Bazı azokaliksaren türevlerinin metal iyonlarına karşı göstermiş oldukları kromojenik kemosensör özelliklerinin spektrofotometrik ve voltametrik metotlarla incelenmesi

Abstract

Son yıllardaki araştırma eğilimleri, çevredeki değişikliklere cevap verebilen akıllı fonksiyonel materyaller üzerine odaklanmaya başlamıştır. Böyle akıllı materyaller biyoteknoloji, ilaç taşınımı, partikül taşınımı, optik tanıma vb. gibi çeşitli alanlarda uygulama alanı bulmaktadır. Son zamanlarda biyolojik, kimyasal ve çevresel açıdan önemli analitleri tanımada ve tespit etmede kullanılan sensörlerin gelişimi büyük ilgi kazanmaya başlamıştır.Bu çalışmada, kromojenik gruplar ihtiva eden kaliksaren türevlerinin, alkali (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+), toprak alkali (Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+) ve bazı geçiş metallerine (Pb2+, Hg2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr3+, Ag+) karşı gösterdikleri seçici algılamalarıyla kemosensörlerde kullanım özellikleri incelenmiştir. Buradaki bağlanma özellikleri kolorimetrik (naked-eye) ve spektrofotometrik olarak belirlenmesinin ardından voltametrik (dönüşümlü ve diferansiyel puls voltametri) metotlarla da incelenmiştir. Bu metotlarla, oluşan konukçu-konuk (host-guest) komplekslerin oluşum sabitleri ve stokiyometrik oranları tespit edilmiştir. Kolorimetrik özellikleri belirlenen moleküler algılama reaksiyonlarının sulu çözeltiler için uygulanabilirliği de (test kiti olarak) incelenmiştir.Hg2+, Cr3+ ve Mg2+ iyonlarının seçici olarak tayininde sırasıyla 5,11,17,23-Tetrakis[(benzotiyazol)azo]-25,26,27,28- tetrahidroksi kaliks[4]aren (BTC4), 5,11,17-tris[(1-naftil)azo]-25,26,27,28-tetrahidroksi-kaliks[4]aren (NAC4) ve 5,11,17,23-Tetrakis[(asetofenon)azo]-25,26,27,28- tetrahidroksi kaliks[4]aren (AFC4) olarak adlandırılan üç tane yeni sentezlenmiş azokaliks[4]aren türevi ile uygun sonuçlar elde edildi. Oluşan BTC4-Hg2+, NAC4-Cr3+ ve AFC4-Mg2+ host-guest komplekslerinin stokiyometrileri 1:1 olarak bulundu. [Hg(BTC4)]2+, [Cr(NAC4)]3+ ve [Mg(AFC4)]2+ kompleksleri için oluşum sabitleri sırasıyla (6.11±0.31)×105 L mol?1, (5.72±0.18)×103 L mol?1 ve (1.94±0.31)×105 L mol?1 olarak hesaplandı.

In recent years, the research trends focus on the smart functional materials that respond to the changes in the environment. Such smart materials have a wide range of applications in various fields, such as biotechnology, drug delivery, particle transport, optical sensing, etc. Recently, the development of sensors for the sensing and recognition of biologically, chemically, environmentally important analytes has received considerable attention.In this study, the selective molecular recognition and sensing properties of calix[4]arene derivatives having chromogenic groups were investigated towards alkali (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+), alkaline earth (Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+) and various transition (Pb2+, Hg2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Fe2+, Mn2+, Cr3+, Ag+) metal ions. Voltammetric (cyclic and differential pulse voltammetry) techniques were used to examine the binding properties of calix[4]arene derivatives after colorimetric (naked-eye) and spectrophotometric methods. Association constants and stoichiometry of the occurring host-guest complexes were determined by these techniques. The availability of the test kit for molecular recognition process in the aqueous environment was also investigated after the colorimetric studies (naked-eye studies).The suitable results were obtained with three newly synthesized azocalix[4]arene derivatives named as 5,11,17,23-Tetrakis[(benzothiazole)azo]-25,26,27,28-tetrahydroxycalix[4]arene (BTC4), 5,11,17-tris[(1-naphtyl)azo]-25,26,27,28-tetrahydroxy-calix[4]arene (NAC4) and 5,11,17,23-Tetrakis[(acetophenone)azo]-25,26,27,28-tetrahydroxycalix[4]arene (AFC4) for selective detection of Hg2+, Cr3+ and Mg2+ ions, respectively. The stoichiometries of the occurring complexes were found as 1:1 for BTC4- Hg2+, NAC4-Cr3+ and AFC4-Mg2+ host-guest complexes. Association constants for [Hg(BTC4)]2+, [Cr(NAC4)]3+ and [Mg(AFC4)]2+ complexes were calculated as (6.11±0.31)×105 L mol?1, (5.72±0.18)×103 L mol?1 and (1.94±0.31)×105 L mol?1, respectively.