原文
,体积:18 (1)

• 查看PDF
• 下载

茚三酮Chemo-Sensor为基础同时检测有限公司(II)和铜(II)在水介质中

*通信:

Gururaja GN中央大学化学科学学院,古吉拉特邦,Gandhinagar,印度,电话:079 2397 7407;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

来自茚三酮比色传感器的选择性视觉检测提出了重(有毒)金属有限公司(II)和铜(II)。颜色复杂的形成是稳定在一个广泛的博士的检测极限colourimetric传感器在水里相对比较低,是利用光学固体传感器做准备。滤纸浸渍棒发达采用传感器检测存在和区分公司(II)和铜(II)。

关键字

分子内电荷转移(ICT);毫克分子;倾斜棒;光学;检测;金属

介绍

“重金属”自然组成部分地壳中痕量对许多生物活性至关重要。然而,以上的临界水平带来了重大环境和职业危害1]。生物的重金属积累会导致重金属中毒和可能导致各种类型的急性和慢性疾病(2]。在至关重要的重金属、钴(Co)和铜(铜)代表类各种生化和所需的基本要素生理功能(3]。这些不足可能会导致各种缺陷疾病或综合征(3]。钴的主要成分是维生素b - 12 (4]。然而高于临界水平时,钴是有毒的,导致心输出量减少,甲状腺肿大,哮喘和肺疾病(5,6]。铜是几种酶的成分。酶利用铜(II)氧化状态,减少铜(I)在各种生物氧化还原反应(3]。同样,这两种氧化态还负责生成有毒的过氧化物和羟基自由基在生物过程7- - - - - -10]。长期接触铜(II)导致过敏的鼻子和眼睛,头痛,胃痛,头晕,腹泻和神经退行性疾病(11]。增加健康重金属污染的担忧意味着研究有关检测和后续去除重金属。各种精密仪器和方法已经开发了离子选择性和灵敏度的检测12- - - - - -19]。操作负担仍广泛应用的主要障碍。在这个比赛中使用的有机比色受体获得了相当多的关注,它允许视觉检测没有任何操作约束(20.- - - - - -25]。

显色试剂茚三酮及其衍生物吸引了我们的注意力,他们的分析意义26]。基于茚三酮比色传感器一直以视觉检测重金属离子在水介质。这些比色传感器是席夫碱衍生物合成过程涉及一个以上的(27]。此外,发展比色传感器通过一个简单的程序,它显示不同的颜色变化到多个离子,是非常可取的。我们在此报告的茚三酮羟胺衍生物作为选择性视觉传感器检测有限公司(II)、铜(II)在水介质和发展试纸设备(条)的视觉检测和分析公司(II)和铜(II)在水介质。

材料和方法

比色传感器1合成茚三酮2。茚三酮2与盐酸羟胺反应3在酸性条件下买得起羟基茚三酮胺衍生物,indantrione-1 2-dioxime 1收益率为76%。Indantrione-1 2-dioxime 1与分解热甲醇重结晶,融化在172°C。光谱的研究这些化合物符合预期的产品(方案1)[28]。

比色检测的能力1研究使用1毫米在乙醇溶液2版的各种金属离子解决方案(如氯化物和醋酸)如CoCl₂,CuCl₂,MnCl₂,BaCl₂,NiCl₂氯化钾,SrCl₂,AlCl₃,CdCl₂、氯化锂、铅(OAc)₂。在混合受体1在适当的比例,和金属离子解决方案公司(II)和铜(II)显示不同的颜色改为黄色和其他金属离子没有可见的颜色变化。然而在更高浓度Co (II)显示orangeyellow,而铜(II)显示橄榄绿色颜色变化。不同的颜色变化(II)和铜(II)意味着潜在的受体1作为视觉传感器检测这些金属离子在水溶液中。特别是同一受体1的浓度,视觉色彩变化有限公司(II)可以与铜(II)(著名图1)。颜色变化可能是起源归因于受体1的分子内电荷转移络合后公司(II)或铜(II)与受体1的氮和羟基。虽然复杂镍(II)与indantrione-1 2-dioxime,受体1 (29日),0.1毫米受体1的浓度没有检测到颜色变化观察镍(II)。

一般

在这项研究中使用的所有试剂的试剂级,被用来作为收到没有任何净化。熔点是记录在热电子熔点仪。红外光谱被记录在岛津制作所(IR Prestige-21)红外光谱在4000 - 400厘米¹4厘米的决议¹。记录使用紫外可见光谱Shimaddzu uv - 2450双光束分光计使用石英电池。核磁共振光谱(¹H和¹³400 C)被记录在一个AV(力量)TMS内部标准。耦合常数(J值)给出了赫兹。元素分析(C、H、N)是一个Elementar不同的微观多维数据集中文分析仪图2。

准备的过程(2 e, 3 z) 2、二(hydroxylamino) 2, 3-dihydro-1H-inde-1-one¹

茚三酮(2.84克,0.0159更易)和盐酸羟胺(0.0318更易)溶解在80毫升0.1 N H₂所以₄。热板上的反应混合物轻轻煮15 - 20分钟在冰浴冷却它紧随其后图3和图4。产品沉淀Buckner漏斗过滤,用温暖的稀酸溶液洗净之后,重复用冷水洗图5。产品与热recrystallised甲醇图6和图7。

淡黄色固体;收益率76%;议员172°C(分解);红外光谱(KBr):厘米¹3261年代,b), 3045 (w, b), 1724 (s), 1593 (m), 1469 (m), 1408 (m), 1366 (m), 1234 (m), 1085 (m), 962 (m), 881 (m), 719 (w), 690 (w);¹H核磁共振(400 MHz, DMSO-d⁶)δ7.74 (1 h, t J = 7.6 Hz), 7.85 (1 h, t J = 7.6 Hz), 7.92 (1 h, d J = 7.6 Hz), 8.63 (1 h, d J = 7.6 Hz), 13.0 (1 h, s), 13.7 (1 h, s)。¹³C核磁共振(75 MHz, DMSO d⁶)δ123.4,129.2,131.5,135.7,136.1,137.6,143.8,144.50,186.6。肛门计算的C₉H₆N₂O₃3.18,56.85 C, H, N 14.73;3.56发现57.23 C, H, 15.34 N。

结果与讨论

受体1的绑定属性与各种金属离子最初与紫外可见吸收的研究调查。受体1的光谱特性进行了分析与不同溶剂如乙醇、乙醇/水、甲醇,甲醇/水、乙腈、乙腈、丙酮和乙醇溶解度更被选为进一步筛选的首选溶剂受体1。受体1在乙醇2毫米的解决方案之一等价物各种上述金属离子在适当的比例混合。吸收模式获得不同的公司(II)和铜(II)与其他离子的溶液(图8)。更大强度的颜色变化是观察有限公司(II)和铜(II)也反映在紫外可见吸收研究(图8)。

这些金属离子的视觉检测的范围与受体1进一步筛查不同金属离子的浓度。对应0.05毫米的受体1、金属离子浓度,如0.025,0.05,0.1,0.15,0.2毫米被认为是。当CoCl₂受体1的解决方案是混合在适当的部分,可检测的颜色变化观察CoCl对应0.15毫米₂解决方案。紫外可见光谱研究揭示出一个有趣的趋势,在解决CoCl增加0.025到0.2毫米₂受体1,吸收峰在288 nm逐渐减少,颜色由无色变成彩色显然是观察相应CoCl 0.15毫米₂与受体1。相对应的吸光度和颜色变化减少288海里可能归因于ligand-based过渡的影响[20]在复杂地层(图9)。然而当CuCl的浓度₂解决方案是不同的与受体1,可检测的颜色变化观察CuCl的0.05毫米₂解决方案。光谱研究表明显著趋势铜(II)、在解决CuCl增加0.025到0.2毫米₂受体1吸光度峰值在288 nm逐渐增加,可检测的颜色变化是观察CuCl 0.05毫米₂和受体1。吸光度的增加相应的289可能归因于π-π*过渡(图10)。分子间电荷转移(ICT)乐队在530 - 550海里通常观察有限公司(II)和铜(II),然而,灵敏度的仪器使用记录不足等弱过渡这些稀溶液。

进一步进行的光学研究不同浓度的受体1。0.10毫米的CoCl₂和CuCl₂被认为与受体1的0.025到0.20毫米。在不同浓度的受体1添加到0.10毫米的Co (II),可检测的颜色变化是观察到相应的受体1的0.025毫米,标志着受体1的检测下限为视觉检测有限公司(II)和类似的实验对铜(II)检测下限被发现受体1的0.10毫米。紫外可见研究揭示出引人注目的结果不同受体1的浓度对应的吸光度强度289由于π-π*过渡增加情况下(图11和图12)。光谱研究不同浓度的筛选受体1 (II)和铜(II)可能会提出,电荷转移复合物的结构由两个金属离子与配体的相互作用和结构都不同。实验方法找到化学计量比和研究类型的交互和受体之间的复杂形成1,CoCl₂,CuCl₂正在进行中。

基于视觉检测和谱筛查研究检测极限是1.5×10⁴M有限公司(II)和5×10⁶M Cu (II)在一个水系统。进一步稳定的有色溶液形成由于受体1,CoCl₂和CuCl₂分析了在不同pH值博士的解决方案从2到10进行分析和颜色保持稳定。与不同的阴离子受体1也被认为是检测水介质中的阴离子,然而,没有观察到明显的颜色变化。

评估潜在的受体1 colourimetric传感器,我们调查了1受体之间的相互作用与各种有限公司(II)和铜(II)盐。0.1毫米的CoSO₄有限公司(没有₃)₂有限公司(CH₃首席运营官)₂分别添加到受体1的0.05毫米。同样,CuSO 0.1毫米₄、铜(不₃)₂、铜₂(CH₃首席运营官)₄被添加到受体1的0.05毫米。卓越的颜色变化是观察到的在所有的情况下的光学性质和光谱研究也支持受体1与各种有限公司(II)和铜(II)盐。吸光度的模式是类似的,小强度的增加CH₃首席运营官^{- - - - - -}金属的盐是归因于CH的存在₃首席运营官^{- - - - - -}离子(见ESI - s1)。

此外,作为应用程序的一部分,视觉识别使用有机受体可以利用可靠的和有选择性的检测有限公司(II)和铜(II)在水溶液中。滤波器的发展基于纸张的“标尺”似乎是一个有吸引力的技术,不需要任何设备(30.]。因此,过滤纸质带类似于pH纸了。在其他阳离子和阴离子的存在,受体被发现有选择性的对铜(II)和(2),因此它可以利用这些阳离子的实时检测。这种受体的试纸条是由溶解0.1 g的受体1在30毫升乙醇。上述混合物加热浓溶液的受体。Whatmann所需形状和尺寸的滤纸浸入这种解决方案和空气干了好几天。这些干试纸条准备的视觉检测有限公司(II)和铜(II)。

解决方案有限公司(II)和铜(II)(氯化物)等不同浓度的0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2和1.4毫米的准备。当这些试纸条检测有限公司(II)和铜(II)、颜色由无色变成黄色表示这些阳离子的存在。然而,对于相同的金属离子的浓度,不同的颜色变化是观察到的有限公司(2)对应于0.2毫米浓度比0.6毫米铜(II)浓度。因此这种区别在颜色强度可以用来区分公司(II)和铜(II) (图13和图14)。

的模型浪费解决方案准备包含不同的阳离子如铜(II)、公司(II)、Pb (II)、镍(II)、铁(II)用于视觉检测有限公司(II)和铜(II)。可以看出,这些试纸条显示检测到的颜色改变有限公司(II)而不是铜(II) (31日]。虽然同样颜色的变化是公司(II)和铜(II)变化的有限公司(II)似乎更强烈和明显比铜(II) (31日]。

结论

我们已经提出了简单的茚三酮衍生物的合成和应用的indantrione-1, 2-dioxime选择性视觉检测有限公司(II)和铜(II)。这种受体也可以应用于溶剂如甲醇,甲醇/水、乙醇,乙醇/水、乙腈和丙酮。重金属检测有限公司(II)和铜(II)在这些上面的水介质十分重要,因为存在临界水平造成重大环境和职业危害。受体相互作用和结构复杂的吸引力和绑定有限公司(II)和铜(II)与受体可以依据不同强度的颜色由试纸条(II)和铜(II),这些固体光学传感器可以利用这些重金属离子检测的工业吗浪费水。

引用

1. 普拉萨德阿卜杜拉•马广告。生物吸附镍(II)的水溶液和电镀废水使用罗望子(Tamarindus籼l .)树皮。澳大利亚基础和应用科学杂志。2010;(8):3591 - 601。
2. Mudgal V, Madaan N, Mudgal, et al,有毒金属对人体健康的影响。开放的保健品杂志。2010;3 (1):94 - 9。
3. Schenck摩根富林明,齐默尔曼EA,轨迹磁共振成像脑铁:出生生物标志物?核磁共振生物医学。2004;17 (7):433 - 45。
4. 陈Zilm我,L, Sharma V, et al .羟磷灰石通过过渡金属取代:实验和理论。物理化学化学学报。2016;18 (24):16457 - 65。
5. 麦加,Dlallo D,再见R, et al。测定一些有毒的和必不可少的金属离子在药用和食用植物来自马里。J阿格利司食品化学。2005;53:2316-21。
6. Yeung HYA,新EJ, Chang CJ。选择性reaction-based荧光探针检测钴在活细胞。化学Commun。2012; 48:5268 - 70。
7. 塞尔登a Norberg C,卡尔森SC, et al . Cobal释放上釉陶器:观察铅中毒。环境Toxicol杂志。2007;23:129-31。
8. Abebe FA,部落CS,室利罗摩克里希纳G, et al。‘刺激’荧光传感器的选择性检测钴和镍离子在水介质。四面体。2011;52:5554-58。
9. 斯特恩BR。铜的重要性和毒性健康风险评估:概述、更新和管理问题上。乐动体育在线Toxicol包围健康a . 2010; 73:114-27。
10. Tchounwou P, Newsome C,威廉姆斯J, et al . Copper-induced细胞毒性和转录激活压力基因在人类肝细胞癌(消息灵通的G (2))。生物医学杂志。2008;10:285 - 90。
11. Jarup l .重金属污染的危害。英国医学通报。2003;68 (1):167 - 82。
12. Kaur Sud D, Mahajan G, MP。农业浪费材料作为潜在的隔离重金属离子吸附剂水解决方案:一个回顾。生物抛光工艺。2008;99(14):6017 - 27所示。
13. 中村加藤T, S,盛田昭夫m .测定镍、铜、锌、银、镉和铅的海水同位素稀释电感耦合等离子体质谱法。分析科学。1990;6 (4):623 - 6。
14. 阴BC。左PH值,钟H, et al . DNAzyme自组装金纳米粒子使用荧光各向异性分析测定金属离子。学生物化学肛门。2010;401:47-52。
15. 香港年代,康T,月亮J, et al .表面等离子体共振与amino-terminated分析水的铜离子自组装单层膜。胶体和表面物理化学和工程方面。2007;292 (2 - 3):264 - 70。
16. Gattas-Asfura公里,勒布朗RM。Peptide-coated CdS量子点的光学检测铜(II)和银(我)。化学Commun 2003:21; 2684 - 85。
17. 张YJ,他XP,尹浩然,胡。高度光学选择性和电化学化学铜(II)基于triazole-linked glucosyl蒽醌。染料和颜料。2011;88 (3):391 - 5。
18. 胡锦涛BS,陆QP,王y BODIPY修改9-cycloheptatrienylidene氟衍生品:荧光”打开“检测铜(II)酸度的独立性。Sens致动器2012。168:310-17。
19. 徐Z, Yoon J,春天选择性博士和比率计Cu2 +基于naphthalimide准分子的荧光探针。化学。Commun 2010:46;2563 - 65。
20. 崔NYJ YW, GR, et al。小说对钴离子选择性colourimetric化学传感器在一个近乎完美的水溶液。传感器和致动器2016;223:234-40。
21. JinPark GL, J,阮G, et al .双重化学锌(II)和有限公司(II)在水媒体和活细胞:实验和理论研究。传感器和致动器2016;223:509-19。
22. 荣格SH,公园MH,李HJ, et al。铜(II)的选择性去除和量化使用荧光iminocoumarin functionalised磁nanosilica。化学Commun。2012;48:5082 - 84。
23. PJ Gunnlaugsson TL,默里SN。高度选择性比色肉眼铜(II)检测使用偶氮苯的化学传感器。Org。2004; 6:1557-60。
24. 郭求陈QW、段MX。高度选择性视觉检测铜(II)利用分子内氢bond-stabilised merocyanine水缓冲溶液。Org。2010; 12:2202-05。
25. 吴SP, Du KJ,唱,比色检测铜(II):铜(II)诱导去质子化的氨基负责颜色变化。道尔顿事务。2010;39 (18):4363 - 8。
26. Kumar AK睡椅V,阿帕德海耶KK。高度敏感和选择性肉眼检测Cu2 +在水介质的茚三酮喹喔啉衍生物。森致动器b . 2013; 176:420-27。
27. Kumar AK,阿帕德海耶KK。茚三酮比色分子开关为基础Hg2 +和CH3COO - / F。四面体。2011;52:6809-13。
28. 铃木M,小林结晶。多态性的溶剂合物晶体indantriione 2-dioxime。Des增长。2011;11:1814-20。
29. 钟提单,陈g . Triethylammonium (2-dioximato indane-1 2 3-trione 1——2N1,O2)(indane-1 2 3-trione 2-oximato 1-oxime - 2N1,O2)镍(II)学报。2012;68:421。
30. 熊JJH,张PC, CY, et al。比色检测铜(II)在水溶液和测试套件4-aminoantipyrine导数。传感器和致动器2016;226:30-36。
31. 铃木M,小林k .水晶多态性在溶剂合物晶体indantriione 1 2-dioxime。Des增长。2011;11:1814-20。