The effects of alkali cation complexation on the fluorescence properties of crown ethers

Abstract

The effects of alkali metal complexation on the fluorescence properties of two crown ethers (a podand and a coronand) were investigated. Metal ion binding leads to changes in fluorescence intensity along with slight shifts in the emission maxima. This is attributed to a rigidization of the fluorophore and an interaction of the metal ion with non-bonding electrons of the crown ethers. The effects on the spectra are more pronounced in fluorescence than in absorption.

Fluorescence titration with metal ions provides a simple and sensitive means for the determination of complexation constants, which were found to be highly dependent upon the water content of the methanol solution. Halide counterions, in particular iodide, act as dynamic fluorescence quenchers withStern-Volmer constants that are different for the sodium and potassium complexes, respectively.

Zusammenfassung

Die Effekte der Komplexierung von Alkalimetallionen auf die Fluoreszenzeigenschaften zweier Kronenether (eines Podanden und eines Coronanden) wurden untersucht. Die Bindung des Metallions fürt zu Veränderungen in der Fluoreszenzintensität und zu Verschiebungen in den Emissionsmaxima. Dies wird einer gesteigerten Starrheit des Fluorophors und einer Wechselwirkung des Metallions mit nichtbindenden Elektronen des Kronenethers zugeschrieben. Die Auswirkungen auf die Spektren sind in der Fluoreszenz ausgeprägter als in der Absorption.

Fluoreszenztitrationen mit Metallionen bieten eine einfache und empfindliche Möglichkeit zur Bestimmung von Komplexkonstanten, welche stark vom Wassergehalt der methanolischen Lösung abhängig befunden werden. Halogenidgegenionen, insbesonders Iodid, wirken als dynamische Fluoreszenzlöscher und weisenStern-Volmer-Konstanten auf, welche für die Natrium- bzw. Kalium-Komplexe verschieden sind.