An aqueous friendly chemosensor der

An aqueous friendly chemosensor derived from vitamin B6cofactor for colorimetric sensing of Cu2 + and fluorescent turn-off sensing of Fe3 +
• Darshna Sharmaa, 1,
• Aman Kubaa, 1,
• Rini Thomasa, 1,
• Rajender Kumara,
• Heung-Jin Choib,
• Suban K. Sahooa, b, , ,
Show more
doi:10.1016/j.saa.2015.08.051
Get rights and content
________________________________________
Highlights
•
An aqueous friendly chemosensor derived from vitamin B6 cofactor was introduced.
•
Sensor showed colorimetric sensing ability towards Cu2 +.
•
Sensor showed fluorescent turn-off sensing ability towards Fe3 +.
•
Detection limit was better than the prescribed permissible limit.
________________________________________
Abstract
Chemosensor L derived from vitamin B6 cofactor pyridoxal-5-phosphate was investigated for the selective detection of Cu2 + and Fe3 + in aqueous medium. Sensor L formed a 1:1 complex with Cu2 + and displays a perceptible color change from colorless to yellow brown with the appearance of a new charge transfer band at ~ 450 nm. In contrast, the fluorescence of L was quenched selectively in the presence of Fe3 + without any interference from other metal ions including Cu2 +.
________________________________________
Graphical abstract

Figure options
Keywords
• Vitamin B6 cofactor;
• Fluorescent sensor;
• Fe3 +;
• Colorimetric sensor;
• Cu2 +
________________________________________
1. Introduction
There is an immense interest in the development of highly sensitive chromogenic and fluorogenic chemosensors due to their potential applications in various biological and environmental fields for the online monitoring of toxic analytes [1]. Among the various neutral and charged species, the transition metal ions are extremely dangerous to living systems at the concentration above threshold level [2]. Copper, the heavy metal is essentially found in the human body and well known to play vital roles in various biological processes such as cellular respiration, connective tissue development, bone formation, and acts as a catalytic co-factor for several metalloenzymes [3]. However, excessive accumulation of copper in humans is extremely toxic, and causes oxidative stress and various neurodegenerative disorders such as Parkinson's, Alzheimer's, Wilson's diseases, and Menkes syndrome characterized by deterioration of nervous system [4], [5] and [6]. Similarly, Fe3 + is also an indispensable metal ion, which plays crucial roles in oxygen carrying, DNA and RNA synthesis, enzymatic reaction etc. [7], [8], [9], [10] and [11]. Both its deficiency and excess can cause serious health problems such as anemia and hemochromatosis [12] and [13]. Thus, the significant physiological relevance necessitates the development of new chemosensors for the selective detection of Cu2 + and Fe3 + ions.
The advantageous features of fluorescent and colorimetric chemosensors like high sensitivity, selectivity, simplicity, low cost and rapid detection of target analyte without the need of any sophisticated instrumentations and pre-treatment procedure have resulted many reports in the literature for the detection and quantification of Cu2 + and Fe3 +[14], [15],[16] and [17]. However, the low acceptability or sensitivity of these sensors in pure aqueous medium over a wide pH range motivated us to develop aqueous medium friendly sensors. As a part of our ongoing research on chemosensors development using vitamin B6cofactors [18], [19] and [20], herein, we have introduced an aqueous medium friendly chemosensor L derived from pyridoxal-5-phosphate and 2-aminothiophenol. The developed sensor work on basis of two different optical modes for selective detection of Cu2 + and Fe3 + ions: Cu2 + induced color change and Fe3 + quenched fluorescence of L in pure aqueous medium.
2. Experimental section
2.1. Materials and instrumentation
The reagents and chemicals were purchased commercially either from Merck or Sigma-Aldrich. The cations used for the sensing studies were in the form of their sulfates or chloride salts, and were purchased from Rankem Pvt. Ltd., India.
All the experiments were carried out at 298 K in aqueous medium, unless otherwise mentioned. The IR spectrum was recorded on a Perkin-Elmer IR spectrophotometer using KBr pellet. The mass spectra were recorded on a Waters, Q-TOF micromass. Melting point was recorded with a digital melting point apparatus VMP-DS “VEEGO” and is uncorrected. UV–Vis spectra were recorded on a VARIAN CARY 50 Spectrophotometer in the wavelength range of 200–700 nm with a quartz cuvette of 1 cm path length. Fluorescence spectra were obtained using a Cary Eclipse fluorescence spectrophotometer (Agilent) at 298 K. The slit width and excitation wavelength was 5.0 nm and 410 nm, respectively. The sample solutions were taken in quartz cuvettes (3.5 mL volume) of 1 cm path length.
For all the spectroscopic experiments, stock solutions of the receptor L (1.0 × 10− 4 M) and the metal ions (1.0 × 10− 3 M) were prepared in water. These solutions were used for various experiments after appropriate dilutions. For spectroscopic titrations, required concentration of the receptor (2 mL) was taken directly into the cuvette and the spectra were recorded after successive addition of selective metal ions (1.0 × 10− 3 M) by using micropipette. The spectral readings at different pH were taken by adjusting the pH by using 0.1 N KOH or 0.1 N HCl.
All DFT calculations in the gas phase were performed by applying the B3LYP functional, and the basis sets 6-31G** (for C, H, N and O atoms) and LANL2DZ (for Cu atom) available in the computational code Gaussian 09W to examine the charge transfer process during the encapsulation of Cu2 + by receptor L[21].
2.2. Synthesis of Cu2 +.L complex
The synthesis and characterization of receptor L was disclosed in our recent work [18]. In hot ethanolic solution of L (0.05 g, 0.14 mmol) corresponding amount of CuCl2•2H2O (0.02 g, 0.14 mmol) were added together with constant stirring. The mixture was refluxed for 3 h. On cooling, black colored solid metal complex of Cu2 +.L was obtained. The precipitate metal complex was filtered, washed with cold ethanol and dried under vacuum. Yield: 50%; M.P. = 210 °C; FT-IR (KBr disc, υmax/cm− 1): 3051, 2948, 2873, 2802, 2686, 1682, 1649, 1559, 1520, 1489, 1438, 1381, 1314, 1218, 1196, 1079, 1020, 955, 854, 832, 772, 757, 724, 683, 670, 646, 489, 421; ESI: (m/z) calcd for C14H13CuN2O5PS was 415.85 found 415.90.
3. Results and discussion
The synthesis of sensor L was reported recently along with its ability to detect bioactive anions like F− and AcO− in DMSO and mixed DMSO/H2O medium [18]. No selective optical changes of L were observed with anions in pure aqueous medium. However, sensor Lshowed selective chromogenic and fluorogenic response respectively for the detection of Cu2 + and Fe3 + ions in pure aqueous medium.
The colorimetric sensing ability of L (5.0 × 10− 5 M) was tested in aqueous solution with addition of equivalent amount of different metal ions such as Al3 +, Cd2 +, Co2 +, Cr3 +, Cu2 +, Fe3 +, Mg2 +, Ni2 +, Ba2 +, Fe2 + and Zn2 + (Fig. 1). The receptor L gave a broad absorbance between 300 nm and 410 nm, which showed no significant changes in the presence of Al3 +, Cd2 +, Co2 +, Cr3 +, Fe3 +, Mg2 +, Ba2 +, Fe2 + and Zn2 +. However, the presence of Cu2 + led to a red shift of the absorption maxima and appearance of a new charge transfer absorbance band between 425 nm and 550 nm. Interestingly, only Cu2 + showed a distinct color change from colorless to yellow brown, establishing the ability of receptor L as a “naked-eye” chemosensor for Cu2 + in aqueous solution.

Fig. 1.
UV–Vis absorption spectral changes of receptor L (5.0 × 10− 5 M) in the absence and presence of equivalent amount of different metal ions in aqueous solvent. The vials showing the color change of L in the presence of different metal ions under similar condition.
Figure options
The selectivity of L as a colorimetric chemosensor for the detection of Cu2 + in the presence of various competing metal ions is shown in Fig. S1. For competitive studies, receptor L was treated with 0.5 equivalent of Cu2 + ion in the presence of 0.5 equivalent of other metal ions. No significant interference was observed in the detection of Cu2 + with the presence of Al3 +, Cd2 +, Co2 +, Cr3 +, Fe3 +, Mg2 +, Ba2 +, Fe2 + and Zn2 +. In addition, from the pH study it was inferred that Cu2 + could be detected by the naked-eye or UV–Vis absorption measurements using L over a wider pH range of 4–11 (Fig. S2).
The binding ability of receptor L with Cu2 + ion was further studied by UV–Vis titration experiment (Fig. S3). On incremental addition of Cu2 + ion to the solution of L, new charge transfer absorption bands at ~ 450 nm was observed with the appearance of an isosbestic point at 415 nm. Also, we observed naked-eye detectable color change of L to yellow brown after the addition of 30 μM of Cu2 +. These results indicate the formation of new complex species upon binding of L with Cu2 +. From the UV–Vis absorption titration, the association constant (K) of 1.90 × 105 M− 1 was calculated for the interaction of L with Cu2 + by applying the Benesi–Hilderbrand equation (Fig. S4). A good linearity was observed in range of 5 μM to 55 μM for Cu2 + with the detection limit (3σ/S) down to 1.01 μM (Fig. S5). The estimated detection limit for Cu2 + was found to be better than the limit of Cu2 + concentration of 30 μM prescribed for the drinking water by the World Health Organization (WHO) [22].
The Job plot analysis indicated a 1:1 binding stoichiometry between the receptor L and Cu2 + (Fig. S3 inset). Further, the mass spectrometry analysis of L (m/z for C14H15N2O5PS peaked at 355.05) and Cu2 +-L complex (m/z for C14H13CuN2O5PS peaked at 415.90) confirmed the formation of metal ligand complex in 1:1 stoichiometry (Fig. S6). Accordingly, the proposed structure of Cu2 +-L complex is shown in Fig.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Chemosensor มิตรสเอาท์ได้มาจากวิตามิน B6cofactor สำหรับการตรวจวัดสีของ Cu2 + และหันออกเรืองแสงไร้สายของ Fe3 +• Darshna Sharmaa, 1 •อามาน Kubaa, 1 • Rini Thomasa, 1 • Rajender Kumara •จิ้น Heung Choib • Sahooa Suban เค บี,, ดูเพิ่มเติมdoi:10.1016/j.saa.2015.08.051ได้รับสิทธิและเนื้อหา________________________________________ไฮไลท์•Chemosensor มิตรอควีมา cofactor วิตามินบี 6 ถูกนำมาใช้•เซนเซอร์แสดงให้เห็นว่าสามารถตรวจเทียบเคียงต่อ Cu2 +•เซนเซอร์แสดงให้เห็นว่าหันออกเรืองแสงไร้สายสามารถต่อ Fe3 +•ตรวจสอบวงเงินกว่าขีดจำกัดการอนุญาตที่กำหนดนั้น________________________________________บทคัดย่อL Chemosensor มาจากวิตามินบี 6 cofactor pyridoxal-5-ฟอสเฟตถูกสอบสวนตรวจงานของ Cu2 + และ Fe3 + ในอควี เซ็นเซอร์ L รูปแบบ 1:1 ที่ซับซ้อน ด้วย Cu2 + และแสดงการเปลี่ยนแปลงสี perceptible จากไม่มีสีเป็นสีเหลืองน้ำตาลมีลักษณะที่ปรากฏของแถบการโอนย้ายค่าธรรมเนียมใหม่ที่ ~ 450 nm ในทางตรงกันข้าม fluorescence ของ L ถูก quenched เลือกในต่อหน้า ของ Fe3 + โดย ไม่รบกวนใด ๆ จากประจุโลหะอื่น ๆ รวมทั้ง Cu2 +________________________________________บทคัดย่อรูปภาพ ตัวเลือกรูปคำสำคัญ•วิตามินบี 6 cofactor •เซนเซอร์เรืองแสง • Fe3 +; •เซนเซอร์วัดสี • Cu2 +________________________________________1. บทนำมีความสนใจในการพัฒนาของความไวสูง chromogenic และ chemosensors fluorogenic จากโปรแกรมประยุกต์อาจเกิดขึ้นในหลายทางชีวภาพ และสิ่งแวดล้อมสำหรับการตรวจสอบออนไลน์ของ analytes พิษ [1] ระหว่างเป็นกลาง และคิดค่าธรรมเนียมชนิดต่าง ๆ ประจุโลหะทรานซิชันมีอันตรายมากกับระบบชีวิตที่ความเข้มข้นระดับขีดจำกัด [2] ทองแดง โลหะหนักได้เป็นพบในร่างกายมนุษย์ และรู้จักกันดีกับบทบาทที่สำคัญในกระบวนการทางชีวภาพต่าง ๆ เช่นหายใจมือถือ เนื้อเยื่อเกี่ยวพันพัฒนา กระดูกกำเนิด และทำหน้าที่เป็นตัวร่วมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับหลาย metalloenzymes [3] อย่างไรก็ตาม สะสมมากเกินไปของทองแดงในมนุษย์เป็นพิษอย่างมาก และทำให้เกิดความเครียด oxidative ต่าง ๆ โรค neurodegenerative เช่นของพาร์กิน เสื่อมของ Wilson ของโรค และกลุ่มอาการ Menkes ลักษณะของระบบประสาท [4], [5] และ [6] ในทำนองเดียวกัน Fe3 + เป็นสำคัญโลหะไอออน การเล่นบทบาทสำคัญในดำเนินออกซิเจน การสังเคราะห์ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ เอนไซม์ในระบบปฏิกิริยาเป็นต้น [7], [8], [9], [10] [11] และ การขาดและเกินอาจทำให้ปัญหาสุขภาพที่ร้ายแรงเช่นโรคโลหิตจาง และ hemochromatosis [12] [13] ดังนั้น เกี่ยวสรีรวิทยาที่สำคัญ necessitates พัฒนา chemosensors ใหม่สำหรับตรวจสอบงานของ Cu2 + และ Fe3 + ประจุคุณลักษณะประโยชน์ของเรืองแสง และวัดสี chemosensors เช่นความไวสูง วิธี เรียบง่าย ตรวจสอบอย่างรวดเร็ว และต้นทุนต่ำของ analyte เป้าหมายโดยไม่ต้องของ instrumentations ที่มีความซับซ้อนและขั้นตอนการทำก่อนทำให้หลายรายงานในเอกสารประกอบการตรวจสอบและนับของ Cu2 + และ Fe3 + [14], [15], [16] [17] และ อย่างไรก็ตาม acceptability ต่ำหรือความไวของเซนเซอร์เหล่านี้ในสื่อบริสุทธิ์สเอาท์ที่ช่วง pH กว้างแรงจูงใจให้พัฒนาเซนเซอร์ดีปานกลางอควี เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยของเราอย่างต่อเนื่องในการพัฒนา chemosensors ที่ใช้วิตามิน B6cofactors [18], [19] และ [20], นี้ เราได้แนะนำการอควีปานกลางดี chemosensor L มา pyridoxal-5-ฟอสเฟตและ 2 aminothiophenol งานเซ็นเซอร์ที่พัฒนาบนพื้นฐานของสองแสงโหมดตรวจสอบงานของ Cu2 + และ Fe3 + ประจุ: Cu2 + เกิดจากการเปลี่ยนสีและ Fe3 + quenched fluorescence ของ L ในอควีบริสุทธิ์2 การส่วนที่ทดลอง2.1. วัสดุและเครื่องมือReagents และเคมีซื้อในเชิงพาณิชย์ทั้งจากเมอร์ค Aldrich ซิก เป็นของหายากที่ใช้ศึกษา sensing ได้ในรูปของเกลือคลอไรด์หรือ sulfates ของพวกเขา และซื้อจาก Rankem pvt. Ltd. อินเดียทดลองทั้งหมดถูกดำเนินการที่ 298 K ในอควี เว้นแต่ระบุไว้เป็นอย่างอื่น คลื่นอินฟราเรดถูกบันทึกไว้ในเครื่องทดสอบกรดด่างเอลเมอเพอร์ IR ใช้เม็ด KBr แรมสเป็คตรามวลถูกบันทึกไว้ในน้ำ Q TOF micromass จุดหลอมเหลวถูกบันทึก ด้วยเครื่องมือดิจิตอลจุดหลอมเหลว VMP-DS "VEEGO" และเป็น uncorrected แรมสเป็คตรา UV – Vis ถูกบันทึกไว้ในตัวแล้วแต่กำหนดแครีแกรนต์ 50 เครื่องทดสอบกรดด่างในช่วงความยาวคลื่น 200-700 nm มี cuvette ควอตซ์ความยาว 1 ซ.ม.เส้นทาง Fluorescence แรมสเป็คตราได้รับการใช้การแครีแกรนต์คราส fluorescence เครื่องทดสอบกรดด่าง (Agilent) ที่คุณ 298 ร่องในการกระตุ้นและความกว้างความยาวคลื่นได้ 5.0 nm และ 410 nm ตามลำดับ โซลูชั่นอย่างที่ถ่ายในควอตซ์ cuvettes (ปริมาตร 3.5 mL) ความยาว 1 ซ.ม.เส้นทางสำหรับทั้งหมดในด้านการทดลอง หุ้นแก้ตัวรับ L (1.0 × 10− 4 M) และประจุโลหะ (1.0 × 10− 3 เมตร) ถูกเตรียมในน้ำ โซลูชั่นเหล่านี้ถูกใช้สำหรับการทดลองต่าง ๆ หลังจาก dilutions ที่เหมาะสม สำหรับด้าน titrations ต้องการความเข้มข้นของตัวรับ (2 mL) ถูกนำมาลงใน cuvette และแรมสเป็คตราถูกบันทึกหลังจากประจุโลหะงานเพิ่มต่อเนื่อง (1.0 × 10− 3 เมตร) โดย micropipette อ่านสเปกตรัมที่ pH ต่าง ๆ ได้นำ โดยการปรับ pH โดยใช้ 0.1 N HCl 0.1 N เกาะAll DFT calculations in the gas phase were performed by applying the B3LYP functional, and the basis sets 6-31G** (for C, H, N and O atoms) and LANL2DZ (for Cu atom) available in the computational code Gaussian 09W to examine the charge transfer process during the encapsulation of Cu2 + by receptor L[21].2.2. Synthesis of Cu2 +.L complexThe synthesis and characterization of receptor L was disclosed in our recent work [18]. In hot ethanolic solution of L (0.05 g, 0.14 mmol) corresponding amount of CuCl2•2H2O (0.02 g, 0.14 mmol) were added together with constant stirring. The mixture was refluxed for 3 h. On cooling, black colored solid metal complex of Cu2 +.L was obtained. The precipitate metal complex was filtered, washed with cold ethanol and dried under vacuum. Yield: 50%; M.P. = 210 °C; FT-IR (KBr disc, υmax/cm− 1): 3051, 2948, 2873, 2802, 2686, 1682, 1649, 1559, 1520, 1489, 1438, 1381, 1314, 1218, 1196, 1079, 1020, 955, 854, 832, 772, 757, 724, 683, 670, 646, 489, 421; ESI: (m/z) calcd for C14H13CuN2O5PS was 415.85 found 415.90.3. Results and discussionThe synthesis of sensor L was reported recently along with its ability to detect bioactive anions like F− and AcO− in DMSO and mixed DMSO/H2O medium [18]. No selective optical changes of L were observed with anions in pure aqueous medium. However, sensor Lshowed selective chromogenic and fluorogenic response respectively for the detection of Cu2 + and Fe3 + ions in pure aqueous medium.L sensing ความเหมือน (5.0 × 10− 5 เมตร) ได้รับการทดสอบในละลายบวกเท่ากับจำนวนประจุโลหะอื่นเช่น Al3 +, Cd2 +, Co2 +, Cr3 +, Cu2 +, Fe3 +, Mg2 +, Ni2 +, Ba2 + Fe2 + และ Zn2 + (Fig. 1) ตัวรับ L ให้ absorbance กว้างระหว่าง 300 nm และ 410 nm ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในต่อหน้าของ Al3 +, Cd2 +, Co2 +, Cr3 +, Fe3 +, Mg2 +, Ba2 + Fe2 + และ Zn2 + อย่างไรก็ตาม ของ Cu2 + นำไป red shift ของแมกดูดซึมและลักษณะของวงดนตรีใหม่ค่าธรรมเนียมโอน absorbance ระหว่าง 425 nm และ 550 nm เป็นเรื่องน่าสนใจ เฉพาะ Cu2 + แสดงการเปลี่ยนแปลงสีที่แตกต่างจากไม่มีสีสีเหลืองสีน้ำตาล สร้างความสามารถของตัวรับ L เป็น chemosensor "เปลือยตา" สำหรับ Cu2 + ในละลาย Fig. 1 เปลี่ยนแปลงสเปกตรัมดูดซึม UV – Vis ของตัวรับ L (5.0 × 10− 5 เมตร) ในการขาดงานและสถานะของจำนวนประจุโลหะแตกต่างกันในตัวทำละลายอควีเทียบเท่า Vials ที่แสดงการเปลี่ยนแปลงสีของ L ในต่อหน้าของประจุโลหะต่าง ๆ ภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายกันตัวเลือกรูปThe selectivity of L as a colorimetric chemosensor for the detection of Cu2 + in the presence of various competing metal ions is shown in Fig. S1. For competitive studies, receptor L was treated with 0.5 equivalent of Cu2 + ion in the presence of 0.5 equivalent of other metal ions. No significant interference was observed in the detection of Cu2 + with the presence of Al3 +, Cd2 +, Co2 +, Cr3 +, Fe3 +, Mg2 +, Ba2 +, Fe2 + and Zn2 +. In addition, from the pH study it was inferred that Cu2 + could be detected by the naked-eye or UV–Vis absorption measurements using L over a wider pH range of 4–11 (Fig. S2).The binding ability of receptor L with Cu2 + ion was further studied by UV–Vis titration experiment (Fig. S3). On incremental addition of Cu2 + ion to the solution of L, new charge transfer absorption bands at ~ 450 nm was observed with the appearance of an isosbestic point at 415 nm. Also, we observed naked-eye detectable color change of L to yellow brown after the addition of 30 μM of Cu2 +. These results indicate the formation of new complex species upon binding of L with Cu2 +. From the UV–Vis absorption titration, the association constant (K) of 1.90 × 105 M− 1 was calculated for the interaction of L with Cu2 + by applying the Benesi–Hilderbrand equation (Fig. S4). A good linearity was observed in range of 5 μM to 55 μM for Cu2 + with the detection limit (3σ/S) down to 1.01 μM (Fig. S5). The estimated detection limit for Cu2 + was found to be better than the limit of Cu2 + concentration of 30 μM prescribed for the drinking water by the World Health Organization (WHO) [22].The Job plot analysis indicated a 1:1 binding stoichiometry between the receptor L and Cu2 + (Fig. S3 inset). Further, the mass spectrometry analysis of L (m/z for C14H15N2O5PS peaked at 355.05) and Cu2 +-L complex (m/z for C14H13CuN2O5PS peaked at 415.90) confirmed the formation of metal ligand complex in 1:1 stoichiometry (Fig. S6). Accordingly, the proposed structure of Cu2 +-L complex is shown in Fig.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

chemosensor มิตรน้ำที่ได้จากวิตามิน B6cofactor สำหรับการตรวจจับสีของ Cu2 + และเรืองแสงตรวจจับเปิดปิดของ Fe3 +
• Darshna Sharmaa, 1,
•อา Kubaa, 1,
• Rini Thomasa, 1,
• Rajender Kumara,
•ฮิวส์จิน Choib ,
•สุบรรณเค Sahooa, B,,
แสดงเพิ่มเติมดอย: 10.1016 / j.saa.2015.08.051 รับสิทธิและเนื้อหา________________________________________ ไฮไลท์• chemosensor มิตรน้ำที่ได้มาจากปัจจัยวิตามินบี 6 ได้รับการแนะนำ. •เซนเซอร์ตรวจจับการแสดงความสามารถที่มีต่อสีCu2 +. •เซนเซอร์แสดงให้เห็นเรืองแสงเปิดปิดการตรวจวัดความสามารถในการต่อ Fe3 +. •ขีด จำกัด ของการตรวจสอบก็ยังดีกว่าที่กำหนดวงเงินที่ได้รับอนุญาต. ________________________________________ บทคัดย่อChemosensor L มาจากวิตามินบี 6 ปัจจัย pyridoxal-5-ฟอสเฟตถูกตรวจสอบสำหรับการตรวจสอบการเลือกของ Cu2 + และ Fe3 + ในสื่อที่เป็นน้ำ เซนเซอร์ L กลายเป็น 1: 1 ที่ซับซ้อนที่มี Cu2 + และแสดงการเปลี่ยนสีจากสีสำเหนียกสีน้ำตาลสีเหลืองที่มีลักษณะของค่าใช้จ่ายใหม่วงโอนประมาณ 450 นาโนเมตร ในทางตรงกันข้ามการเรืองแสงของ L ถูกดับการคัดเลือกในการปรากฏตัวของ Fe3 + โดยปราศจากการแทรกแซงใด ๆ จากไอออนโลหะอื่น ๆ รวมทั้ง Cu2 + ได้. ________________________________________ กราฟิกนามธรรมตัวเลือกรูปคำสำคัญ•วิตามินบี6 ปัจจัย; •เซ็นเซอร์เรืองแสง; • Fe3 +; •เซ็นเซอร์สี; • Cu2 + ________________________________________ 1 บทนำมีความสนใจอันยิ่งใหญ่ในการพัฒนาความไวสูง chemosensors แยกและการแจงเนื่องจากการใช้งานของพวกเขาที่มีศักยภาพในด้านชีวภาพและสิ่งแวดล้อมต่างๆสำหรับการตรวจสอบออนไลน์ของสารที่เป็นพิษเป็น [1] ในบรรดาสายพันธุ์ที่เป็นกลางและค่าใช้จ่ายต่าง ๆ ไอออนโลหะการเปลี่ยนแปลงที่เป็นอันตรายมากกับระบบการใช้ชีวิตที่มีความเข้มข้นสูงกว่าระดับเกณฑ์ [2] ทองแดง, โลหะหนักที่พบเป็นหลักในร่างกายมนุษย์และเป็นที่รู้จักกันที่จะมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวภาพต่างๆเช่นการหายใจของเซลล์พัฒนาเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน, การสร้างกระดูกและทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับหลายเมทัลโล [3] อย่างไรก็ตามการสะสมที่มากเกินไปของทองแดงในมนุษย์เป็นพิษมากและทำให้เกิดความเครียดออกซิเดชันและความผิดปกติเกี่ยวกับระบบประสาทต่างๆเช่นพาร์กินสันอัลไซเมโรควิลสันและโรค Menkes ที่โดดเด่นด้วยการเสื่อมสภาพของระบบประสาท [4] [5] และ [6] ในทำนองเดียวกัน Fe3 + ยังเป็นโลหะไอออนที่ขาดไม่ได้ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการตามบัญชีออกซิเจนดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและการสังเคราะห์ปฏิกิริยาเอนไซม์ ฯลฯ [7] [8] [9] [10] และ [11] ทั้งขาดและเกินที่สามารถก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพที่รุนแรงเช่นโรคโลหิตจางและ hemochromatosis [12] และ [13] ดังนั้นความเกี่ยวข้องทางสรีรวิทยาที่สำคัญมีความจำเป็นในการพัฒนา chemosensors ใหม่สำหรับการตรวจสอบการเลือกของ Cu2 + และ Fe3 + ไอออน. คุณสมบัติที่ได้เปรียบของ chemosensors เรืองแสงและสีที่ชอบความไวสูงหัวกะทิเรียบง่ายต้นทุนต่ำและการตรวจสอบอย่างรวดเร็วของการวิเคราะห์เป้าหมายโดยไม่ต้อง ความต้องการของ instrumentations ใด ๆ ที่ซับซ้อนและวิธีการรักษาก่อนที่มีผลรายงานจำนวนมากในวรรณคดีสำหรับการตรวจสอบและการหาปริมาณของ Cu2 + และ Fe3 + [14] [15] [16] และ [17] อย่างไรก็ตามยอมรับต่ำหรือความไวของเซ็นเซอร์เหล่านี้ในสื่อที่เป็นน้ำบริสุทธิ์ในช่วง pH กว้างแรงบันดาลใจให้เราสามารถพัฒนาเซ็นเซอร์เป็นมิตรกับสื่อที่เป็นน้ำ ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยอย่างต่อเนื่องของเราในการพัฒนาโดยใช้ chemosensors B6cofactors วิตามิน [18] [19] และ [20] ในที่นี้เราได้เปิดตัวสื่อที่เป็นน้ำที่เป็นมิตร chemosensor L มาจาก pyridoxal-5-ฟอสเฟตและ 2 aminothiophenol การทำงานเซ็นเซอร์พัฒนาบนพื้นฐานของสองโหมดแสงที่แตกต่างกันสำหรับการตรวจเลือกของ Cu2 + และไอออน Fe3 + Cu2 + เหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนสีและ Fe3 + ดับเรืองแสงของ L ในสื่อที่เป็นน้ำบริสุทธิ์. 2 ส่วนการทดลอง2.1 วัสดุและเครื่องมือน้ำยาและสารเคมีที่ถูกซื้อในเชิงพาณิชย์ทั้งจากเมอร์คหรือ Sigma-Aldrich ไพเพอร์ที่ใช้ในการตรวจจับการศึกษาอยู่ในรูปแบบของซัลเฟตหรือเกลือคลอไรด์และที่ซื้อมาจาก Rankem Pvt จำกัด อินเดีย. การทดลองทั้งหมดถูกดำเนินการที่ 298 K ในสื่อที่เป็นน้ำเว้นแต่กล่าวถึงเป็นอย่างอื่น สเปกตรัม IR ได้รับการบันทึกใน spectrophotometer IR เพอร์กินเอลเมอใช้เม็ด KBr สเปกตรัมมวลที่ถูกบันทึกไว้ในน่านน้ำ Q-TOF micromass จุดหลอมเหลวถูกบันทึกด้วยจุดหลอมเหลวดิจิตอลอุปกรณ์ VMP-DS "VEEGO" และไม่ได้แก้ไข สเปกตรัม UV-Vis ถูกบันทึกไว้ใน VARIAN CARY 50 Spectrophotometer ในช่วงความยาวคลื่นของ 200-700 นาโนเมตรที่มี cuvette ควอทซ์ความยาวของเส้นทาง 1 ซม สเปกตรัมเรืองแสงที่ได้รับใช้ spectrophotometer เรืองแสงแครีคราส (Agilent) ที่ 298 เคร่องกว้างและความยาวคลื่นกระตุ้นเป็น 5.0 นาโนเมตรและ 410 นาโนเมตรตามลำดับ โซลูชั่นตัวอย่างถูกถ่ายใน cuvettes ควอทซ์ (ปริมาตร 3.5 มิลลิลิตร) ความยาวเส้นทาง 1 ซม. สำหรับทุกการทดลองสเปกโทรสโกแก้ปัญหาสต็อกของตัวรับ L (1.0 × 10 4 M) และไอออนโลหะ (1.0 × 10 3 M ) ได้จัดทำในน้ำ โซลูชั่นเหล่านี้ถูกนำมาใช้สำหรับการทดลองต่างๆหลังจากเจือจางที่เหมาะสม สำหรับสเปกโทรสโกไตเตรทความเข้มข้นที่ต้องการของตัวรับ (2 มิลลิลิตร) ถูกนำโดยตรงใน cuvette และสเปกตรัมถูกบันทึกไว้หลังจากนอกจากเนื่องของโลหะไอออนเลือก (1.0 × 10 3 M) โดยใช้ไมโคร อ่านสเปกตรัมที่ pH ที่แตกต่างกันถูกนำโดยการปรับค่า pH 0.1 โดยใช้ไม่มีเกาะหรือ 0.1 N HCl. การคำนวณทั้งหมดผิวเผินในระยะก๊าซได้ดำเนินการโดยใช้ B3LYP การทำงานและชีวิตประจำชุด 6-31G ** (สำหรับ C, H, N และอะตอม O) และ LANL2DZ (สำหรับอะตอม Cu) ที่มีอยู่ในการคำนวณเสียนรหัส 09W เพื่อตรวจสอบขั้นตอนการโอนค่าใช้จ่ายในระหว่างการห่อหุ้มของ Cu2 + โดยการรับ L [21]. 2.2 การสังเคราะห์ Cu2 + .L ซับซ้อนการสังเคราะห์และศึกษาคุณสมบัติของรับL ถูกเปิดเผยในการทำงานของเราที่ผ่านมา [18] ในการแก้ปัญหาเอทานอลที่ร้อนของ L (0.05 กรัม 0.14 มิลลิโมล) จำนวนเงินที่สอดคล้องกันของ CuCl2 • 2H2O (0.02 กรัม 0.14 มิลลิโมล) ถูกรวมเข้าด้วยกันกับกวนอย่างต่อเนื่อง ส่วนผสมที่ถูก refluxed เวลา 3 ชั่วโมง ในการระบายความร้อน, โลหะแข็งสีดำที่ซับซ้อนของ Cu2 + .L ที่ได้รับ ตะกอนโลหะที่ซับซ้อนถูกกรองล้างด้วยเอทานอลที่หนาวเย็นและแห้งภายใต้สูญญากาศ ผลผลิต: 50%; MP = 210 ° C; FT-IR (แผ่น KBr, υmax / ซม 1): 3051, 2948, 2873, 2802, 2686, 1682, 1649, 1559, 1520, 1489, 1438, 1381, 1314, 1218, 1196, 1079, 1020, 955, 854, 832, 772, 757, 724, 683, 670, 646, 489, 421; ESI: (m / z) calcd สำหรับ C14H13CuN2O5PS เป็น 415.85 415.90 พบ. 3 และการอภิปรายผลการสังเคราะห์ L เซ็นเซอร์ได้รับการรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้พร้อมกับความสามารถในการตรวจหาแอนไอออนออกฤทธิ์ทางชีวภาพเช่น F- และ AcO- ใน DMSO และผสม DMSO / กลาง H2O [18] ไม่มีการเปลี่ยนแปลงแสงเลือกของ L พบกับแอนไอออนในสื่อที่เป็นน้ำที่บริสุทธิ์ แต่การตอบสนองเซ็นเซอร์ Lshowed แยกและการแจงการคัดเลือกตามลำดับสำหรับการตรวจสอบของ Cu2 + และไอออน Fe3 + ในสื่อที่เป็นน้ำบริสุทธิ์. ความสามารถในการตรวจจับสีของ L (5.0 × 10 5 M) ได้รับการทดสอบในสารละลายที่มีการเพิ่มของจำนวนเงินเทียบเท่า ไอออนของโลหะที่แตกต่างกันเช่น Al3 + Cd2 + Co2 + Cr3 + Cu2 + Fe3 + Mg2 + Ni2 + Ba2 + Fe2 + และ Zn2 + (รูปที่ 1). ตัวรับ L ให้การดูดกลืนแสงในวงกว้างระหว่าง 300 นาโนเมตรและ 410 นาโนเมตรซึ่งแสดงให้เห็นไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในการปรากฏตัวของ Al3 + Cd2 + Co2 + Cr3 + Fe3 + Mg2 + Ba2 + Fe2 + และ Zn2 + แต่การปรากฏตัวของ Cu2 + นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสีแดงสูงสุดการดูดซึมและลักษณะของค่าใช้จ่ายในการถ่ายโอนการดูดกลืนแสงวงใหม่ระหว่าง 425 นาโนเมตรและ 550 นาโนเมตร ที่น่าสนใจเพียง Cu2 + แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนสีแตกต่างจากสีน้ำตาลสีเหลืองการสร้างความสามารถในการรับ L เป็น "ตาเปล่า" chemosensor สำหรับ Cu2 + ในสารละลาย. รูป 1. UV-Vis การดูดซึมการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมรับ L (5.0 × 10 5 M) ในกรณีที่ไม่มีและการปรากฏตัวของจำนวนเงินเทียบเท่าของโลหะไอออนที่แตกต่างกันในตัวทำละลายน้ำ ขวดที่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงสีของ L ในการปรากฏตัวของโลหะไอออนที่แตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายกัน. รูปที่ตัวเลือกการเลือกของ L เป็น chemosensor สีสำหรับการตรวจสอบของ Cu2 + ในการปรากฏตัวในการแข่งขันต่างๆไอออนของโลหะที่มีการแสดงในรูป S1 สำหรับการศึกษาในการแข่งขันรับ L รับการรักษาด้วย 0.5 เท่ากับ Cu2 + ไอออนในการปรากฏตัวของ 0.5 เทียบเท่าของไอออนโลหะอื่น ๆ ไม่มีการแทรกแซงที่สำคัญพบว่าในการตรวจสอบของ Cu2 + กับการปรากฏตัวของ Al3 + Cd2 + Co2 + Cr3 + Fe3 + Mg2 + Ba2 + Fe2 + และ Zn2 + นอกจากนี้จากการศึกษาค่า pH มันก็เหมาเอาว่า Cu2 + สามารถตรวจพบได้โดยตาเปล่าหรือ UV-Vis การวัดการดูดซึมโดยใช้ L ช่วง pH กว้างของ 4-11 (รูป. S2). ความสามารถในการรับผลผูกพัน L กับ Cu2 + ไอออนได้ศึกษาต่อไปโดยการไทเทรต UV-Vis ทดลอง (รูป. S3) นอกจากนี้เมื่อวันที่เพิ่มขึ้นของ Cu2 + ไอออนเพื่อแก้ปัญหาของ L, ค่าใช้จ่ายในการถ่ายโอนการดูดซึมวงดนตรีใหม่ ~ 450 นาโนเมตรพบว่ามีลักษณะของจุดเชื่อมต่อ isosbestic ที่ 415 นาโนเมตร นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นตาเปล่าที่ตรวจพบการเปลี่ยนสีของ L สีน้ำตาลสีเหลืองหลังจากที่นอกเหนือจาก 30 ไมครอนของ Cu2 + ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้การก่อตัวของสายพันธุ์ใหม่ที่ซับซ้อนเมื่อมีผลผูกพันของ L กับ Cu2 + จากการดูดซึมไตเตรท UV-Vis สมาคมคงที่ (K) 1.90 × 105 M- 1 ที่คำนวณได้สำหรับการปฏิสัมพันธ์ของ L กับ Cu2 + โดยใช้สมการ Benesi-Hilderbrand (รูป. S4) เชิงเส้นที่ดีพบว่าในช่วง 5 ไมครอน 55 ไมครอนสำหรับ Cu2 + กับขีด จำกัด ของการตรวจสอบ (3σ / S) ลงไปที่ 1.01 ไมครอน (รูป. S5) . ขีด จำกัด การตรวจสอบโดยประมาณสำหรับ Cu2 + พบว่าดีกว่าขีด จำกัด ของความเข้มข้นของ Cu2 + 30 ไมครอนกำหนดไว้สำหรับน้ำดื่มขององค์การอนามัยโลก (WHO) [22] การวิเคราะห์การวางแผนงานที่ระบุ 1: 1 ที่มีผลผูกพันปริมาณสารสัมพันธ์ ระหว่างรับ L และ Cu2 + (รูป. S3 ภาพประกอบ) นอกจากนี้การวิเคราะห์มวลสารของ L (m / z สำหรับ C14H15N2O5PS แหลมที่ 355.05) และ Cu2 + -L ซับซ้อน (m / z สำหรับ C14H13CuN2O5PS แหลมที่ 415.90) ​​ได้รับการยืนยันการก่อตัวของโลหะที่ซับซ้อนแกนด์ใน. 1: 1 ปริมาณสารสัมพันธ์ (รูปที่ S6 ) ดังนั้นโครงสร้างเสนอ Cu2 + -L ซับซ้อนแสดงในรูป

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เป็นสารละลายที่เป็นมิตร chemosensor ได้มาจากวิตามิน b6cofactor สำหรับ 7.4 สัมผัส CU2 และเรืองแสงปิดสัมผัส fe3
- darshna sharmaa 1
- อามา kubaa 1
- thomasa Rini 1
-
kumara rajender , - ฮึงจิน choib
- K , สุบรรณ sahooa B ,
แสดง เพิ่มเติม
ดอย : 10.1016 / j.saa . 2015.08.051

ได้รับสิทธิและ ________________________________________
-

เน้นเนื้อหาเป็นสารละลายที่เป็นมิตร chemosensor มาจากวิตามิน B6 โคแฟกเตอรา .
-
มีความสามารถตรวจจับเซ็นเซอร์ 7.4 ต่อ CU2 .
-
เซ็นเซอร์ตรวจจับพบเรืองแสงปิดความสามารถต่อ fe3 .
-
ขีดจำกัดมากกว่าที่ได้รับอนุญาต จำกัด ________________________________________


บทคัดย่อchemosensor ผมได้มาจากวิตามิน B6 โคแฟกเตอร์ pyridoxal-5-phosphate ถูกสอบสวนสำหรับการตรวจสอบและการ fe3 CU2 น้ำปานกลาง เซนเซอร์ผมเกิดสารประกอบเชิงซ้อน CU2 และแสดงสำเหนียกสีเปลี่ยนจากไม่มีสีถึงสีเหลืองสีน้ำตาลกับลักษณะใหม่ของค่าธรรมเนียมการโอนวง ~ 450 nm . ในทางตรงกันข้ามเรืองแสงของผมก็ดับ เลือก ในการปรากฏตัวของ fe3 โดยปราศจากไอออนโลหะอื่น ๆรวมทั้ง CU2 .

________________________________________ กราฟิกนามธรรม



รูปที่ตัวเลือกคำหลัก - B6 วิตามินโคแฟกเตอร์ ;
-
- fe3 ฟลูออเรสเซนต์เซ็นเซอร์ ; ;
- เซ็นเซอร์ 7.4 ;
- ________________________________________ CU2

1 บทนำ
มีความสนใจอันยิ่งใหญ่ในการพัฒนาความไวสูงและการสนทนาผ่านข้อความโต้ตอบแบบทันที fluorogenic chemosensors เนื่องจากศักยภาพการใช้งานในเขตชีวภาพและสิ่งแวดล้อมต่าง ๆ เพื่อตรวจสอบความเป็นพิษของสารออนไลน์ [ 1 ] ระหว่างที่เป็นกลางและค่าบริการต่าง ๆชนิดการเปลี่ยนโลหะไอออน จะเป็นอันตรายกับระบบชีวิตที่เข้มข้นเหนือระดับเกณฑ์ [ 2 ] ทองแดง , โลหะหนักเป็นหลักที่พบในร่างกายมนุษย์ และรู้จักกันดี เล่น บทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวภาพต่างๆ เช่น การหายใจระดับเซลล์ การพัฒนา การสร้าง กระดูก เนื้อเยื่อ และทำหน้าที่เป็นปัจจัยจำกัดการหลาย metalloenzymes [ 3 ] อย่างไรก็ตามการสะสมของทองแดงในมนุษย์มากเกินไปเป็นพิษมากและเป็นสาเหตุของภาวะเครียดออกซิเดชันและโรค Neurodegenerative ต่างๆเช่นพาร์กินสัน Alzheimer ของวิลสันโรค และแมงก์ส ซินโดรม ลักษณะการเสื่อมสภาพของระบบประสาท [ 4 ] , [ 5 ] [ 6 ] ในทํานองเดียวกัน fe3 เป็นไอออนโลหะที่ขาดไม่ได้ ซึ่งเล่นสำคัญในการสังเคราะห์ DNA RNA และออกซิเจนแบก , ,เอนไซม์ปฏิกิริยา เป็นต้น [ 7 ] , [ 8 ] , [ 9 ] [ 10 ] และ [ 11 ] ทั้งขาดและส่วนเกินอาจทำให้เกิดปัญหาสุขภาพที่ร้ายแรงเช่น โรคโลหิตจางและฮีโมโครมาโทซิส [ 12 ] และ [ 13 ] ดังนั้นความเกี่ยวข้องทางสรีรวิทยาที่สำคัญจำเป็นต้องพัฒนา chemosensors ใหม่สำหรับการตรวจจับการ CU2 fe3
และไอออน