【摘要】：熒光化學(xué)傳感器作為一種具有操作簡單,靈敏度高,選擇性好,反應(yīng)時間短等優(yōu)點的檢測方法在近些年受到了廣大科研工作者的關(guān)注。然而大多數(shù)報道的熒光傳感器都是通過氫鍵作用在有機溶劑中進行,由于在含水溶液中,溶劑對氫鍵的破壞作用限制了在水中檢測手性羧酸陰離子。因此,設(shè)計并合成能夠在含水溶液中實現(xiàn)對金屬陽離子和手性羧酸陰離子的選擇性識別的熒光化學(xué)傳感器具有十分重要的意義。1,10-菲咯啉作為一種雙齒配體同時作為一種穩(wěn)定的π電子接受體,能夠利用本身的兩個氮原子與金屬離子絡(luò)合,通過引入N或O等雜原子,增加傳感器的水溶性,從而實現(xiàn)在含水溶液中對金屬離子和手性羧酸陰離子的選擇性識別。本論文設(shè)計和合成了一系列基于菲咯啉熒光團的熒光化學(xué)傳感器,并通過核磁氫譜、碳譜、質(zhì)譜、紅外等驗證了它們的結(jié)構(gòu),根據(jù)紫外光譜、熒光光譜以及理論計算等方法研究了這些傳感器和常見金屬離子(Li~+,Na~+,K~+,Ag~+,Mg~(2+),Ba~(2+),Ca~(2+),Mn~(2+),Pb~(2+),Cu~(2+),Ni~(2+),Co~(2+),Zn~(2+),Cd~(2+),Fe~(2+),Cr~(3+),Fe~(3+),Al~(3+)和Eu~(3+)等)以及手性羧酸陰離子(二苯甲酰酒石酸鹽,苯乳酸鹽,甲氧基苯乙酸鹽,丙氨酸鹽,谷氨酸鹽,扁桃酸鹽,苯丙氨酸鹽,酒石酸鹽,蘋果酸鹽等)之間的相互作用。本論文主要內(nèi)容如下:(1)綜述了分子識別以及熒光化學(xué)傳感器的設(shè)計原理,介紹了近年來對金屬離子以及陰離子的研究進展,據(jù)此提出本論文的設(shè)計思路。(2)以菲咯啉和鄰羥基苯胺為原料合成了一種席夫堿熒光傳感器II-1,通過紫外光譜、熒光光譜研究了在含水溶劑中對金屬離子的選擇性識別性能。通過Benesi-Hildebrand方程得到了傳感器II-1與金屬Pb~(2+)之間1:1的絡(luò)合比,運用Job實驗驗證了傳感器II-1與Pb~(2+)的化學(xué)計量比。通過核磁滴定、質(zhì)譜滴定、以及量子化學(xué)計算得到了傳感器II-1與Pb~(2+)之間可能的絡(luò)合模式。通過細胞成像實驗研究了傳感器II-1在活細胞PC-12中對Pb~(2+)的識別,這項工作拓寬了在生物和化學(xué)研究中檢測Pb~(2+)的范圍。(3)合成了兩個基于菲咯啉衍生物的熒光化學(xué)傳感器III-1和III-2。通過熒光光譜實驗研究了它們在含水溶劑中對金屬離子的選擇性識別能力,通過Benesi-Hildebrand方程得到了傳感器III-1和III-2與Cd~(2+)之間的絡(luò)合比。此外我們結(jié)合熒光光譜分析,核磁滴定和擬合計算提出了傳感器III-1和Cd~(2+)可能的絡(luò)合模式。并且通過熒光光譜實驗研究了III-1-Cd~(2+)和III-2-Cd~(2+)在含水溶劑中對手性甲氧基苯乙酸陰離子的對映選擇性識別能力。進一步地,通過細胞成像實驗研究了傳感器III-1在活細胞HeLa中對Cd~(2+),以及對手性甲氧基苯乙酸陰離子的識別能力。(4)合成了菲咯啉衍生物熒光化學(xué)傳感器IV-1,IV-2和IV-3。通過熒光光譜實驗研究了它們在含水溶劑中對金屬離子的選擇性識別以及研究了IV-1-Eu~(3+)或IV-2-Eu~(3+)對手性蘋果酸陰離子的對映選擇性識別能力,且通過肉眼直接觀察到傳感器IV-1對Eu~(3+)和傳感器IV-1-Eu~(3+)對L-/D-Ma的顏色變化。通過細胞成像實驗研究了傳感器IV-1在活細胞PC-12內(nèi)對Eu~(3+)和手性蘋果酸陰離子的識別能力,具有在生物體內(nèi)檢測的潛在的應(yīng)用價值。(5)以菲咯啉和扁桃酸為原料合成了菲咯啉席夫堿熒光化學(xué)傳感器V-1和V-2。通過熒光光譜實驗,研究了它們在含水溶劑中對金屬離子的選擇性檢測,并以金屬離子復(fù)合物為新的熒光化學(xué)傳感器V-1-Eu~(3+)或V-2-Eu~(3+),通過熒光光譜實驗研究了它們對手性羧酸陰離子的對映選擇性識別能力。通過肉眼直接觀察到傳感器V-1對Eu~(3+)和傳感器V-1-Eu~(3+)對L-/D-MA的顏色變化。
【圖文】：

方法已經(jīng)涌現(xiàn)。而熒光化學(xué)傳感器出現(xiàn)的時間較晚，由于其高靈敏度、高方法簡單、可以實時監(jiān)測、好的生物相容性等優(yōu)點使熒光化學(xué)傳感器迅速析方法的前沿領(lǐng)域[16]。器的組成對傳感器的性能起著非常重要的作用。一個完整的有效的熒光化包含三個單元[17]：第一是識別基團(Receptor)，其主要職能是對待檢測物部分，引起熒光傳感器的環(huán)境發(fā)生變化，即與客體分子結(jié)合的部分；第二Spacer)，其主要職能是連接識別基團和熒光基團(信號發(fā)出基團)，即間隔基基團(Fluorophore)即信號發(fā)出基團，其主要職能是傳感器在待檢測物種后轉(zhuǎn)化成為易輸出的信號單元。但是，識別基團可以與熒光團直接相連，，也基團相連(圖 1-1)。然而，熒光化學(xué)傳感器的三個組成部分必須相互匹配才別效果。即使是同一個傳感器，如果檢測的條件不同[18-20]，如：pH、溶劑者是溫度等都會影響傳感器的傳感性能，又或者是熒光團不同，識別基團相同，也可能會產(chǎn)生不同的傳感性能。

基于菲咯啉衍生物熒光化學(xué)傳感器的合成及傳感性能研究1.2.1 陽離子熒光化學(xué)傳感器年來，重金屬離子對環(huán)境的污染越來越受到人們的關(guān)注。這些離子在電池等被大量使用，但是如果這些離子在體內(nèi)積累會危害人類的健康，如導(dǎo)致殖系統(tǒng)、以及發(fā)育系統(tǒng)障礙[21]。因此，開發(fā)一種可以有效檢測重金屬離子常重要的意義。近年來，越來越多的檢測金屬離子的熒光化學(xué)傳感器涌現(xiàn)得了較好的成果。ava Ozay[22]等設(shè)計和合成了一種識別 Fe3+的“turn-on”熒光化學(xué)傳感器 1現(xiàn)該傳感器在 THF/H2O 體系中對 Fe3+有高度的選擇性和高的靈敏度。傳很明顯的顏色反應(yīng)，通過肉眼我們可以直接看到加入 Fe3+后，傳感器的顏紅色，在紫外燈下，加入 Fe3+后傳感器的顏色顯示為黃色，而其他的金屬生明顯的顏色變化和熒光改變(圖 1-2)。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.3;TP212

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張樂;基于羅丹明和萘酰亞胺的光化學(xué)傳感材料的制備及其性能研究[D];吉林大學(xué);2015年

2 董盛誼;基于冠醚的超分子聚合物和超分子凝膠的研究[D];浙江大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 官愛令;熒光化學(xué)傳感器的制備、性能研究及其在環(huán)境分析化學(xué)中的應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2007年

本文編號：2642986