【摘要】：陰離子受體的設(shè)計、合成及其性能研究是陰離子定性和定量檢測的重要內(nèi)容之一,也是超分子化學研究的前沿科學。氰根離子(CN~-)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)中:如合成纖維、醫(yī)藥農(nóng)藥、金礦開采、電鍛電鍍、金屬冶煉等,具有極強的毒性,是一種很容易通過如口鼻黏膜或者皮膚等途徑進入人體或動物的物質(zhì),嚴重影響人體的血管、呼吸、神經(jīng)及視覺等系統(tǒng)和器官,屬于6級劇毒物,對生物體和環(huán)境危害比較大,世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中的氰化物總濃度不超過1.9×10~(-6) mol·L~(-1)。已報道檢測CN~-的方法包括色譜法、電化學法、化學滴定法、流動注射分析技術(shù)、伏安分析法等,比色法/光譜法由于使用方法簡單、靈敏度高、不需要昂貴儀器等優(yōu)勢,受到了科研工作者越來越多的關(guān)注。因此設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、選擇性高、靈敏度高的CN~-受體已成為當前科學研究領(lǐng)域的熱點,具有十分重要的研究意義與應(yīng)用價值。論文設(shè)計合成了一類含有酚羥基為識別位點的CN~-受體分子,利用“裸眼”識別和紫外可見吸收光譜變化等對其識別性能進行了研究,該類受體分子具有合成簡單、響應(yīng)快速、靈敏度高等特點。主要包括以下五部分:第一章:介紹了超分子化學的含義及其在主客體化學的研究進展。CN~-的來源、應(yīng)用及毒性效應(yīng)。根據(jù)受體分子與CN~-作用機理的不同,綜述了近年來識別CN~-的受體分子類型,包括氫鍵型、去質(zhì)子型、親核加成型、金屬配位型和基于其他機理的CN~-受體共五類,并對國內(nèi)外CN~-識別與檢測的相關(guān)研究現(xiàn)狀和進展進行簡要概述。在文獻綜述的基礎(chǔ)上,提出了論文的設(shè)計思路和研究方法。第二章:設(shè)計合成了三種含有對羥基苯酚的查爾酮受體p-BHR_1,p-BHR_2,p-BHR_3,采用~1H-NMR、~(13)C-NMR驗證其分子結(jié)構(gòu)�？疾炝巳N受體在乙腈-水(9:1,v/v)溶液中對不同陰離子(包括CN~-、F~-、Cl~-、Br~-、I~-、AcO~-、HSO_4~-、H_2PO_4~-、NO_3~-)的特異性識別、抗陰離子干擾能力、響應(yīng)時間和最低檢出限等,發(fā)現(xiàn)三種單體均能特異性識別CN~-。溶液由無色變?yōu)榱咙S色,實現(xiàn)了對CN~-的光譜和“裸眼”識別,采用連續(xù)滴定法研究了受體分子與CN~-的相互作用及檢測范圍,其中p-BHR_3的檢出限最低為1.01×10~-66 mol·L~(-1)。應(yīng)用等摩爾連續(xù)變化法和核磁滴定的方法驗證了受體分子與CN~-間的結(jié)合常數(shù)和作用機理。第三章:設(shè)計合成了兩種含有對羥基苯酚和吡啶基團的CN~-受體p-HPPR_1和p-HPPR_2。在受體分子的乙醇-水(9:1,v/v)溶液中加入CN~-后,溶液由無色變?yōu)榱咙S色和橙色,而其他離子不會引起明顯變化,可以特異性識別CN~-。通過UV-Vis吸收光譜研究了受體分子與CN~-的相互作用,p-HPPR_2的最低檢出限可達1.50×10~(-7)mol·L~(-1),該類受體分子具有合成簡單、響應(yīng)快速、靈敏度高等特點。核磁滴定顯示受體分子與CN~-間作用機理為去質(zhì)子作用和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移,受體分子應(yīng)用于四種水樣中CN~-的快速檢測及分子邏輯功能的研究。第四章:設(shè)計合成了兩種含有對羥基苯酚和吡啶溴摀鹽的陰離子受體p-HPPBR_1,p-HPPBR_2,增強了受體的水溶性。在受體分子的乙腈-水(19:1,v/v)溶液中加入CN~-后,紫外光譜和“裸眼”觀察均顯示受體分子可以特異性識別CN~-,溶液由無色變?yōu)榧t棕色和藍色,最低檢出限分別為8.20×10~-77 mol·L~(-1)和5.10×10~(-7)mol·L~(-1)。核磁滴定方法證實了受體分子與CN~-間作用機理為去質(zhì)子作用,由于該受體分子具有響應(yīng)快速、靈敏度高和變色明顯等特點,將其應(yīng)用于四種水樣中CN~-的檢測及分子邏輯功能的研究,制作了含有受體分子的試紙用于實際水樣的快速檢測。第五章:總結(jié)與展望。本文合成了七種新型的CN~-比色受體,通過UV-Vis吸收光譜和核磁滴定等研究了受體對CN~-的特異性識別及作用機理。但目前含有羥基的CN~-受體因環(huán)境pH影響較大,只能在一定的酸、堿度范圍內(nèi)顯色,且對溶劑要求較為嚴格。CN~-比色受體的研究主要集中在響應(yīng)性能的研究上,在響應(yīng)材料方面發(fā)展滯后,而將快速便捷的CN~-識別材料應(yīng)用到實際樣品中的檢測更是少見。本研究內(nèi)容將為開發(fā)一種使用方便、快速高效、經(jīng)濟適用的CN~-檢測材料提供新思路。
【圖文】：

圖 1.1 超分子化學的研究領(lǐng)域Figure. 1.1 Research Field of Supramolecular Chemistry陰離子識別[10,11]作為分子識別研究的主要部分，是指主體分子和客體陰離子具有特殊的結(jié)構(gòu)而能在合適的條件下通過共價鍵或非共價鍵的作用結(jié)合在一客體之間形成一些新的化學鍵，從而導致主體分子信號報告基團的光電特性（

圖 1.2 各種陰離子受體作用的示意圖Figure. 1.2 Aschematic of the role of anion receptors從二十世紀六七十年代至今，隨著超分子化學越來越廣泛而深入的研究，特大型儀器的引入和高新技術(shù)的不斷提高，，科研人員對于陰離子識別超分子化有了更深層次的研究，并在不同的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[13]，包括陰離子傳感、
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O641.3

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本文編號：2669974