Design, synthesis and evaluation of chemosensors for NOx detection

Resumen

La presente tesis doctoral titulada “Design, Syntehsis and Evaluation of chemosensors for NOx detection (Disen?o, si?ntesis y evaluacio?n de sensores qui?micos para la deteccio?n de NOx)” esta? centrada en el desarrollo de nuevos sensores cromo-fluoroge?nicos basados en los principios del reconocimientos molecular. La primera parte de esta tesis doctoral se centra en el disen?o, si?ntesis, caracterizacio?n y evaluacio?n de compuestos orga?nicos adecuados para actuar como sensores de dio?xido de nitro?geno. Los receptores sintetizados emplean bifenilos adecuadamente funcionalizados o BODIPY como subunidades sen?alizadoras. La estrategia se basa en la capacidad regeneracio?n de los grupos aldehi?dos aroma?ticos a partir de trimetilsilil benzil e?teres u oximas en presencia de NO2. El aldehi?do obtenido cambia las propiedades electro?nicas de sistema con el consecuente cambio en las propiedades cromo-fluoroge?nicas. Los li?mites de deteccio?n alcanzados son muy interesantes. La capacidad de deteccio?n se mantiene cuando el sensor se deposita en un soporte so?lido, lo que permite la aplicacio?n pra?ctica para medidas en tiempo real mediante ensayos colorime?tricos sencillos. La parte restante de esta primera seccio?n se centra en el desarrollo de nuevos materiales mesoporosos funcionalizados con puertas moleculares para su empleo como sensores qui?micos. Se ha llevado a cabo el disen?o, si?ntesis y evaluacio?n de MCMC-41 materiales convenientemente modificados y el estudio de la liberacio?n de la carga frente a las mole?culas objetivo. La segunda parte del trabajo se centra en el disen?o, si?ntesis, caracterizacio?n y evaluacio?n de un complejo con Cu(II) de un derivado de BODIPY para la deteccio?n de o?xido ni?trico. En este caso, se ha usado la aproximacio?n de ensayo de desplazamiento y se ha desarrollo un sensor selectivo y altamente sensible para NO (g). La desmetalizacio?n del complejo de Bodipy causada por la reduccio?n del Cu(II) a Cu(I) origina un aumento considerable de la emisio?n. Los li?mites de deteccio?n se encuentran en el rango de los ppb. El sensor preparado se ha mostrado u?til para detectar la liberacio?n de NO en ce?lulas. The present PhD thesis entitled “Design, Synthesis and Evaluation of chemosensors for NOx detection” is focused on the development of new chromo-fluorogenic sensors following principle of molecular recognition. The first part of this thesis is focused on the design, synthesis characterization and evaluation of organic compounds suitable to act as sensors for nitrogen dioxide. The synthetized receptors employ either functionalized biphenylsor BODIPY-dyes as signalling subunit. The strategy is based on the generation of aromatic aldehydes from trimethylsilyl benzyl ethers and oximes in the presence of NO2. The formed aldehyde would change the electronic properties of the ligand with the result of a change in the chromo-fluorogenic properties. The prepared sensors have remarkable low limits of detection and highly selectivity. The sensing abilities are retained in solid support, allowing practical applications of the systems in real-time monitoring as simple colorimetric tests. The remaining part of this first section is centre in the development of new mesoporous materials functionalized with molecular gates and their applications in sensing. The design, synthesis and evaluation of suitable modified MCM-41 materials with the liberation of the cargo controlled by the target molecule were described. The second part is centered in the design, synthesis, characterization and evaluation of a copper(II) BODIPY-complex for nitric oxide detection. The displacement assay approach has been used in this case to develop a selective and highly sensitive sensor for NO (g). The demetalation of the BODIPY-complex, induced by the cation reduction, causes an enhancement of the emission. The limit of detection was in the ppb range. The probe was successfully used to detect NO release in cells.