Cation Sensors Based on Terpyridine-Functionalized Boradiazaindacene

A new class of highly luminescent dyes is reported. The characteristic feature of these compounds is that a terpyridine fragment is closely appended to a boradiazaindacene moiety in such a way that cation binding to the vacant terpyridine causes strong perturbations of the photophysical properties of the boradiazaindacene unit. In particular, these sensors are especially applicable to the fluorescence detection of trace quantities of zinc(II) ions in solution. The mechanism of the cation‐induced quenching process has been investigated by a combination of electrochemistry, UV/Vis absorption, emission, and NMR spectroscopy. Highly luminescent arrays can be formed by doping transparent polymers with low concentrations of these new dyes. In such materials, the change in photophysical properties upon cation binding is so marked that “cation writing” becomes feasible under routine conditions. Une nouvelle famille de pigments extrêmement fluorescents comportant une partie chélatante de type terpyridine connectée de façon covalente à une entité boradiazaindacene a été synthétisée et caractérisée. La complexation de cations comme le zinc, le magnésium et le strontium par le site terpyridinique perturbe les propriétés optiques et, en particulier, la luminescence de la sonde boradiazaindacene. La seule complexation d'un équivalent de zinc divalent engendre une diminution de la fluorescence de plus de 90 %. Cette observation permet de détecter des traces de zinc à hauteur de 40 ppb. Les constantes d'association et la stoechiométrie des différentes espèces ont été déterminées par dosage spectrophotométrique et par luminescence dans le cas du zinc. La phénoménologie du processus d'extinction de luminescence a été étudiée par une combinaison d'études électrochimiques et photophysiques ainsi qu'avec des études de RMN en solution. La réversibilité du phénomène et la stabilité des nouvelles molécules a été démontrée en solution diluée. De plus, le dopage de polymères transparents de type polymétacrylate avec ces nouveaux fluorophores permet d'écrire au travers d'un pochoir et d'effacer cette écriture avec un compétiteur du zinc. Ces observations sont faites par luminescence à des longueurs d'ondes standard. Le potentiel de cette nouvelle approche conceptuelle a été évaluée en guise de conclusion. The fluorescence tuning of a new class of highly luminescent dyes in the presence of various incoming cations is described. When the terpyridine fragment is bound the luminescence