1,4-fenülenebisboroonhape(Keemilise valemiga C₆H₄ (B (OH) ₂) ₂) on oluline aromaatne harrastatud boorhappeühend. See moodustatakse kahe booonhappe rühma (-b (OH) ₂) ühendamisel benseenitsükli ortoasendites (1,4 positsiooni), millel on valge kuni valge kristalne pulber valget kuni 300 kraadi (lagunemine). Suzuki-Miyaura sidumisreaktsiooni võtmereaktiivina kasutatakse seda laialdaselt bifenüültide ja konjugeeritud polümeeride ehitamisel, näiteks orgaaniliste valgust kiirgavate dioodide (OLED) ja pooljuhtmaterjalide süntees. Boorhappe rühmad võivad läbi viia risti ühendamisega halogeenitud aromaatsete ühenditega pallaadiumi katalüsaatori toimel CC-sidemete moodustamiseks, näidates samal ajal head vee lahustuvust ja õhu stabiilsust (tuleb hoida kuivas keskkonnas). Selle ühendi võib saada tri-metüül-boorhappe estriga 1,4-dibromo-benseeni liitiumhaliidi vahetusreaktsiooni kaudu, millele järgneb happeline hüdrolüüs. Meditsiini valdkonnas kasutatakse seda kasvaja- ja põletikuvastaste ravimite uurimisel ja arendamisel. Lisaks võivad selle boorhappe rühmad pöörduvalt seonduda DIOL -i ühenditega ning rakendada suhkrutuvastuse ja anduri kujundamisel. Tuleb märkida, et see võib tugeva happe/aluse tingimustes läbida deboreerimise või polümerisatsiooni külgreaktsioonid. Katsete ajal tuleb pH ja reaktsiooni temperatuuri rangelt kontrollida.
|
|
|
|
C.F |
C6H8B2O4 |
|
E.M |
166 |
|
M.W |
166 |
|
m/z |
166 (100.0%), 165 (49.7%), 167 (6.5%), 164 (6.2%), 166 (3.2%) |
|
E.A |
C, 43.48; H, 4.87; B, 13.04; O, 38.61 |
Üks peamisi rakendusi1,4-fenülenebisboroonhapepeitub selle kasutamisel ristsidumise ainena polümeeride ja materjaliteaduse sünteesis. Boorhappe rühmad võivad reageerida dioolide või muude multifunktsionaalsete ühenditega, moodustades boronaat estrid, mis toimivad ristsidemetena polümeeriahelate vahel. See ristsidemete võime muudab selle oluliseks komponendiks täiustatud materjalide väljatöötamisel, millel on suurenenud omadused nagu mehaaniline tugevus, termiline stabiilsus ja reageerimine välistele stiimulitele.
Lisaks, mis on leidnud rakendusi bioteaduste ja biotehnoloogia valdkonnas. Tänu oma võimele siduda selektiivselt süsivesikute ja muude biomolekulidega, on seda ühendit kasutatud biosensorite, ravimite manustamissüsteemide ja muude biotehnoloogiliste rakenduste kavandamisel.
Keemilised omadused
See on orgaaniline ühend, mis sisaldab kahte boorhappe rühma, millel on kõrge stabiilsus ja tugev Lewise happesus. Vesilahuses võivad boorhappe rühmad eksisteerida kahel kujul: neutraalsed tasapinnalised kolmnurgad ja negatiivselt laetud tetraeedrilised vormid. Nende kahe vormi vahel on teatav tasakaal, mis võimaldab neil kovalentselt seostuda dioolidega ja moodustada stabiilseid tsüklilisi estreid.
Suhkrutuvastusmehhanism
Selle äratundmismehhanism süsivesikute molekulidega põhineb peamiselt selle kovalentsel seondumisel dioolide struktuuriga. Vesilahuses võib selle boorhappe rühm läbi viia asendusreaktsiooni suhkrumolekulide hüdroksüülrühmaga, moodustades tsükli sulgurireaktsiooni ja genereerides stabiilsed ja hüdrofiilsed fenüülboroonhappe estrid. See sidumisjõud on oluliselt kõrgem kui teistel DIOL -i struktuuridel, seetõttu kasutatakse seda sageli süsivesikute ainete tuvastamiseks.
Elektrokeemiline andur
Elektrokeemilised andurid on andurid, mis muudavad biokeemiliste reaktsioonide abil genereeritud voolu või potentsiaali muutused mõõdetavateks signaalideks. Süsivesikute molekulide kõrge afiinsuse tõttu kasutatakse seda elektrokeemilistes andurites sageli äratundmissemendina.
Vesinikperoksiidi andur
Uue elektrokeemilise vesinikperoksiidi (H2O2) biosensori saab välja töötada, kasutades selle spetsiifilist interaktsiooni glükoproteiini molekulidega. Fenüülboroonhappe rühmade (näiteks DTBA-PBA) sisaldavate disulfiitide sünteesimisel ja seejärel fikseerides need kuldsele elektroodi pinnale, moodustub tihe fenüülboroonhappe ühekihiline kile. Kui mädarõika peroksüdaas (HRP) seostub membraaniga kovalentselt, saab seda kasutada H2O2 kvantitatiivseks tuvastamiseks. Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et anduril on hea lineaarne seos H2O2 reageerimisvooluga konkreetses kontsentratsioonivahemikus ning sellel on kõrge tundlikkus ja selektiivsus.
Fluorestsentsiandur
Fluorestsents -andur on andur, mis kasutab fluorestsents -fluorestsentsi eraldamise põhimõtet spetsiifilise lainepikkuse valguse ergastamise korral ja tuvastab analüüdi fluorestsentsi intensiivsuse või lainepikkuse muutuse mõõtmisega. Tänu oma kõrge seondumisafiinsuse tõttu suhkrumolekulidega kasutatakse seda sageli fluorestsents -andurite äratundmise elemendina.
Glükoosfluorestsentssensor grafeeni kvantpunktidel põhineb
Uue glükoosi fluorestsentssensori saab konstrueerida, ühendades PBA grafeen kvantpunktidega (GQDS). Esiteks valmistati ühekihilised, optiliselt stabiilsed vees lahustuvad GQD-d, lõigates hüdrotermilise meetodi abil termiliselt redutseeritud grafeeni nanoketid. Seejärel sünteesiti fluorestsentsi kustutaja, kasutades toorainena PBA -d ja bipüridiini. Kui süsteemile lisatakse glükoos, ühendab PBA glükoosiga tetraeedriliste anioonsete boorooniliste estrite moodustamiseks, neutraliseerides tõhusalt fluorestsentsuutja positiivse laengu ja taastades GQD -de fluorestsentsi. Mõõdetes fluorestsentsi intensiivsuse muutusi, on võimalik saavutada glükoosikontsentratsiooni kvantitatiivne tuvastamine.
Geeliandur
Geeli andur on omamoodi andur, mis kasutab analüüdi tuvastamiseks geelmaterjali mahu või kuju muutmist. PBA -d saab kasutada geel -anduri äratundmise elemendina, kuna süsivesikute molekulidega on kõrge seondumisjõud.
Muud fluorestsentssensorid
Lisaks grafeeni kvantpunktipõhistele fluorestsentssensoritele saab PBA -d kombineerida ka teiste fluorestsents -ainetega, et konstrueerida eri tüüpi fluorestsentsiandureid. Näiteks saab teiste suhkrute või biomolekulide tuvastamiseks kasutada PBA ja fluorestsents -ainete, näiteks kvantpunktide ja orgaaniliste värvainete vastastikmõju.
Amiidhüdrogeeli andur
Amiidi hüdrogeeli andurit saab valmistada PBA sisaldava akrüülamiidi kopolümeeri sünteesimise teel. Kui hüdrogeel on ühendatud glükoosi või muude suhkrutega, muutub geeli maht (näiteks laienemine või kokkutõmbumine). Selle mahu muutuse saab teisendada elektrilisteks signaalideks või muudeks mõõdetavateks signaalideks, saavutades sellega suhkru kontsentratsiooni tuvastamise. Amiidi hüdrogeeli anduril on kiire reageerimise eelised, kõrge tundlikkus ja hea selektiivsus.
Fotooniline kristallsensor
Fotonilise kristallsensor on andur, mis kasutab analüütide tuvastamiseks fotooniliste kristallide optilisi omadusi. PBA -d saab kasutada ka fotoonilise kristallsensori äratundmise elemendina, kuna selle kõrge seondumisafiinsus suhkrumolekulidega.
Fotoonilise kristalli põhjal glükoossendur
Uudse glükoossenduri saab konstrueerida PBA -d sisaldava fotoonilise kristallmaterjali sünteesimisel. Kui glükoosimolekulid seostuvad fotooniliste kristallide pinnaga, võib see põhjustada muutusi fotoonilise kristalli optilistes omadustes, näiteks muutusi murdumisnäitajasse. Mõõdetes optiliste omaduste muutusi, on võimalik tuvastada glükoosikontsentratsiooni. Fotooniliste kristallide anduritel on kiire reageerimise kiiruse, suure tundlikkuse ja hõlpsa integreerimise eelised.
Biomeditsiiniline väli
Biomeditsiini valdkonnas1,4-fenülenebisboroonhapeBiosensoreid saab kasutada organismide glükoosikontsentratsiooni, vähimarkerite ja muu tuvastamiseks. Näiteks PBA -l põhineva glükoosianduri ehitamisel saab diabeedihaigete veresuhkru taset reaalajas jälgida, pakkudes tugevat tuge diabeedi ravile ja raviks. Lisaks saab PBA sidumisvõimet spetsiifiliste süsivesikute molekulidega kasutada biosensorite väljatöötamiseks vähi varaseks diagnoosimiseks ja raviks.
Keskkonnaseireväli
Keskkonnaseire valdkonnas saab PBA biosensoreid kasutada veekogude saasteainete tuvastamiseks, õhukvaliteedi ja muu jälgimiseks. Näiteks PBA -põhised elektrokeemilised andurid konstrueerides on veekogudes võimalik tuvastada raskemetalli ioone, orgaanilisi saasteaineid jne. Lisaks saab PBA sidumisvõimet süsivesikute molekulidega kasutada biosensorite väljatöötamiseks õhus süsivesikute saasteainete jälgimiseks.
Toiduhügieeni väli
Toiduhügieeni valdkonnas saab PBA biosensoore kasutada lisaainete, suhkrusisalduse ja muude toiduainete ainete tuvastamiseks. Näiteks saab PBA -l põhinevaid fluorestsentssensoreid või elektrokeemilisi andureid konstrueerides suhkrute, näiteks glükoosi ja fruktoosi kiire tuvastamist toidus. Lisaks saab Biosensorite väljatöötamiseks toidus ebaseaduslike lisandite tuvastamiseks kasutada PBA sidumisvõimet konkreetsete lisanditega.
1,4-fenüldiboroonhape on uudse süsivesikute äratundmise molekulina näidanud suurt potentsiaali biosensorite valdkonnas. Kombineerides neid selliste sensoride tehnoloogiatega nagu elektrokeemia, fluorestsents, geel ja fotoonilised kristallid, saab ehitada erinevat tüüpi biosensoreid, et saavutada kõrge tundlikkus ja selektiivsus suhkrumolekulide ja muude bioloogiliste molekulide tuvastamiseks.
Sünteesimeetodid
Katehüül ja boorhape genereerivad selle aluselistes tingimustes asendusreaktsiooni kaudu. Reaktsioon viiakse tavaliselt läbi siis, kui reagentide molaarsuhe on 2: 3, ja kasutades põhitingimusi nagu naatriumhüdroksiid, naatriumkarbonaat või trietüülamiin.
2C6H4(Oh)2 + 3H3Bo3+ 6 NaOH → C6H4(Oh)2B (oh)2C6H4+ 6 Na2Bo3 + 9H2O
Arüül -asobenseen reageerib naatriumnitritiga, et genereerida arüüldooniumi ühend ja reageerib toote saamiseks veelgi aluselistes tingimustes boorhappega. Meetodil kasutatakse aluselist söödet nagu naatriumkarbonaat, naatriumhüdroksiid või trietüülamiin, ja see viiakse tavaliselt läbi, kui reagentide molaarsuhe on 1: 2.
C6H4(N2)2 + 2H3Bo3+ 2 NaOH → C6H4(N2) B (oh)2C6H4+ 2 nano2 + 2H2O
Bensaldehüüdi ja boorhape genereerivad selle metoksüülimise pikkuse astme kaudu põhitingimustes. Reaktsioonis kasutatakse põhisöödet nagu naatriumkarbonaat, naatriumhüdroksiid või trietüülamiin, ja see viiakse tavaliselt läbi siis, kui reagentide molaarsuhe on 1: 2.
C6H5Cho + 2 h3Bo3+ 2 NaOH → C6H4(Bome)2C6H4+ 2 nahco3 + 3H2O
C6H4(Bome)2C6H4+ HCl → C6H4(Oh)2B (oh)2C6H4+ 2 MeOH
Anthranilhape ja tiosulfurhape reageerivad vase katalüüsimisel produkti genereerimiseks. Reaktsioon viiakse tavaliselt läbi siis, kui reagentide molaarsuhe on 1: 1, kasutades lahustina benseeni.
C6H4(NH2) B (oh)2C6H4 + Cu + 1/2 (S2O6)2- → C6H4(Oh)2B (oh)2C6H4+ Cuso4 + 1/2(S2O6)2-
Kokkuvõtteks on palju sünteetilisi meetodeid ja sobiva meetodi saab valida vastavalt erinevatele vajadustele. Nende hulgas kasutavad kolm esimest meetodit boriinhapet toorainena, mis on lihtne ja hõlpsasti hankitav, kuid nõuavad üldiselt pikemaid reaktsiooniaegu ja tingimusi. Neljas meetod nõuab vasekatalüsaatori ja kasutab olulise toorainena tiosulfurhapet, kuid reaktsioon on õhutundlik ja nõuab kvalifitseeritud eksperimentaalseid oskusi.
Muud omadused
Struktuurilt,1,4-fenülenebisboroonhapeEsitatakse benseenirõngas kui oma põhitelk. Selle aromaatse tsükli 1 ja 4 asendisse asetatud on kaks boorhappe rühma, mida tähistatakse kui -b (OH) 2. See konkreetne paigutus aitab kaasa ühendi ainulaadsele molekulaarse geomeetriale ja eristatavatele keemilistele omadustele.
Boorhappe funktsionaalsused (-b (OH) 2) on tuntud oma võime poolest pöörduda kovalentse sidemega hüdroksüül (-OH) või muude hapniku sisaldavate rühmadega, eriti kergetes reaktsioonitingimustes. See omadus on sünteetilise keemia osas ülioluline, kuna see võimaldab moodustada stabiilseid, kuid samas labiilseid vahendeid ja tooteid. Nende boronaadi estersidemete pöörduvus on eriti soodne, kuna see pakub vahendeid sünteetiliste molekulide struktuuri ja omaduste kontrollimiseks hoolikalt kavandatud reaktsioonitingimuste kaudu.
Lisaks annab benseenitsükli aromaatne olemus molekuli stabiilsuse ja tasapinnale, mis võib mõjutada selle molekulidevahelisi koostoimeid ja lahustuvuse omadusi. Kahe boorhappegrupi olemasolu suurendab ka ühendi potentsiaali mitmevalentsete interaktsioonide jaoks - funktsiooni, mida kasutatakse supramolekulaarsete komplektide ja funktsionaalsete materjalide kavandamisel.
Sünteetilistes rakendustes toimib see mitmekülgse ehitusplokina, kuna see on võimeline osaleda laias valikus keemilistes reaktsioonides. Nende hulka kuuluvad Suzuki-Miyaura risttamisreaktsioonid, mis on ainult arüül-arüülsidemete sünteesimisel, ja kondenseerumisreaktsioonid, mis viivad boronaadi estrite ja polümeeride moodustumiseni.
Kokkuvõtteks võib öelda, et benseenitsükli kombinatsioon kahe boorhappe rühmaga 1 ja 4 positsioonis annab1,4-fenülenebisboroonhapeAinulaadse molekulaarstruktuuri ja reaktsioonivõime profiiliga, mis muudavad selle sünteetilises keemias ja väljaspool seda väga väärtuslikuks ühendiks.
Kuum tags: 1,4-fenülenebisboroonhappe CAS 4612-26-4, tarnijad, tootjad, tehas, hulgimüük, ostmine, hind, maht, müügil