2-芳基-咪唑并吩嗪類(lèi)衍生物的合成及其離子識(shí)別性能研究.pdf

1、陰,陽(yáng)離子識(shí)別是主客體化學(xué)重要的組成部分。每一種離子識(shí)別受體的出現(xiàn),不僅僅能加快主客體化學(xué)的發(fā)展,還極大地豐富了主客體化學(xué)的內(nèi)容。近年來(lái),通過(guò)廣大科學(xué)研究者的努力,離子識(shí)別研究工作取得了非常優(yōu)越的成績(jī)。但是,隨著科學(xué)研究的更進(jìn)一步發(fā)展,設(shè)計(jì)合成新型的陰,陽(yáng)離子識(shí)別受體依然非常具有挑戰(zhàn)性。吩嗪類(lèi)化合物具有很大的剛性平面,因此該類(lèi)化學(xué)物擁有很好的光,電,磁性質(zhì),長(zhǎng)期以來(lái)被人們廣泛應(yīng)用于光,電,磁材料的研究中,但是,此類(lèi)化合物很少被用于主客體

2、化學(xué),特別是陰,陽(yáng)離子識(shí)別中。本論文主要研究咪唑并吩嗪類(lèi)衍生物的合成及其陰,陽(yáng)離子識(shí)別性能。
　　第一部分的研究工作,我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一種不含硫的,可循環(huán)利用的二價(jià)汞離子熒光傳感器,該傳感器以吩嗪基團(tuán)為信號(hào)報(bào)告基團(tuán),以呋喃環(huán)中的氧原子和咪唑上的氮原子為識(shí)別位點(diǎn),傳感器分子能在DMSO/H2O(6:4)的HEPES緩沖體系中高選擇性單一檢測(cè)識(shí)別 Hg2+離子,而其它共存離子對(duì)該識(shí)別過(guò)程幾乎沒(méi)有影響。此外,該受體分子對(duì)Hg2+的最低檢測(cè)

3、限為1.6×10-7 M。同時(shí),我們制備了負(fù)載有該受體分子的檢測(cè)試紙,該試紙能夠很好檢測(cè)溶液中的 Hg2+,同樣不受其它共存離子的干擾,該檢測(cè)試紙有方便攜帶,快速檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。
　　在第二部分的研究工作中,我們以吩嗪基團(tuán)為信號(hào)報(bào)告基團(tuán),以苯酚中的羥基和咪唑上的氮原子為識(shí)別位點(diǎn),設(shè)計(jì)合成了一種高選擇性的Fe3+離子熒光傳感器,該傳感器分子能在DMSO溶液中,單一選擇性識(shí)別檢測(cè)Fe3+離子,不受其它共存離子的干擾,最低檢測(cè)線(xiàn)為4.8×1

4、0?6M。同時(shí),我們通過(guò)紅外譜圖,質(zhì)譜驗(yàn)證了該受體分子對(duì)Fe3+離子的識(shí)別機(jī)理。同樣的,我們制備了負(fù)載有該受體分子的檢測(cè)試紙,該試紙可用來(lái)檢測(cè)溶液中的Fe3+離子,具有攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)。
　　在第三部分的研究工作中,我們合成了一種可循環(huán)利用的三價(jià)鐵離子熒光傳感器,該傳感器分子以吩嗪基團(tuán)為信號(hào)報(bào)告基團(tuán),以萘酚中的羥基和咪唑上的氮原子為識(shí)別位點(diǎn),該傳感器分子能在純DMSO溶液中單一檢測(cè)識(shí)別Fe3+離子,同時(shí),當(dāng)主體分子和Fe3+離子作用

5、后,在該體系中加入H2PO4-離子,主體分子能恢復(fù)到識(shí)別前的狀態(tài),可再次訓(xùn)話(huà)利用來(lái)識(shí)別 Fe3+離子。因此,該主體分子與Fe3+的金屬配合物可用來(lái)單一熒光檢測(cè)磷酸二氫離子離子。我們通過(guò)紅外,質(zhì)譜,驗(yàn)證了該循環(huán)識(shí)別過(guò)程的機(jī)理。同時(shí),我們制備了兩種分別負(fù)載有傳感器分子和金屬配合物的檢測(cè)試紙,該試紙能夠很好地檢測(cè)Fe3+離子和H2PO4-,具有快速檢測(cè),攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)。
　　在第四部分的研究工作中,我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一種在長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)單一

6、可循環(huán)檢測(cè)三價(jià)鐵離子和磷酸二氫離子。的熒光傳感器。由于,該傳感器分子熒光發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng),因此,能有效的減少對(duì)環(huán)境和生物體的輻射影響。該傳感器分子能在長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi),可循環(huán)五次以上檢測(cè)Fe3+與H2PO4-離子,檢測(cè)過(guò)程不受其它共存離子的影響。我們通過(guò)紅外光譜,質(zhì)譜驗(yàn)證了我們所提出的循環(huán)識(shí)別機(jī)理。同時(shí)制備了負(fù)載有傳感器分子的檢測(cè)試紙,該試紙能夠很好地檢測(cè)溶液中的 Fe3+離子而不受其它離子的干擾。
　　在第五部分的研究工作中,我們?cè)O(shè)計(jì)合

7、成了一種基于咪唑并吩嗪基衍生物與Zn2+,Cd2+的金屬配合物為受體的陰離子識(shí)別傳感器,該傳感器能在長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)高選擇性單一檢測(cè)磷酸二氫根離子,不受其它共存離子的干擾。該識(shí)別過(guò)程利用了扭曲的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)(TICT)移到正常分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)機(jī)理的轉(zhuǎn)換。我們分別用核磁,紅外,質(zhì)譜以及 DFT密度泛函數(shù)理論計(jì)算證明了我們所提出識(shí)別機(jī)理的正確性。最后,我們制備了分別負(fù)載有兩種金屬配合物的磷酸二氫根檢測(cè)試紙,該試紙均能快速方便的檢測(cè)溶液中

8、的磷酸二氫根離子而不受其它共存離子的干擾。
　　在最后一部分工作中,我們提出了一種新的設(shè)計(jì)離子識(shí)別受體的思路,即利用超分子自組裝的理念,設(shè)計(jì)了氰根離子識(shí)別傳感器 S4,該傳感器分子能在純水相中高選擇性的單一熒光檢測(cè) CN-離子,識(shí)別過(guò)程不受其它共存離子的干擾,我們利用XRD粉末衍射,ESI-MS質(zhì)譜,以及1H NMR核磁滴定實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了我們所提出的超分子自組裝機(jī)理。因此,我們提出了一種新的離子識(shí)別受體設(shè)計(jì)思路,即,利用超分子自組裝