Pesquisadores apresentam mecanismo de detecção de efeito dominó para detectar amina se aproximando do nível picomolar
Crédito:Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c11480 A detecção precisa e sensível de aminas é crucial na segurança industrial, no monitoramento ambiental e no diagnóstico clínico. A pesquisa e o desenvolvimento contínuos de materiais sensores são promissores para aumentar a sensibilidade e a seletividade da detecção de aminas. Os materiais ópticos/fluorescentes de detecção de aminas são particularmente promissores devido à sua fácil manipulação, leitura a olho nu e portabilidade.
No entanto, as sondas fluorescentes relatadas sofreram de sensibilidade moderada devido a limitações inerentes ao seu mecanismo de detecção estequiométrica "um para um". Normalmente, uma molécula de amina interage com apenas uma (ou, no máximo, várias) moléculas fluorescentes, causando um impacto insignificante na emissão global do sistema. Conseguir uma mudança de sinal detectável requer um número significativo de moléculas de amina, dando origem a baixas sensibilidades.
Em um estudo publicado no Journal of the American Chemical Society , o grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Huang Weiguo do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu uma cadeia de dominó que consiste em uma molécula fluorescente (por exemplo, PTF1) e até 40 cadeias poliméricas não emissivas ( pPFPA) compreendendo mais de 1.000 unidades repetidas (PFPA).
Os pesquisadores descobriram que o fluoróforo PTF1 atua como o gatilho do dominó, interagindo com as unidades de repetição do polímero circundante (PFPA, os seguintes blocos de dominó) por meio de interações polar-π, levando a um sinal fluorescente amarelo amplificado a 570 nm. Após exposição a aminas, a cadeia de dominó baseada em PTF1-pPFPA é rapidamente desmantelada, restaurando as emissões azuis em 455 nm atribuídas à PTF1 intrínseca, criando assim um método ultrassensível para detecção de aminas.
O motivo pentafluorofenil é conhecido por suas propriedades de retirada de elétrons. Por outro lado, as aminas são compostos doadores de elétrons fortes e bases fortes. Após a mistura, os elétrons do par solitário no átomo "N" da trietilamina (TEA) poderiam se comunicar prontamente com os grupos pendentes deficientes em elétrons no pPFPA, levando a um efeito indutivo que altera a distribuição da nuvem de elétrons entre as unidades PFPA e interrompe o original através -conjugação espacial (TSC) ao longo da cadeia pPFPA.
O cálculo da teoria do funcional da densidade (DFT) revelou que a energia de ligação (ΔG) do pPFPA com TEA é -15,5 kcal mol
-1
, implicando uma forte afinidade e interação entre TEA e pPFPA. As aminas cortam o TSC ao longo do dominó se incorporarem entre as unidades repetitivas de PFPA ou inibirem a transferência de carga entre PTF1 e pPFPA se estiverem diretamente próximas dos fluoróforos de PTF1. Em qualquer uma das condições, a cadeia dominó supramolecular PTF1-pPFPA estabelecida será cortada e os sinais fluorescentes amarelos amplificados originais serão substancialmente suprimidos.
Este estudo apresenta um mecanismo de detecção de "efeito dominó", que fornece uma abordagem geral para detecção de produtos químicos.
