【摘要】：基于在化學(xué)、生物學(xué)及環(huán)境過程中的特殊重要性,設(shè)計(jì)和合成對(duì)金屬離子具有高選擇性及傳感性的發(fā)光化學(xué)傳感器已成為許多超分子化學(xué)研究的焦點(diǎn)。大環(huán)冠醚具備選擇性捕獲金屬離子的優(yōu)良性使其被作為設(shè)計(jì)化學(xué)傳感器接受體的理想選擇之一,冠醚發(fā)光化學(xué)傳感器的合成及其對(duì)金屬離子的選擇傳感性能和機(jī)理的研究在理論和應(yīng)用上均具備特殊重要的價(jià)值。本文設(shè)計(jì)合成了三種苯基氮雜冠醚發(fā)光化學(xué)傳感器:對(duì)氮雜15-冠-5苯甲醛-2-(4'-甲基香豆素-7'-氧基)乙酰腙(C1)、雙[4-(N-氮雜15-冠-5)苯甲醛]縮連氮(C2)和對(duì)氮雜15-冠-5苯甲醛水楊醛縮連氮(C3)。并通過熔點(diǎn)測(cè)定、元素分析、核磁共振氫譜及質(zhì)譜等測(cè)試手段對(duì)它們的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。同時(shí)利用紫外可見光譜和熒光光譜法考察了這三種發(fā)光化學(xué)傳感器對(duì)多種重要金屬離子的選擇識(shí)別和傳感性能。具體工作如下:1、本文第二章合成了對(duì)氮雜15-冠-5苯甲醛-2-(4'-甲基香豆素-7'-氧基)乙酰腙(C1),采用熒光光譜法研究了冠醚C1在乙醇溶劑中對(duì)16種金屬離子(K~+、Ba~(2+)、Al~(3+)、Ca~(2+)、Cd~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Hg~(2+)、Li~+、Mg~(2+)、Na~+、Ni~(2+)、Sr~(2+)、Tb~(3+)和Zn~(2+))的選擇識(shí)別性能和鍵合穩(wěn)定性。結(jié)果表明,當(dāng)加入冠醚C1濃度5倍量的不同金屬離子后,K~+和Ba~(2+)使冠醚C1在406nm處的熒光強(qiáng)度分別增加了4倍和2倍,而Fe~(3+)和Al~(3+)可分別降低和增強(qiáng)冠醚C1的熒光強(qiáng)度并且都伴隨著不同程度的藍(lán)移現(xiàn)象,其它金屬離子并沒有引起冠醚C1明顯的熒光光譜變化。競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)表明,冠醚C1對(duì)K~+的識(shí)別不會(huì)受到其它金屬離子的干擾,對(duì)Ba~(2+)的識(shí)別會(huì)受到K~+的干擾,而冠醚C1對(duì)Fe~(3+)和Al~(3+)的識(shí)別均受到K~+和Ba~(2+)的干擾。采用Benesi-Hildebrand方程和熒光滴定數(shù)據(jù)擬合得到,冠醚C1與K~+和Ba~(2+)鍵合的化學(xué)計(jì)量比為1:1,與Fe~(3+)和Al~(3+)以1:2鍵合。2、為了考察傳感器分子的連接系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)在對(duì)金屬離子的選擇識(shí)別中的作用,本文第三章合成了雙[4-(N-氮雜15-冠-5)苯甲醛]縮連氮(C2),通過紫外可見光譜和熒光光譜法考察了雙冠醚C2在乙醇溶劑中對(duì)15種金屬離子(K~+、Ba~(2+)、Al~(3+)、Ca~(2+)、Cd~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Tb~(3+)、Mg~(2+)、Na~+、Ni~(2+)、Mn~(2+)、Pb~(2+)和Zn~(2+))的選擇識(shí)別性能和鍵合穩(wěn)定性。紫外可見光譜顯示,Al~(3+)和Fe~(3+)的存在均能降低雙冠醚C2在393 nm處的吸收峰,同時(shí)使C2在493 nm處產(chǎn)生新的吸收峰,裸眼觀察可見當(dāng)加入Al~(3+)和Fe~(3+)時(shí)雙冠醚C2的溶液顏色都由無色變?yōu)榱顺壬�。熒光光譜顯示,Al~(3+)和Fe~(3+)都能有效地將雙冠醚C2在464 nm處的熒光峰紅移至約600 nm處,當(dāng)加入雙冠醚C2濃度的10倍量的Al~(3+)和Fe~(3+)時(shí),雙冠醚C2在600 nm處的熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。在相同條件下,其它金屬離子并沒有引起雙冠醚C2的紫外可見光譜和熒光光譜明顯的變化。競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)表明,雙冠醚C2對(duì)Al~(3+)的識(shí)別不會(huì)受到其它任何金屬離子的干擾,對(duì)Fe~(3+)的識(shí)別會(huì)受到Al~(3+)的干擾,通過Benesi-Hildebrand方程及紫外可見和熒光光譜滴定數(shù)據(jù)擬合得到,雙冠醚C2與Al~(3+)和Fe~(3+)鍵合的化學(xué)計(jì)量比均為1:2;C2-Al~(3+)的鍵合穩(wěn)定性更高。3、為了考察傳感器分子中發(fā)光基團(tuán)對(duì)金屬離子的選擇識(shí)別和傳感機(jī)制的影響,本文第四章合成了對(duì)氮雜15-冠-5苯甲醛水楊醛縮連氮(C3),通過紫外可見光譜和熒光光譜法考察了冠醚C3在乙醇溶劑中對(duì)15種不同金屬離子(K~+、Ba~(2+)、Al~(3+)、Ca~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Pb~(2+)、Mn~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、Ni~(2+)、Li~+、Tb~(3+)和Zn~(2+))的選擇識(shí)別能力和鍵合穩(wěn)定性。測(cè)定結(jié)果表明,在乙醇溶劑中冠醚C3在389 nm處有紫外吸收峰,在532 nm處出現(xiàn)熒光發(fā)射峰。其紫外可見光譜測(cè)定顯示,當(dāng)加入10倍于冠醚C3濃度的金屬離子后,Fe~(3+)和Cu~(2+)降低389 nm處約3/4的吸收強(qiáng)度,Zn~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)能降低約1/4的強(qiáng)度,并且Fe~(3+)和Cu~(2+)分別使冠醚C3在340 nm、500 nm和340 nm產(chǎn)生新的吸收峰。熒光光譜測(cè)定顯示,Cu~(2+)可以強(qiáng)烈地猝滅冠醚C3在532 nm處的熒光,Fe~(3+)、Co~(2+)和Ni~(2+)有一定的猝滅作用,而Zn~(2+)可以強(qiáng)烈地增強(qiáng)冠醚C3的熒光且使其發(fā)射峰從532 nm藍(lán)移到500nm。紫外可見光譜和熒光光譜的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)表明,冠醚C3對(duì)Cu~(2+)有優(yōu)先選擇性而不受其它金屬離子的干擾,其次為Fe~(3+),而后為Zn~(2+),其優(yōu)先選擇順序?yàn)镃u~(2+)Fe~(3+)Zn~(2+)。通過紫外和熒光光譜滴定數(shù)據(jù)擬合的結(jié)果得到冠醚C3與Fe~(3+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)鍵合的化學(xué)計(jì)量比均為1:1,與Co~(2+)和Ni~(2+)均以1:2的化學(xué)計(jì)量比鍵合。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.3;TP212.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 曾偉,李鴻波,向瑞禮,魏星耀,秦圣英;Synthesis of N-(4-Salicylideneiminoaryl)monoaza Crown Ethers and Dioxygen Affinities of Their Cobalt(II) Complexes[J];Chinese Journal of Chemistry;2003年05期

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1 李鑄英;香豆素冠醚光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)合成及傳感性能的研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2309746