本文關(guān)鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光化學(xué)傳感器是一種通過輸出光信號(hào)來指示對(duì)目標(biāo)分子識(shí)別信息的分子器件,在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測(cè)和分析化學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)合成和性能研究在21世紀(jì)仍然是超分子化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)合成性能優(yōu)良的光化學(xué)傳感器在于能否為傳感器選擇恰當(dāng)?shù)倪B接體、光敏基團(tuán)和接受體,氮雜冠醚有與金屬離子良好的選擇性絡(luò)合性能可作為傳感器理想的接受體；香豆素類熒光基團(tuán)的Stokes位移較大,具有可調(diào)節(jié)的光物理和光化學(xué)性質(zhì),是用于制備傳感器的一類良好的光敏基團(tuán)；通過適當(dāng)?shù)倪B接體將光敏基團(tuán)掛接到冠醚環(huán)上,即有望獲得選擇性專一、傳感性能優(yōu)良的光化學(xué)傳感器。為有助于考察冠醚光化學(xué)傳感器分子結(jié)構(gòu)中各部分基團(tuán)對(duì)其選擇識(shí)別性質(zhì)及傳感性能的影響,本文設(shè)計(jì)合成了兩種光敏冠醚及相應(yīng)的兩種片段分子：查耳酮香豆素冠醚7-羥基-4-甲基-8-(對(duì)苯基氮雜-15-冠-5烯丙酰基)香豆素(2-L1)及其片段分子7-羥基-4-甲基-8-(對(duì)二甲氨基苯烯丙�；�)香豆素(2-L2),希夫堿型香豆素冠醚6-(對(duì)位氮雜-15-冠-5苯甲醛縮亞氨基)香豆素(3-L3)及其片段分子6-(對(duì)二甲氨基苯甲醛縮亞氨基)香豆素(3-L4)；利用熔點(diǎn)測(cè)定、核磁共振氫譜、元素分析和質(zhì)譜測(cè)試手段對(duì)上述合成物進(jìn)行了組成和結(jié)構(gòu)的表征。通過光譜法考察了這些合成冠醚及其片段分子對(duì)金屬離子的選擇識(shí)別性質(zhì),采用合成冠醚分子同時(shí)又合成其片段分子,并采取對(duì)比光譜測(cè)定實(shí)驗(yàn)的方法研究其鍵合傳感機(jī)制,是本文的一種嘗試及特色。具體研究工作如下：1、在本文第二章首先對(duì)冠醚2-L1及其片段分子2-L2在不同溶劑中的光譜行為進(jìn)行了測(cè)試,在此基礎(chǔ)上選擇了DMSO-H2O(v/v=4/1)混合液體作為其光譜研究的溶劑。采用紫外可見光譜和熒光光譜法考察了2-L1和2-L2隨溶液pH值變化的光譜響應(yīng)情況,基于此選定了合適的pH值體系測(cè)試了2-L1和2-L2對(duì)14種常見金屬離子的光譜識(shí)別及傳感性能,同時(shí)在無水乙醇中檢測(cè)了片段分子2-L2對(duì)金屬離子的選擇性及傳感性能差別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,冠醚2-L1及片段分子2-L2的紫外可見光譜和熒光光譜都對(duì)H+有顯著的敏感性,2-L1的光譜變化突躍范圍為pH=9.18-10.74,2-L2為pH=5.0-8.25。在光譜突躍區(qū)間外的酸性環(huán)境及熒光靈敏度較高的pH值條件下測(cè)試兩種合成物對(duì)金屬離子的選擇性,其結(jié)果是2-L1在pH=6.5時(shí)對(duì)A13+有專一的選擇性,A13+可使2-L1在526 nm處產(chǎn)生新的吸收峰,在610 nm處產(chǎn)生新的熒光峰；在pH=7.6時(shí),2-L1只選擇識(shí)別Hg2+,隨著Hg2+濃度增大,2-L1的紫外可見光譜吸收峰由409nm處紅移到485 nm處,且強(qiáng)度逐漸增大；熒光峰由508 nm逐漸紅移到595 nm。片段分子2-L2在pH=5.0時(shí),紫外可見光譜和熒光光譜均對(duì)Mg2+和Hg2+同時(shí)有光譜識(shí)別作用,Mg2+和Hg2+離子使2-L2的紫外可見光譜393 nm處的吸收峰降低,并分別在467 nm和484 nm處產(chǎn)生新的吸收峰；Mg2+使2-L2的熒光峰從520 nm紅移到555 nm,Hg2+能使2-L2在600 nm處產(chǎn)生新的熒光峰。利用Benesi-Hildebrand方程擬合獲得2-L1與Al3+、Hg2+離子,2-L2與Mg2+、Hg2+離子鍵合的化學(xué)計(jì)量比均為1：1。在乙醇溶劑中2-L2對(duì)Cu2+、Mg2+及A13+有光譜響應(yīng),說明溶劑的改變能夠引起2-L2選擇性的較大變化。從2-L1和2-L2的分子結(jié)構(gòu)及選擇性差別初步推斷,吸收光譜和熒光光譜峰位及強(qiáng)度的變化基本符合ICT和PET傳感歷程。研究結(jié)果表明,在不同的pH值條件下,2-L1是Al3+和Hg2+離子的優(yōu)良光化學(xué)傳感器,2-L2在酸性條件下也可以作為Mg2+和Hg2+離子的熒光探針。在無水乙醇中,2-L2對(duì)Cu2+、Mg2+及Al3+在不同波長(zhǎng)處有顯著地?zé)晒鈾z測(cè)信號(hào)。2、第三章采用光譜法考察了3-L3及其片段分子3-L4在THF-CH3OH混合溶劑中對(duì)14種常見金屬離子的選擇性傳感性能。測(cè)試結(jié)果表明,A13+和Ni2+可以增強(qiáng)冠醚希夫堿3-L3在509 nm附近的熒光,Mg2+可以增強(qiáng)冠醚希夫堿3-L3在459 nn附近的熒光,而且A13+可以使化合物3-L3的紫外光譜的吸收峰從362 nm藍(lán)移至334 nm。利用Benesi-Hildebrand方法擬合獲得Ni2+、Al3+和Mg2+與冠醚希夫堿3-L3鍵合的化學(xué)計(jì)量比分別為1：1、2：1和2：1。Ni2+可以增強(qiáng)香豆素希夫堿3-L4在507 nm處的熒光,而A13+可以使化合物3-L4的吸收光譜的峰位和強(qiáng)度以及熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度都發(fā)生改變。利用Benesi-Hildebrand方法擬合獲得A13+和Ni2+與香豆素希夫堿3-L4鍵合的化學(xué)計(jì)量比分別為2：1和1：1。從3-L3和3-L4的分子結(jié)構(gòu)及選擇性差別初步推斷,吸收光譜和熒光光譜峰位及強(qiáng)度的變化基本符合ICT、PET以及C=N異構(gòu)化傳感歷程。
【關(guān)鍵詞】：香豆素光敏冠醚 片段分子 合成 選擇性傳感 金屬離子
【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】：2016
【分類號(hào)】：O644.1;TP212.2
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 緒論11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 苯基氮雜冠醚光化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展12-19
• 1.3 香豆素類熒光化合物的研究進(jìn)展19-26
• 1.3.1 香豆素查耳酮熒光化合物的光譜性質(zhì)研究進(jìn)展19-22
• 1.3.2 香豆素希夫堿熒光探針的研究進(jìn)展22-26
• 1.4 傳感機(jī)制理論概述26-27
• 1.5 本論文的研究意義及內(nèi)容27-29
• 1.5.1 本論文的研究意義27-28
• 1.5.2 本論文的研究?jī)?nèi)容28-29
• 2 7-羥基-4-甲基-8-(對(duì)苯基氮雜-15-冠-5烯丙酰基)香豆素及其片段分子的合成及其選擇傳感性能研究29-63
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分29-36
• 2.1.1 儀器與試劑29-31
• 2.1.2 7-羥基-4-甲基-8-(對(duì)苯基氮雜-15-冠-5烯丙�；�)香豆素及其片段分子的合成31-35
• 2.1.3 光譜測(cè)定35-36
• 2.2 結(jié)果與討論36-61
• 2.2.1 溶劑對(duì)2-L1和2-L2的紫外可見光譜和熒光光譜的影響36-38
• 2.2.2 pH對(duì)化合物2-L1和2-L2的紫外可見光譜和熒光光譜的影響38-42
• 2.2.3 冠醚2-L1及其片段分子2-L2對(duì)金屬離子的選擇識(shí)別性能42-46
• 2.2.4 化學(xué)計(jì)量比和穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定及鍵合傳感機(jī)制的討論46-58
• 2.2.5 無水乙醇中2-L2對(duì)金屬離子的選擇性及傳感性能研究58-61
• 2.3 本章小結(jié)61-63
• 3 6-(對(duì)位氮雜15-冠-5苯甲醛縮亞氨基)香豆素及其片段分子的合成及其選擇性傳感性能研究63-82
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分63-67
• 3.1.1 儀器與試劑63-65
• 3.1.2 6-(對(duì)位氮雜15-冠-5苯甲醛縮亞氨基)香豆素及其片段分子的合成65-67
• 3.1.3 光譜測(cè)定67
• 3.2 結(jié)果與討論67-81
• 3.2.1 溶劑對(duì)3-L3及其片段分子3-L4熒光光譜的影響67-69
• 3.2.2 化合物3-L3和3-L4對(duì)金屬離子的選擇識(shí)別性能69-71
• 3.2.3 機(jī)理討論71-81
• 3.3 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 附錄90-104
• 研究生期間發(fā)表的論文104-105
• 致謝105

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