【摘要】：金屬離子對環(huán)境和生物體都具有重要意義,但當(dāng)金屬離子濃度較高時,就會對環(huán)境和生物體造成嚴重危害。建立痕量水平上對金屬離子進行分析檢測的技術(shù)十分必要。紫外可見分光光度法由于具備應(yīng)用廣泛、靈敏度和準確度高、選擇性好、適用濃度范圍廣、儀器價格相對低廉、分析成本低、操作簡便、快速等優(yōu)勢,而被廣泛應(yīng)用于金屬離子的檢測中。苯并咪唑衍生物不僅具有良好的生物活性和藥理活性,還可對分子和離子進行識別。例如,苯并咪唑環(huán)上的氮原子可與金屬陽離子發(fā)生絡(luò)合,形成穩(wěn)定性較好的苯并咪唑金屬配合物。因此,被廣泛應(yīng)用于金屬離子的識別。本論文設(shè)計合成了五種苯并咪唑衍生物,發(fā)現(xiàn)它們能夠選擇性地識別Cr~(3+)或Bi~(3+)離子。研究內(nèi)容包括以下兩個方面:(1)芐基官能團化的苯并咪唑配體對Cr~(3+)識別性能的研究合成了兩種新型的芐基官能團化的苯并咪唑配體1-芐基-3-吡啶甲基苯并咪唑氯化物(L1)和1-芐基-3-((2-1H-苯并[d]咪唑甲基)-1-甲基)苯并咪唑氯化物(L2)。通過對分析實驗條件的優(yōu)化和篩選,最終確立在C2H5OH/H2O(v:v=1:1)體系中用紫外分光光度法測定鉻(III)的分析方法。結(jié)果表明Cr~(3+)與配體在207 nm處有最大吸收,在最優(yōu)條件下,Cr~(3+)-L配合物的吸光度與Cr~(3+)濃度在0.05~2.60μg·mL-1范圍內(nèi)符從朗伯比爾定律,檢出限分別為0.026和0.034μg·mL-1,化學(xué)計量比為1:1,結(jié)合常數(shù)分別為1.45×104和8.36×103 dm3·mol-1。兩配體與三價鉻之間的絡(luò)合反應(yīng)為放熱反應(yīng),且可以自發(fā)進行。通過紅外光譜與量子化學(xué)計算對配體上Cr~(3+)的結(jié)合位點進行了推測,研究了配體結(jié)構(gòu)對Cr~(3+)絡(luò)合能力的影響。并將該方法成功應(yīng)用于實際樣品中Cr~(3+)含量的測定。(2)苯并咪唑酰腙類配體對Bi~(3+)識別性能的研究合成了三種苯并咪唑酰腙類配體(E)-N'-(4-硝基苯亞甲基)-1H-苯并咪唑-2-酰腙(L3)、(E)-N'-(2,4-二氯苯亞甲基)-1H-苯并咪唑-2-酰腙(L4)和(E)-N'-(3-甲基-4-羥基苯亞甲基)-1H-苯并咪唑-2-酰腙(L5)。通過對分析實驗條件的優(yōu)化,最終確立在CH3OH體系中用紫外分光光度法測定鉍(III)的分析方法。結(jié)果表明配體L3、L4和L5與Bi~(3+)絡(luò)合時伴有特征吸收峰紅移和吸光度增強的現(xiàn)象。在最佳實驗條件下,Bi~(3+)-L配合物的吸光度與Bi~(3+)濃度在0.21~6.48μg·m L-1范圍內(nèi)符從朗伯比爾定律,最低檢測限分別為95.51、92.16和55.80 ng·mL-1。通過Job′s plot方法可知L3、L4和L5與Bi~(3+)的化學(xué)計量比為1:1。通過Benesi-Hildebrand方程式可得結(jié)合常數(shù)分別為1.42×104、1.45×104和1.47×104dm3·mol-1。三種配體與三價鉍之間的絡(luò)合反應(yīng)為放熱反應(yīng),且自發(fā)進行。使用紅外光譜與量子化學(xué)計算推測了Bi~(3+)與配體的結(jié)合位點,研究了配體結(jié)構(gòu)對Bi~(3+)絡(luò)合性能的影響。該方法在應(yīng)用于水樣和胃藥中鉍含量的檢測中獲得了滿意的結(jié)果。
[Abstract]:Metal ions are of great significance to both environment and organism, but when the concentration of metal ions is high, it will cause serious harm to environment and organism. It is necessary to establish a technique for the analysis and detection of metal ions at trace level. UV-Vis spectrophotometry has the advantages of wide application, high sensitivity and accuracy, good selectivity, wide range of suitable concentration, relatively low price of instrument, low cost of analysis, simple and rapid operation, etc. It is widely used in the detection of metal ions. Benzimidazole derivatives not only have good bioactivity and pharmacological activity, but also recognize molecules and ions. For example, nitrogen atoms on benzimidazole ring can complexate with metal cations to form stable benzimidazole metal complexes. Therefore, it is widely used in the recognition of metal ions. In this paper, five benzimidazole derivatives were designed and synthesized. It was found that they could selectively recognize Cr~ (3) or Bi~ (3) ions. The research contents include the following two aspects: (1) study on the recognition performance of benzimidazole ligands to Cr~ (3) two novel benzimidazole ligands 1-benzyl-3-pyridyl benzimidazolium chloride were synthesized. Compounds (L1) and 1-benzyl-3- (2-1H-benzo [d] imidazolomethyl) -1-methyl) benzimidazole chloride (L2). Through the optimization and screening of the experimental conditions, an analytical method for the determination of chromium (III) by ultraviolet spectrophotometry in C2H5OH/H2O (v:v=1:1) system was established. The results show that the maximum absorption of Cr~ (3) with ligand is at 207 nm. Under the optimum conditions, the absorbance of Cr~ (3) -L complexes with Cr~ (3) concentration is in the range of 0.05 ~ 2.60 渭 g mL-1. The detection limits were 0.026 and 0.034 渭 g mL-1, stoichiometric ratios were 1: 1, and the binding constants were 1.45 脳 10 ~ 4 and 8.36 脳 10 ~ 3 dm3 mol-1., respectively. The complexation reaction between the two ligands and trivalent chromium is exothermic and can occur spontaneously. The binding sites of Cr~ (3) on ligands were speculated by IR spectra and quantum chemistry calculations. The effect of ligand structure on the complexation ability of Cr~ (3) was studied. The method has been successfully applied to the determination of Cr~ (3) in practical samples. (2) the recognition properties of benzimidazolyl Hydrazone ligands to Bi~ (3) have been studied. Three benzimidazolyl hydrazone ligands, (E) N- (4-nitrophenyl methylene) -1H-benzimidazole-2-acyl, have been synthesized. Hydrazone (L3), (E)-N- (2H4-dichlorophenyl)-1H-benzimidazole-2-acylhydrazone (L4) and (E)-N- (3-methyl-4-hydroxyphenylene methyl) -1H-benzimidazole-2-acylhydrazone (L5). By optimizing the experimental conditions, an analytical method for the determination of bismuth (III) in CH3OH system was established by ultraviolet spectrophotometry. The results show that the complexation of ligand L3, L4 and L5 with Bi~ (3) is accompanied by red shift of absorption peak and enhancement of absorbance. Under the optimum experimental conditions, the absorbance of Bi~ (3) -L complex and the concentration of Bi~ (3) in the range of 0.21 ~ 6.48 渭 g 路m ~ (-1) ~ (-1) from Lamberbilt's law, the detection limits are 95.51 ~ 92.16 and 55.80 ng mL-1., respectively. By Job's plot method, the stoichiometric ratio of L3, L4 and L5 to Bi~ (3) is 1: 1. The binding constants obtained by Benesi-Hildebrand equation are 1.42 脳 104 and 1.47 脳 104dm3 mol-1., respectively. The complexation reaction between three ligands and trivalent bismuth is exothermic and spontaneous. The binding sites of Bi~ (3) to ligands were deduced by IR spectra and quantum chemistry calculations. The effects of ligand structure on the complexation properties of Bi~ (3) were studied. The method has been applied to the determination of bismuth in water and gastric medicine with satisfactory results.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O626.23;O657.3

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