氟離子水溶性熒光探針的合成與性能研究.pdf

1、離子是離子半徑最小的陰離子，其具有與眾不同的自身性質(zhì)，對(duì)人體骨骼方面的 健康起著舉足輕重的作用，在治愈齲齒和骨質(zhì)疏松癥等方面具有重要作用，但是過量的攝入又會(huì)引起牙齒或者骨質(zhì)‘氟中毒’。近年來，能夠高效、靈敏的識(shí)別氟離子的熒光探針逐漸成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。 含有機(jī)硼基團(tuán)的化合物與氟離子之間具有路易斯酸堿作用，可以對(duì)氟離子實(shí)現(xiàn)專一性識(shí)別，逐漸引起人們的重視，本文對(duì)含有機(jī)硼基團(tuán)的氟離子探針進(jìn)行了探索。共合成了7種化合物，系統(tǒng)研究了所合成化合

2、物的光物理性質(zhì)(包括線性吸收、單光子熒光與雙光子熒光性質(zhì))，并重點(diǎn)研究了化合物對(duì)氟離子的識(shí)別性質(zhì)。文中第二章介紹了探針化合物的合成與表征；第三章介紹了探針化合物的線性光物理性質(zhì)；第四章介紹了部分探針化合物的雙光子熒光性質(zhì)；第五章為本文重點(diǎn)，研究了其中6種探針化合物與氟離子之間的響應(yīng)；第六章系統(tǒng)的總結(jié)了各種探針化合物之間性質(zhì)的對(duì)比。 文章中化合物按照有機(jī)硼基團(tuán)的不同分為兩類：
　　 1、二米基硼類化合物1-5 1、合成與表征

3、>　　 本文合成了兩類共7種不同的有機(jī)硼化合物，對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)表征，所有化合物都能夠在固態(tài)或在普通溶劑中保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。
　　 2、線性光物理性質(zhì)的研究
　　 系統(tǒng)研究了探針化合物的線性光物理性質(zhì),包括線性吸收和單光子熒光性質(zhì),研究表明有機(jī)硼基團(tuán)是熒光很好的基團(tuán),所有探針化合物都具有較強(qiáng)的熒光發(fā)射:溶劑極性對(duì)化合物的吸收光譜表現(xiàn)出較小的影響,而由于分子極性不同,熒光光譜表現(xiàn)出不同的溶劑依賴性,化合物2是A-兀-A1型分子

4、,熒光光譜表現(xiàn)出較弱的溶劑效應(yīng),在溶劑中普遍具有較強(qiáng)的熒光發(fā)射。而化合物1,3-5表現(xiàn)出較強(qiáng)的溶劑效應(yīng),隨溶劑極性增加,熒光光譜紅移。
　　 3、雙光子吸收與熒光性質(zhì)
　　 本文研究了化合物1-5的雙光子熒光性質(zhì),研究表明在一定范圍內(nèi),雙光子熒光強(qiáng)度與入射光的能量的平方成正比。對(duì)于這些化合物而言,在最大單光子吸收波長(zhǎng)的兩倍處附近觀察到最大的雙光子吸收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了這些具有雙光子熒光性質(zhì)的上轉(zhuǎn)換熒光的雙光子激發(fā)機(jī)制。將化

5、合物3和它的反應(yīng)前體做對(duì)比,研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)硼基團(tuán)的引入大大提高了化合物的雙光子熒光強(qiáng)度。化合物4和與其對(duì)應(yīng)的單枝化合物的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),雙枝化合物4的雙枝之間存在耦合作用,有效提高了化合物的雙光子熒光強(qiáng)度。
　　 4、化合物與氟離子之間的響應(yīng)
　　 二米基硼基團(tuán)和硼酸基團(tuán)都是能夠?qū)Ψx子專一性識(shí)別的基團(tuán),但兩者之間識(shí)別機(jī)理不同,文中對(duì)其中6種化合物與氟離子之間的響應(yīng)做了詳細(xì)的研究,特別是在含水條件下對(duì)氟離子的響應(yīng),研究發(fā)現(xiàn),

6、在有機(jī)溶劑中這6種化合物都能夠快速有效的對(duì)氟離子專一識(shí)別,而在含水條件下部分化合物表現(xiàn)出較弱的識(shí)別性能,例如化合物1,3和4,但是化合物2,6和7在有水條件對(duì)氟離子做出很好的響應(yīng),尤其是6和7能夠在純水中與氟離子結(jié)合,通過吸收光譜表現(xiàn)出光譜變化,取得了很好的效果。研究表明帶正電荷吸電子基團(tuán)的引入,對(duì)硼中心具有吸電子效應(yīng),增強(qiáng)了它的路易斯酸性,從而增強(qiáng)了它與氟離子之間的結(jié)合,因此表現(xiàn)出較好的耐水性。研究同時(shí)表明兀共軛體系的延長(zhǎng)對(duì)化合物與氟