Crown-Containing 4-Methoxy-1,8-naphthalimide Derivatives as a Basis for the Construction of Fluorescent PET Chemosensors for Metal Cations

Abstract

Получены новые производные 4-метокси-1,8-нафталимида, содержащие фрагмент бензо-15-краун-5и N-фенилаза-15-краун-5-эфира в составе N-арильного заместителя при имидном атоме азота нафталимидного ядра. Связывание катионов щелочно-земельных металлов (Mg 2+ и Ca 2+) изучаемыми комплексонами в ацетонитрильном растворе сопровождалось увеличением интенсивности флуоресценции на два порядка. Наблюдаемые спектральные эффекты обусловлены образованием комплексов состава металл-лиганд 1:1, в которых происходит подавление процесса фотоиндуцированного переноса электрона (PET) с N-арильной группы на нафталимидный хромофор, изначально реализующегося в свободных лигандах. Координация катионов по краун-эфирным рецепторам подтверждена с использованием спектроскопии 1 Н ЯМР. По данным спектрофлуориметрического титрования были определены константы устойчивости образующихся комплексов и рассчитаны их квантовые выходы флуоресценции. Приведенные результаты позволяют заключить, что краунсодержащие производные 4-метокси-1,8-нафталимида могут служить основой для разработки флуоресцентных хемосенсоров на катионы металлов с РЕТ-механизмом оптического отклика.

A Study on Cation-Dependent Resonance Energy Transfer in Crown-Containing Bischromophoric System Based on 4-Methoxyand 4-Styryl-1,8-naphthalimide

“…Как показали результаты проведенных ранее исследований спектрально-люминесцентных свойств производных MNI [27] и SNI, [33] являющихся компонентами бисхромофорной системы, соединение SNI демонстрирует длинноволновую флуоресценцию в полярных растворителях в области 600 нм, а также характеризуется наличием широкой полосы поглощения при 420 нм, которая в значительной степени перекрывается с полосой испускания флуоресценции соединения MNI (Рисунок 1). Данное обстоятельство позволяет предположить наличие эффективного резонансного переноса энергии в системе (RET, англ.…”

“…Photoinduced Electron Transfer). [22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32] В частности, присутствие фрагмента азадитиа-15-краун-5-эфира в структуре 4-метоксинафталимида 15C5-MNI (Cхема 1) обес-печивало селективный флуоресцентный отклик на катионы серебра в нейтральном водном растворе (HEPESбуфер, рН 7.3) за счет образования комплекса состава металл -лиганд 1:1. [31] Добавление других катионов металлов (Hg 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ ) к сенсору 15C5-MNI не вызывало спектральных изменений.…”

Synthesis of 3,4-dihydroxy-1,8-naphthalimides with inbuilt catechol and crown ether functionalities

“…2). 9,29,31,32 In these examples, the fluorescence emission is quenched by PET from the imide substituent, upon binding of a metal ion to the 15-crown-5 resulting in increased emission. For example, binding of Mg 2+ to 3b in MeCN resulted in an increase in the quantum yield from 0.003 to 0.61 at λ em ∼455 nm (λ ex ∼367 nm).…”