Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Kvalitativ Identifikasjon av karboksylsyrer, boronsyrer, og aminer hjelp Cruciform fluorophores

Published: August 19, 2013 doi: 10.3791/50858

Summary

Kryss-konjugerte korskirke fluoroforer basert på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen og benzobisoxazole kjerner kan brukes til å identifisere kvalitativt forskjellige Lewis syre og Lewis-grunnleggende analytter. Denne metoden er avhengig av forskjellene i utslipp fargene på cruciforms som er observert på analytt tillegg. Strukturelt nært beslektede arter kan skilles fra hverandre.

Abstract

Molekylære cruciforms er X-formet systemer hvor to konjugering akser skjærer hverandre på en sentral kjerne. Hvis en akse av disse molekylene er substituert med elektron-donorer, og den andre med elektron-akseptorer, vil cruciforms 'Homo lokalisere langs den elektronrike og LUMO langs den elektron-fattig akse. Denne romlige isolering av cruciforms 'umodne molekylorbitalene (FMOs) er avgjørende for deres bruk som sensorer, siden analytt binding til den korsformede alltid endrer sin homo-LUMO gapet og de tilhørende optiske egenskaper. Ved hjelp av dette prinsipp utviklet Bunz og Miljanić gruppene 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen og benzobisoxazole cruciforms, henholdsvis, som fungerer som fluorescerende sensorer for metallioner, karboksylsyrer, boronsyrer, fenoler, aminer, samt anioner. Utslippskravene farger observert når disse korskirke er blandet med analytter er svært sensitive til detaljene i analytt struktur og - på grunn av cruciforms 'kostnad-separated eksiterte tilstander - til løsemiddel der utslipp er observert. Strukturelt nært beslektede arter kan kvalitativt skilles innenfor flere analytt klasser: (a) karboksylsyrer, (b) boronsyrer, og (c) metaller. Ved hjelp av en hybrid sensing system komponert fra benzobisoxazole cruciforms og borsyre tilsetningsstoffer, var vi også i stand til å skjelne mellom strukturelt lik: (d) små organiske og uorganiske anioner, (e) aminer, og (f) fenoler. Metoden som brukes for denne kvalitative forskjellen er svært enkel. Fortynnede løsninger (typisk 10 -6 M) av cruciforms i flere off-the-sokkel løsemidler er plassert i UV / Vis hetteglass. Deretter blir analytter av interesse tilsatt, enten direkte som faste stoffer eller i konsentrert løsning. Fluorescens endringer skjer nesten umiddelbart, og kan tas opp gjennom vanlig digital fotografering ved hjelp av en semi-profesjonelle digitalkamera i et mørkt rom. Med minimal grafisk manipulasjon,representative cut-outs av utslipp fargefotografier kan ordnes i paneler som tillater rask blotte øye skillet mellom analytter. For kvantifisering formål, kan Rød / grønn / blå verdier hentes ut fra disse bildene, og de oppnådde numeriske data kan statistisk behandlet.

Introduction

Molekylære cruciforms er definert som X-formet kryss-konjugerte molekyler hvor to konjugering kretser krysser hverandre på en sentral kjerne. 1,2,3 Med passende donor-akseptor substitusjon, kan disse molekyler romlig lokalisere deres grenseområder molekylorbitalene (FMOs), slik at den høyeste okkuperte molekylorbitalen (HOMO) bor dominant langs den elektronrike aksen av molekylet, mens den laveste uokkupert molekylorbitalen (LUMO) har den største delen av sin tetthet plassert langs den elektron-fattig arm av molekylet. Slike romlig isolering av FMOs er viktig i anvendelser av disse cruciforms som sensorer for små molekyler, siden analytt binding til den korsformede alltid endrer sin homo-LUMO gapet og de tilhørende optiske egenskaper. Dette problemet har blitt vist i cruciforms basert på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen, en 1,2,4,5-tetrakisethynylbenzene, 4 og benzobisoxazole 5,6 strukturellemotiver. Ettersom alle tre klasser av molekyler er iboende fluorescerende, tillot denne metodikken deres anvendelse som små-molekyl-sensorer. I alle tre eksemplene er cruciforms erstattes med Lewis grunnleggende pyridin og dialkylaniline grupper og var dermed lydhør overfor Lewis sure analyser, for eksempel protoner og metall ioner. 1,4,5,7,8,9

I 2011 Bunz og kolleger vist 10 at en fluorescens svarene av 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen cruciforms 1-3 (fig. 1) dramatisk varierte avhengig av strukturen av karboksylsyren brukt til å indusere protonering av korskirke. Deretter Miljanić et al. Demonstrert at benzobisoxazole cruciforms eksempel 4 (figur 1) viser også svært spesifikke fluorescensemisjon responser til strukturelt beslektet karboksylsyrer, og at tilsvarende forskjell kan sees blant svært lignende organoboronic syrer, også. 11. opphavet til dennesvært selektive utslipp fargeendringer er i dag uklart, og er mest sannsynlig kompleks - som fluorescensslukking av elektron dårlige analyser, gjenværende analytt fluorescens, og protonering-indusert skiftende av cruciforms 'utslipp maxima alle formodentlig spille en rolle. Ikke desto mindre er evnen til å diskriminere mellom strukturelt beslektet analytter betydelige, spesielt siden statistisk relevant forskjell kan oppnås uten behov for å utføre uttømmende UV / Vis absorpsjon eller fluorescens karakterisering av den optiske responsen av cruciforms til analytter. I stedet enkle fotografier av utslipp farge er tilstrekkelig distinkt å tillate diskriminering blant strukturelt nært beslektede analytter, spesielt hvis fotografier er tatt i forskjellige løsningsmidler eller ved hjelp av mer enn en korsformet sensoren. Ved hjelp av denne raske metode, kan en rekke analytter raskt analyseres i en ettermiddag (se paneler i figurene 3-5), mens den samme analyse ville kreveuker hvis strenge spektroskopi ble ansatt. Videre, siden boronic syrer er dynamiske arter som kan koordinere nukleofiler gjennom boron er tom p-orbital, brukte Miljanić denne funksjonen til å utvikle hybrid sensorer består av benzobisoxazole korsformet 4 og enkle, ikke-fluoriserende borsyre tilsetningsstoffer B1 og B5 (figur 4). 11. 12 Denne metodikken fungerer slik: cruciform 4 og boronic syrer komplekse i en forbigående kompleks 4 · n B1 (eller 4 · n B5), den nøyaktige strukturen i dette komplekset er i dag ukjent, men fluorescens skiller seg fra den rene korskirke . Hvis denne løsningen er utsatt for Lewis grunnleggende analytter, kan de erstatte en eller begge-OH-grupper på boronsyre, 13 dermed vesentlig endrer de elektroniske egenskaper av bor og, i sin tur, fluorescensen av hele anlegget. Ved hjelp av denne "vikarierende sensing" metodikk, sensing av fenoler, organiske aminer og ureas, samtsom små organiske og uorganiske anioner, kunne bli oppnådd.

I denne artikkelen presenterer vi en tutorial på bruk av både direkte og vikarierende sensing metode for å raskt kvalitativt skille mellom strukturelt beslektet (a) karboksylsyrer (figur 3), (b) boronic syrer (figur 4), og, stedfortredende, ( c) organiske aminer (figur 5). For å illustrere bred anvendelse av de rapporterte protokoller, ble Bunz er cruciforms brukes til å oppdage karboksylsyrer, mens Miljanić er forbindelser ble ansatt for å oppdage boronic syrer, og gjennom en hybrid sensor, små organiske aminer. Vi antar at disse sensorene kan være lett byttes uten store konsekvenser for kvaliteten på analytten diskriminering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

En. Påvisning av karboksylsyrer Bruke Distyrylbis (arylethynyl) benzen Cruciforms

  1. Tilbered en frisk stamløsning av cruciforms 1-3 med en konsentrasjon på 1,0 x 10 -3 mol / L i DCM. Det er ikke nødvendig å bruke spektroskopisk kvalitet løsningsmidler, men ACS reagenskvalitet renhet er tilstrekkelig.
  2. Ved hjelp av lager-løsninger fra 1,1 forberede 100 ml hver av 2,0 x 10 -6 M oppløsning av 1-3 i diklormetan (DCM), etylacetat (EtOAc), aceto-nitril (AN), N, N-dimetylformamid (DMF), isopropylalkohol (I PrOH) og metanol (MeOH). Det er ikke nødvendig å bruke spektroskopisk kvalitet løsningsmidler, men ACS reagenskvalitet renhet er tilstrekkelig.
  3. Vei opp 0,65 mmol (88,2 til 124,2 mg) av den analytt-karboksylsyre A1 - A10 i 5 ml ampuller dram, tilsett 5 ml av løsningene fremstilt i 2,1 og ryste ampullen. Ved heterogene, bør den korresponderende oppløsningen igjen for å avgjøre (filtrering er unødvendig). Dette fører til en total concentrasjon på 0,13 M (31 g / L) av karboksylsyren.
  4. Capture digitale bilder av fluorescens i et mørkt rom i fravær av omgivende lys. Det fotografiske oppsett (figur 2) inkluderer et digitalt kamera (Canon EOS 30D) er utstyrt med et objektiv (EFS 18-55 mm zoom objektiv) og to UV-lamper (eksitasjonsbølgelengde 365 nm). De uncapped hetteglass bør plasseres under to UV-lamper for maksimal eksponering med en avstand på 60 cm mellom kameralinsen og prøverør. Eksponeringstider ble variert for hver løsning for å produsere bilder som gjenspeiler fargen på utslipp (0,25 - 15 sec).

2. Påvisning av boronic Syrer Bruke Benzobisoxazole Cruciforms

  1. Forbered en 1,0 x 10 -4 M løsning av cruciform 4 i DCM. Det er ikke nødvendig å bruke spektroskopisk kvalitet løsningsmiddel; ACS reagenskvalitet renhet er tilstrekkelig.
  2. Forbered fem individuelle løsninger for hver borsyre analytt ved oppløsning 50 mg (0,24 til 0,41 mmol)av analytten i 3 ml hver av acetonitril (AN), 1,2,4-triklorbenzen (TCB), diklormetan (DCM), cykloheksan (CH) og klorbenzen (CB). Dette skal resultere i ca. 16,7 g / L løsninger med hensyn til hvert analytt. Det er ikke nødvendig å bruke spektroskopisk kvalitet løsningsmidler, men ACS reagenskvalitet renhet er tilstrekkelig.
  3. Overfør 1,8 ml av hver av analytten løsningene fremstilt i 2.2 i fem separate 10 x 10 mm kvarts kyvetter (som vanligvis brukes for UV / Vis-spektroskopi). Tilsett deretter 20 pl av den korsformede oppløsningen fremstilt i 2.1 inn i hver av de fem kyvetter, og røre de to løsninger for å homogenisere. Hvis noen nedbør observeres, bør den tilsvarende løsningen rett og slett stå å bosette (filtrering er unødvendig).
  4. Plasser alle fem kyvetter på en glass-plate og bestråles dem ved en håndholdt UV-lampe (365 nm) fra toppen. UV-lampen skal plasseres på en måte som sikrer lik bestråling til alle fem ampuller.
  5. Sørg for at rommet er dark (slå av lys, blokk vinduer og andre kilder til naturlig og kunstig lys) og umiddelbart ta et digitalt fotografi av utslipp fargene på løsninger. Miljanić et al. har brukt to digitale kameramodeller: FujiFilm FinePix S9000 og Canon EOS Rebel T3i, med en 45 cm avstand mellom kameralinsen og prøvecuvetter. Lukkerhastighet var 0,5 sek.

3. Påvisning av Amine analytter Bruke Benzobisoxazole Cruciform / Boronic Syrer Hybrid Sensing System

  1. Fremstilling av (minst) 80 ml ​​hver av 1,0 x 10 -6 M oppløsninger av korsformet 4 i acetonitril (AN), 1,2,4-triklorbenzen (TCB), cykloheksan (CH), diklormetan (DCM), kloroform og (CF ).
  2. Oppløs B1 (152,6 mg, 0,80 mmol) i 40 ml av hver av løsningene fremstilt i 3.1.
  3. Oppløs B5 (97,6 mg, 0,80 mmol) i 40 ml av hver av løsningene fremstilt i 3.1.
  4. Umiddelbart etter de løsningene som er beskrevet i 3.2 og 3.3 er forberedt, kan du brukem (2 ml hver) for å oppløse det ønskede amin analytten (40 mg, 0,19 til 0,47 mmol). For hver amin analytt, bør ti løsningene være forberedt: fem med B1 og fem med B5 som tilsetningsstoffer. Det er ikke nødvendig å bruke spektroskopisk kvalitet løsningsmidler, men ACS reagenskvalitet renhet er tilstrekkelig.
  5. For hver analytt, overføre porsjoner av ti preparerte analyttkonsentrasjoner / borsyre / korskirke fire løsninger i ti separate kvarts kyvetter. Plasser disse to fem-cuvette sett (ett for 4/B1, en for 4/B5) på en glassplate, strålebehandling ved 365 nm med en håndholdt UV-lampe, og umiddelbart fotografi ved hjelp av innstillingene som er beskrevet i 2.5 ovenfor.

4. Bildebehandling og Numerisk Analyttforringelse Diskriminering

  1. Ved hjelp av Adobe Photoshop eller et lignende bilde-prosessering program, kuttet ut en representant firkantet segment fra digitale fotografier av utslipp farger for hver fotografert hetteglass. Organisere disse åpninger i paneler som ligner de på fig 3B, 4 og 5
  2. Hvis kvantifisering av forskjeller i utslipp farge er ønsket, kan R / G / B verdiene hentes ut fra paneler i 4,1 og deretter statistisk behandlet. Fritt nedlastbart Colour Contrast Analyzer 14 kan brukes til dette formålet. For å oppnå relative standard avvik på utslipp farger av en analytt i forhold til en annen (f. eks forbindelser B1 og B2, figur 4), blir den følgende ligning brukes:
    Ligning 1
  3. Likningen fra 4,2 er også brukt for å identifisere ukjente karboksylsyre analytter. Derfor hvert avvik bestemmes mellom den ukjente analytten til alle stoffer av kalibreringen datasettet. Den minste avvik indikerer tilsvarende stoff.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

For å illustrere potensialet korsformet fluoroforer i avføling og diskriminerende nært beslektede analytter, er tre klasser av resultatene presentert. Først, 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen cruciforms 1-3 (fig. 1) blir brukt til å diskriminere mellom strukturelt beslektet karboksylsyrer A1-A10 som er vist i figur 3.. Deretter benzobisoxazole-baserte korsformet 4 (figur 1) har blitt brukt til å analysere boronic syrer B1-B9 (figur 4). Endelig er korsformet 4 brukes i kombinasjon med boronsyrer B1-B5 og å analysere amin analytter som er vist i figur 5..

Ved hjelp korskirke fluoroforer 1-3 i seks forskjellige oppløsningsmidler, ble de fluorescerende responser funnet å være avhengig av konsentrasjonen og den strukturelle identitet av en karboksylsyre. Figur 3B viser den digitalt innspilt utslipp av all farge fluorofor, løsemidler, karboksylsyreestere kombinasjoner. Ther rekke utstillinger 18 karakteristiske utslipp farger per analytt, som kan brukes til unik karakterisere en analytt. Ved hjelp av R / G / B verdier av utslipp farge, kan alle analytter skjelnes i forhold til karboksylsyrer A1-A10 og identifisert som vist i autokorrelasjonen plottet i figur 3C.

Ved hjelp av en helt analog fremgangsmåte, er boronic syrer B1-B9 lett diskriminert fra hverandre ved hjelp av korsformet 4, noe som gjenspeiles av utslipp farge panel og korrelasjonen grafen vist i Figur 4.

Analyse av aminer oppnås ved bruk av in situ dannet komplekser av korsformet 4 med et stort overskudd av borsyre tilsetningsstoffer B1 og B5. I dag er den struktur av disse komplekser er ukjent, selv om de sannsynligvis innebære enten samordningsinitiativ NB binding eller ved annen form for hydrogenbinding mellom de boronic syrer og nitrogen-atomer i korsform. Disse komplekser - som utslipp farger er different fra de av den rene korsformet - kan svare på amin-analytter i to måter. Aminer mer grunnleggende enn pyridin (forbindelser N1-N3 i figur 5) fortrenge cruciform 4 fra sine komplekser med borsyre tilsetningsstoffer, og dermed regenererende utslippskravene farger av ren uncomplexed cruciform fire. På den annen side er mindre basisk artene (som anilin-derivater og substituerte urinstoffer, N4-N12 i figur 5), ser ut til å binde til 4 ° N ARB (OH) 2-kompleks uten å ødelegge den, og denne hendelsen resulterer i modulering av kompleksets fluorescens utslipp. Derfor er metoden som er stedfortredende sensing karakterisert ved en utjevning effekt, kan karakterisert analytter ovenfor viss terskel av basisitet ikke lenger undertrykkes av hverandre.

Figur 1
Figur 1. Korskirke fluorophores 1-4, based på 1,4-distyryl-2 ,5-bis (arylethynyl) benzen (1-3) og benzobisoxazole (4) kjerner, kan brukes til å skille kvalitativt er strukturelt beslektet med karboksylsyrer, boronsyrer, aminer og andre analytter. Click her for å se større figur .

Figur 2
Figur 2. Oppsett for å ta digitale bilder av utslipp farge og transformasjon til R / G / B-verdier.

Figur 3
Figur 3. (A) under lupen karboksylsyrer. (B) Array av digitale bilder dannet av XF 1-3 med seks ulike løsemidler og ti forskjellige karboksylsyrer (- = referanse; A1 = 4-hydroksybenzosyre, A2 = 4-hydroxyphenylacetic syre; A3 = ibuprofen; A4 = aspirin; A5 = fenyleddiksyre; A6 = 4-klorfenyleddiksyre, A7 = benzosyre, A8 = 3 ,5-dihydroksybenzosyre; A9 = 2,4-diklorbenzosyre, A10 = 5-iodosalicylic acid), digitale fotografier ble tatt under svart lys bestråling (eksitasjonsbølgelengde 365 nm) (C) Autokorrelasjon tomten dannet fra fluorescerende svar (kodet. i R / G / B-verdier) av karboksylsyrer A1-A10 fra tabellen på venstre side. Z-aksen representerer den relative standardavvik på R / G / B-verdier til karboksylsyre A1. Klikk her for å se større figur .

Figur 4
Figur 4. Diskriminering av strukturellely nært beslektet organoboronic syrer B1-B9 (til venstre) kan oppnås ved hjelp av løsninger av cruciform 4 i ulike løsemidler (sentrale panel; TCB = 1,2,4-trichlorobenzene; CH = sykloheksan; DCM = diklormetan, CB = chlorobenzene; AN = aceto-nitril). På høyre, korrelasjon diagram av ulike analytter 'R / G / B-verdier. Klikk her for å se større figur .

Figur 5
Figur 5. Diskriminering av organiske aminer og ureas N1-N12 ved hjelp av en hybrid sensing system består av cruciform 4 og borsyre tilsetningsstoffer B1 og B5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollene for kvalitativ diskriminering beskrevet i denne artikkelen og video holder betydelig potensial i rutinemessige kvalitet analyser, der selv en minimal trent operatør kunne skjelne forskjeller i sammensetningen, eller avvik fra en veldefinert formel. Praktiske denne teknikken kan bli ytterligere forbedret ved hjelp av enkle mobiltelefon-kameraer, som i kombinasjon med mønster-og bilde-gjenkjennelse programvare som Google Goggles, kan matche de registrerte utslipp farger til databasen over kjente komposisjoner. Enkel fotografering av utslipp farger er omtrent to størrelsesordener raskere at den strenge fluorescens utslipp spektroskopi analyse, og i mange tilfeller kan matche spektroskopi i sin evne til å skjelne mellom ulike analytter.

Mens de presenterte protokoller er svært selektiv i kresne strukturelle forskjeller mellom analytter, de er ikke veldig følsom. Vanligvis analyttvarianter konsentrasjoner av flere gværer per liter er pålagt å modulere cruciforms 'utslipp farger. Dermed våre metoder er usannsynlig å spille en rolle i analyser av spor ingredienser. Imidlertid ligger deres styrke i å analysere arter som er tilgjengelig i store mengder, men er følsomme for nedbrytning eller forfalskning: legemidler, tilsetningsstoffer, kjemiske råvarer, eller alkoholholdige drikker.

Likevel kunne fluorophores 1-4 i prinsippet gjøres mer følsom ved å styrke bindingsaffinitetene for analytter. Som deres pyridin og amin-funksjonalitet er basiske av natur, vil modifiseringen av pyridinringen eller anilin til mer spesifikke eller basisk funksjonalitet være en lovende begynner å minke påvisningsgrensene. For eksempel, 2-metylpyridin og 2,6-dimetylpyridin er mer basisk enn pyridin, og derfor interaksjonen av sure analytter og fluoroforen bør forbedre. En annen måte å forbedre deteksjon ville være bruken av en guanidin-funksjonaliteteni stedet for det alkylerte amin. Til slutt, kan følsomheten av selv-montert 4/boronic syre avføling systemet forbedres ved å bytte fra borsyre til en mer elektrofilt bor-kilde, for eksempel PhBF 2, noe som ville øke kompleksdannelse konstant for komplekset. Flere av disse syntetiske rutene er i gang i våre laboratorier.

Forbeholdet finnes: analyse av fluorescerende signal tatt opp med et digitalt kamera er avhengig av fargerom og lukkertid, ifølge våre nylige funn 15 Derfor RGB-verdiene for et utslipp farge avvike noe, avhengig av kamera justeringer.. Følgende justeringer kan gjøres på de fleste kameraer: hvitbalanse, lukkertid, film følsomhet, focal blenderåpning, data format (RAW-filer eller JPEG-filer), og fargerom (dvs. sRGB, Adobe RGB, eller ProPhotoRGB). Den beste strategien for å sikre forutsigbarhet for utslipp farge reaksjon er å holde hvitbalanse, filmenfølsomhet, og det sentrale blenderåpning konstant og bare variere lukkerhastigheten. De fleste av problemene er løst når du transformerer RGB-verdiene inn koordinatene til CIE LUV fargerom og bare bruke hue koordinerer u 'v' uten noen informasjon om lysstyrke. For denne transformasjonen er det viktig å vite fargeområdet for det innspilte bildet. Ved hjelp av lysstyrke-fjernet farge koordinater, er identifisering av en ukjent analytt betraktelig da ha innspilte bilder med ulike RGB intensiteter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Arbeid i Bunz laboratorium ved Georgia Institute of Technology ble støttet delvis av National Science Foundation (NSF-CHE 07502753) og arbeidet ved Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg ble finansiert av "Struktur und Innovationsfond des Landes Baden-Württemberg". Arbeid i Miljanić laboratorium ved University of Houston ble finansiert av National Science Foundation KARRIERE program (CHE-1151292), Welch Foundation (tilskudd no. E-1768), University of Houston (UH) og Small Grant programmet, 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

Kjemi Chemical Engineering Aminer analytisk kjemi organisk kjemi spektrofotometri (program) spektroskopiske kjemisk analyse (program) Heterosykliske forbindelser fluorescens korsform benzobisoxazole alkyne legemidler kvalitetskontroll bildebehandling
Kvalitativ Identifikasjon av karboksylsyrer, boronsyrer, og aminer hjelp Cruciform fluorophores
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