet opløsningsmidler ACS reagenskvalitet renhed er tilstrækkelig.
  5. For hver analyt. Overføre portioner af ti tilberedte analyt / boronsyre / korsformede 4 løsninger i ti separate kvartskuvetter Placere disse to fem-kuvette sæt (én for 4/B1, én for 4/B5) på en glasplade, bestråle ved 365 nm ved en håndholdt UV-lampe, og straks fotografi på indstillingerne beskrevet i 2.5 ovenfor.

4.. Image Processing og Numerisk Analyt Diskrimination

  1. Brug af Adobe PhotoShop eller et lignende billede-processing program, skåret ud af en repræsentativ firkantet segment fra digitale fotografier af emissions farver hver fotograferet hætteglas. Organisere disse udskæringer i paneler svarende til dem i fig 3B, 4 og 5
  2. Hvis kvantificering af forskellene i emission farve ønskes, kan R / G / B-værdier hentes fra paneler i 4,1 og derefter statistisk behandlet. Frit downloades Colour Contrast Analyzer 14 kan anvendes til dette formål. For at opnå relative standardafvigelser af emissions farver ene analyt i forhold til et andet (f.eks forbindelser B1 og B2, figur 4), er følgende ligning anvendes:
    Ligning 1
  3. Ligningen fra 4,2 anvendes også til at identificere ukendte carboxylsyre analytter. Derfor hver afvigelse aftales mellem det ukendte analysanden til alle stoffer af kalibreringen datasæt. Den mindste afvigelse angiver tilsvarende indhold.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

At illustrere potentiale korsformede fluoroforer i sensing og diskriminere nært beslægtede analytter, er tre klasser af resultaterne præsenteres. Først, 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen cruciforms 1-3 (fig. 1) anvendes til at skelne mellem strukturelt beslægtede carboxylsyrer A1-A10 er vist i figur 3. Derefter benzobisoxazole-baserede korsformede 4 (fig. 1) er blevet anvendt til at analysere boronsyrer B1-B9 (figur 4). Endelig korsformede 4 anvendes i kombination med boronsyrer B1 og B5 til at analysere amin analytter vist i figur 5.

Brug korsformede fluoroforer 1-3 i seks forskellige opløsningsmidler, blev de fluorescerende respons fandtes at være afhængig af koncentrationen og den strukturelle identitet af en carboxylsyre. Figur 3B viser den digitalt optaget emission farve af alle fluorofor, opløsningsmiddel, carboxylsyregrupper kombinationer. Ther array udviser 18 karakteristiske emission farver pr analyt, som kan bruges til entydigt at karakterisere en analyt. Brug af R / G / B værdier emission farve, kan alle analytter anes i forhold til carboxylsyrer A1-A10 og identificeret som vist på autokorrelation plot i figur 3C.

Ved hjælp af en helt analog procedure, der boronsyrer B1-B9 let skelnes fra hinanden ved hjælp af korsformede 4, som det fremgår af emission farve panelet og korrelationen grafen i figur 4 viste.

Analyse af aminer opnås ved hjælp af in situ dannede komplekser af korsformede 4 med et stort overskud af boronsyre tilsætningsstoffer B1 og B5. På nuværende tidspunkt er strukturen af ​​disse komplekser ukendt, selv om de sandsynligvis involvere enten koordinerende NB binding, eller anden form for hydrogenbinding mellem de borsyrer og nitrogenatomer i korsformede. Disse komplekser - hvis emission farver er different fra dem af den rene korsformede - kan reagere på amin analytter i to måder. Aminer mere grundlæggende end pyridin (forbindelser N1-N3 i figur 5) fortrænge korsformede 4 fra sine komplekser med boronsyre tilsætningsstoffer, således regenererende emissions farver af ren kompleksbunden korsformede 4.. På den anden side mindre grundlæggende arter (dvs. anilinderivater og substituerede urinstoffer, N4-N12 i figur 5) synes at binde til 4 · n ARB (OH) 2 komplekset uden at ødelægge det og denne begivenhed resulterer i modulering af kompleksets fluorescensemission. Derfor er stedfortrædende sensing metode er kendetegnet ved en udjævning effekt, kan hvori analytter over vis grænse basicitet ikke længere skelnes fra hinanden.

Figur 1
Figur 1. Korsformede fluoroforer 1-4, based på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen (1-3) og benzobisoxazole (4) kerner, kan anvendes til kvalitativt skelne strukturelt beslægtede carboxylsyrer, borsyrer, aminer og andre analytter. Click her for at se større figur .

Figur 2
Figur 2. Opsætning til at tage digitale billeder af emission farve og transformation til R / G / B-værdier.

Figur 3
Figur 3.. (A) Undersøgt carboxylsyrer. (B) Array af digitale fotografier dannet af XF 1-3 anvender seks forskellige opløsningsmidler og ti DIFskellige carboxylsyrer (- = reference A1 = 4-hydroxybenzoesyre, A2 = 4-hydroxyphenyleddikesyre, A3 = ibuprofen A4 = aspirin, A5 = phenyleddikesyre, A6 = 4-chlorphenyleddikesyre, A7 = benzoesyre, A8 = 3 ,5-dihydroxybenzoesyre; A9 = 2,4-dichlorbenzoesyre, A10 = 5-iodosalicylic acid), digitale fotografier blev taget under sort lys bestråling (excitationsbølgelængde 365 nm) (C) Autocorrelation plot dannet af fluorescerende reaktioner (kodet. i R / G / B-værdier) af de carboxylsyrer A1-A10 fra arrayet på venstre side. Z-aksen repræsenterer den relative standardafvigelse R / G / B værdier carboxylsyre A1. Klik her for at se større figur .

Figur 4
Figur 4.. Diskrimination af strukturelly nært beslægtet organoboronic syrer B1-B9 (venstre) kan opnås ved anvendelse af opløsninger af korsformede 4 i forskellige opløsningsmidler (centrale panel, TCB = 1,2,4-trichlorbenzen, CH = cyclohexan, DCM = dichlormethan, CB = chlorbenzen; AN = aceto-nitril). Til højre, korrelation diagram af forskellige analytter 'R / G / B-værdier. Klik her for at se større figur .

Figur 5
Figur 5. Diskrimination af organiske aminer og ureaer N1-N12 ved hjælp af et hybrid sensing system bestående af korsformede 4 og boronsyre tilsætningsstoffer B1 og B5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollerne til kvalitativ diskrimination er beskrevet i dette papir og video holder betydeligt potentiale i rutinemæssige kvalitetsanalyser, hvor selv et minimalt trænet operatør kunne skelne forskelle i sammensætning, eller afvigelser fra et veldefineret formel. Praktiske denne teknik kunne forbedres yderligere ved hjælp af simple cellphone kameraer, som i kombination med mønster-og image-anerkendelse software såsom Google Goggles, kunne matche de indspillede emissions farver til den database over kendte kompositioner. Enkel fotografering af emissions farver er cirka to størrelsesordener hurtigere at streng fluorescens emissionsspektroskopi analyse og i mange tilfælde kan matche spektroskopi i sin evne til at skelne mellem forskellige analytter.

Mens de præsenterede protokoller er meget selektive i kræsne strukturelle forskelle mellem analytter, er de ikke meget følsomme. Typisk, analytkoncentrationer fra flere gvæddere per liter er forpligtet til at modulere cruciforms 'emissions farver. Således vores metoder er usandsynligt, at spille en rolle i analyser af sporstoffer ingredienser. Men deres styrke ligger i at analysere arter, som er tilgængelige i store mængder, men er følsomme over for nedbrydning eller forfalskning: lægemidler, tilsætningsstoffer, kemiske basisprodukter eller alkoholiske drikkevarer.

Ikke desto mindre kunne fluorophores 1-4 i princippet gøres mere følsom ved at styrke bindingsaffiniteter for analytter. Som deres pyridin og aminfunktionaliteter er basiske af natur, vil ændringen af ​​pyridinringen eller anilin for mere specifikke eller alkaliske funktionaliteter være en lovende start at mindske påvisningsgrænserne. For eksempel er 2-methylpyridin og 2,6-dimethylpyridin mere basisk end pyridin og derfor samspillet af sure analytter og fluorofor bør forbedre. En anden måde at forbedre påvisningen ville være brugen af ​​en guanidin-funktionaliteti stedet for den alkylerede amin. Endelig kunne følsomhed selv-samlet 4/boronic syre sensing system forbedres ved at skifte fra boronsyre til en mere elektrofilt bor kilde, såsom PhBF 2, hvilket ville øge kompleksdannelse konstant for komplekset. Flere af disse syntetiske ruter er undervejs i vores laboratorier.

Advarsel findes: analyse af fluorescerende signal optaget med et digitalt kamera er afhængig af farverummet og lukkertid, ifølge vores seneste resultater 15 Derfor RGB-værdierne for en emission farve adskiller sig noget, afhængigt af kameraets justeringer.. Følgende justeringer kan foretages på de fleste kameraer: hvidbalance, lukkertid, film følsomhed, fokal blænde, dataformat (RAW-filer eller JPEG-filer) og farverum (dvs. sRGB, Adobe RGB eller ProPhotoRGB). Den bedste strategi for at sikre konstans af emissionen farve reaktion er at holde hvidbalance, filmenfølsomhed, og omdrejningspunktet blænde konstant og kun variere lukkertiden. De fleste af de problemer løses, når omdanne RGB-værdierne i koordinater for CIE LUV farverum og brug kun nuance koordinerer u 'v' uden nogen lysstyrken information. Til denne transformation, er det vigtigt at kende farverummet af det optagne billede. Brug lysstyrke fjernet farve koordinater er identifikationen af ​​en ukendt analyt stærkt forbedret, når der har optagne billeder med forskellige RGB intensiteter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har intet at afsløre.

Acknowledgments

Arbejde i Bunz laboratorium på Georgia Institute of Technology blev støttet delvist af National Science Foundation (NSF-CHE 07.502.753), og arbejdet på Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg blev finansieret af "Struktur und Innovationsfond des Landes Baden-Württemberg." Arbejde i Miljanić laboratorium på University of Houston blev finansieret af National Science Foundation KARRIERE program (CHE-1.151.292), Welch Foundation (tilskud nr. E-1768), University of Houston (UH) og dens lille Grant program og Texas Center for superledning ved 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

Kemi Kemiteknik Aminer analytisk kemi organisk kemi spektrofotometri (ansøgning) spektroskopisk kemisk analyse (ansøgning) heterocycliske forbindelser fluorescens korsformede benzobisoxazole alkyn lægemidler kvalitetskontrol billedbehandling
Kvalitativ Identifikation af carboxylsyrer, borsyrer og Aminer Brug korsformede Fluoroforer
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