本文關(guān)鍵詞：Salamo型小分子化學(xué)傳感器的合成、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究

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【摘要】：隨著傳感器技術(shù)識別生物和環(huán)境體系中重金屬和過渡金屬離子(HTM)的發(fā)展,由于熒光技術(shù)的高靈敏性及其易操作性,設(shè)計合成高選擇性和靈敏性的熒光化學(xué)傳感器在生化及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域備受重視。Salen型及Salamo型化合物,是一種多功能的螯合配體。由于其金屬配合物在非線性光學(xué)材料,磁性材料,電化學(xué)材料,生化材料,催化化學(xué)以及超分子構(gòu)筑等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,因此,這類化合物一直都備受關(guān)注,但其作為一種化學(xué)傳感器識別金屬離子還很少被研究。本論文主要研究一種新型的Salamo型化合物對金屬離子的識別性能及識別機理。首先,我們設(shè)計合成了一種新型的單手臂的Salamo型化學(xué)傳感器H_3L~1,該傳感器H_3L~1可以實現(xiàn)對Zn~(2+)離子和Cu~(2+)離子的連續(xù)識別。H_3L~1通過與Zn~(2+)離子形成配合物L(fēng)1-Zn~(2+),熒光發(fā)射強度增強,達(dá)到對Zn~(2+)離子的選擇性識別。而形成的配合物L(fēng)1-Zn~(2+)通過Zn~(2+)離子被Cu~(2+)離子替換,形成新的配合物L(fēng)1-Cu~(2+),減弱甚至淬滅熒光,實現(xiàn)對Cu~(2+)離子的識別。H_3L~1對Zn~(2+)離子和L1-Zn~(2+)對Cu~(2+)離子的最低檢測限分別為5.13×10-7M和2.05×10-7 M。根據(jù)化學(xué)傳感器H_3L~1、配合物L(fēng)1-Zn~(2+)和L1-Cu~(2+)的單晶結(jié)構(gòu),我們分析了熒光響應(yīng)識別機理以及配合物L(fēng)~1-Zn~(2+)和L1-Cu~(2+)對H+離子和OH-離子的連續(xù)響應(yīng)機理,最終,我們得到了三條熒光響應(yīng)鏈。同時,為研究這種新型的單手臂Salamo型化學(xué)傳感器在實際環(huán)境中的應(yīng)用做了很好的鋪墊。其次,鑒于化學(xué)傳感器分子H_3L~1的單手臂結(jié)構(gòu)中,3,5-二氯水楊醛部分有兩個位置被吸電子基團(tuán)氯原子取代,導(dǎo)致分子的熒光量子產(chǎn)率降低,另外,其下降程度又與氯原子的數(shù)目以及位置都有關(guān)系。為此,我們通過減少氯原子取代基的數(shù)目,提高化學(xué)傳感器的熒光發(fā)射性能,采用5-氯水楊醛代替單手臂結(jié)構(gòu)中的3,5-二氯水楊醛部分,合成新的化學(xué)傳感器H_3L~2。該化學(xué)傳感器H_3L~2同樣可以實現(xiàn)Zn~(2+)離子和Cu~(2+)離子的連續(xù)識別,配合物L(fēng)2-Zn~(2+)和L2-Cu~(2+)對相繼加入的H+離子和OH-離子也可以產(chǎn)生連續(xù)響應(yīng)。同時,H_3L~2對Zn~(2+)離子和L2-Zn~(2+)對Cu~(2+)離子的最低檢測限分別為1.13×10-9 M和2.05×10-7M,檢測性能有了明顯的改善和提高(與H_3L~1對Zn~(2+)離子和L~1-Zn~(2+)對Cu~(2+)離子的最低檢測限5.13×10-7 M和2.05×10-7 M相比),更重要的是我們把化學(xué)傳感器的檢測環(huán)境由有機溶液改善到含水體系,為其應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和生命醫(yī)學(xué)提供了可能。最后,由于化學(xué)傳感器H_3L~1和H_3L~2的單手臂部分的取代基均為氯原子,是一種吸電子基團(tuán),會導(dǎo)致熒光發(fā)射減弱。為了進(jìn)一步提高化學(xué)傳感器的發(fā)光性能,我們在單手臂結(jié)構(gòu)部分引入了可以使熒光強度增強的給電子基團(tuán):-OH基,成功合成了新的化學(xué)傳感器H4L3。該化學(xué)傳感器H4L3在含水體系下不僅可以實現(xiàn)對Zn~(2+)離子的識別,而且可以不借助任何輔助檢測儀器,在可見光下裸眼觀察到非常明顯的溶液顏色的變化,實現(xiàn)對Pb~(2+)離子的選擇性響應(yīng)。同時,根據(jù)配合物HL3-Cu~(2+)的單晶結(jié)構(gòu)分析可知HL3-Cu~(2+)分子通過兩種分子間作用力C18-H18B···O1和C15 H15A···Cg10形成一個無限延伸的二維層狀結(jié)構(gòu)。盡管H_4L~3對Pb~(2+)離子的識別還存在很多的不足,識別機理也還不是非常清晰,但是它對我們進(jìn)一步研究單手臂Salamo型化學(xué)傳感器對其他金屬離子的識別性能提供了很多啟發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4;TP212

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本文編號：1159110