Synteza i badanie właściwości spektralnych fluorescencyjnego sensora jonów metali zawierającego N,N-bis(2-aminoetylo)etano-1,2-diaminę jako grupę jonoforową

Nowatorskie fluorescencyjne sensory jonów metali skonstruowanych na podstawionej grupie fluoroforowej pirolo[2,3-b]chinoksalin-2-onu, zawierające N,N-bis(2-aminoetylo)etano-1,2-diaminę (tren) jako grupę jonoforową, zostały pomyślnie zsyntezowane i zbadane w następującej Pracy Magisterskiej. Amina tren oraz grupa 2-pirydylowa, w odpowiednich przypadkach, zostały wprowadzone do ligandów w celu dostarczenia grup donorowych atomów azotu, mających na celu wiązanie jonów metali, w szczególności Zn(II). Pomyślnie wyizolowano cztery z sześciu pożądanych ligandów, z wydajnościami w zakresie od śladowych do 85.5%, i scharakteryzowano je za pomocą spektroskopii 1H NMR oraz HRMS. Zastosowano pięć metod syntezy, gdyż napotkano nieoczekiwane komplikacje związane z rozpuszczalnością ligandów w większości rozpuszczalnikach. W metodach zastosowano następujące reakcje: N-alkilowe enaminowanie grupy fluoroforowej podstawionej grupą tiokarbonylową, redukcyjne aminowanie oraz reakcja substytucji nukleofilowej. Podwójnie podstawiona amina tren fluoroforową grupą chinoksalinową (7-(E/Z,E/Z)), scharakteryzowano również za pomocą spektroskopii 13C NMR oraz IR i analizowano pod kątem fluorescencyjnych właściwości spektralnych spektroskopią absorpcyjną UV-Vis oraz fluorescencyjną. Ligand ma mikromolarną granicę wykrywalności dla jonów cynku, indu i gadolinu. Odpowiedź emisji fluorescencji jest największa dla jonów cynku (60-krotnie większa niż dla wolnego liganda). Wzrost wydajności kwantowej dla liganda związanego z każdym z trzech jonów w porównaniu z wolnym ligandem znajduje się w zakresie pomiędzy 15- a 46-krotnym zwiększeniu, przy czym najwyższa jest dla In(III) przy λex:325 nm.

Novel fluorescent metal ion sensors constructed on a substituted pyrrolo[2,3-b]quinoxalin-2-one fluorophore unit, containing N,N-bis(2-aminoethyl)ethane-1,2-diamine (tren) as an ionophore group, were successfully synthesized and studied in the following Master’s thesis. The tren amine and 2-pyridyl group, when applicable, were incorporated into the ligand framework in order to supply them with nitrogen atom donor groups aimed at binding metal ions, namely Zn(II). Four of the six desired ligands were successfully isolated, with yields ranging from trace to 85.5%, and characterized by 1H NMR spectroscopy and HRMS. Five methods of synthesis were employed as unexpected complications regarding the solubility of the desired ligands in most solvents were encountered. The key reactions of these methods include an N-alkyl enamination of a thione-substituted fluorophore group, reductive amination reactions and a nucleophilic substitution reaction. The doubly substituted tren amine with the quinoxalinone fluorophore unit, or ligand 7-(E/Z,E/Z), was likewise characterized by 13C NMR and IR spectroscopy and was analyzed in terms of its fluorescent spectral properties via UV-Vis absorption and fluorescence spectroscopy. The ligand has a micromolar detection limit for the zinc, indium and gadolinium ions. Its fluorescence emission response is greatest for the zinc ion, namely, 60-fold greater than for the free ligand. The quantum yield enhancement for the ligand bound to each of the three ions as compared to the free ligand, range from 15- to 46-fold, the highest being for In(III) at λex:325 nm.