Un complejo en estado fundamental entre metilviológeno y el agente blanqueador fluorescente 4,40 -bis(2-sulfostiril)-bifenil sal disódica: un estudio de espectroscopia de fluorescencia

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Emily J. Armstrong, Henry Galas, R. Stephen Wylie, Shiva Zohrehvand, Jan van Stam y Christopher H. Evans

Resumen:Este estudio explora la extinción de la fluorescencia aniónicablanqueoagente, NFW, por diversas sustancias, incluido el metil viológeno (MV), en agua y en presencia de beta-ciclodextrina (b-CD). Resultados de unfluorescenciaSe presenta el examen espectroscópico del sistema b-CD-NFW. Se encontró que NFW forma un complejo de inclusión 1:1 con b-CD con una constante de asociación de 2540 6 380 M1. El NSFW incluidofluorescenteEl estado está protegido por la cavidad b-CD de una variedad de extintores a base de agua (neutros, aniónicos y catiónicos). El apagado procede cerca del límite de difusión controlada en agua para los apagadores probados con la excepción del MV dicatiónico. El metilviológeno es un extintor extremadamente eficiente de la fluorescencia NFW con un KSV nominal de 5.0 103 M1 solo en agua, lo que corresponde a un kq nominal de ~4 * 1012 M-1 s {{ 9}}, que excede el límite de difusión controlada en este solvente. La eficiencia de extinción de MV se suprime fuertemente en presencia de b-CD 10 mM (KSV=105 6 12 M1) y en presencia de NaCl (KSV=106 6 9 M1 a 0,5 M de sal). En ausencia de CD o sal, existe una fuerte contribución de la extinción estática en el sistema de MT; la presencia de estos aditivos suprime el enfriamiento estático. Varios resultados sugieren que la extinción estática se debe a la formación de un complejo de estado fundamental entre el dianión NFW y el dicación MV.

Palabras clave:ciclodextrina, fluorescenteblanqueoagente, distirilbifenilo,fluorescenciaextinción, metil viológeno, complejo de estado fundamental.

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1. Introducción

Fluorescenteblanqueo(FWA)1–6, también conocidos como blanqueadores ópticos, son compuestos orgánicos que convierten una porción de la región espectral ultravioleta en luz azul visible. FWAshave aplicaciones en diferentes industrias, tales como textiles, papeles, detergentes, plásticos y revestimientos. Los abrillantadores ópticos emiten fluorescencia bajo la exposición a una lámpara ultravioleta y, a menudo, se utilizan como trazadores, por ejemplo, para controlar la uniformidad y los defectos de los laminados de plástico. Los principales abrillantadores ópticos comerciales se basan en tres marcos estructurales químicos: estilbeno, cumarina y pirazolina.

En este estudio, la molécula principal de interés es la fluorescenteblanqueoagente 4,40-bis(2-sulfostiril)-bifenil disodiosal (NSFW). NSFW (Esquema 1) es un miembro de la familia de FWA de estiril bifenilo sustituido (DSBP), que son altamentefluorescente enla forma isomérica trans.7 Como derivados del estilbeno, los DSBP están sujetos a la isomerización trans-cis fotoinducida, lo que provoca una disminución general de la intensidad fluorescente. .8–11

Está bien establecido que la complejación de un huésped orgánico por la aciclodextrina como la b-ciclodextrina (b-CD) puede usarse para controlar la reactividad tanto termoquímica12 como fotoquímica13–15. También es bien sabido que la formación de complejos con ciclodextrinas (CD) aísla al huésped de especies reactivas como los inhibidores de estado excitados (p. ej., O2), presentes en el medio acuoso a granel. Se espera que los CD reduzcan el grado de fotoisomerización17 y limiten la fotodegradación.

Las ciclodextrinas6,7 han recibido mucha atención por su capacidad para formar complejos huésped-huésped18 y por su uso potencial como bloques de construcción para estructuras supramoleculares.19,20 Las CD son oligosacáridos cíclicos en forma de toro que contienen de 6 a 12 unidades de glucosa unidas por un{{ 9}},4 enlaces glucosídicos. Los CD más comunes y mejor estudiados son a-CD, b-CD y c-CD, que constan de seis, siete y ocho unidades de glucopiranosa, respectivamente.

Nuestro objetivo a largo plazo es evaluar los CD como una posible herramienta para mejorar lafluorescenterendimiento de NFW y compuestos relacionados, así como para limitar su fotodegradación. El primer paso hacia este objetivo es establecer si existe una asociación significativa entre NFW y CD. En este artículo, presentamos un estudio de la interacción de b-CD con la molécula FWA de tipo DSBP, Uvitex (NFW). Hemos utilizado espectroscopía de fluorescencia para evaluar la asociación de NFW con b-CD en agua, así comofluorescenciaapagado de NFW por apagadores neutros y cargados, para explorar más a fondo la interacción entre el fluoróforo y la cavidad b-CD. En el curso de los experimentos de apagado, descubrimos que uno de los apagadores, el metil viológeno (MV), se comportaba de manera inesperada. Un objetivo importante de este artículo es, por lo tanto, explorar este inesperado fenómeno de extinción. La capacidad de b-CD para mejorar el rendimiento de NFW será el tema de un informe posterior de nuestro laboratorio.

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2. Materiales y métodos

2.1. Materiales

-Hidrato de ciclodextrina (99,5 por ciento), NaI (99,9 por ciento), CsBr, succinamida (98 por ciento), MV y dimetilformamida (DMF) de grado espectrofotométrico ACS con una pureza del 99,8 por ciento fueron todos productos de Aldrich. El cloruro de sodio y el nitrato de potasio eran de grado AnalR de BDH. el fluorescenteblanqueoEl agente NFW (suministrado como una solución de NFW en DMSO al 25 por ciento en agua) fue amablemente donado por Ciba Geigy, Canadá. El dimetilsulfóxido (DMSO) de grado ACS era de Fisher Scientific. Todas estas sustancias se usaron tal como se recibieron. El agua destilada se desionizó mediante un sistema de filtración de intercambio iónico Milli-Q (modelo académico V2.04, Millipore).

2.2. preparación de la muestra

2.2.1. Acciones de NFW

Las soluciones madre de muestra de NFW se prepararon disolviendo la solución madre de NFW sin diluir en agua para obtener una concentración de NFW de 200 lM. Este stock se agitó luego durante la noche y se diluyó con agua para producir stocks de NFW acuosos de 0,2 lM y 0,1 lM, respectivamente. A continuación, se prepararon soluciones madre de b-CD 10 mM pesando una masa apropiada de b-CD en matraces volumétricos y diluyéndolas con una solución madre de NFW adecuada. Estos se diluyeron posteriormente con el stock de NFW apropiado para obtener soluciones con una concentración constante de NFW pero con la concentración variable deseada de b-CD.

2.2.2. Acciones extintoras

Justo antes de su uso, se prepararon soluciones madre apropiadas de los inhibidores (NaI, NaCl, CsBr, EDTA, succinamida, MV y KNO3) en el rango de 0–1 M. Se añadieron alícuotas de microlitros de estos desactivadores de reserva mediante una jeringa de 1 L (Hamilton) a la cubeta de medición (cuarzo estándar de 1 x 1 cm2, Hellma) que contenía la solución de muestra en condiciones de agitación continua. El volumen total de la cubeta era normalmente de 3 ml. La exposición a la luz se mantuvo al mínimo durante toda la preparación y manipulación de las muestras.

2.3. Mediciones instrumentales

Estado establefluorescencialas mediciones se realizaron a una temperatura fija (normalmente 25 grados, pero también a una temperatura elevada en algunos casos; baño de agua circulante VWR-Polyscience) con un espectrómetro de luminiscencia Perkin Elmer LS50B. Los datos se registraron con excitación a 350 nm, 5 nm (excitación) , y 2,5 nm (ranura de emisión) con una velocidad de exploración de 100 nm/min. Los espectros se exploraron entre 360 ​​y 600 nm. Los espectros de absorción se registraron con un espectrofotómetro Perkin Elmer Lambda 40 UV-vis a temperatura ambiente.

3. Resultados y discusión

3.1. Propiedades espectrales de NFW en varios solventes

El espectro de absorción de 0.2 lM NFW se midió en una variedad de solventes, incluyendo agua y agua que contenía 10 mMb-CD. En cada caso, el espectro consta de un pico bastante amplio y sin características centrado cerca de 350 nm (Tabla 1). La forma del espectro no cambia para los sistemas que hemos estudiado. Los valores de absortividad molar («) y lmax de NFW se determinaron en agua, acetonitrilo, agua-DMF 1:1 (v/v), DMSO y metanol, así como en agua que contenía b-CD 10 mM. Los valores de « son consistentemente grandes y van desde 8.5 104 M 1 cm 1 (agua) a 18 104 M 1 cm 1 (acetonitrilo) (Tabla 1). El valor lmax de NFW no depende en gran medida de la polaridad del disolvente. La alta capacidad de absorción y la débil dependencia de la energía de transición del solvente son características de una transición p-p* fuertemente permitida. Esto es consistente con la naturaleza de NFW como un estilbeno sustituido.

La Figura 1 muestrafluorescenciaespectros para 0.2 lM NFW registrados en agua y en b-CD acuoso 10 mM. Se encontró que la longitud de onda de la máxima emisión de fluorescencia estaba cerca de 425 nm y sólo ligeramente influenciada por el entorno del fluoróforo. Hay un aumento de intensidad modesto, un ligero estrechamiento de la banda de fluorescencia y una estructura vibrónica ligeramente mejor definida en presencia de b-CD. Estos dos últimos resultados son consistentes con las observaciones realizadas por Smit y Ghiggino21 en su estudio de NFW en agua y etanol; el disolvente menos polar estrechó la banda de fluorescencia y mejoró la estructura vibrónica. Nuestras observaciones respaldan la interacción entre b-CD y NFW (vide infra). Smit y Ghiggino también informaronfluorescenciarendimientos cuánticos para NFW de {{0}}.82 en agua y 0.95 en etanol, respectivamente.

3.2. Complejación NFW por b-CD

Para obtener información sobre la formación de complejos entre las cavidades NFW y b-CD, se realizaron una serie de experimentos de titulación espectroscópica de CD utilizando ambosfluorescenciay datos de absorbancia. En cada caso, se observaron cambios en las características espectroscópicas a una concentración constante de NFW con concentraciones cambiantes de b-CD. Los cambios en los valores de absorbancia fueron demasiado pequeños para proporcionar una medida confiable de complejación entre NFW yb-CD.

El ion es sensible a la b-CD añadida como se muestra en la Fig. 2. El aumento observado en la intensidad, aunque modesto, es consistente con la formación de un complejo de inclusión entre NFW y b-CD. Cuando el integradofluorescencialos valores de intensidad se trazan como una función de [b-CD], se observa una isoterma de unión típica22,23 con prácticamente toda la curvatura en un rango estrecho de concentración de b-CD, lo que sugiere una asociación relativamente fuerte.

La forma más común del complejo CD-huésped es el llamado complejo 1:1, en el que una molécula de CD alberga una molécula huésped dentro de su cavidad.24,25 Suponiendo un complejo b-CD-NFW 1:1, representado aquí como b-CD: NFW, la complejación será controlada por el proceso de equilibrio:

Aquí, DI se refiere a la diferencia entre elfluorescenciaintensidad a la concentración total de ciclodextrina, [b-CD]0, y la observada en ausencia de b-CD, [NFW]0 es la concentración total de NFW, y Di refleja el valor máximo de DI. Tenga en cuenta que [b-CD]0, en lugar de [b-CD], se usa en estas ecuaciones, ya que siempre es cierto en nuestros sistemas que [b-CD] [NFW], de modo que en todas las condiciones, [b-CD] -CD] es esencialmente igual a [b-CD]{{10}}. A partir de estos cálculos, se derivaron valores constantes de unión a diferentes concentraciones de NFW (0,1 y 0,2 lM). En cada caso, el ajuste de los datos al modelo 1:1 es bueno y la unión general es bastante fuerte. Se encontró que el valor de K1 es independiente de la concentración de NFW para las pruebas realizadas en 0.1 y 0.2 1M NFW, un hecho que es consistente con la formación de un complejo 1:1. A mayor [NFW] (es decir, 100 lM), se observó una precipitación significativa de este sistema, por lo que no fue posible determinar K1 en estas condiciones. En los valores más bajos de [NFW], no hay precipitación y el valor promedio de K1 determinado (cuatro repeticiones) fue 2540 6 380 M 1.

3.3. Estudio de enfriamiento y la influencia de la fuerza iónica.

Se sabe que la unión anfitrión-invitado puede incrementarse o disminuirse mediante sales, según la naturaleza del anfitrión (CD cargado o no cargado), el invitado (cargado o no cargado, tamaño en comparación con la cavidad del CD) y la sal (salado en o especies saladas, tendencia a unirse a la cavidad CD).29–35 Las sales inorgánicas como NaI también pueden apagar lafluorescenciade fluoróforos tales como, por ejemplo, naftaleno y {{0}}naftol. Por lo tanto, estos extintores son herramientas convenientes para probar la importancia relativa de varias especies complejas que pueden formarse en presencia de b-CD en un medio acuoso.27,28,36,37 Llevamos a cabo un estudio de extinción en NFW tanto en presencia como en ausencia de 10 mM b-CD. La concentración de NFW fue de aproximadamente 0,2 lM y la concentración de inhibidor osciló hasta 50 mM en la mayoría de los casos. Usamos NaI, KNO3, NaCl CsBr, EDTA, succinamida y MV como inhibidores de sales.

Los apagadores empleados apagaron NFWfluorescenciaen agua en mayor o menor medida. En la mayoría de los casos, los gráficos de Stern-Volmer (ec. 4) fueron lineales en todas las concentraciones de inhibidor hasta 50 mM. Sin embargo, este no fue el caso con MV (vide infra) en ausencia de b-CD. Los valores de la pendiente de Stern-Volmer (KSV), tabulados en la Tabla 2, se determinaron a concentraciones de inhibidor que no excedían los 50 mM. En estas condiciones, los gráficos de Stern-Volmer eran todos lineales, nuevamente con la excepción de MV en ausencia de b CD. NaCl y KNO3 no tuvieron influencia en la intensidad de fluorescencia observada de NFW en concentraciones tan altas como 1 M. donde Io es la intensidad de fluorescencia observada de NFW en ausencia de extintor e Iq es la intensidad de fluorescencia observada de NFW en presencia de extintor a una concentración [Q ].

Para el enfriamiento dinámico, el valor de la pendiente de Stern-Volmer, KSV, es el producto de la constante de velocidad de enfriamiento bimolecular, kq, y el tiempo de vida sin enfriamiento, t, delfluorescenteestado. El único valor de por vida informado para NFW en agua es 1,18 ns.21 Usando este valor junto con los valores medidos de KSV, se pueden obtener estimaciones de kq. Estos también se presentan en la Tabla 2. En cada caso, con la excepción de MV y las sales que no se apagan NaCl y KNO3, el valor de kq es consistente con un proceso de enfriamiento dinámico que ocurre cerca del límite controlado por difusión. Observamos que los valores de kq obtenidos para EDTA y succinamida son ligeramente mayores de lo que cabría esperar. Por el contrario, el valor calculado para MV como extintor supera drásticamente el límite controlado por difusión en agua.

En la mayoría de los casos, el comportamiento de extinción no es notable. La extinción se produce en o cerca del límite controlado por difusión y b-CD proporciona un efecto protector modesto. Sin embargo, MV se comporta de manera muy diferente. De los extintores examinados, MV fue, con mucho, el más potente. Esto no es sorprendente ya que MV, un excelente aceptor de electrones, es un extintor dicatiónico y NFW es un fluoróforo dianiónico. La Figura 3 muestra gráficos de Stern-Volmer para la extinción de MV de NFW con y sin 10 mM de b-CD presente en un rango de concentraciones de inhibidor. En ausencia de b-CD, el diagrama de Stern-Volmer muestra la fuerte curvatura hacia arriba generalmente asociada con una contribución del enfriamiento estático. Cuando está presente b-CD, el gráfico es lineal y la respuesta de extinción es más débil en al menos un factor de 10. Si se representan gráficamente los primeros puntos de las mediciones en condiciones libres de b-CD, se obtiene un ajuste aproximadamente lineal, lo que produce un KSV nominal de alrededor de 5.0 103 M 1. Reportamos este valor nominal de KSV con solo dos cifras significativas debido a la extensa curvatura observada en el diagrama de extinción solo en agua. Combinando este valor nominal con el tiempo de vida publicado de 1,18 ns para el estado excitado NFW no extinguido se obtiene un valor kq del orden de 4 1012 M 1 s 1; un valor que excede el límite de difusión controlada en el agua en varios órdenes de magnitud. Cuando está presente b-CD, el valor kq estimado está cerca del límite controlado por difusión y no hay evidencia de extinción estática.

La literatura informa que las cavidades de CD son efectivas para proteger los fluoróforos del efecto de extinción del MV en agua, actuando, en esencia, para "aislar" el cromóforo del inhibidor a base de agua.38 Por ejemplo, el enhebrado b-CD en poli ( 4,40-difenilenvinileno) rotaxanos reduce la constante de Stern-Volmer observada para la inhibición de MV en un factor de casi 1800 en comparación con el policromóforo sin rosca.38 En el contexto actual de MV como inhibidor en un sistema b-CD acuoso , debemos señalar que este CD no forma complejos con la forma totalmente oxidada (dicatiónica) de MV en agua. Esto ha sido establecido por varios grupos a lo largo de los años utilizando técnicas tan variadas como la voltamperometría cíclica y la 1H NMR.39–41 Por lo tanto, en nuestro sistema, la MV actúa como un extintor basado exclusivamente en agua de la misma manera que lo hacen los extintores iónicos más pequeños.

El apagado estático normalmente se observa debido a (i) la formación de un complejo de estado fundamental entre el apagador y el fluoróforo o (ii) la implicación de una "esfera de acción", lo que sugiere que el fluoróforo se apagará cada vez que haya una o más moléculas de apagador. dentro de un volumen activo que rodea el estado excitado. La última situación tiende a ser importante sólo a altas concentraciones de extintor.

3.4. Formación del complejo de estado fundamental

Proponemos que el fuerte componente de extinción estática observado en el presente sistema en ausencia de b-CD se debe a la formación de un complejo de estado fundamental entre MV y NFW que surge debido a la atracción electrostática entre las dos especies. Hay varias piezas de evidencia para apoyar estas propuestas.

3.4.1. Cambios en el espectro de absorción

Cuando se agregan concentraciones crecientes de MV ({{0}} a 6 mM) a una solución acuosa de 0.2 lM de NFW en agua, se observa un corrimiento al rojo menor (349 a 355 nm) en el posición del valor NFW lmax. En un segundo experimento, usando una celda de absorción dividida, los espectros de absorción de NFW y MV se midieron sin mezclar (es decir, los dos componentes en sus cámaras de celda separadas) y mezclados (es decir, los dos componentes combinados). Con el experimento de celda dividida, cualquier diferencia observada entre las mediciones sin mezclar y mezcladas sugiere una interacción en el estado fundamental. Observamos una diferencia pequeña pero significativa de DA 0,012 (A, absorbancia de la muestra) entre las situaciones mezclada y sin mezclar, medida a 260 nm.

3.4.2. Observación de un precipitado coloreado

A concentraciones elevadas de NFW (es decir, 100 lM) en agua, se observó un precipitado de color naranja al agregar MV. No caracterizamos esta sustancia, pero es consistente con una interacción entre los estados fundamentales de NFW y MV.

3.4.3. Efecto de la concentración de sal en el comportamiento de extinción

Se esperaría que un complejo de estado fundamental no covalente entre NFW y MV se mantuviera unido por atracción electrostática. Agregar un gran exceso de una sal que no apaga, como NaCl, reduciría las fuerzas de atracción entre los socios de complejación. extinción de la NFWfluorescenciapor MV. La figura 4 muestra el efecto de aumentar la concentración de NaCl en el comportamiento de extinción. La pendiente de la curva con 0.5 M NaCl presente es 106 6 9 M 1 (Tabla 2). El elevado contenido de sal suprime fuertemente la extinción y elimina la curvatura hacia arriba observada en ausencia de sal.

3.4.4. Efecto del aumento de la temperatura en el comportamiento de extinción

Los gráficos de Stern-Volmer para la extinción de NFW por MV se determinaron a 25, 45 y 70 grados en ausencia de sal y en ausencia y presencia de b-CD 10 mM. Además, se obtuvieron gráficos de Stern-Volmer a 25 y 50 grados en presencia de NaCl 50 mM (sin b-CD). En ausencia de b-CD, la extinción se suprimió a temperaturas más altas. Por ejemplo, a 25 grados sin sal o b-CD, la pendiente nominal (es decir, la parte inicial de la curva) fue de 4,2 103 M 1, mientras que a 70 grados se redujo a 1,4 103 M 1. En presencia de 50 mMNaCl, las pendientes eran 1.4 103 M 1 y 8.9 102 M 1, respectivamente. Esta es la tendencia que uno esperaría si se formara un complejo de estado fundamental a través de un proceso exergónico como la atracción electrostática.

En presencia de b-CD 10 mM, sin sal, la pendiente de Stern-Volmers no se vio afectada de manera apreciable por los cambios en el rango de temperatura de 25 a 70 grados. Esto sugiere que b-CD es eficaz para suprimir la formación del complejo de estado fundamental responsable del efecto de extinción estática. Presumiblemente, esto podría ser el resultado de la interferencia de b-CD con la interacción iónica entre NFW y MV y (o) el secuestro del fluoróforo.

Por último, se informaron contribuciones de la extinción estática para la extinción de MV de otros fluoróforos aniónicos.42–44 En estos informes, la extinción estática también se atribuyó a la formación de complejos de estado fundamental entre los socios de extinción.

Como se mencionó anteriormente, la fuerza iónica puede influir en la complejación de los huéspedes cargados con CD. También queda claro a partir de los datos presentados aquí que la fuerza iónica altera el comportamiento de extinción. Es probable que esto refleje cambios en la interacción del estado fundamental entre MV y NFW a medida que aumenta la fuerza iónica. Para controlar estos efectos, se realizaron una serie de experimentos de extinción en ausencia y presencia de b-CD 10 mM a una fuerza iónica elevada pero constante. . Los resultados se resumen en la Tabla 3. En cada caso, las gráficas de Stern-Volmer fueron lineales con pendientes más pequeñas que las observadas a baja fuerza iónica, y la presencia de b-CD redujo aún más las pendientes. Suponiendo que la vida útil de NFW es independiente de las condiciones utilizadas, podemos estimar los valores de kq. Estos también se presentan en la Tabla 3. En todos los casos sin b-CD, el valor kq resultante excede el límite controlado por difusión, lo que sugiere que incluso a una fuerza iónica relativamente alta, todavía existe una asociación entre el estado fundamental NFW y MV. Para probar esta hipótesis, utilizamos una ecuación de Stern-Volmer modificada para tratar nuestros datos asumiendo un escenario mixto de enfriamiento estático-dinámico, donde se pueden determinar valores separados de los parámetros de enfriamiento estático (Ks) y dinámico (Kd):

Io/Iq=1 más (Ks más Kd)[Q]más KsKd[Q]2

Esto recuerda el enfoque adoptado por Schmehl y Whitten.42 En su estudio, identificaron el parámetro Ks como el producto de la constante de equilibrio de apareamiento iónico con la relación de los coeficientes de absorción para un complejo de par iónico en estado fundamental y el cromóforo libre (porfirinas aniónicas en su estudio) sobre la suposición de que la extinción dentro del complejo del estado fundamental es esencialmente instantánea. Nuestros datos de extinción se ajustaron a la ec. 5usando regresión no lineal. Este análisis se realizó para el sistema NFW-MV en una serie de [NaCl] que van desde 0 a 0.5 M (Tabla 4) sin b-CD. La suposición para el modelo es que una contribución compartida de extinción estática y dinámica es la única razón de la curvatura. El valor de Ks cayó desde un máximo de 3,50 103 M 1 en ausencia de sal hasta un valor constante de aproximadamente 260 M 1 entre 0,2 M y 0,5 M NaCl. Con [NaCl] bajo, el valor de Kd fluctúa significativamente alrededor de un valor de aproximadamente 50 M 1. Notamos que esta incertidumbre relativamente alta en el valor de Kd no es sorprendente, ya que la mayor parte de la extinción observada en el régimen de [NaCl] bajo se debe a enfriamiento estático.

Para probar la confiabilidad del ajuste, seleccionamos un valor de Kd cercano a lo que se esperaría para un proceso controlado puramente por difusión y reajustamos usando este como un valor de Kd fijo. El valor que usamos fue Kd=10 M 1, que se basa en un valor de 1,18 ns para elfluorescenciavida útil y un valor de kdiff 8 109 M 1 s 1 en agua. Los valores y la tendencia de Ks permanecieron reproducibles incluso cuando forzamos el ajuste a este valor fijo de Kd. De hecho, los valores de Ks obtenidos fueron bastante insensibles al valor de Kd cuando incluso se usaron valores de Kd sustancialmente diferentes para lograr el ajuste. Esto parece razonable ya que estos parámetros reflejan dos procesos de extinción que son en gran medida independientes entre sí, aparte de la cantidad de MV disponible para cada proceso.

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Este comportamiento apoya la existencia de dos regímenes de extinción: un efecto estático y un efecto dinámico. El efecto estático domina a fuerzas iónicas más bajas, pero se vuelve menos importante a medida que aumenta la concentración de NaCl. Esta es exactamente la tendencia que cabría esperar si la extinción estática se ve facilitada por una asociación de pares de iones en estado fundamental entre un inhibidor catiónico y un fluoróforo aniónico. Llegamos a la conclusión de que el valor estático, Ks, es una constante de equilibrio aparente para la asociación que da como resultado el enfriamiento estático (probablemente un complejo electrostático de estado fundamental). El comportamiento y el significado de Kd son menos claros. Si los valores de Kd son bajos (<0.2 m)="" nacl="" is="" combined="" with="" the="" fluorescence="" lifetime="" of="" 1.18="" ns,="" we="" obtain="" kq="" values="" that="" range="" from="" 19="" ="" 109="" m1="" s="" 1="" to="" 70="" ="" 109="" m1="" s="" 1,="" which="" are,="" again,="" on="" the="" high="" side="" if="" kd="" is="" truly="" a="" simple="" dynamic="">

Hay varias razones posibles por las que el valor de kq obtenido de esta manera es mayor de lo esperado. Estos incluyen lo siguiente: (i) el valor t informado no es invariable a través de las condiciones como hemos supuesto aquí; (ii) se está produciendo una transferencia de electrones en el sistema NFW-MV; (iii) incluso con [NaCl] alto, todavía hay una contribución importante de enfriamiento estático no capturada por el modelo simple empleado aquí (ecuación 5).

La primera posibilidad es improbable, ya que Smit y Ghiggino21 informaron que el tiempo de vida en etanol es 0.92 ns, muy cercano al valor del agua de 1.18 ns. Aunque la segunda opción es posible a la luz del conocido comportamiento de MV como aceptor de electrones,45 el catión radical MV resultante de una transferencia completa de electrones da como resultado un espectro de absorción muy distintivo y un color azul fuerte en solución.46 No observamos ninguno de estos en nuestro estudio.

Nosotros, por lo tanto, estamos a favor de la tercera explicación. Según el cálculo del modelo, Ks es significativamente mayor que cero incluso en 0.5 MNaCl, lo que implica que tanto el enfriamiento dinámico como el estático contribuyen al comportamiento de enfriamiento observado. A fuerzas iónicas más altas, el emparejamiento iónico específico entre cationes de sodio y NFW y (o) aniones de cloruro y MV puede volverse lo suficientemente significativo como para perturbar los valores de Ks y Kd derivados del modelo de extinción de la ec. 5, que considera solo MV como extintor Q y solo NFW como fluoróforo. En este caso, la suposición de que el valor que llamamos Kd es simplemente igual a kqt será inexacta en condiciones de alta fuerza iónica.

Cuando hay presente b-CD 10 mM, la constante de velocidad de extinción de MV se vuelve controlada por difusión y es comparable entre condiciones. Esto sugiere que la formación de complejos de NFW por b-CD se convierte en el factor dominante en el control de la extinción cuando la molécula huésped está presente. El hecho de que los valores de MV kq en presencia de b-CD sean todos comparables (mismo orden de magnitud) con o sin NaCl sugiere que cambiar la fuerza iónica no tiene un gran impacto en la asociación de NFW con este huésped en particular. Es interesante notar que el valor de K1 (la constante de complejación 1:1 para NFW con b-CD) es comparable en tamaño con el valor de Ks observado en ausencia de sal. Es decir, la formación de complejos de b-CD de NFW es competitiva con la formación del complejo de estado fundamental de NFW con MV en estas condiciones.

4. Conclusión

El comercialfluorescente blanqueoel agente NFW forma complejos 1:1 bastante estables con b-CD en agua. NFWfluorescenciaSe extingue en o cerca del límite de difusión controlada por varios extintores neutrales y aniónicos. La extinción de NFW por el aceptor de electrones dicatiónico MV es muy diferente. Este proceso altamente eficiente es una combinación de contribuciones estáticas y dinámicas, y hay evidencia de la formación de un complejo de estado fundamental entre NFW y MV, cuya formación puede controlarse mediante la fuerza iónica y la presencia de b-CD.