Waiting
Elaborazione accesso...

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

Chemistry

Kvalitativ Identifiering av karboxylsyror, boronsyror och aminer Använda Cruciform Fluoroforer

Published: August 19, 2013 doi: 10.3791/50858

Summary

Cross-konjugerade korsformade fluoroforer baserade på 1,4-distyryl-2 kan ,5-bis (arylethynyl) bensen och bensobisoxazol kärnor kan användas för att kvalitativt identifiera olika Lewis sura och Lewisbasfunktionell analyter. Denna metod förlitar sig på skillnaderna i utsläpp färgar av cruciforms som observeras vid analyt tillägg. Strukturellt närbesläktade arter kan särskiljas från varandra.

Abstract

Molekylär cruciforms är X-formade system där två konjugeringsförfaranden axlar skär varandra vid en central kärna. Om en axel av dessa molekyler är substituerad med elektron-givare, och den andra med elektron-acceptorer, kommer cruciforms 'HOMO lokalisera längs elektronrik och LUMO längs den elektron-fattig axel. Denna rumsliga isolering av cruciforms "gräns molekylorbitaler (ramarna för ömsesidiga åtaganden) är avgörande för deras användning som sensorer, eftersom analyt som binder till den korsformade undantagslöst ändrar sin HOMO-LUMO gap och tillhörande optiska egenskaper. Med denna princip utvecklade Bunz och Miljanic grupper 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) bensen och bensobisoxazol cruciforms, respektive, vilka fungerar som optiska sensorer för metalljoner, karboxylsyror, boronsyror, fenoler, aminer och anjoner. De utsläpp färgerna iakttas när dessa korsformade blandas med analyter är mycket känsliga för detaljerna i analyt struktur och - på grund av cruciforms "laddning-separated exciterade tillstånd - till lösningsmedel i vilket utsläpp observeras. Strukturellt närbesläktade arter kan kvalitativt särskiljas inom flera analyt klasser: (a) karboxylsyror, (b) boronsyror, och (c) metaller. Använda en hybrid sensorsystem består av bensobisoxazol cruciforms och boronic tillsatser syra, kunde vi också att urskilja bland strukturellt likartad: (d) små organiska och oorganiska anjoner, (e) aminer, och (f) fenoler. Metoden som används för denna kvalitativa distinktion är ytterst enkel. Utspädda lösningar (typiskt 10 -6 M) av cruciforms i flera off-the-shelf lösningsmedel placeras i UV / Vis flaskor. Därefter är analyter av intresse tillsattes, antingen direkt som fast material, eller i koncentrerad lösning. Fluorescens förändringar sker nästan omedelbart och kan registreras genom standard digital fotografering med en semi-professionell digitalkamera i ett mörkt rum. Med minimal grafisk manipulation,representativt cut-outs av fotografier emissionsfärg kan ordnas i paneler som tillåter snabb blotta ögat distinktion mellan analyter. För kvantifiering ändamål, kan Röd / Grön / Blå värden extraheras ur dessa fotografier och erhållna numeriska data kan statistiskt bearbetas.

Introduction

Molekylära cruciforms definieras som X-formade kors-konjugerade molekyler i vilka två konjugeringsförfaranden kretsar skär varandra på en central kärna. 1,2,3 Med lämplig donor-acceptor-substitution, kan dessa molekyler lokalisera rumsligt sina gränsen molekylorbitaler (ramarna för ömsesidiga åtaganden), så att den högsta ockuperade molekylära orbital (HOMO) befinner dominant längs elektronrik axel av molekylen, medan den lägsta lediga molekyl-orbital (LUMO) har den största delen av dess densitet placerad utmed elektronemitterande dålig arm av molekylen. Sådan rumslig isolering av ramarna för ömsesidiga åtaganden är viktigt i tillämpningar av dessa cruciforms som sensorer för små molekyler, eftersom analytbindning till den korsformade alltid ändrar sin HOMO-LUMO gap och tillhörande optiska egenskaper. Detta beteende har visats i cruciforms baserade på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) bensen, en 1,2,4,5-tetrakisethynylbenzene, 4 och bensobisoxazol 5,6 strukturellmotiv. Eftersom alla tre klasser av molekyler är naturligt fluorescerande, tillät denna metodik deras användning som små molekyler sensorer. I alla tre exemplen cruciforms substituerad med Lewisbasfunktionell pyridin och dialkylanilin grupper och var således mottaglig för Lewis sura analyter, såsom protoner och metalljoner. 1,4,5,7,8,9

Under 2011, har Bunz och medarbetare visade 10 att fluorescensen svaren från 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) bensen cruciforms 1-3 (Figur 1) dramatiskt varieras beroende på strukturen av karboxylsyran används för att inducera protonering av den korsformade. Därefter Miljanic et al. Visade att bensobisoxazol cruciforms såsom 4 (figur 1) visar också mycket specifika fluorescens utsläpp svar på strukturellt relaterade karboxylsyror, och att liknande distinktion kan ses bland mycket likartade organoboronsyror, alltför. 11 ursprunget till dennahögselektiva utsläpp färgförändringar är i dagsläget oklart, och är troligen komplexa - som fluorescensdämpning av elektron fattiga analyter, kvarvarande analyt fluorescens, och protonation-inducerade förskjutning av cruciforms 'emissionsmaxima alla förmodligen spela en roll. Ändå är förmågan att diskriminera mellan strukturellt relaterade analyter betydande, särskilt eftersom statistiskt relevant skillnad kan erhållas utan behov av att utföra uttömmande UV / Vis absorption eller fluorescens karakterisering av optiska respons cruciforms till analyter. Istället enkla fotografier av utsläpp färg är tillräckligt distinkt för att tillåta diskriminering bland strukturellt närbesläktade analyter, speciellt om fotografierna är tagna i olika lösningsmedel eller använda mer än en korsformad sensor. Med denna snabba metod kan dussintals analyter kan snabbt analyseras i en eftermiddag (se paneler i figurerna 3-5), medan samma analys skulle krävaveckor om rigorös spektroskopi användes. Eftersom boronsyror är dynamiska arter som kan samordna nukleofiler genom bors tomma p-orbital, använde Miljanic denna funktion för att utveckla hybrid sensorer består av bensobisoxazol korsformade 4 och enkla icke-fluorescerande borsyra tillsatser syra B1 och B5 (Figur 4). 11, 12 Denna metod fungerar på följande sätt: korsformade 4 och boronsyror komplex in i en övergående komplex 4 · n B1 (eller 4 · n B5), den exakta strukturen av detta komplex är för närvarande okänd, men dess fluorescens skiljer sig från den rena korsformade . Om denna lösning exponerad för Lewisbasfunktionell analyter, kan de ersätta en eller båda-OH-grupper på boronsyra, 13 sålunda signifikant förändra de elektroniska egenskaperna av bor och, i sin tur, fluorescensen för hela komplexet. Med denna "ställföreträdande sensing" metodik, avkänning av fenoler, organiska aminer och urea, samtsom av små organiska och oorganiska anjoner, skulle kunna uppnås.

I detta papper presenterar vi en handledning om användning av både direkta och ställföreträdande avkänning metod för att snabbt kvalitativt skilja mellan strukturellt besläktade (a) karboxylsyror (Figur 3), (b) boronsyror (Figur 4), och, vicariously, ( c) organiska aminer (Figur 5). För att illustrera den breda användbarheten av de rapporterade protokollen, var Bunz s cruciforms används för att upptäcka karboxylsyror, medan Miljanic s föreningar för att detektera boronsyror, och, genom en hybrid sensor, små organiska aminer. Vi antar att dessa sensorer kan lätt bytas ut utan stora konsekvenser för kvaliteten på analyt diskriminering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Ett. Detektering av Karboxylsyror Använda Distyrylbis (arylethynyl) bensen Cruciforms

  1. Bered en färsk stamlösning av cruciforms 1-3 med en koncentration av 1,0 x 10 -3 mol / L i DCM. Det är inte nödvändigt att använda spektroskopiska kvalitet lösningsmedel; ACS reagenskvalitet renhet är tillräcklig.
  2. Använda stamlösningarna från 1,1 förbereda 100 ml vardera av 2,0 x 10 -6 M lösning av 1-3 i diklormetan (DCM), etylacetat (EtOAc), acetonitril (AN), N, N-dimetylformamid (DMF), isopropylalkohol (i PrOH) och metanol (MeOH). Det är inte nödvändigt att använda spektroskopiska kvalitet lösningsmedel; ACS reagenskvalitet renhet är tillräcklig.
  3. Väg upp 0,65 mmol (88,2 till 124,2 mg) av analyten karboxylsyra A1 - A10 i 5 ml dram flaskor, tillsätt 5 ml av lösningarna beredda på 2,1 och skaka flaskan. Om heterogen, bör den motsvarande lösningen lämnas att sedimentera (filtrering är onödigt). Detta leder till en total concentranson av 0,13 M (31 g / L) av karboxylsyran.
  4. Fånga digitala fotografier av fluorescens i ett mörkt rum i frånvaro av omgivande ljus. Den fotografiska setup (figur 2) innefattar en digital kamera (Canon EOS 30D) utrustad med ett mål (EFS 18-55 mm zoomobjektiv) och två UV-lampor (exciteringsvåglängd 365 nm). De uncapped flaskorna ska placeras under de två UV-lampor för maximal exponering med ett avstånd på 60 cm mellan kameralinsen och flaskor prov. Exponeringstider varierades för varje lösning för att producera bilder som speglar färgen på utsläpp (0,25-15 sek).

2. Detektering av Boronic Syror Använda bensobisoxazol Cruciforms

  1. Bered en 1,0 x 10 -4 M lösning av korsformade 4 i DCM. Det är inte nödvändigt att använda spektroskopisk kvalitet lösningsmedel; ACS reagenskvalitet renhet är tillräcklig.
  2. Bered fem individuella lösningar för varje boronsyra analyt, genom upplösning av 50 mg (0,24 till 0,41 mmol)av analyten i 3 ml vardera av acetonitril (AN), 1,2,4-triklorbensen (TCB), diklormetan (DCM), cyklohexan (CH), och klorbensen (CB). Detta bör resultera i ca. 16,7 g / L lösningar med avseende på varje analyt. Det är inte nödvändigt att använda spektroskopiska kvalitet lösningsmedel; ACS reagenskvalitet renhet är tillräcklig.
  3. Överför 1,8 ml av varje analyt som bereds i 2,2 i fem separata 10 x 10 mm kvartskyvetter (vanligen används för UV / Vis-spektroskopi). Sedan till 20 | il av den korsformade lösningen framställd i 2,1 i vardera av de fem kyvetter och rör de två lösningarna för att homogenisera. Om någon fällning observeras, bör motsvarande lösning bara lämnas att sedimentera (filtrering är onödigt).
  4. Placera alla fem kyvetter på en glasplatta och bestråla dem med en handhållen UV-lampa (365 nm) från toppen. UV-lampa ska placeras på ett sätt som säkerställer lika bestrålning med alla fem flaskor.
  5. Se till att rummet är dark (släck lampor, blockera fönstren och andra källor av naturligt och artificiellt ljus) och ta genast ett digitalt fotografi av utsläpp färger lösningarna. Miljanic et al. har använt två digitala kameramodeller: FujiFilm FinePix S9000 och Canon EOS Rebel T3i, med ett 45 cm avstånd mellan kameralinsen och kyvetter prov. Slutartid var 0,5 sek.

Tre. Detektering av Amine analyter med användning bensobisoxazol Cruciform / Boronic Syror Hybrid Sensing System

  1. Förbered (åtminstone) 80 ml ​​vardera av 1,0 x 10 -6 M lösningar av korsformiga 4 i acetonitril (AN), 1,2,4-triklorbensen (TCB), cyklohexan (CH), diklormetan (DCM), och kloroform (CF ).
  2. Lös B1 (152,6 mg, 0,80 mmol) i 40 ml av var och en av de lösningar som framställts i 3.1.
  3. Lös B5 (97,6 mg, 0,80 mmol) i 40 ml av var och en av de lösningar som framställts i 3.1.
  4. Omedelbart efter de lösningar som beskrivs i 3.2 och 3.3 är beredda, användm (2 ml vardera) för att lösa den önskade aminen analyten (40 mg, 0,19-0,47 mmol). För varje amin analyt, bör tio lösningarna vara beredd: fem med B1 och fem med B5 som tillsatser. Det är inte nödvändigt att använda spektroskopiska kvalitet lösningsmedel; ACS reagenskvalitet renhet är tillräcklig.
  5. För varje analyt, överföring portioner av de tio beredda analyt / boronsyra / korsformade 4 lösningar till tio separata kvartskyvetter. Placera dessa två fem-kyvett uppsättningar (en för 4/B1, en för 4/B5) på en glasskiva, bestråla vid 365 nm med en handhållen UV-lampa, och omedelbart fotografi med de inställningar som beskrivs i 2.5 ovan.

4. Bildbehandling och numeriskt Analyte Diskriminering

  1. Använda Adobe PhotoShop eller liknande bildhanteringsprogram, skär ut ett representativt torg segment från digitala fotografier av utsläpp färgerna på varje fotograferad flaska. Organisera dessa utskärningarna i paneler som liknar de i fig. 3B, 4 och 5
  2. Om kvantifiering av skillnader i utsläpp färg önskas, kan R / G / B-värden extraheras från paneler i 4,1 och sedan statistiskt behandlas. Fritt nedladdningsbara Colour Contrast Analyzer 14 kan användas för detta ändamål. För att erhålla relativa standardavvikelser för utsläpp färgar av en analyt i förhållande till ett annat (t.ex. föreningar B1 och B2, figur 4), skall följande ekvation användas:
    Ekvation 1
  3. Ekvationen från 4,2 används också för att identifiera okända karboxylsyragrupper analyter. Därför varje avvikelse avgörs mellan den okända analyt till alla ämnen av kalibreringen datamängden. Den minsta avvikelse tyder motsvarande ämne.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

För att illustrera potentialen i korsformade fluoroforema i avkänning och diskriminera närbesläktade analyter, är tre klasser av resultat presenteras. Först, 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) bensen cruciforms 1-3 (Figur 1) används för att diskriminera mellan strukturellt besläktade karboxylsyror A1-A10 som visas i figur 3. Därefter (figur 1) bensobisoxazol-baserade korsformade 4 har använts för att analysera boronsyror B1-B9 (Figur 4). Slutligen är korsformigt 4 används i kombination med boronsyror B1 och B5 för att analysera amin analyter visas i figur 5.

Använda korsformade fluoroforer 1-3 i sex olika lösningsmedel, var de fluorescerande svaren visat sig vara beroende av koncentrationen och den strukturella identiteten av en karboxylsyra. Figur 3B visar digitalt inspelat emissionsfärg av alla fluorofor, lösningsmedel, karboxylsyra-kombinationer. Thär array uppvisar 18 karakteristiska utsläpp färger per analyt, som kan användas för att unikt karakterisera en analyt. Använda R / G / B-värdena för utsläpp färg kan alla analyter urskiljas i förhållande till karboxylsyror A1-A10 och identifieras såsom visas i autokorrelationen plotten i Figur 3C.

Med hjälp av en helt analog procedur är borsyror B1-B9 lätt särskiljas från varandra med hjälp av korsformade 4, vilket framgår av emissionsfärg panelen och korrelationen grafen som visas i figur 4.

Analys av aminer uppnås med hjälp av in situ bildade komplex av korsformade 4 med ett stort överskott av borsyra tillsatser B1 och B5. För närvarande är strukturen för dessa komplex är okända, även om de sannolikt innebära antingen koordinativ NB bindning, eller någon form av vätebindning mellan de boronsyror och kväveatomer i den korsformade. Dessa komplex - vars utsläpp färger är different sig från den rena korsformade - kan reagera på amin analyter på två sätt. Aminer mer grundläggande än pyridin (föreningarna N1-N3 i fig 5) tränga korsformade 4 från sina komplex med boronsyragrupper tillsatser, alltså regenerera utsläpp färger ren icke komplex korsformade 4. Å andra sidan, mindre basiska arter (dvs. anilinderivat och substituerade karbamider, N4-N12 i fig 5), synes binda till 4 · n ArB (OH) 2-komplexet utan att förstöra den och detta resulterar evenemang i moduleringen av komplexets fluorescensemission. Därför är ställföreträdande avkänning metod kännetecknas av en utjämnande effekt, kan vari analyter över viss tröskel av basicitet inte längre skiljas från varandra.

Figur 1
Figur 1. Korsformade fluoroforerna 1-4, bå grundval av 1,4--distyryl 2 ,5-bis (arylethynyl) bensen (1-3) och bensobisoxazol (4) kärnor, kan användas för att kvalitativt särskilja strukturellt besläktade karboxylsyror, boronic syror, aminer, och andra analyter. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 2
Figur 2. Inställning för att ta digitala bilder av utsläpp färg och omvandling till R / G / B-värden.

Figur 3
Figur 3. (A) Undersökte karboxylsyror. (B) Array av digitala bilder som bildas av XF 1-3 med sex olika lösningsmedel och tio DIFka karboxylsyror (- = referens, A1 = 4-hydroxibensoesyra, A2 = 4-hydroxifenylättiksyra, A3 = ibuprofen; A4 = aspirin, A5 = fenylättiksyra; A6 = 4-klorfenylättiksyra, A7 = bensoesyra; A8 = 3 ,5-dihydroxibensoesyra, A9 = 2,4-diklorobensoesyra, A10 = 5-iodosalicylic acid), var digitala fotografier tagna under svart ljus bestrålning (excitationsvåglängd 365 nm) (C) Autocorrelation plot bildas från de fluorescerande svar (kodat. i R / G / B-värden) av karboxylsyrorna A1-A10 från arrayen på vänster sida. Z-axeln representerar den relativa standardavvikelsen för R / G / B-värden till karboxylsyra A1. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 4
Figur 4. Diskriminering av strukturellaly närbesläktade organoboronsyror B1-B9 (vänster) kan uppnås med hjälp av lösningar av korsformade 4 i olika lösningsmedel (central panel, TCB = 1,2,4-triklorbensen, CH = cyklohexan, DCM = diklormetan, CB = klorbensen; AN = Aceto-nitril). Till höger, korrelation diagram över olika analyter "R / G / B-värden. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 5
Figur 5. Diskriminering av organiska aminer och urea N1-N12 med en hybrid sensorsystem består av korsformade 4 och borsyra tillsatser syra B1 och B5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollen för kvalitativ diskriminering som beskrivs i detta dokument och video håller betydande potential i rutinmässig kvalitetskontroll analyser, där även ett minimalt utbildad operatör kunde urskilja skillnaderna i sammansättning, eller avvikelser från en väldefinierad formel. Användbarheten av denna teknik skulle kunna förbättras ytterligare genom att använda enkla mobilkameror, vilket, i kombination med mönster-och bild-erkännande programvara som Google Goggles, kunde matcha de inspelade utsläpp färgerna till databasen över kända kompositioner. Enkel fotografering av utsläppsrätter färger är ungefär två storleksordningar snabbare att rigorösa fluorescensemissionsspektroskopi analys, och i många fall kan matcha spektroskopi i sin förmåga att urskilja mellan olika analyter.

Medan de presenterade protokollen är mycket selektiva i omdömesgilla strukturella skillnader mellan analyter, är de inte särskilt känsliga. Typiskt analytkoncentrationer av flera gbaggar per liter krävs för att modulera cruciforms 'utsläpp färger. Således våra metoder är sannolikt att spela en roll i analyser av spårämnen ingredienser. Dock ligger deras styrka i att analysera arter som finns i stora mängder, men är känsliga för nedbrytning eller förfalskning: läkemedel, livsmedelstillsatser, baskemikalier, eller alkoholhaltiga drycker.

Ändå kunde fluoroforer 1-4 i princip göras känsligare genom att förbättra bindningsaffiniteterna för analyter. Som deras pyridin och funktioner amin är grundläggande i naturen, skulle en ändring av pyridinringen eller anilin till mer specifika eller alkaliska funktionaliteter vara en lovande start för att minska de detektionsgränser. Till exempel 2-metylpyridin och 2,6-dimetylpyridin är mer basisk än pyridin och därför samspelet av sura analyter och fluorofor bör förbättra. Ett annat sätt att förbättra detektion skulle vara användningen av en guanidinfunktionaliteti stället för den alkylerade aminen. Slutligen kan känsligheten hos själv-monterade 4/boronic syra avkännande systemet förbättras genom att byta från boronsyra till en mer elektrofil borkälla, såsom PhBF 2, vilket skulle öka komplexbildning konstant för komplexet. Flera av dessa syntetiska rutter pågår i våra laboratorier.

Problem finns: en analys av fluorescerande signal inspelad med en digital kamera är beroende av färgrymd och slutartid, enligt våra senaste rön 15 Därför, RGB-värdena hos ett utsläpp färg skiljer sig något beroende på kamerans inställningar.. Följande justeringar kan göras på de flesta kameror: vitbalans, slutartid, film känslighet, fokal bländare, dataformat (RAW-filer eller JPEG-filer), och färgrymd (dvs sRGB, Adobe RGB, eller ProPhotoRGB). Den bästa strategin för att garantera beständigheten i emissionsfärg svaret är att hålla vitbalans, filmenkänslighet, och i fokus bländare konstant och bara variera slutartiden. De flesta av frågorna är lösta när omvandla RGB-värdena in koordinaterna för CIE LUV färgrymd och använd bara nyansen samordnar u 'v' utan ljusstyrkan information. För denna omvandling är det viktigt att känna till färgrymden på den inspelade bilden. Använda ljusstyrka-bort färgen koordinater, är identifiering av en okänd analyt förbättrats avsevärt när man har inspelade bilder med olika RGB intensitet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har inget att lämna ut.

Acknowledgments

Arbete i Bunz laboratorium vid Georgia Institute of Technology stöddes delvis av National Science Foundation (NSF-CHE 07.502.753) och arbetet vid Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg har finansierats av "Struktur und Innovationsfond des Landes Baden-Württemberg". Arbete i Miljanic laboratorium vid University of Houston har finansierats av National Science Foundation KARRIÄR program (CHE-1.151.292), Welch Foundation (bidrag nr. E-1768), University of Houston (UH) och dess Small Grant program, och Texas Centrum för supraledning vid HU.

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 (applikation) spektroskopisk kemisk analys (applikation) heterocykliska föreningar fluorescens korsformade bensobisoxazol alkyn läkemedel kvalitetskontroll imaging
Kvalitativ Identifiering av karboxylsyror, boronsyror och aminer Använda Cruciform 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