ХІМІКО-АНАЛІТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ЗОНДА НА ОСНОВІ КОМПЛЕКСУ АЛЮМІНІЮ(ІІІ) З 4'-КАРБОКСИМЕТОКСИФЛАВОНОЛОМ
DOI: https://doi.org/10.17721/1728-2209.2025.1(60).8
Ключові слова:
3-гідроксифлавон, комплексоутворення, флуориметрія, визначення аніонів, ESIPT, кето-енольна таутомеріяАнотація
Вступ. Флуоресцентна спектроскопія – високочутливий метод аналізу, що успішно використовується у біохімічних і медичних дослідженнях, для аналізу об’єктів довкілля, на підприємствах фармацевтичної та харчової промисловості. Для визначення речовин, що не мають власної флуоресценції, запропоновано різноманітні флуоресцентні зонди, чутливі до катіонів металів, неорганічних і органічних аніонів, біомакромолекул. 3‑Гідроксифлавони і їх комплекси з іонами перехідних металів активно використовуються для створення нових флуоресцентних зондів. Ефективне застосування таких комплексів в аналізі потребує комплексного дослідження їхніх хіміко-аналітичних властивостей, з'ясування механізму комплексоутворення, а також впливу іонів металу на такі, притаманні 3-гідроксифлавонам явища, як внутрішньомолекулярне перенесення заряду та протону. У цій роботі наведено результати дослідження оптимальних умов утворення комплексу Al(III) з 2-[4-(3-гідрокси-4-оксо-4Н-хромен-2-іл)фенокси]оцтовою кислотою (F4O), його стехіометричного складу, стійкості, флуоресцентних властивостей та можливості використання як оптичного зонда для детектування аніонів.
Методи. Спектральні характеристики F4O у різних розчинниках, протолітичні властивості, особливості комплексоутворення F4O з іонами Al(III) та можливість використання комплексу для флуоресцентного визначення цитрат-аніонів досліджували спектрофлуориметричним і спектрофотометричним методами. Значення рН розчинів вимірювали потенціометричним методом з використанням скляного комбінованого електрода.
Результати. Взаємодія Al(III) з F4O супроводжується значним підвищенням інтенсивності флуоресценції. У водних розчинах оптимальне значення pH для утворення комплексу F4O-Al знаходиться в межах 5,15–5,20. За цих умов у розчині утворюється комплекс найпростішої стехіометрії, середньої стійкості. Умовна константа стійкості комплексу, визначена за методом Бенесі-Гільдебранда, становить 6,44·104 л/моль. В присутності цитрат-аніонів інтенсивність свічення комплексу знижується. Відповідна крива гасіння флуоресценції лінеаризується у координатах модифікованого рівняння Штерна-Фольмера. Константа гасіння становить 4,88∙106 л/моль.
Висновки. Досліджено оптимальні умови утворення і основні хіміко-аналітичні характеристики комплексу Al(III) з F4O. На прикладі цитрат-аніонів показано, що комплекс F4O-Al може бути перспективним як “On–Off” флуоресцентний зонд для визначення аніонів у водних розчинах. Гасіння свічення в присутності цитрату ймовірно зумовлене руйнуванням комплексу Al(III) з 4ꞌ-карбоксиметоксифлавонолом унаслідок зв’язування аніона з металом.
Посилання
Albert A., Sergent E. (1964). Ionization constants of acids and bases. Khimiya
Babko A. K. (1955). Physicochemical Analysis of Complex Compounds in Solutions. Academy of Sciences of the Ukrainian SSR
De Souza, R. F. V., & De Giovani, W. F. (2004). Antioxidant properties of complexes of flavonoids with metal ions. Redox Report, 9(2), 97–104. https://doi.org/10.1179/135100004225003897
Demas, J. N., & DeGraff, B. A. (1997). Applications of Luminescent Transition Metal Complexes to Sensor Technology and Molecular Probes. Journal of Chemical Education, 74(6), 690. https://doi.org/10.1021/ed074p690
Du, W., Jia, C., Zhang, Y., Chen, Q., Wang, Y., Huang, Y., & Zhang, Q. (2018). A Sc–3-HF complex as a fluorescent chemosensor for the selective detection of dihydrogen phosphate. Analytical Methods, 10(17), 1993–1998. https://doi.org/10.1039/c8ay00048d
Ferreira, C. M. H., Pinto, I. S. S., Soares, E. V., & Soares, H. M. V. M. (2015). (Un)suitability of the use of pH buffers in biological, biochemical and environmental studies and their interaction with metal ions – a review. RSC Advances, 5(39), 30989–31003. https://doi.org/10.1039/c4ra15453c
Gong, S., Qin, A., Zhang, Y., Li, M., Liang, Y., Xu, X., Wang, Z., & Wang, S. (2022). A novel flavonol-based fluorescent probe for rapid detection of Cysteine in food samples and its applications in bioimaging systems. Microchemical Journal, 183, 108034. https://doi.org/10.1016/j.microc.2022.108034
Huang, Q., Wang, T., & Xiao, N. (2020). Selective monitoring ATP using a fluorogenic Al(III)–probe complex in aqueous medium. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 229, 117946. https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117946
Korshenko L.I., Zamotaiev O.M., Linnik R.P., Pyvovarenko V.G. (2024). Fluorescent probe based on 4'-carboxymethoxyflavonol: chemical-analytical properties and application. XXV International Conference for Students, PhD Students and young scientists "Modern Chemistry Problems": May 15-17, 2024 (p.13). Taras Shevchenko National University of Kyiv. https://conf.chem.knu.ua/arhiv/tezu/2024/all.pdf
Lakowicz, J. R. (2006). Principles of Fluorescence Spectroscopy. Springer US. https://doi.org/10.1007/978-0-387-46312-4
Lou, X., Ou, D., Li, Q., & Li, Z. (2012). An indirect approach for anion detection: the displacement strategy and its application. Chemical Communications, 48(68), 8462. https://doi.org/10.1039/c2cc33158f
Lurie Y. Y. (1989). Handbook of Analytical Chemistry. 6th ed., revised and expanded. Khimiya.
Protti, S., Mezzetti, A., Lapouge, C., & Cornard, J.-P. (2008). Photochemistry of metal complexes of 3-hydroxyflavone: towards a better understanding of the influence of solar light on the metal–soil organic matter interactions. Photochemical & Photobiological Sciences, 7(1), 109–119. https://doi.org/10.1039/b709682h
Pyrzynska, K., & Pękal, A. (2011). Flavonoids as Analytical Reagents. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 41(4), 335–345. https://doi.org/10.1080/10408347.2011.607077
Qin, T., Liu, B., Xu, Z., Yao, G., Xu, H., & Zhao, C. (2021). Flavonol-based small-molecule fluorescent probes. Sensors and Actuators B: Chemical, 336, 129718. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129718
Radu, C, Olteanu A.A., Aramă C.C., Uivaroși V. (2024). Hydroxyflavone complexes with biogenic and abiogenic metals. Farmacia, 72(4), 751–764. https://doi.org/10.31925/farmacia.2024.4.3
Roshal, A. D. (2023). Complexation of Flavonoids: Spectral Phenomena, Regioselectivity, Interplay with Charge and Proton Transfer. The Chemical Record, e202300249. https://doi.org/10.1002/tcr.202300249
Sathish, S., Narayan, G., Rao, N., & Janardhana, C. (2006). A Self-Organized Ensemble of Fluorescent 3-Hydroxyflavone-Al (III) Complex as Sensor for Fluoride and Acetate Ions. Journal of Fluorescence, 17(1), 1–5. https://doi.org/10.1007/s10895-006-0137-1
Sengupta, P. K. (2017). Pharmacologically Active Plant Flavonols as Proton Transfer Based Multiparametric Fluorescence Probes Targeting Biomolecules: Perspectives and Prospects. Reviews in Fluorescence 2016, 45–70. Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48260-6_4
Tong, C., Shi, F., Tong, X., Shi, S., Ali, I., & Guo, Y. (2021). Shining natural flavonols in sensing and bioimaging. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 137, 116222. https://doi.org/10.1016/j.trac.2021.116222
Wang, R., & Yu, Z. (2007). Validity and Reliability of Benesi-Hildebrand Method. Acta Physico-Chimica Sinica, 23(9), 1353–1359. https://doi.org/10.1016/s1872-1508(07)60071-0
Zamotaiev, O. M., Postupalenko, V. Y., Shvadchak, V. V., Pivovarenko, V. G., Klymchenko, A. S., & Mély, Y. (2011). Improved Hydration-Sensitive Dual-Fluorescence Labels For Monitoring Peptide−Nucleic Acid Interactions. Bioconjugate Chemistry, 22(1), 101–107. https://doi.org/10.1021/bc100434d
Zhao, X., Li, X., Liang, S., Dong, X., & Zhang, Z. (2021). 3-Hydroxyflavone derivatives: promising scaffolds for fluorescent imaging in cells. RSC Advances, 11(46), 28851–28862. https://doi.org/10.1039/d1ra04767a
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Любов КОРШЕНКО, Ростислав ЛИННИК
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
