Рис. 5. Спектр флуоресценции полиметилметакрилатной пленки, содержащей иммобилизованное соединение 2 (1), спектр в присутствии катионов водорода (2) (относительное увеличение интенсивности флуоресценции - 82 раза)
Рис. 4. Относительное изменение интенсивности флуоресценции (I/I0) соединения 2 (С = 5×10-3 моль/л) в полиметилметакрилатной пленке в присутствии различных катионов (С = 5×10-5 моль/л)
Этот полимер характеризуется отсутствием выраженной структурированной картины в спектрах поглощения и флуоресценции. Полимерный хемосенсор 2 проявляет достаточно слабую активность по отношению к катионам цинка, меди, кадмия, ртути (рис. 4), однако, отзывается сильным разгорание флуоресценции в присутствии кислот (рис. 5). Такие свойства позволяют считать его эффективным полимерным pH-сенсором.
Интересные свойства были обнаружены у полиметилметакрилатной пленки, содержащей иммобилизованный (антрацен-9-илметил)(4,5-диметокси-2-морфолин-4-илфенил) амин 2.
Рис. 3. Относительное изменение интенсивности флуоресценции (I/I0) соединения 1 (С = 5×10-3 моль/л) в полиметилметакрилатной пленке в присутствии различных катионов (С = 5×10-5 моль/л)
Рис. 2. Спектр флуоресценции полиметилметакрилатной пленки, содержащей иммобилизованное соединение 1 (1), и спектр в присутствии катионов водорода (2)
Данный полимерный сенсор проявил высокую селективность по отношению к катионам водорода, которая соответствует уменьшению относительной интенсивности флуоресценции в 8 раз (рис 2, 3).
Рис. 1. Электронный спектр поглощения полиметилметакрилатной пленки, содержащей иммобилизованное соединение 1 (С = 5×10-3 М)
Спектр поглощения структурированный, содержит три характерных для антрилсодержащих соединений максимума в области 348, 368, 389 нм. В спектре флуоресценции соединения 1 также содержатся три основных максимума в области 380-450 нм (рис. 2). Спектр возбуждения флуоресценции (λвозб 360 нм) соответствует спектру поглощения, что является четким доказательством сохранения структуры 1 в полимерных матрицах.
ПММА пленка, содержащая 2-{[2-(антрацен-9-ил)-3-(пиридин-2-илметил) имидазолидин-1-ил]метил}пиридин 1, обладает поглощением в области 330-400 нм (рис. 1).
Обсуждение результатов
Соединения 1-3 были синтезированы по методикам, описанным ранее [1]. Электронные спектры поглощения полиметилметакрилатных пленок (ПММА) с иммобилизированными хемосенсорами 1-3 получали на спектрофотометре VarianCary 100, спектры флуоресценции - на спектрофлуориметре VarianCaryEclipse. Исследованные катионы использовались в виде ацетатов. Толщина ПММА пленок - 0.01 см. Относительное увеличение интенсивности флуоресценции до и после взаимодействия с катионами определялось в максимуме испусканияобразца (I/I0).
Экспериментальная часть
Ранее нами были исследованы молекулярные хемосенсоры, пригодные для качественного и количественного определения вредных ионов в окружающей среде [1, 2, 7]. В данной работе было осуществлено получение полиметилметакрилатных полимерных пленок, содержащих иммобилизованные сенсорные соединения. Методами электронной спектроскопии поглощения / испускания и люминесцентного анализа произведено исследование их спектров поглощения, флуоресценции и хемосенсорной активности.
Полимерные материалы, содержащие органические функциональные молекулы, широко применяются для создания эффективных и селективных сенсорных систем, ионных жидкостей, OLED-материалов, жидких кристаллов и др. [3-6]. Потребность в сенсорах, контролирующих химическую природу различных объектов, диктуется необходимостью постоянного мониторинга химического (анионного, катионного и молекулярного) состава гидросферы, литосферы, атмосферы. Сигнальные органические молекулы, составляющие основу сенсорной композиции, при взаимодействии с субстратом генерируют электромагнитный сигнал, регистрируемый визуально или с применением современных физико-химических методов контроля оптических свойств материалов.
1. Южный научный центр Российской академии наук2. Научно-исследовательский институт физической и органической химии Южного федерального университета
Дубоносов А.Д. 1, Толпыгин И.Е. 2, Ревинский Ю.В. 1, Федянина А.Ю. 2, Цуканов А.В. 1, Брень В.А. 2
ПОЛИМЕРНЫЕ ХЕМОСЕНСОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МОЛЕКУЛЫ С АНТРИЛЬНОЙ СИГНАЛЬНОЙ ГРУППОЙ
Химические науки
ПОЛИМЕРНЫЕ ХЕМОСЕНСОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МОЛЕКУЛЫ С АНТРИЛЬНОЙ СИГНАЛЬНОЙ ГРУППОЙ - Химические науки - Современные проблемы науки и образования
