Name: Identyfikacja jakościowa kwasów karboksylowych, kwasów boronowych i amin przy użyciu fluoroforów krzyżowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: Poznaj metodę jakościowej identyfikacji kwasów karboksylowych, kwasów boronowych i amin przy użyciu fluoroforów krzyżowych. Technika wykorzystuje zależność emisji od rozpuszczalnika i analitu.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca w laboratorium Bunza w Georgia Institute of Technology była częściowo wspierana przez National Science Foundation (NSF-CHE 07502753), a praca na Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg była finansowana przez "Struktur und Innovationsfond des Landes Baden-Württemberg". Prace w laboratorium Miljanića na Uniwersytecie w Houston zostały sfinansowane przez program CAREER Narodowej Fundacji Nauki (CHE-1151292), Fundację Welcha (grant nr E-1768), Uniwersytet w Houston (UH) i jego program Small Grant oraz Texas Center for Superconductivity na UH.

1. Wykrywanie kwasów karboksylowych przy użyciu krzyżowych struktur distyrylbis(aryletynylo)benzenu
<ol>
	<li>Przygotuj świeży roztwór zapasowy cruciformów 1-3 o stężeniu 1,0 x 10-3 mol/L w DCM. Nie jest konieczne stosowanie rozpuszczalników czystości spektroskopowej; wystarczająca jest czystość klasy odczynników ACS.</li>
	<li>Używając roztworów zapasowych z punktu 1.1, przygotuj po 100 ml roztworów o stężeniu 2,0 x 10-6 M związków 1-3 w dichlorometanie (DCM), octanie etylu (EtOAc), acetonitrylu (AN), N,N-dimetyloformamidzie (DMF), alkoholu izopropylowym (iPrOH) i metanolu (MeOH). Nie jest konieczne stosowanie rozpuszczalników czystości spektroskopowej; wystarczająca jest czystość klasy odczynników ACS.</li>
	<li>Odważ 0,65 mmol (88,2-124,2 mg) analizowanego kwasu karboksylowego A1 - A10 do fiolek dram o pojemności 5 ml, dodaj 5 ml roztworów przygotowanych w punkcie 2.1 i wstrząśnij fiolką. W przypadku powstania mieszaniny niejednorodnej, odpowiedni roztwór należy odstawić do odstania (filtrowanie nie jest konieczne). Prowadzi to do uzyskania całkowitego stężenia kwasu karboksylowego wynoszącego 0,13 M (31 g/L).</li>
	<li>Wykonaj cyfrowe fotografie fluorescencji w ciemni, przy braku światła otoczenia. Układ fotograficzny (Rycina 2) obejmuje aparat cyfrowy (Canon EOS 30D) wyposażony w obiektyw (zoom EFS 18-55 mm) oraz dwie lampy UV (długość fali wzbudzenia 365 nm). Niezakorkowane fiolki należy umieścić pod dwiema lampami UV dla maksymalnej ekspozycji, zachowując odległość 60 cm między obiektywem aparatu a fiolkami z próbkami. Czas naświetlania był różny dla każdego roztworu, aby uzyskać obrazy odzwierciedlające kolor emisji (0,25 - 15 s).</li>
</ol>
2. Wykrywanie kwasów boronowych przy użyciu krzyżowych struktur benzobisoksazolu
<ol>
	<li>Przygotować roztwór cruciform 4 o stężeniu 1.0 x 10-4 M w DCM. Nie ma potrzeby stosowania rozpuszczalnika o czystości spektroskopowej; wystarczająca jest czystość stopnia odczynników ACS.</li>
	<li>Przygotować pięć oddzielnych roztworów dla każdego analitycznego kwasu boronowego, rozpuszczając 50 mg (0.24-0.41 mmol) anality w 3 ml każdego z następujących rozpuszczalników: acetonitrylu (AN), 1,2,4-trichlorobenzenu (TCB), dichlorometanu (DCM), cykloheksanu (CH) i chlorobenzenu (CB). Powinno to skutkować uzyskaniem roztworów o stężeniu ok. 16.7 g/L w odniesieniu do każdego anality. Nie ma potrzeby stosowania rozpuszczalników o czystości spektroskopowej; wystarczająca jest czystość stopnia odczynników ACS.</li>
	<li>Przenieść 1.8 ml każdego z roztworów anality przygotowanych w punkcie 2.2 do pięciu oddzielnych kuwet kwarcowych o wymiarach 10 x 10 mm (powszechnie stosowanych w spektroskopii UV/Vis). Następnie dodać 20 μl roztworu cruciform przygotowanego w punkcie 2.1 do każdej z pięciu kuwet i wymieszać oba roztwory w celu homogenizacji. W przypadku zaobserwowania wytrącania osadu, odpowiedni roztwór należy po prostu pozostawić do osadzenia (filtrowanie nie jest konieczne).</li>
	<li>Umieścić wszystkie pięć kuwet na szklanej płycie i naświetlać je od góry za pomocą przenośnej lampy UV (365 nm). Lampa UV powinna być ustawiona w taki sposób, aby zapewnić równomierne naświetlanie wszystkich pięciu fiolek.</li>
	<li>Upewnić się, że w pomieszczeniu jest ciemno (wyłączyć światła, zasłonić okna i inne źródła światła naturalnego i sztucznego) i natychmiast wykonać cyfrową fotografię kolorów emisji roztworów. Miljanić et al. użyli dwóch modeli aparatów cyfrowych: FujiFilm FinePix S9000 oraz Canon EOS Rebel T3i, przy odległości 45 cm między obiektywem aparatu a kuwetami z próbkami. Czas naświetlania wynosił 0.5 sec.</li>
</ol>
3. Detekcja analitów aminowych przy użyciu hybrydowego systemu sensorycznego opartego na benzobisoksazolu w kształcie krzyża i kwasach boronowych
<ol>
	<li>Przygotować (co najmniej) po 80 ml roztworów cruciform 4 o stężeniu 1,0 x 10-6 M w acetonitrylu (AN), 1,2,4-trichlorobenzenie (TCB), cykloheksanie (CH), dichlorometanie (DCM) i chloroformie (CF).</li>
	<li>Rozpuścić B1 (152,6 mg, 0,80 mmol) w 40 ml każdego z roztworów przygotowanych w punkcie 3.1.</li>
	<li>Rozpuścić B5 (97,6 mg, 0,80 mmol) w 40 ml każdego z roztworów przygotowanych w punkcie 3.1.</li>
	<li>Bezpośrednio po przygotowaniu roztworów opisanych w punktach 3.2 i 3.3, wykorzystać je (po 2 ml każdego) do rozpuszczenia wybranej aminy analitycznej (40 mg, 0,19-0,47 mmol). Dla każdej aminy analitycznej należy przygotować dziesięć roztworów: pięć z dodatkiem B1 i pięć z dodatkiem B5. Nie jest wymagane stosowanie rozpuszczalników czystości spektroskopowej; wystarczająca jest czystość klasy odczynników ACS.</li>
	<li>Dla każdego analitycznego przenieść alikwoty z dziesięciu przygotowanych roztworów analitycznej/kwasu boronowego/cruciform 4 do dziesięciu oddzielnych kuwet kwarcowych. Umieścić te dwa zestawy po pięć kuwet (jeden dla 4/B1, jeden dla 4/B5) na szklanej płycie, naświetlać falą o długości 365 nm za pomocą przenośnej lampy UV i natychmiast sfotografować, stosując ustawienia opisane powyżej w punkcie 2.5.</li>
</ol>
4. Przetwarzanie obrazu i numeryczne rozróżnianie analitów
<ol>
	<li>Używając programu Adobe PhotoShop lub podobnego programu do przetwarzania obrazów, wytnij reprezentatywny kwadratowy fragment z cyfrowych fotografii kolorów emisji każdej z fotografowanych probówek. Zorganizuj te wycinki w panele podobne do tych przedstawionych na Rysunkach 3B, 4 oraz 5. Panele te w wielu przypadkach umożliwiają szybkie rozróżnienie analitów gołym okiem.</li>
	<li>Jeśli wymagana jest kwantyfikacja różnic w kolorze emisji, wartości R/G/B mogą zostać wyodrębnione z paneli w punkcie 4.1, a następnie poddane analizie statystycznej. W tym celu można wykorzystać bezpłatnie dostępny program Colour Contrast Analyzer14. Aby uzyskać względne odchylenia standardowe kolorów emisji jednego analitu względem innego (np. związków B1 i B2, Rysunek 4), stosuje się następujące równanie: 
	<img alt="Równanie różnicy kolorów; koncepcja stanu równowagi statycznej; analiza wzoru; diagram edukacyjny." src="/files/ftp_upload/50858/50858eq1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 1"></li>
	<li>Równanie z punktu 4.2 jest również wykorzystywane do identyfikacji nieznanych analitów kwasów karboksylowych. W związku z tym wyznacza się każde odchylenie między nieznanym analitem a wszystkimi substancjami z zestawu danych kalibracyjnych. Najmniejsze odchylenie wskazuje na odpowiednią substancję.</li>
</ol>

<ol><li>Zucchero, A. J., McGrier, P. J., Bunz, U. H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-conjugated+cruciform+fluorophores%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Cross-conjugated cruciform fluorophores.</a> Acc. Chem. Res. 43 (3), 397-408 (2010).</li>
<li>Feldman, A. K., Steigerwald, M. L., Guo, X., Nuckolls, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+electronic+devices+based+on+single-walled+carbon+nanotube+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Molecular electronic devices based on single-walled carbon nanotube electrodes.</a> Acc. Chem. Res. 41 (12), 1731-1741 (2008).</li>
<li>Galbrecht, F., Bünnagel, T., Bilge, A., Scherf, <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGalbrecht%2C+F+%22Functional+Organic+Materials%22">Functional Organic Materials</a>. Müller, T. J. J., Bunz, U. H. F. , Wiley-VCH. Weinheim. 83(2007).</li>
<li>Marsden, J. A., Miller, J. J., Shirtcliff, L. D., Haley, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-property+relationships+of+donor%2Facceptor-functionalized+tetrakis%28phenylethynyl%29benzenes+and+bis%28dehydrobenzoannuleno%29+benzenes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Structure-property relationships of donor/acceptor-functionalized tetrakis(phenylethynyl)benzenes and bis(dehydrobenzoannuleno) benzenes.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (8), 2464-2476 (2005).</li>
<li>Lim, J., Albright, T. A., Martin, B. R., Miljanić, O. Š <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Benzobisoxazole+cruciforms%3A+heterocyclic+fluorophores+with+spatially+separated+frontier+molecular+orbitals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Org.+Chem%22%5BJournal%5D)">Benzobisoxazole cruciforms: heterocyclic fluorophores with spatially separated frontier molecular orbitals.</a> J. Org. Chem. 76 (24), 10207-10219 (2011).</li>
<li>Lirag, R. C., Le, H. T. M., Miljanić, O. Š <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((L-shaped+benzimidazole+fluorophores%3A+synthesis%2C+characterization+and+optical+response+to+bases%2C+acids+and+anions%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">L-shaped benzimidazole fluorophores: synthesis, characterization and optical response to bases, acids and anions.</a> Chem. Commun. , (2013).</li>
<li>Hauck, M., Schoenhaber, J., Zucchero, A. J., Hardcastle, K. I., Mueller, T. J. J., Bunz, U. H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenothiazine+cruciforms%3A+synthesis+and+metallochromic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Org.+Chem%22%5BJournal%5D)">Phenothiazine cruciforms: synthesis and metallochromic properties.</a> J. Org. Chem. 72 (18), 6714-6725 (2007).</li>
<li>Zucchero, A. J., Wilson, J. N., Bunz, U. H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cruciforms+as+functional+fluorophores%3A+response+to+protons+and+selected+metal+ions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Cruciforms as functional fluorophores: response to protons and selected metal ions.</a> J. Am. Chem. Soc. 128 (36), 11872-11881 (2006).</li>
<li>Wilson, J. N., Bunz, U. H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Switching+of+intramolecular+charge+transfer+in+cruciforms%3A+metal+ion+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Switching of intramolecular charge transfer in cruciforms: metal ion sensing.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (12), 4124-4125 (2005).</li>
<li>Davey, E. A., Zucchero, A. J., Trapp, O., Bunz, U. H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discrimination+of+organic+acids+using+a+three+molecule+array+based+upon+cruciform+fluorophores%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Discrimination of organic acids using a three molecule array based upon cruciform fluorophores.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (20), 7716-7718 (2011).</li>
<li>Lim, J., Nam, D., Miljanić, O. Š <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+carboxylic+and+organoboronic+acids+and+phenols+with+a+single+benzobisoxazole+fluorophore%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Sci%22%5BJournal%5D)">Identification of carboxylic and organoboronic acids and phenols with a single benzobisoxazole fluorophore.</a> Chem. Sci. 3 (2), 559-563 (2012).</li>
<li>Lim, J., Miljanić, O. Š <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Benzobisoxazole+fluorophore+vicariously+senses+amines%2C+ureas%2C+anions%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Benzobisoxazole fluorophore vicariously senses amines, ureas, anions.</a> Chem. Commun. 48 (83), 10301-10303 (2012).</li>
<li>Braga, D., Polito, M., Bracaccini, M., D'Addario, D., Tagliavini, E., Sturba, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+organometallic+building+blocks+for+molecular+crystal+engineering.+2.+Synthesis+and+characterization+of+pyridyl+and+pyrimidyl+derivatives+of+diboronic+acid%2C+Fe%28%CE%B75-C5H4+-+B%28OH%292%292%5D%2C+and+of+pyridyl+boronic+acid%2C+%5BFe%28%CE%B75-C5H4-4-C5H4N%29%28%CE%B75-C5H4+-+B%28OH%292%29%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Organometallics%22%5BJournal%5D)">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)].</a> Organometallics. 22 (10), 2142-2150 (2003).</li>
<li>Colour Contrast Analyser 2-2 for Web Pages [Internet]. , Available from:
		
	 <a target="_blank" href="http://www.visionaustralia.org.au/info.aspx?page=628">http://www.visionaustralia.org.au/info.aspx?page=628</a> (2012).</li>
<li>Schwaebel, T., Trapp, O., Bunz, U. H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+photography+for+the+analysis+of+fluorescence+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Sci%22%5BJournal%5D)">Digital photography for the analysis of fluorescence responses.</a> Chem. Sci. 4 (3), 273-281 (2013).</li>
</ol>

Nie mamy nic do ujawnienia.

Protokoły dyskryminacji jakościowej opisane w tym artykule i filmie mają znaczny potencjał w rutynowych analizach jakości, w których nawet minimalnie przeszkolony operator może dostrzec różnice w składzie lub odchylenia od dobrze zdefiniowanej formuły. Praktyczność tej techniki może być dodatkowo zwiększona dzięki zastosowaniu prostych kamer w telefonach komórkowych, które w połączeniu z oprogramowaniem do rozpoznawania wzorów i obrazów, takim jak Google Goggles, mogą dopasowywać zarejestrowane kolory emisji do bazy dany...

Molekularne formy krzyżowe są definiowane jako cząsteczki sprzężone krzyżowo w kształcie litery X, w których dwa obwody koniugacji przecinają się w centralnym rdzeniu. 1,2,3 Przy odpowiednim podstawieniu donor-akceptor, cząsteczki te mogą przestrzennie lokalizować swoje graniczne orbitale molekularne (FMO), tak że najwyżej zajęty orbital molekularny (HOMO) znajduje się dominująco wzdłuż osi bogatej w elektrony cząsteczki, podczas gdy najniższy niezajęty orbital molekularny (LUMO) ma większość swojej gęstości umieszczonej wzdłuż ramienia cząsteczki ubogiego w elektrony. Taka izolacja przestrzenna FMO jest niezbędna w zastosowaniach tych krzyży jako czujników dla małych cząsteczek, ponieważ wiązanie analitu z kształtem krzyża niezmiennie zmienia jego szczelinę HOMO-LUMO i związane z nią właściwości optyczne. Zachowanie to wykazano w kształtach krzyżowych opartych na motywach strukturalnych 1,4-distyryl-2,5-bis(arylethynylo)benzen,1,2,4,5-tetrakisetynylobenzen,4 i benzobisoksazolu5,6. Ponieważ wszystkie trzy klasy cząsteczek są z natury fluorescencyjne, metodologia ta pozwoliła na ich zastosowanie jako czujników małocząsteczkowych. We wszystkich trzech przykładach rośliny krzyżowe zostały zastąpione zasadowymi grupami pirydyny i dialkiloniliny Lewisa, a zatem reagowały na kwaśne anality Lewisa, takie jak protony i jony metali. 1,4,5,7,8,9
W 2011 roku Bunz i współpracownicywykazali, że reakcje fluorescencyjne 1,4-distyryl-2,5-bis(arylethynylo)benzenu krzyżowego 1 - 3 (Rysunek 1) dramatycznie różniły się w zależności od struktury kwasu karboksylowego użytego do wywołania protonowania krzyża. Następnie Miljanić i in. wykazali, że benzobisoksazole krzyżowe, takie jak 4 (ryc. 1), wykazują również wysoce specyficzne reakcje emisji fluorescencji na strukturalnie pokrewne kwasy karboksylowe i że podobne rozróżnienie można zaobserwować również wśród bardzo podobnych kwasów organoboronowych. 11 Pochodzenie tej wysoce selektywnej emisji zmian koloru jest obecnie niejasne i najprawdopodobniej jest złożone - jako wygaszanie fluorescencji przez anality ubogie w elektrony, fluorescencja analitu resztkowego i wywołane protonacją przesunięcie maksymalnych emisji krzyżowców prawdopodobnie odgrywają pewną rolę. Niemniej jednak zdolność do rozróżniania strukturalnie spokrewnionych analitów jest znacząca, zwłaszcza że statystycznie istotne rozróżnienie można uzyskać bez konieczności przeprowadzania wyczerpującej absorpcji UV/Vis lub fluorescencji charakterystyki optycznej odpowiedzi krzyżowych na anality. Zamiast tego, proste fotografie barwy emisyjnej są wystarczająco wyraźne, aby umożliwić rozróżnienie między strukturalnie blisko spokrewnionymi analitami, zwłaszcza jeśli zdjęcia są wykonane w różnych rozpuszczalnikach lub przy użyciu więcej niż jednego czujnika krzyżowego. Korzystając z tej szybkiej metodologii, dziesiątki analitów można szybko przeanalizować w ciągu jednego popołudnia (patrz panele na rysunkach 3-5), podczas gdy ta sama analiza zajęłaby tygodnie, gdyby zastosowano rygorystyczną spektroskopię. Ponadto, ponieważ kwasy boronowe są gatunkami dynamicznymi, które mogą koordynować nukleofile przez pusty orbital p boru, Miljanić wykorzystał tę cechę do opracowania czujników hybrydowych składających się z benzobisoksazolu w kształcie krzyża 4 i prostych niefluorescencyjnych dodatków kwasu borowego B1 i B5 (Figura 4). 11,12 Metodologia ta działa w następujący sposób: kompleks kwasów krzyżowych 4 i boronowych w przejściowy kompleks 4·nB1 (lub 4·nB5); Dokładna struktura tego kompleksu jest obecnie nieznana, ale jego fluorescencja różni się od czystej rośliny krzyżowej. Jeśli roztwór ten zostanie wystawiony na działanie podstawowych analitów Lewisa, mogą one zastąpić jedną lub obie grupy -OH na kwasie boronowym, zmieniając w ten sposób znacząco właściwości elektronowe boru, a co za tym idzie, fluorescencję całego kompleksu. Korzystając z tej metodologii "detekcji zastępczej", można było osiągnąć wykrywanie fenoli, amin organicznych i mocznika, a także małych anionów organicznych i nieorganicznych.
W tym artykule prezentujemy tutorial na temat wykorzystania metodologii detekcji zarówno bezpośredniej, jak i zastępczej, aby szybko jakościowo rozróżnić strukturalnie powiązane (a) kwasy karboksylowe (Rysunek 3), (b) kwasy boronowe (Rysunek 4) i, zastępczo, (c) aminy organiczne (Rysunek 5). Aby zilustrować szerokie zastosowanie zgłoszonych protokołów, do wykrywania kwasów karboksylowych wykorzystano krzyżowe kształty Bunza, podczas gdy związki Miljanića wykorzystano do wykrywania kwasów borowych oraz, za pomocą czujnika hybrydowego, małych amin organicznych. Zakładamy, że czujniki te można by łatwo wymieniać bez większych konsekwencji dla jakości dyskryminacji analitów.

<table><tbody><tr><td>Cykloheksan (CH)</td><td>Mallinckrodt</td><td>4878-02</td><td></td></tr><tr><td>Chlorobenzen (CB)</td><td>JT Baker</td><td>9179-1</td><td></td></tr><tr><td>1,2,4-trichlorobenzen (TCB)</td><td>Alfa Aesar</td><td>19390</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorometan (DCM) - MiljaniÄ‡</td><td>Mallinckrodt</td><td>4879-06</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitryl (AN)</td><td>Mallinckrodt</td><td>2856-10</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform (CF)</td><td>Mallinckrodt</td><td>4440-19</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorometan (DCM) - Bunz</td><td>Sigma Aldrich</td><td>24233</td><td></td></tr><tr><td>Octan etylu (EtOAc)</td><td>Brenntag</td><td>10010447</td><td>Dodatkowa destylacja</td></tr><tr><td>Acetonitryl (AN)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34851</td><td></td></tr><tr><td>Dimetyloformamid (DMF)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>38840</td><td></td></tr><tr><td>2-Propanol (iPrOH)</td><td>Uniwersytet Ruprechta-Karola&auml; t Heidelberg, Zentralbereich Neuenheimer Feld</td><td>69595</td><td></td></tr><tr><td>Metanol (MeOH)</td><td>VWR</td><td>20847.295</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 4-hydroksybenzoesowy (A1)</td><td>Fluka</td><td>54630</td><td></td></tr><tr><td>(4-hydroksyfenylo)octowy (A2)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H50004</td><td></td></tr><tr><td>Ibuprofen (A3)</td><td>ABCR</td><td>AB125950</td><td></td></tr><tr><td>Aspiryna (A4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A5376</td><td></td></tr><tr><td>Kwas fenylooctowy (A5)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P16621</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 4-chlorofenylooctowy (A6)</td><td>Kwas Sigma Aldrich</td><td>139262</td><td></td></tr><tr><td>benzoesowy (A7)</td><td>Merck</td><td>8222571000</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 3,5-dihydroksybenzoesowy (A8)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D110000</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 2,4-dichlorobenzoesowy (A9)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>139572</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 2-hydroksy-5-jodobenzoesowy (A10)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I10600</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 2,6-dichlorofenyloboronowy (B1)</td><td>TCI</td><td>D3357</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 3,5-bis(trifluorometylo)fenyloboronowy (B2)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>471070</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 4-merkaptophenyloboronowy (B3)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>524018</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 4-metoksyfenyloboronowy (B4)</td><td>TCI</td><td>M1126</td><td></td></tr><tr><td>Kwas benzenoboronowy (B5)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A14257</td><td></td></tr><tr><td>Kwas cykloheksyboronowy (B6)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>556580</td><td></td></tr><tr><td>Kwas 3-pirydyloboronowy (B7)</td><td>Kwas</td> 4-nitrofenyloboronowy (B8) Sigma Aldrich <td>512125</td> 673854 <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Kwas</td></tr> <tr><td>pentafonenyloboronowy (B9)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>465097</td><td></td></tr><tr><td>Trietyloamina (N1)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A12646</td><td></td></tr><tr><td>Piperydyna (N2)</td><td>JT Baker</td><td>2895-05</td><td></td></tr><tr><td>Piperazyna (N3)</td><td>Aldrich</td><td>P45907</td><td></td></tr><tr><td>1,4-diaminobenzen (N4)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A15680</td><td></td></tr><tr><td>1,3-diaminobenzen (N5)</td><td>Eastman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,2-diaminobenzen (N6)</td><td>TCI</td><td>P0168</td><td></td></tr><tr><td>4-metoksyanilina (N7)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A10946</td><td></td></tr><tr><td>Anilina (N8)</td><td>Acros</td><td>22173-2500</td><td></td></tr><tr><td>4-nitroanilina (N9)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A10369</td><td></td></tr><tr><td>N,N-difenylomocznik (N10)</td><td>Alfa Aesar</td><td>A18720</td><td></td></tr><tr><td>N,N-dimetylomocznik (N11)</td><td>Alfa Aesar</td><td>B21329</td><td></td></tr><tr><td>Mocznik (N12)</td><td>Mallinckrodt</td><td>8648-04</td><td></td></tr><tr><td>Canon EOS 30D (obiektyw EFS 18-55 mm zoom)</td><td>Canon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Canon EOS Rebel T3i (obiektyw EFS 18-55 mm zoom)</td><td>Canon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FujiFilm FinePix S9000</td><td>Fuji</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

identyfikacja jakościowa kwasów karboksylowych, kwasów boronowych i amin przy użyciu fluoroforów krzyżowych

Qualitative Identification of Carboxylic Acids, Boronic Acids, and Amines Using Cruciform Fluorophores

Molekularne krzyże to systemy w kształcie litery X, w których dwie osie koniugacji przecinają się w centralnym rdzeniu. Jeśli jedna oś tych cząsteczek zostanie podstawiona donorami elektronów, a druga akceptorami elektronów, HOMO krzyżowych będzie zlokalizowany wzdłuż osi bogatej w elektrony, a LUMO wzdłuż osi ubogiej w elektrony. Ta przestrzenna izolacja granicznych orbitali molekularnych (FMO) krzyżowców jest niezbędna do ich wykorzystania jako czujników, ponieważ wiązanie analitu z kształtem krzyża niezmiennie zmienia jego przerwę HOMO-LUMO i związane z tym właściwości optyczne. Korzystając z tej zasady, grupy Bunza i Miljanića opracowały odpowiednio 1,4-distyryl-2,5-bis(arylethynylo)benzen i benzobisoksazol w postaci krzyżowych, które działają jako czujniki fluorescencyjne jonów metali, kwasów karboksylowych, kwasów boronowych, fenoli, amin i anionów. Barwy emisyjne obserwowane po zmieszaniu tych krzyży z analitami są bardzo wrażliwe na szczegóły struktury analitu i - ze względu na stany wzbudzone rozdzielone ładunkiem - na rozpuszczalnik, w którym obserwuje się emisję. Strukturalnie blisko spokrewnione gatunki można jakościowo wyróżnić w ramach kilku klas analitów: a) kwasy karboksylowe; b) kwasy borowe i c) metale. Korzystając z hybrydowego systemu detekcji składającego się z benzobizoksazolowych roślin krzyżowych i dodatków kwasu boronowego, byliśmy również w stanie rozróżnić strukturalnie podobne: (d) małe aniony organiczne i nieorganiczne, (e) aminy i (f) fenole. Metoda użyta do tego jakościowego rozróżnienia jest niezmiernie prosta. Rozcieńczone roztwory (zwykle 10-6 M) roślin krzyżowych w kilku gotowych rozpuszczalnikach umieszcza się w fiolkach UV/Vis. Następnie dodaje się interesujące nas anality, albo bezpośrednio w postaci ciał stałych, albo w stężonym roztworze. Zmiany fluorescencji zachodzą praktycznie natychmiast i można je zarejestrować za pomocą standardowej fotografii cyfrowej za pomocą półprofesjonalnego aparatu cyfrowego w ciemnym pomieszczeniu. Przy minimalnej manipulacji graficznej, reprezentatywne wycinki kolorowych zdjęć emisyjnych można rozmieścić w panele, które umożliwiają szybkie rozróżnienie analitów gołym okiem. W celu ilościowego określenia wartości koloru czerwonego/zielonego/niebieskiego można wyodrębnić z tych zdjęć, a uzyskane dane liczbowe można przetworzyć statystycznie.

Aby zilustrować potencjał fluoroforów krzyżowych w wykrywaniu i rozróżnianiu blisko spokrewnionych analitów, przedstawiono trzy grupy wyników. Po pierwsze, krzyżowe struktury 1,4-distyryl-2,5-bis(aryletynylo)benzenu 1-3 (Rysunek 1) zostały wykorzystane do rozróżnienia strukturalnie powiązanych kwasów karboksylowych A1-A10 przedstawionych na Rysunku 3. Następnie krzyżowa struktura 4 na bazie benzobisoksazolu (Rysunek 1) została użyta do analizy kwasów boronowych B1-B9 (<s...

Krzyżowo sprzężone fluorofory krzyżowe oparte na jądrach 1,4-distyryl-2,5-bis(arylethynylo)benzenu i benzobisoksazolu mogą być używane do jakościowej identyfikacji różnych analitów Lewisa kwasowych i zasadowych Lewisa. Metoda ta opiera się na różnicach w kolorach emisyjnych krzyży, które obserwuje się po dodaniu analitu. Strukturalnie blisko spokrewnione gatunki można odróżnić od siebie.

Identyfikacja jakościowa kwasów karboksylowych, kwasów boronowych i amin przy użyciu fluoroforów krzyżowych

Molecular cruciforms are X-shaped systems in which two conjugation axes intersect at a central core. If one axis of these molecules is substituted with ...

Ogólnym celem tej procedury jest wykorzystanie drobnocząsteczkowych czwórek flory w oparciu o tzw. geometrię krzyżową do analizy i jakościowego rozróżnienia analitów z kilku klas związków. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie roztworów tych czujników krzyżowych w kilku różnych rozpuszczalnikach, wykorzystując w ten sposób ich emisję w wysokim stopniu zależną od rozpuszczalnika. Drugim krokiem jest wystawienie tych roztworów na działanie interesujących analitów, w tym kwasów karboksylowych, kwasów onowych lub amin organicznych, które można dodawać w postaci stałej lub w roztworze.Następnie połączone roztwory analitów czujników są naświetlane światłem ultrafioletowym o długości 365 nanometrów, co powoduje, że emitują światło w obszarze widzialnym. Te kolory emisji są fotografowane przy użyciu standardowej konfiguracji fotografii cyfrowej. Ostatnim krokiem jest wygenerowanie kolorowych paneli emisyjnych, które służą do wykrywania jakościowych różnic w emisji różnych roztworów analitów.Docelowo ta metoda fluorescencyjna będzie przydatna do szybkiej identyfikacji popularnych analitów w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak chromatografia, jest to, że może ona bezpośrednio analizować wysoce polarne anality bez konieczności podejmowania decyzji o pochodnej. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w rutynowej dziedzinie kontroli jakości, gdzie może być wykorzystana do szybkiego określenia, czy dobrze zdefiniowana kompozycja jest autentyczna, czy też została naruszona.Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ sama metoda wykorzystuje detekcję optyczną, a ze względu na jej ostateczne zastosowanie angażuje niewyspecjalizowanych operatorów. Procedurę zademonstrują Abel z Buns Laboratory w Heidelbergu i Rio Color Lire z mojego laboratorium na Uniwersytecie w Houston. Obaj absolwenci najpierw przygotowują świeże roztwory podstawowe roślin krzyżowych od pierwszego do trzeciego o stężeniu 50 miligramów na 10 mililitrów, di chlorometanu i odstawiają na bok.Odważyć 500 miligramów analitu kwasu karboksylowego w sześciu 16-mililitrowych fiolkach DR i dodać 16 mililitrów octanu etylu dichlorometanu, acetonitrylu nn, dimetyloformamidu, alkoholu izopropylowego lub metanolu. Następnie dodać 20 mikrolitrów roztworu podstawowego w kształcie krzyża do każdej fiolki i wstrząsnąć fiolką, jeśli jest niejednorodna, pozwól, aby odpowiedni roztwór osiadł. Umieść niezakorkowane fiolki na szklanej płytce pod lampą UV w odległości 60 centymetrów między obiektywem aparatu a fiolkami z próbkami.Włącz lampę UV i wyłącz światło w pomieszczeniu. Rób zdjęcia, zmieniając czasy naświetlania od 0,25 do 15 sekund dla każdego roztworu, aby uzyskać obrazy odzwierciedlające kolor remisji. Następnie przygotować 1,0 razy 10 do ujemnego czwartego roztworu molowego w kształcie krzyża czwartego w di Chlorometan i odstawić.Następnie przygotuj pięć oddzielnych roztworów dla każdego analitu kwasu onowego, rozpuszczając 50 miligramów analitu w trzech mililitrach acetonitrylu każdy. 1, 2, 4, trichlorobenzyna di chlorometan, cykloheina i chlorobenzyna. Przenieś 1,8 mililitra każdego z roztworów analitu do pięciu oddzielnych kuwet kwarcowych o wymiarach 10 na 10 milimetrów.Następnie dodaj 20 mikrolitrów wcześniej przygotowanego roztworu w kształcie krzyża do każdej z pięciu kuwet i wymieszaj oba roztwory do homogenizacji. Jeśli zaobserwuje się jakiekolwiek opady, poczekaj, aż odpowiedni roztwór opadnie. Umieść wszystkich pięciu weterynarzy Q na szklanej płytce i naświetlaj ich od góry.Używając ręcznej lampy UV 365 n, upewnij się, że pomieszczenie jest ciemne i natychmiast zrób cyfrowe zdjęcie kolorów emisji roztworów z odległością między obiektywem aparatu a kuwetami 45 centymetrów i czasem otwarcia migawki 0,5 sekundy. Następnie przygotuj co najmniej 80 mililitrów każdy 1,0 razy 10 do ujemnych sześciu roztworów molowych krzyża cztery w acetonitrylu 1 2 4, trichlorobenzen-cykloheksan di chlorometan i chloroform rozpuść 152,6 miligramów dwóch sześciu kwasów dwuchlorowych DI chlorofilu w 40 mililitrach każdego z roztworów w kształcie krzyża. Oddzielnie rozpuść 97,6 miligrama kwasu fenyloonowego w 40 mililitrach każdego z roztworów w kształcie krzyża.Następnie rozpuść 40 miligramów pożądanego analitu aminowego w dwóch mililitrach każdego roztworu w kształcie krzyża kwasu onowego. Dla każdego analitu Amina przygotuj pięć roztworów z dwoma sześcioma kwasami di chlorofilowo-onowymi i pięcioma roztworami z kwasem fenyloonowym jako dodatkami. Przenieś podwielokrotności 10 przygotowanych roztworów do 10 oddzielnych kuwet kwarcowych.Umieść dwa zestawy pięciu zestawów vete na szklanej płytce, naświetlaj na 365 nanometrów za pomocą ręcznego UV i natychmiast sfotografuj przy użyciu opisanych wcześniej ustawień za pomocą programu do przetwarzania obrazu. Wytnij reprezentatywny kwadratowy segment ze zdjęć cyfrowych kolorów emisji każdej sfotografowanej fiolki. Następnie uporządkuj te wycinanki w panele podobne do tych pokazanych tutaj.Jeśli pożądane jest ilościowe określenie różnic w kolorze emisji, należy wyodrębnić wartości koloru czerwonego, zielonego, niebieskiego z paneli, a następnie poddać je statystycznej obróbce, aby uzyskać względne odchylenia standardowe kolorów emisji jednego analitu względem drugiego. Użyj poniższego równania. Na koniec użyj równania do identyfikacji nieznanych analitów kwasu karboksylowego i określenia odchylenia między nieznanym analitem a wszystkimi substancjami z zestawu danych kalibracyjnych przy użyciu fluoru krzyżowego od jednego do trzech w sześciu różnych rozpuszczalnikach, stwierdzono, że odpowiedzi fluorescencyjne są zależne od stężenia i tożsamości strukturalnej przedstawionego na zdjęciu kwasu karboksylowego.Oto cyfrowo zarejestrowana barwa emisyjna wszystkich kombinacji kwasu karboksylowego z czterema rozpuszczalnikami flory. Ta tablica wykazuje 18 charakterystycznych kolorów emisji na analit, które można wykorzystać do jednoznacznego scharakteryzowania i analitu przy użyciu czerwonych, zielonych, niebieskich wartości koloru emisji. Wszystkie anality można rozróżnić w stosunku do kwasów karboksylowych, od jednego do 10 i zidentyfikować tak, jak pokazano na wykresie automatycznej korelacji tutaj, przy użyciu całkowicie analogicznej procedury.Kwasy onowe od B jeden do B 9 można łatwo odróżnić od siebie za pomocą krzyża czwórki, o czym świadczy panel kolorów emisji i pokazany tutaj wykres korelacji. Analizę amin przeprowadza się przy użyciu dwóch utworzonych kompleksów w kształcie krzyża czterech z dużym nadmiarem dodatków kwasu onowego, dwóch sześciu kwasów di chlorofilowych i kwasu fenylonowego. Kompleksy te, których barwy emisyjne różnią się od barw czystego krzyża, mogą reagować na anality aminowe na dwa sposoby.Środki bardziej zasadowe niż puryny wypierają czwórkę krzyżową z jej kompleksów dodatkami kwasu onowego, regenerując w ten sposób barwy emisyjne czystej niezłożonej czwórki krzyżowej. Z drugiej strony, mniej podstawowe gatunki wydają się wiązać z kompleksem kwasu onowego w kształcie krzyża, nie niszcząc go, a zdarzenie to powoduje modulację emisji fluorescencji kompleksów. Dlatego metodologia detekcji zastępczej charakteryzuje się efektem wyrównywania, w którym anality powyżej pewnego progu nie mogą być już od siebie odróżnione Po opanowaniu tej techniki można wykonać w ciągu kilku godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak analizować kwasy karboksylowe, kwasy baroni i środki przy użyciu prostej konfiguracji wykorzystującej krzyżową siłę grypy w zestawie kilku różnych rozpuszczalników. Nie zapominaj, że praca z rozpuszczalnikami organicznymi i lampami UV może być niebezpieczna, dlatego podczas wykonywania tej procedury należy zawsze zachować środki ostrożności, takie jak korzystanie z dobrze wentylowanych pomieszczeń i okularów.

qualitative-identification-carboxylic-acids-boronic-acids-amines

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Jakościowa identyfikacja kwasów karboksylowych, kwasów borowych i amin za pomocą krzyżowych fluoroforów

W tym filmie demonstrujemy wykrywanie kwasów sjalowych, kwasu N-acetyloneuraminowego i kwasu N-glikolylneuraminowego, za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej, HPLC, po derywatyzacji odpowiednim odczynnikiem do znakowania fluorescencyjnego, aby pomóc w wykrywaniu fluorescencji.

Wysokosprawna chromatografia cieczowa z odwróconymi fazami: solidna metoda oznaczania ilościowego znakowanych fluorescencyjnie i derywatyzowanych kwasów sjalowych wyizolowanych z wątroby myszy

Opisano zestaw testów kolorymetrycznych do szybkiego rozróżniania białek, RNA, DNA i cukrów redukujących w potencjalnie heterogenicznych próbkach biomolekularnych.

Szybkie testy kolorymetryczne w celu jakościowego rozróżnienia RNA i DNA w próbkach biomolekularnych

Przedstawiono operacyjnie prostą  procedurę syntezy orto-trifluorometoksylowanych pochodnych aniliny poprzez dwuetapową sekwencję O-trifluorometylacji N-arylo-N-hydroksyacetamidu, po której następuje termicznie indukowana wewnątrzcząsteczkowa migracjaOCF 3.

Protokół syntezy orto-trifluorometoksylowanych pochodnych aniliny

Proponujemy protokół do identyfikacji kwasów tłuszczowych bez potrzeby ich oczyszczania. Łączy informacje o czasach retencji z widmami masowymi trzech rodzajów pochodnych kwasów tłuszczowych: estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME), pochodnych 4,4-dimetyloksazoliny (DMOX) i estrów 3-pirydylokarbinylu (pikolinylu).

Identyfikacja kwasów tłuszczowych w Bacillus cereus

Fluorescencyjnie oznaczone antybiotyki są potężnymi narzędziami, które mogą być używane do badania wielu aspektów oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. W artykule opisano przygotowanie antybiotyków znakowanych fluorescencyjnie i ich zastosowanie do badania antybiotykooporności bakterii. Sondy mogą być wykorzystywane do badania mechanizmów oporności bakterii (np. wypływu) za pomocą spektrofotometrii, cytometrii przepływowej i mikroskopii.

Wizualizacja oporności bakterii za pomocą fluorescencyjnych sond antybiotykowych

Obecny protokół opisuje szczegółową metodę katalityczną na stole, która daje unikalną borylowaną pochodną ibuprofenu.

Synteza borylowanej pochodnej ibuprofenu w reakcjach sprzęgania krzyżowego Suzuki i borakarboksylacji alkenów

Ciąża prowadzi do znaczących zmian w składzie kwasów tłuszczowych w tkankach matki. Profile lipidowe można uzyskać za pomocą chromatografii gazowej, aby umożliwić identyfikację i ilościowe określenie kwasów tłuszczowych w poszczególnych klasach lipidów wśród szczurów karmionych różnymi dietami wysoko- i niskotłuszczowymi w czasie ciąży.

Zastosowanie chromatografii gazowej do analizy zmian składu kwasów tłuszczowych w tkance wątroby szczura w czasie ciąży

Nanoskopia sondy koloidalnej może być używana w różnych dziedzinach, aby uzyskać wgląd w fizyczną stabilność i kinetykę krzepnięcia systemów koloidalnych oraz pomóc w odkrywaniu leków i naukach o recepturach przy użyciu systemów biologicznych. Opisana w nim metoda dostarcza ilościowych i jakościowych środków do badania takich systemów.

Ilościowe i jakościowe badanie oddziaływań cząstka-cząstka za pomocą nanoskopii sondy koloidalnej

Syntetyczne sekwencje białek oparte na motywach konsensusu zazwyczaj ignorują współewoluujące resztki, które implikują zależności interpozycyjne (IPD).  IPD mogą być niezbędne do działania, a projekty, które je ignorują, mogą skutkować nieoptymalnymi wynikami.  Protokół ten wykorzystuje StickWRLD do identyfikacji IPD i pomaga w racjonalnym projektowaniu białek, co skutkuje bardziej wydajnymi wynikami.

Optymalizacja białek syntetycznych: identyfikacja zależności interpozycyjnych wskazujących na strukturalnie i/lub funkcjonalnie powiązane reszty

Przedstawiamy metodę oceny pirogenicznego węgla (PyC) w środowisku za pomocą kwasu polikarboksylowego benzenu (BPCA). Podejście specyficzne dla związku w unikalny sposób dostarcza jednoczesnych informacji o charakterystyce, ilości i składzie izotopowym (13C i 14C) PyC.

Charakterystyka, kwantyfikacja i analiza izotopowa specyficzna dla związku węgla pirogennego przy użyciu polikarboksylowych kwasów benzenowych (BPCA)

Poznaj metodę jakościowej identyfikacji kwasów karboksylowych, kwasów boronowych i amin przy użyciu fluoroforów krzyżowych. Technika wykorzystuje zależność emisji od rozpuszczalnika i analitu.

Identyfikacja jakościowa kwasów karboksylowych, kwasów boronowych i amin przy użyciu fluoroforów krzyżowych

Przeglądaj więcej filmów