亜鉛イオンの選択的検出のための2つの新しいテルビウムおよびユーロピウム錯体ベースの発光プローブの設計と合成

Design and synthesis of two new terbium and europium complex-based luminescent probes for the selective detection of zinc ions.

• Abdul Waheed
• Safwat Abdel-Azeim
• Nisar Ullah
• Sulayman A Oladepo

抄録

亜鉛は多くの生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たしており、環境にも影響を与えます。その結果、キレート性亜鉛イオン（Zn）の検出は、研究コミュニティから広く関心を集めています。ランタニド系の発光プローブは、一般的な有機色素ベースの蛍光センサーに比べて、高い水溶性、長い発光寿命、大きなストークスシフトなどの特別な利点を提供します。ここでは、水中のZnを高感度かつ選択的に検出するためのテルビウムおよびユーロピウム錯体ベースのプローブ、Tb-1およびEu-1の合成を報告する。これらのプローブは、Znをキレートするためのビス(2-ピリジルメチル)]アミン(DPA)受容体とランタノイド(Ln)をキレートするための1,4,7,7-トリス(カルボキシメチル)-1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン(DO3A)環を組み込んだことを特徴としている。Tb-1とEu-1は、それぞれ0.50±0.1μMと1.5±0.01μMの検出限界を持つ広い範囲の競合イオンに対してZnイオンに対して高い選択性を示した。密度汎関数理論シミュレーションは実験結果とよく一致し、ほとんどの競合イオンと比較して高いZn選択性を示した。また、競合イオン実験では、Tb-1及びEu-1の発光応答はCuなどのイオンによって適度に消光されたが、これはこれらのイオンがプローブの受容体と同等の結合能を持っていることと関連している。

Zinc plays a key role in many physiological processes and has implications for the environment. Consequently, detection of chelatable zinc ion (Zn ) has attracted widespread interest from the research community. Lanthanide-based luminescent probes offer particular advantages, such as high water solubility, long luminescence lifetimes and a large Stokes' shift, over common organic dye-based fluorescent sensors. Here, we report the synthesis of terbium and europium complex-based probes, Tb-1 and Eu-1, for sensitive and selective detection of Zn in water. These probes featured the incorporation of bis(2-pyridylmethyl)]amine (DPA) receptor for Zn chelation and the 1,4,7-tris(carboxymethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane (DO3A) ring to chelate lanthanide (Ln ). Tb-1 and Eu-1 displayed high selectivity for Zn ions over a wide range of competing ions, with limits of detection of 0.50 ± 0.1 μM and 1.5 ± 0.01 μM, respectively. Density functional theory simulations were in good agreement with experimental observations, displaying high Zn selectivity compared with most competing ions. In the competing ions experiments, the luminescence response of Tb-1 and Eu-1 was moderately quenched by some ions such as Cu , this was linked to the comparable binding abilities of these ions for the receptor of the probe.

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