【摘要】：熒光化學(xué)傳感器作為一種具有操作簡(jiǎn)單,靈敏度高,選擇性好,反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)的檢測(cè)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(bào)道的熒光傳感器都是通過(guò)氫鍵作用在有機(jī)溶劑中進(jìn)行,由于在含水溶液中,溶劑對(duì)氫鍵的破壞作用限制了在水中檢測(cè)手性羧酸陰離子。因此,設(shè)計(jì)并合成能夠在含水溶液中實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬陽(yáng)離子和手性羧酸陰離子的選擇性識(shí)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(shí)作為一種穩(wěn)定的π電子接受體,能夠利用本身的兩個(gè)氮原子與金屬離子絡(luò)合,通過(guò)引入N或O等雜原子,增加傳感器的水溶性,從而實(shí)現(xiàn)在含水溶液中對(duì)金屬離子和手性羧酸陰離子的選擇性識(shí)別。本論文設(shè)計(jì)和合成了一系列基于菲咯啉熒光團(tuán)的熒光化學(xué)傳感器,并通過(guò)核磁氫譜、碳譜、質(zhì)譜、紅外等驗(yàn)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(jì)算等方法研究了這些傳感器和常見(jiàn)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(shí)別以及熒光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)原理,介紹了近年來(lái)對(duì)金屬離子以及陰離子的研究進(jìn)展,據(jù)此提出本論文的設(shè)計(jì)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(guò)紫外光譜、熒光光譜研究了在含水溶劑中對(duì)金屬離子的選擇性識(shí)別性能。通過(guò)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(yùn)用Job實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了傳感器II-1與Pb~(2+)的化學(xué)計(jì)量比。通過(guò)核磁滴定、質(zhì)譜滴定、以及量子化學(xué)計(jì)算得到了傳感器II-1與Pb~(2+)之間可能的絡(luò)合模式。通過(guò)細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)研究了傳感器II-1在活細(xì)胞PC-12中對(duì)Pb~(2+)的識(shí)別,這項(xiàng)工作拓寬了在生物和化學(xué)研究中檢測(cè)Pb~(2+)的范圍。(3)合成了兩個(gè)基于菲咯啉衍生物的熒光化學(xué)傳感器III-1和III-2。通過(guò)熒光光譜實(shí)驗(yàn)研究了它們?cè)诤軇┲袑?duì)金屬離子的選擇性識(shí)別能力,通過(guò)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(jì)算提出了傳感器III-1和Cd~(2+)可能的絡(luò)合模式。并且通過(guò)熒光光譜實(shí)驗(yàn)研究了III-1-Cd~(2+)和III-2-Cd~(2+)在含水溶劑中對(duì)手性甲氧基苯乙酸陰離子的對(duì)映選擇性識(shí)別能力。進(jìn)一步地,通過(guò)細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)研究了傳感器III-1在活細(xì)胞HeLa中對(duì)Cd~(2+),以及對(duì)手性甲氧基苯乙酸陰離子的識(shí)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(guò)熒光光譜實(shí)驗(yàn)研究了它們?cè)诤軇┲袑?duì)金屬離子的選擇性識(shí)別以及研究了IV-1-Eu~(3+)或IV-2-Eu~(3+)對(duì)手性蘋果酸陰離子的對(duì)映選擇性識(shí)別能力,且通過(guò)肉眼直接觀察到傳感器IV-1對(duì)Eu~(3+)和傳感器IV-1-Eu~(3+)對(duì)L-/D-Ma的顏色變化。通過(guò)細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)研究了傳感器IV-1在活細(xì)胞PC-12內(nèi)對(duì)Eu~(3+)和手性蘋果酸陰離子的識(shí)別能力,具有在生物體內(nèi)檢測(cè)的潛在的應(yīng)用價(jià)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(guò)熒光光譜實(shí)驗(yàn),研究了它們?cè)诤軇┲袑?duì)金屬離子的選擇性檢測(cè),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(guò)熒光光譜實(shí)驗(yàn)研究了它們對(duì)手性羧酸陰離子的對(duì)映選擇性識(shí)別能力。通過(guò)肉眼直接觀察到傳感器V-1對(duì)Eu~(3+)和傳感器V-1-Eu~(3+)對(duì)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(shí)間較晚，由于其高靈敏度、高方法簡(jiǎn)單、可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)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(duì)傳感器的性能起著非常重要的作用。一個(gè)完整的有效的熒光化包含三個(gè)單元[17]：第一是識(shí)別基團(tuán)(Receptor)，其主要職能是對(duì)待檢測(cè)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(shí)別基團(tuán)和熒光基團(tuán)(信號(hào)發(fā)出基團(tuán))，即間隔基基團(tuán)(Fluorophore)即信號(hào)發(fā)出基團(tuán)，其主要職能是傳感器在待檢測(cè)物種后轉(zhuǎn)化成為易輸出的信號(hào)單元。但是，識(shí)別基團(tuán)可以與熒光團(tuán)直接相連，，也基團(tuán)相連(圖 1-1)。然而，熒光化學(xué)傳感器的三個(gè)組成部分必須相互匹配才別效果。即使是同一個(gè)傳感器，如果檢測(cè)的條件不同[18-20]，如：pH、溶劑者是溫度等都會(huì)影響傳感器的傳感性能，又或者是熒光團(tuán)不同，識(shí)別基團(tuán)相同，也可能會(huì)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(yáng)離子熒光化學(xué)傳感器年來(lái)，重金屬離子對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)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(huì)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(cè)重金屬離子常重要的意義。近年來(lái)，越來(lái)越多的檢測(cè)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(jì)和合成了一種識(shí)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(duì) 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(guò)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.3;TP212

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張樂(lè);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(ài)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(hào)：2642986