基于有機(jī)硅的氟離子探針合成與性能研究.pdf

1、氟元素是所有陰離子中半徑最小的，這使得其電荷密度高，有著非常獨(dú)特的物化性質(zhì)。同時(shí)氟離子與生物體活動(dòng)也息息相關(guān)。所以近年來，設(shè)計(jì)能夠高效靈敏在水溶液中對(duì)氟離子進(jìn)行識(shí)別的探針得到了廣泛的研究與發(fā)展。
　　氟離子探針可以分為氫鍵型、金屬離子配位型等等。但是在所有的氟離子探針當(dāng)中，硅氧鍵斷裂反應(yīng)型探針具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槠淇梢栽诤芤褐懈咝АＲ坏淖R(shí)別氟離子。所以本文基于氟離子在水環(huán)境中可以誘使硅氧鍵斷裂形成硅氟鍵的機(jī)理，對(duì)有機(jī)硅體

2、系探針進(jìn)行了深入而詳細(xì)的探索。這類反應(yīng)型探針無論是在穩(wěn)定性還是識(shí)別靈敏度都有助于提升在水溶液中對(duì)于氟離子的識(shí)別，也為未來的生物應(yīng)用奠定了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。
　　本論文合成了三個(gè)體系共六個(gè)氟離子探針，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合氧化石墨烯得到納米復(fù)合探針材料，實(shí)現(xiàn)了氟離子敏感識(shí)別。
　　體系一:
　　(1)查爾酮/橙酮類化合物1-3
　　體系二:
　　(2)吡啶鹽類化合物4和5
　　體系三:
　　(3)熒光素化

3、合物6
　　1、化合物合成與表征
　　合成了六個(gè)小分子氟離子探針，對(duì)其進(jìn)行了核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、質(zhì)譜和晶體結(jié)構(gòu)的表征。與氧化石墨烯通過π-π堆積得到納米復(fù)合探針材料，對(duì)其進(jìn)行了紅外、掃描電子顯微鏡、EDS等表征，證明了納米復(fù)合材料的成功制備。
　　2、探針對(duì)氟離子的識(shí)別
　　系統(tǒng)研究了小分子探針在水溶液中對(duì)氟離子的識(shí)別。由于有機(jī)硅基團(tuán)形成的識(shí)別位點(diǎn)的存在，化合物1-6都可以在水溶液中實(shí)現(xiàn)專一的識(shí)別氟離子。

4、其中化合物1-3和5屬于典型的熒光“turn-off”型。在加入氟離子后熒光變化均超過50％，特別是化合物2熒光減弱超過80％，裸眼觀察到明顯的熒光猝滅。化合物4與6是熒光“turn-on”型，特別是化合物6的純水溶液加入氟離子之后溶液由無色變?yōu)槊髁恋臒晒恻S。經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)化合物6的熒光檢測(cè)限為6.17×10-7μM。結(jié)合原位核磁共振氫譜與質(zhì)譜證明其識(shí)別機(jī)理為氟離子引發(fā)硅氧鍵的斷裂。
　　3、氧化石墨烯納米探針材料對(duì)氟離子的識(shí)別

5、r>　　為了進(jìn)一步提高探針分子的氟離子識(shí)別靈敏性，在體系中引入了氧化石墨烯。通過大共軛環(huán)之間π-π堆積作用制備而成的納米材料GO-1-6。所得納米探針復(fù)合材料均保留了化合物1-6的吸收熒光特點(diǎn)。除此之外還增加了親水性、提高靈敏度、降低了響應(yīng)時(shí)間。特別是對(duì)比化合物2與GO-2可以發(fā)現(xiàn):GO-2飽和當(dāng)量數(shù)下降了80％，且響應(yīng)時(shí)間從＞4000s下降到＜5s左右?？梢哉J(rèn)為氧化石墨烯優(yōu)良的活化作用以及親水性對(duì)于提高氟離子的識(shí)別是非常有效的。