基于苯并咪唑和酰腙類離子識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)境檢測方面對重金屬和過渡金屬離子的定量檢測和定性分析具有非常重要的意義；同時，陰離子檢測在化學(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)計一種結(jié)構(gòu)簡單，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。
　　本研究分為四個部分：第一章：介紹了分子識別的概念、離子識別的原理、研究意義以及主客體作

2、用中氰根陰離子及陽離子識別的最新研究進(jìn)展。根據(jù)主客體識別原理的不同，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)作為識別基團(tuán)，同時也增加了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，同時又形成分子內(nèi)的氫鍵作用從而達(dá)到識別的目的。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，而其它競爭性離子的加入，L1則在顏色和光譜性能上沒有明顯變化，L1可以實現(xiàn)對CNˉ的單一選擇性的熒光識別檢測。該傳感器分子對CNˉ的熒光最低檢測限為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的檢測試紙條，該試紙條能夠方便、快速、高效的檢測CNˉ，具有很好的實際應(yīng)用價值。第三章：設(shè)計

5、合成了一種基于酰腙為識別位點，萘環(huán)為信號報告基團(tuán)的結(jié)構(gòu)簡單的受體分子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CNˉ離子。在含有其他競爭陰離子的受體分子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的最低檢測限，同樣，傳感器L2對CNˉ的最低檢測濃度遠(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檢測試紙條，該試紙能夠方便高效的檢測水溶液中的CNˉ離子。這個受體分子L2能夠作為一種潛在的傳感器實際應(yīng)用于水溶液中檢測氰根離子。第四章：設(shè)計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，其他競爭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