Naphthyridine derived colorimetric and fluorescent turn off sensors for Ni2+ in aqueous media
Creators
- 1. Bahauddin Zakariya University
- 2. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
- 3. University of Bristol
- 4. King Saud University
Description
Abstract Highly selective and sensitive 2,7-naphthyridine based colorimetric and fluorescence "Turn Off" chemosensors (L1-L4) for detection of Ni 2+ in aqueous media are reported. The receptors (L1-L4) showed a distinct color change from yellow to red by addition of Ni 2+ with spectral changes in bands at 535–550 nm. The changes are reversible and pH independent. The detection limits for Ni 2+ by (L1-L4) are in the range of 0.2–0.5 µM by UV–Visible data and 0.040–0.47 µM by fluorescence data, which is lower than the permissible value of Ni 2+ (1.2 µM) in drinking water defined by EPA. The binding stoichiometries of L1-L4 for Ni 2+ were found to be 2:1 through Job's plot and ESI–MS analysis. Moreover the receptors can be used to quantify Ni 2+ in real water samples. Formation of test strips by the dip-stick method increases the practical applicability of the Ni 2+ test for "in-the-field" measurements. DFT calculations and AIM analyses supported the experimentally determined 2:1 stoichiometries of complexation. TD-DFT calculations were performed which showed slightly decreased FMO energy gaps due to ligand–metal charge transfer (LMCT).
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
مجردة تم الإبلاغ عن أجهزة استشعار كيميائية "إيقاف" انتقائية وحساسة للغاية تعتمد على 2،7 - نفثيريدين لقياس الألوان والفلورة (L1 - L4) للكشف عن Ni 2+ في الوسائط المائية. أظهرت المستقبلات (L1 - L4) تغيرًا مميزًا في اللون من الأصفر إلى الأحمر بإضافة Ni 2+ مع تغيرات طيفية في النطاقات عند 535–550 نانومتر. التغييرات قابلة للعكس ومستقلة عن درجة الحموضة. تتراوح حدود الكشف عن Ni 2+ بواسطة (L1 - L4) بين 0.2–0.5 ميكرومتر بواسطة البيانات المرئية للأشعة فوق البنفسجية و 0.040–0.47 ميكرومتر بواسطة بيانات الفلورة، وهي أقل من القيمة المسموح بها لـ Ni 2+ (1.2 ميكرومتر) في مياه الشرب التي تحددها وكالة حماية البيئة. تم العثور على القياسات المتكافئة الملزمة لـ L1 -L4 لـ Ni 2+ لتكون 2:1 من خلال مخطط Job وتحليل ESI - MS. علاوة على ذلك، يمكن استخدام المستقبلات لتحديد كمية Ni 2+ في عينات المياه الحقيقية. يزيد تكوين شرائط الاختبار بطريقة عصا القياس من التطبيق العملي لاختبار Ni 2+ للقياسات "في الميدان". دعمت حسابات DFT وتحليلات AIM القياسات المتكافئة 2:1 المحددة تجريبيًا للتعقيد. تم إجراء حسابات TD - DFT التي أظهرت انخفاضًا طفيفًا في فجوات طاقة FMO بسبب نقل الشحنة المعدنية (LMCT).Translated Description (French)
Résumé On rapporte des chimiocapteurs colorimétriques et fluorescents hautement sélectifs et sensibles à base de 2,7-naphtyridine (L1-L4) pour la détection de Ni 2+ dans des milieux aqueux. Les récepteurs (L1-L4) ont montré un changement de couleur distinct du jaune au rouge par addition de Ni 2+ avec des changements spectraux dans les bandes à 535–550 nm. Les changements sont réversibles et indépendants du pH. Les limites de détection du Ni 2+ par (L1-L4) sont comprises entre 0,2 et 0,5 µM selon les données UV–Visible et entre 0,040 et 0,47 µM selon les données de fluorescence, ce qui est inférieur à la valeur admissible du Ni 2+ (1,2 µM) dans l'eau potable définie par l'EPA. Les stœchiométries de liaison de L1-L4 pour Ni 2+ ont été trouvées à 2:1 grâce à l'analyse de la parcelle de Job et de l'ESI-MS. De plus, les récepteurs peuvent être utilisés pour quantifier le Ni 2+ dans des échantillons d'eau réelle. La formation de bandes de test par la méthode du jauge augmente l'applicabilité pratique du test Ni 2+ pour les mesures « sur le terrain ». Les calculs DFT et les analyses AIM ont pris en charge les stœchiométries de complexation 2:1 déterminées expérimentalement. Des calculs TD-DFT ont été effectués qui ont montré une légère diminution des écarts d'énergie FMO en raison du transfert de charge ligand-métal (LMCT).Translated Description (Spanish)
Resumen Se informan quimiosensores colorimétricos y de fluorescencia basados en 2,7-naftiridina altamente selectivos y sensibles (L1-L4) para la detección de Ni 2+ en medios acuosos. Los receptores (L1-L4) mostraron un cambio de color distinto de amarillo a rojo mediante la adición de Ni 2+ con cambios espectrales en las bandas a 535–550 nm. Los cambios son reversibles e independientes del pH. Los límites de detección para Ni 2+ por (L1-L4) están en el rango de 0.2–0.5 µM por datos UV–Visible y 0.040–0.47 µM por datos de fluorescencia, que es menor que el valor permisible de Ni 2+ (1.2 µM) en agua potable definida por EPA. Se encontró que las estequiometrías de unión de L1-L4 para Ni 2+ eran 2:1 a través de la gráfica de Job y el análisis ESI–MS. Además, los receptores se pueden utilizar para cuantificar Ni 2+ en muestras de agua real. La formación de tiras reactivas mediante el método de varilla de inmersión aumenta la aplicabilidad práctica de la prueba de Ni 2+ para mediciones "en el campo". Los cálculos de DFT y los análisis de AIM respaldaron las estequiometrías de complejación 2:1 determinadas experimentalmente. Se realizaron cálculos TD-DFT que mostraron brechas de energía FMO ligeramente disminuidas debido a la transferencia de carga ligando-metal (LMCT).Files
s41598-021-98400-2.pdf.pdf
Files
(4.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7f8fcc02dcbc5966464099ec94a3e5a4
|
4.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مستشعرات إيقاف تشغيل الألوان والفلورسنت المشتقة من النفتيريدين لـ Ni2+ في الوسائط المائية
- Translated title (French)
- Capteurs colorimétriques et fluorescents d'arrêt dérivés de la naphtyridine pour Ni2+ en milieu aqueux
- Translated title (Spanish)
- Sensores de apagado colorimétricos y fluorescentes derivados de naftiridina para Ni2+ en medios acuosos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3201683020
- DOI
- 10.1038/s41598-021-98400-2
References
- https://openalex.org/W1235464210
- https://openalex.org/W1965056810
- https://openalex.org/W1969057623
- https://openalex.org/W1975844597
- https://openalex.org/W1976767181
- https://openalex.org/W1988091937
- https://openalex.org/W1996983125
- https://openalex.org/W1999050622
- https://openalex.org/W2013688806
- https://openalex.org/W2015887881
- https://openalex.org/W2016510163
- https://openalex.org/W2022704966
- https://openalex.org/W2025783415
- https://openalex.org/W2029667189
- https://openalex.org/W2031637145
- https://openalex.org/W2037042843
- https://openalex.org/W2038124341
- https://openalex.org/W2040290079
- https://openalex.org/W2071421926
- https://openalex.org/W2084806976
- https://openalex.org/W2084827930
- https://openalex.org/W2090676034
- https://openalex.org/W2096357769
- https://openalex.org/W2099033590
- https://openalex.org/W2117881002
- https://openalex.org/W2132525235
- https://openalex.org/W2146198490
- https://openalex.org/W2150697053
- https://openalex.org/W2157325018
- https://openalex.org/W2250467993
- https://openalex.org/W2321972685
- https://openalex.org/W2323021947
- https://openalex.org/W2342532973
- https://openalex.org/W2502356323
- https://openalex.org/W2520879333
- https://openalex.org/W2528290666
- https://openalex.org/W2554096968
- https://openalex.org/W2747859791
- https://openalex.org/W2766993791
- https://openalex.org/W2783505294
- https://openalex.org/W2889530641
- https://openalex.org/W2908886276
- https://openalex.org/W2911641166
- https://openalex.org/W2945315938
- https://openalex.org/W2969694192
- https://openalex.org/W2974743931
- https://openalex.org/W3004991261
- https://openalex.org/W3086534141
- https://openalex.org/W3205358246
- https://openalex.org/W4229676862
- https://openalex.org/W4253191544