基于苯并咪唑和酰腙類離子識(shí)別受體的合成及性能研究.pdf

1、近年來，在醫(yī)藥、食品安全、臨床和生物環(huán)境檢測(cè)方面對(duì)重金屬和過渡金屬離子的定量檢測(cè)和定性分析具有非常重要的意義；同時(shí)，陰離子檢測(cè)在化學(xué)領(lǐng)域、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)中也扮演著十分重要的作用。因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于合成，方便快捷，具有高選擇性，高靈敏度和水溶性的金屬陽離子和陰離子的比色/熒光傳感器分子，在超分子化學(xué)領(lǐng)域具有著非常重要的研究意義。
　　本研究分為四個(gè)部分：第一章：介紹了分子識(shí)別的概念、離子識(shí)別的原理、研究意義以及主客體作

2、用中氰根陰離子及陽離子識(shí)別的最新研究進(jìn)展。根據(jù)主客體識(shí)別原理的不同，將其可分為以下5大類：⑴脫質(zhì)子型離子受體分子；⑵氫鍵作用型離子傳感器；⑵特殊反應(yīng)型離子探針；⑷陰陽離子配位作用型離子傳感器；⑸基于其它作用機(jī)理的離子傳感器。第二章：設(shè)計(jì)合成了一種基于苯并咪唑的高選擇性、高靈敏度、能夠快速有效地檢測(cè)水相中的CNˉ的熒光傳感器L1。該受體分子以萘環(huán)作為熒光基團(tuán)，引入苯并咪唑基團(tuán)作為識(shí)別基團(tuán)，同時(shí)也增加了L1的親水性。利用1H NMR、13C

3、 NMR、ESI-MS證明，CNˉ離子的加入，使得主體分子L1中的苯并咪唑基團(tuán)上的NH質(zhì)子和萘環(huán)上的OH質(zhì)子發(fā)生脫質(zhì)子作用，同時(shí)又形成分子內(nèi)的氫鍵作用從而達(dá)到識(shí)別的目的。向含有L1的溶液中加入各種陰離子（Fˉ，Clˉ，Brˉ，Iˉ，AcOˉ，H2PO4ˉ，HSO4ˉ，ClO4ˉ，CNˉ和SCNˉ）的溶液，在CNˉ加入之前L1溶液顯示出較弱的熒光強(qiáng)度，其熒光量子產(chǎn)率為Φf=0.34，當(dāng)在CNˉ加入后L1的熒光顯著增強(qiáng)，表現(xiàn)出高的熒光量子產(chǎn)

4、率（Φf=0.50），并且溶液顏色由淺藍(lán)色變?yōu)樯钏{(lán)色，而其它競(jìng)爭(zhēng)性離子的加入，L1則在顏色和光譜性能上沒有明顯變化，L1可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CNˉ的單一選擇性的熒光識(shí)別檢測(cè)。該傳感器分子對(duì)CNˉ的熒光最低檢測(cè)限為8.8×10-8 mol/L，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定的飲用水中氰根濃度1.9×10-6 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)。另外，我們還制作了含有L1的檢測(cè)試紙條，該試紙條能夠方便、快速、高效的檢測(cè)CNˉ，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。第三章：設(shè)計(jì)

5、合成了一種基于酰腙為識(shí)別位點(diǎn)，萘環(huán)為信號(hào)報(bào)告基團(tuán)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的受體分子L2，傳感器L2在含水40％的DMSO溶液中能夠通過熒光和紫外雙通道高效快速和專一地檢測(cè)CNˉ離子。在含有其他競(jìng)爭(zhēng)陰離子的受體分子L2的溶液中，只有CNˉ的加入能夠使L2溶液的顏色在紫外和熒光上發(fā)生由無色到黃色的變化，而其他陰離子的加入沒有引起L2明顯的變化。通過紫外和熒光光譜的研究表明，該傳感器分子L2對(duì)CNˉ分別表現(xiàn)出6.9×10-7 mol/L和1.20×10-9

6、 mol/L的最低檢測(cè)限，同樣，傳感器L2對(duì)CNˉ的最低檢測(cè)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于WHO規(guī)定的1.9×10-6 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)。此外，我們制備了負(fù)載有L2的CNˉ檢測(cè)試紙條，該試紙能夠方便高效的檢測(cè)水溶液中的CNˉ離子。這個(gè)受體分子L2能夠作為一種潛在的傳感器實(shí)際應(yīng)用于水溶液中檢測(cè)氰根離子。第四章：設(shè)計(jì)合成了一種含有酰腙結(jié)構(gòu)單元的傳感器分子L3，受體分子L3在DMSO溶液中，紫外-可見吸收光譜上能夠裸眼、單一選擇性的識(shí)別重金屬離子Cu2+；在D

7、MSO/H2O（v/v,2:8）的含水體系中，L3能夠裸眼和高效選擇性檢測(cè)CNˉ離子。在含有傳感器L3的DMSO溶液中加入各種陽離子（Fe3+，Hg2+，Ag+，Ca2+，Cu2+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cr3+和Mg2+）發(fā)現(xiàn)，只有Cu2+能夠使得L3的紫外-可見光譜性質(zhì)發(fā)生變化，并且溶液顏色由無色變?yōu)樯铧S色，其他競(jìng)爭(zhēng)陽離子的加入主體分子L3則沒有發(fā)生明顯的變化。通過向傳感器L3溶液中加入Cu2+后的溶液顏