$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
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.