La detección precisa y sensible de aminas es crucial en la seguridad industrial, el monitoreo ambiental y el diagnóstico clínico. La investigación y el desarrollo en curso de materiales sensores son prometedores para mejorar la sensibilidad y selectividad de la detección de aminas. Los materiales ópticos/fluorescentes para detección de aminas son particularmente prometedores debido a su fácil manipulación, lectura a simple vista y portabilidad.
Sin embargo, las sondas fluorescentes reportadas han sufrido una sensibilidad moderada debido a limitaciones inherentes en su mecanismo de detección estequiométrica "uno a uno". Normalmente, una molécula de amina interactúa con una sola (o, como máximo, varias) moléculas fluorescentes, lo que provoca un impacto insignificante en la emisión general del sistema. Lograr un cambio de señal detectable requiere una cantidad significativa de moléculas de amina, lo que da lugar a sensibilidades bajas.
En un estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society , el grupo de investigación dirigido por el Prof. Huang Weiguo del Instituto Fujian de Investigación sobre la Estructura de la Materia de la Academia de Ciencias de China desarrolló una cadena dominó que consta de una molécula fluorescente (por ejemplo, PTF1) y hasta 40 cadenas de polímeros no emisores ( pPFPA) que comprende más de 1.000 unidades repetitivas (PFPA).
Los investigadores descubrieron que el fluoróforo PTF1 actúa como disparador de dominó, interactuando con las unidades repetitivas de polímero circundantes (PFPA, los siguientes bloques de dominó) a través de interacciones polares-π, lo que genera una señal fluorescente amarilla amplificada a 570 nm. Tras la exposición a aminas, la cadena dominó basada en PTF1-pPFPA se desmantela rápidamente, restaurando las emisiones azules a 455 nm asignadas al PTF1 intrínseco, creando así un método ultrasensible para la detección de aminas.
El motivo pentafluorofenilo es conocido por sus propiedades aceptoras de electrones. Por el contrario, las aminas son compuestos fuertes donadores de electrones y bases fuertes. Al mezclarse, el par de electrones solitarios en el átomo "N" de la trietilamina (TEA) podría comunicarse fácilmente con los grupos colgantes deficientes en electrones en el pPFPA, lo que lleva a un efecto inductivo que altera la distribución de la nube de electrones entre las unidades de PFPA y altera el original a través de -conjugación espacial (TSC) a lo largo de la cadena pPFPA.
El cálculo de la teoría funcional de la densidad (DFT) reveló que la energía de unión (ΔG) de pPFPA con TEA es -15,5 kcal mol -1 , lo que implica una fuerte afinidad e interacción entre TEA y pPFPA. Las aminas cortan el TSC a lo largo del dominó si se incrustan entre las unidades repetidas de PFPA o inhiben la transferencia de carga entre PTF1 y pPFPA si están en proximidad directa a los fluoróforos de PTF1. En cualquier condición, la cadena dominó supramolecular PTF1-pPFPA establecida se cortará y las señales fluorescentes amarillas amplificadas originales se suprimirán sustancialmente.
Este estudio presenta un mecanismo de detección de "efecto dominó", que proporciona un enfoque general para la detección de sustancias químicas.
Más información: Jiamao Chen et al, Detección óptica in situ de aminas a un nivel de partes por cuatrillón mediante la separación del dominó supramolecular conjugado a través del espacio, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024). DOI:10.1021/jacs.3c11480
Información de la revista: Revista de la Sociedad Química Estadounidense
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
