Синтез и исследование оптических свойств изомеров N’-хинолин-6-ил-N,N-бис[2-(хинолин-6-иламино)этил]этан-1,2-диамина и N’-хинолин-3-ил-N,N-бис[2-(хинолин-3-иламино)этил]этан-1,2-диамина

Актуальность

Одной из актуальных задач современной химии является создание высокочувствительных селективных сенсоров и детектирование катионов металлов.

Цель

Синтез и изучение детектирующей способности органических лигандов на основе трис(2-аминоэтил)амина (TREN), который был модифицирован флуорофорными группами: 3-бромхинолином (L1) и 6-бромхинолином (L2) по отношению к ряду катионов редкоземельных, переходных и непереходных металлов.

Задачи

1. Синтезировать соединения L1 (N’-хинолин-6-ил-N,N-бис[2-(хинолин-6-иламино)этил]этан-1,2-диамин) и L2 (N’-хинолин-3-ил-N,N-бис[2-(хинолин-3-иламино)этил]этан-1,2-диамин).
2. Выделить данные соединения методом колоночной хроматографии.
3. Подтвердить структуры данных соединений при помощи спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопии).
4. Рассчитать оптимальные концентрации для проведения флуориметрических исследований и приготовить соответствующие растворы.
5. При помощи флуоресцентной и УФ-спектроскопии провести исследование комплексообразования данных соединений с катионами металлов.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование для синтеза:

• Колбы круглодонные двугорлые 10 мл, одногорлые 50 мл
• Обратный холодильник с газоотводным шлангом
• Металлический шпатель
• Прибор с аргоновой системой
• Конические колбы 100 мл
• Стеклянная колонка для хроматографии
• Градуированные пипетки 2 мл, 5 мл, 10 мл
• Стеклянный цилиндр 50 мл
• Ампулы для ЯМР
• Стеклянная воронка
• Стеклянные капилляры
• Пробирки типа «Эппендорф» и склянки
• Аналитические весы «AND GR 200» (погрешность ±0,1 мг)
• Магнитная мешалка с подогревом

Оборудование и посуда для спектрометрических исследований:

• Кварцевая кювета (1 = 1 см)
• Градуированные пипетки на 2 и 5 мл
• Мерные колбы с притертыми крышками объемом 10 и 25 мл
• Дозаторы «LLG Micropipette», отбираемый объем от 2,3 до 100 мкл
• Аналитические весы «AND GR 200» (погрешность ±0,1 мг)
• Спектрофлуориметр «Hitachi F-2700 FL», источник возбуждения – ксеноновая лампа
• Спектрофотометр «Agilent Cary 60»

Описание

Автор синтезировал соединения L1 (N’-хинолин-6-ил-N,N-бис[2-(хинолин-6-иламино)этил]этан-1,2-диамин) и L2 (N’-хинолин-3-ил-N,N-бис[2-(хинолин-3-иламино)этил]этан-1,2-диамин) путем синтеза с использованием Pd-катализируемого аминирования.

Автор выделил полученные соединения методом колоночной хроматографии на силикагеле, используя последовательность элюентов CH₂Cl₂, CH₂Cl₂ – MeOH.

Автор приготовил растворы образцов в CDCl₃ для снятия спектров ЯМР.

Автор рассчитал оптимальные концентрации для проведения флуориметрических исследований, составившие для L1 и L2 0,76·10^-5 М и 1,27·10^-5 М, соответственно. Затем автор приготовил соответствующие растворы в ацетонитриле для снятия спектров флуоресценции.

Автор при помощи флуоресцентной спектроскопии провел исследование комплексообразования соединений L1 и L2 с перхлоратами или нитратами редкоземельных, переходных и непереходных металлов. Спектры флуоресценции регистрировались в диапазоне длин волн от 370 до 600 нм при длине волны возбуждения 355 нм.

Результаты работы/выводы

Синтезированы производные трис(2-аминоэтил)амина (TREN), содержащие изомерные флуорофорные группы (3-хинолин и 6-хинолин).

Данные соединения были выделены методом колоночной хроматографии.

Структуры полученных соединений подтверждены с помощью ЯМР-спектроскопии.

Рассчитаны оптимальные концентрации соединений для флуориметрических исследований.

При помощи флуоресцентной и УФ-спектроскопии проведено исследование комплексообразования данных соединений с катионами редкоземельных, переходных и непереходных металлов.

Перспективы использования результатов работы

Соединение L1 может быть использовано в качестве флуоресцентной молекулярной пробы на Cu²⁺ за счет уникального характера изменения флуоресценции в присутствии этого катиона. Соединение L2 может быть использовано в качестве флуоресцентной молекулярной пробы на Al³⁺, Ga³⁺, Cr³⁺, Pb²⁺ за счет полного тушения флуоресценции.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химии, лаборатория элементоорганических соединений.