Синтез и изследване на сензорен бензимидазонафталимиден флуорофор


Категория на документа: Други


Синтезираните съединения са охарактеризирани и идентифицирани чрез техните температути на топене, TLC (тънкослойна хроматография) и Rf-стойности, UV-VIS, FT-IR и ¹H NMR спектроскопия.
Продукт
Добив, %
Т.т., oC
Rf
UV-Vis, nm
(MeOH)
IR, cm-1
2
54
>250oC
0.65 a)
415
Приложение 1:
νC=O 1706, νNO2 1527-1329
3
72
>250oC
0.38 a)
446
Приложение 2:
νC=O 1691, νNH2 3353-3446
а)ТСХ в система ацетон : n-хептан = (1:2)
Таблица 1

При разглеждането на ИЧ-спектъра на съединение 2 (приложение 1) се установява, че абсорбционен максимум в интервала 1750-1800 cm-1 ,съответстващ на карбонилна група от анхидрид не се наблюдава, както и не присъстват ивици в интервалите 1690-1680 cm-1 и 1660-1650 cm-1, които отговарят за наличие на имид. Присъствието на силно интензивна абсорбционна ивица с максимум 1706 cm-1 е указание за наличие на карбонилна група. Предвид тези данни може да се направи заключение, че наличие на анхидрид и имид няма, следователно е протекла циклизация и изходният продукт 1 се е превърнал изцяло в 2. Освен това ивиците при 1527 cm-1 и при 1329 cm-1 показват наличие на нитро-група. В ИЧ-спектъра на съединение 3 (приложение 2) ясно се забелязва, че ивиците, отговарящи за трептенето на нитро група отсъства, а присъстват две новопоявили се ивици с максимуми при 3353 cm-1 и 3446 cm-1, съответстващи на амино групите в съединението. Следователно е протекла нуклеофилната замяна на нитро-групата с хидразин. Това се потвърждава и от батохромното отместване в UV-VIS абсорбционния спъктър на съединение 3, спрямо този на съединение 2. Съединението 2 в разтвор на метанол има абсорбционен максимум при 415 nm и не притежава флуоресценция. Фотофизичните свойства на 4-заместените-1,8 нафталимиди са в пряка зависимост от поляризацията на молекулата. Както може да се види от таблица 1, в разтвор на MeOH съединение 2, което съдържа нитро група в С-4 позиция абсорбира в областта при λА=415 nm, докато замяната на нитрогрупата (която е силен електрон акцептор) с хидразидна (донорна) група измества батохромно абсорбцията на съединение 3 до λА=446 nm. По тези данни може да се съди,че вече няма хлорен атом и съединение 2 се е превърнало в 3.

В слабо алкален разтвор сензорът 3 показва флуоресцентна емисия в областта между 470 nm до 700 nm с максимум 515 nm. При тези условия флуоресценцията на съединението (3a) се намира в "off"-състояние.

Фиг.2

С повишаване на pH , т.е при алкализирането на разтвора става допълнително гасене на флуоресценцията, което е обяснено в работите на Qian, че гасенето на флуоресценцията се дължи на дециклизация на нафтален дикарбоксиимидния цикъл 3b. При подкисляване на разтвора от неутрална до кисела среда довежда до значително гасене на флуоресцентната интензивност и батохромно отместване с емисионен максимум 566 nm, дължащо се на протонирането на азотния атом от имиднната (C=N) връзка.

Значителните промени в абсорбционния и емисионния спектър на сензор 3 като функция на pH предизвикват интерес за изследване способността му да изпълнява логически функции под действието на H+ или OH-, вкарани като входящи сигнали. От показаните абсорбционни и флуоресцентни изходни сигнали на фигура 2 , сензор 3 може да функционира като комбинирана логическа схема-молекулен дигитален компаратор (таблица 2) с H+ и OH- (HCl и NaOH 0.5 mM) , като входове.

Схема 3

Следейки абсорбцията на сензор 3 при 505 nm като изход с входове H+ и OH- , започвайки от неутрално pH на средата може да се реализира молекулната логическа функция INHIBIT, (фиг.2). Абсорбцията на изход при 505 nm е висока (кодира се с 1) при входящ сигнал само на киселина (H+). В останалите три възможни комбинации за двата входни сигнала, абсорбцията е ниска (кодира се с 0). При наблюдаване на флуоресцентния сигнал на сензор 3 при 520 nm се забелязва слаба емисия на изход (кодирана с 0) при входящи сигнали на H+ или на OH- (схема 3). В присъствие на и двата входа едновременно, те се само неутрализират и се генерира висока емисия при 520 nm (кодирана с 1). Това поведение се корелира много добре с действието на логическата функция XNOR. Паралелното действие на логически фунции INHIBIT и XNOR изграждат магнитуден дигитален компаратор Тоест съединение 3 е способно да изпълнява действието на електронен дигитален компаратор на молекулно ниво.

Input
H +
Input
OH -
Output
A505
Output
Fl520



INH



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Синтез и изследване на сензорен бензимидазонафталимиден флуорофор 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.