化學(xué)傳感器是超分子化學(xué)領(lǐng)域最活躍的研究領(lǐng)域之一,特別是化學(xué)傳感器在生物方面的應(yīng)用日益受到研究者的重視。自de Silva報(bào)道了第一個(gè)分子型AND邏輯門以來(lái),分子邏輯門的研究取得了巨大的進(jìn)展。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體硅材料通過(guò)電壓變化實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算,超分子化學(xué)則通過(guò)客體與主體的相互作用過(guò)程及對(duì)應(yīng)的光譜信號(hào)變化,與邏輯計(jì)算過(guò)程的輸入及輸出一一對(duì)應(yīng)。相對(duì)于傳統(tǒng)半導(dǎo)體,在分子水平上構(gòu)建邏輯操作最大的優(yōu)勢(shì)在于尺度小、可重構(gòu)性好。故基于化學(xué)傳感器構(gòu)建分子邏輯門有著非常巨大的應(yīng)用前景。 分子熒光的優(yōu)勢(shì)在于靈敏度高、響應(yīng)快、可在單分子水平上遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)及易于實(shí)現(xiàn)人與分子之間的聯(lián)系等。本論文主要設(shè)計(jì)合成了以吡喃腈和菁染料為受體的系列衍生物,在分子結(jié)構(gòu)中引入了不同的受體基團(tuán)以及對(duì)吡喃腈母體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾。根據(jù)典型的D-π-A體系中的受體基團(tuán)對(duì)不同客體的識(shí)別作用,調(diào)控分子體系內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移(ICT)過(guò)程,利用在光譜上表現(xiàn)出不同的響應(yīng)信號(hào),成功地構(gòu)建了具有序列響應(yīng)、邏輯存儲(chǔ)功能的分子鍵盤和具有比較功能的半減法器等組合邏輯門及熒光傳感器。本論文的主要研究?jī)?nèi)容概括如下： 第一章重點(diǎn)介紹了化學(xué)傳感器的基本原理,以及對(duì)分子邏輯門的重...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 基于熒光的化學(xué)傳感器及分子邏輯門的研究進(jìn)展
    1.1 熒光化學(xué)傳感器概述
    1.2 分子邏輯門概述
    1.3 熒光傳感器的傳感原理
        1.3.1 分子熒光的基本原理
        1.3.2 光致電子轉(zhuǎn)移
        1.3.3 分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移
        1.3.4 激基締/復(fù)合物
        1.3.5 熒光共振能量轉(zhuǎn)移
        1.3.6 化學(xué)反應(yīng)體系
    1.4 基于化學(xué)傳感器的分子邏輯門
        1.4.1 AND門
        1.4.2 INHBIT門
        1.4.3 XOR門
        1.4.4 半加法器
        1.4.5 半減法器
        1.4.6 基于單分子構(gòu)建半加法器和半加法器
        1.4.7 全加法器和全減法器
        1.4.8 開關(guān)選擇器和反開關(guān)選擇器
        1.4.9 譯碼器和解碼器
        1.4.10 Keypad分子鍵盤
        1.4.11 器件化的分子邏輯門之間信號(hào)傳導(dǎo)
    1.5 課題的提出
第二章 基于吡喃腈紅色熒光染料的合成及其對(duì)汞離子和銅離子的識(shí)別:構(gòu)建具有序列響應(yīng)、邏輯存儲(chǔ)功能的分子鍵盤
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 試劑及儀器
        2.2.2 中間體及目標(biāo)化合物的合成路線
        2.2.3 中間體和目標(biāo)化合物的制備
            2.2.3.1 2-(6-甲基-2-異丙基-4H-吡喃-4-烯基)丙二腈
            2.2.3.3 2-6-二溴甲基吡啶
            2.2.3.4 4-哌嗪基苯甲醛
            2.2.3.5 DCMP的合成
            2.2.3.6 目標(biāo)化合物DCPP的合成
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 分子設(shè)計(jì)與合成討論
        2.3.2 目標(biāo)化合物的核磁和質(zhì)譜表征
        2.3.3 目標(biāo)化合物的光譜性能研究
        2.3.4 目標(biāo)化合物DCPP的離子識(shí)別性能研究
            2.3.4.1 金屬離子溶液配制
            2.3.4.2 測(cè)試方法
            2.3.4.3 DCPP對(duì)Cu²⁺和Hg²⁺的紫外光譜的測(cè)定
            2.3.4.4 DCPP與Cu²⁺和Hg²⁺的工作曲線和絡(luò)合常數(shù)以及檢測(cè)極限的測(cè)定
            2.3.4.5 DCPP對(duì)金屬離子選擇性的測(cè)定
            2.3.4.6 DCPP對(duì)與Cu²⁺和Hg²⁺的識(shí)別機(jī)理
            2.3.4.7 DCPP與Cu²⁺和Hg²⁺的競(jìng)爭(zhēng)性實(shí)驗(yàn)
            2.3.4.8 具有序列響應(yīng)(Sequence dependence)的分子鍵盤構(gòu)建
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于ICT過(guò)程構(gòu)建含有比較功能的半減法器
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 試劑及儀器
        3.2.2 中間體及目標(biāo)化合物的合成路線
            3.2.2.1 2-(6-甲基-2-叔丁基-4H-吡喃-4-烯基)丙二腈
            3.2.2.2 N,N-二甲基吡啶基苯胺
            3.2.2.3 N,N-二甲基吡啶基苯甲醛
            3.2.2.4 目標(biāo)產(chǎn)物DCTP的合成
            3.2.2.5 參比化合物DAP的合成
            3.2.2.6 化合物DCPM的合成
            3.2.2.7 化合物DDPP的合成
            3.2.2.8 化合物DADPP的合成
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 分子設(shè)計(jì)與合成
        3.3.2 目標(biāo)化合物的核磁和質(zhì)譜表征
        3.3.3 pH值對(duì)DADPP光譜影響的研究
            3.3.3.1 測(cè)試方法
            3.3.3.2 pH值對(duì)光譜影響的測(cè)定
        3.3.4 目標(biāo)化合物對(duì)的離子識(shí)別性能研究
            3.3.4.1 化合物DCTP對(duì)Zn²⁺和Cu²⁺的識(shí)別
            3.3.4.2 化合物DADPP對(duì)Zn²⁺的識(shí)別
        3.3.5 DADPP在酸、堿狀態(tài)下與Zn²⁺的識(shí)別機(jī)理研究
        3.3.6 具有比較功能的半減法器的模擬
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于N-異丙基甲基丙烯酰胺和吡喃腈衍生物的熒光共聚物構(gòu)建溫度響應(yīng)的組合邏輯門
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 試劑及儀器
        4.2.2 中間體及目標(biāo)化合物的合成路線
            4.2.2.1 化合物DDPA的合成
            4.2.2.2 化合物DCPDP的合成
            4.2.2.3 化合物MDCPDP的合成
            4.2.2.4 聚合物Poly(NIPMAM-co-MDCPDP)的合成
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 分子設(shè)計(jì)與合成
        4.3.2 目標(biāo)化合物的光譜性能研究
            4.3.3.1 測(cè)試方法
            4.3.3.2 聚合物Poly(NIPMAM-co-MDCPDP)中單體比例
            4.3.3.3 聚合物Poly(NIPMAM-co-MDCPDP)的離子識(shí)別
        4.3.4 聚合物Poly(NIPMAM-co-MDCPDP)的溫度敏感性能
            4.3.4.1 吸收光譜中LCST(Lower Critical Solution Temperature)的測(cè)定
            4.3.4.2 熒光光譜中LCST(Lower Critical Solution Temperature)的測(cè)定
        4.3.5 INHIBIT邏輯門的模擬
        4.3.6 三輸入組合邏輯門的模擬
    4.4 本章小節(jié)
第五章 基于吡喃腈衍生物的親水型共聚物:銅離子和焦磷酸根陰離子的薄膜熒光探針
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 試劑及儀器
        5.2.2 中間體及目標(biāo)化合物的合成路線
            5.2.2.1 中間體的合成
            5.2.2.2 聚合物poly(HEMA-co-DCPDP)的合成
            5.2.2.3 聚合物poly(HEMA-co-DCPDP)-Cu²⁺的合成
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 分子合成與設(shè)計(jì)
        5.3.2 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.3 聚合物poly(HEMA-co-DCPDP)的光譜性能研究
            5.3.3.1 測(cè)試方法
            5.3.3.2 Poly(HEMA-co-DCPDP)中單體含量計(jì)算
            5.3.3.3 Poly(HEMA-co-DCPDP)對(duì)金屬離子的識(shí)別
        5.3.4 聚合物的薄膜性能研究
    5.4 本章小節(jié)
第六章 細(xì)胞可滲透的近紅外七甲川菁類熒光染料作為反應(yīng)型的汞離子探針的合成和性能研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 試劑及儀器
        6.2.2 中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的合成路線
            6.2.2.1 3-乙基-1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚碘鹽
            6.2.2.2 2-氯-1-甲�；�-3-羥甲基環(huán)己烯
            6.2.2.3 IR-735的合成
            6.2.2.4 1-(2-氨乙基)-3-苯基硫脲
            6.2.2.5 1-(2-氨乙基)-3-芐基硫脲
            6.2.2.6 1-(2-氨乙基)-3-丁基硫脲
            6.2.2.7 IR-877的合成
            6.2.2.8 IR-897的合成
            6.2.2.9 IR-925的合成
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 分子合成與設(shè)計(jì)
        6.3.2 目標(biāo)化合物的核磁和質(zhì)譜表征
        6.3.3 IR-739的光譜性能研究
        6.3.4 目標(biāo)化合物的離子識(shí)別性能研究
            6.3.4.1 IR-897對(duì)Hg²⁺的吸收光譜變化
            6.3.4.2 IR-877對(duì)Hg²⁺的吸收光譜變化
            6.3.4.3 IR-925對(duì)Hg²⁺的吸收光譜變化
            6.3.4.4 目標(biāo)化合物的熒光光譜研究
            6.3.4.5 檢測(cè)最低限的測(cè)定
        6.3.5 甲基汞的檢測(cè)
        6.3.6 目標(biāo)化合物在細(xì)胞中的熒光成像
    6.4 本章小節(jié)
第七章 基于喹啉為受體的熒光分子及其AIE性能的初步研究
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
        7.2.1 試劑及儀器
        7.2.2 中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的合成路線
            7.2.2.1 1-(2-羥基苯基)-1,3-丁二酮
            7.2.2.2 2-甲基苯并吡喃酮
            7.2.2.3 2-甲基苯并吡喃腈
            7.2.2.4 1-乙基-2-甲基喹啉碘鹽
            7.2.2.5 1-乙基-2-甲基-4-(α,α-二氰基)亞甲基-1,4-二氫喹啉
            7.2.2.6 1-碘代十二烷(1-iodododacane)的合成
            7.2.2.7 1-十二烷基-4-(α,α-二氰基甲基)-1,4二氫喹啉
            7.2.2.8 1-十二烷基-4-(α,α-二氰基甲基)-1,4二氫喹啉
            7.2.2.9 DCMM的合成
            7.2.2.10 DCMP的合成
            7.2.2.11 DECM的合成
            7.2.2.12 DECP的合成
            7.2.2.13 DDCM的合成
            7.2.2.14 DDCP的合成
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        7.3.2 目標(biāo)化合物的核磁和質(zhì)譜表征
        7.3.3 聚集誘導(dǎo)發(fā)光性質(zhì)
    7.4 本章小節(jié)
第八章 以吡喃腈為受體的其它合成研究工作
    8.1 銅試劑作為受體的探針設(shè)計(jì)
        8.1.1 4-(雙-2-氯乙氨基)苯甲醛
        8.1.2 DCMC的合成
        8.1.3 DCMS的合成
    8.2 多酰胺臂受體的設(shè)計(jì)
        8.2.1 SEE的合成
        8.2.2 QSEE的合成
        8.2.3 DCME的合成
        8.2.4 DCMA的合成
    8.3 多吡啶受體的設(shè)計(jì)
        8.3.1 DPA的合成
        8.3.2 TA1、TA2、TA3的合成
    8.4 含有二茂鐵單元的萘酰亞胺衍生物
        8.4.1 氨甲基二茂鐵的合成
        8.4.2 N-甲基二茂鐵-4-嗎琳-1,8-蔡酞亞胺
        8.4.3 膽固醇酰氯
        8.4.4
第九章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
卷內(nèi)備考表



本文編號(hào)：3752507