基于偶氮苯衍生物的双光子异构化及铁离子探针特性研究

发布时间：2017-10-21 10:41

  本文关键词：基于偶氮苯衍生物的双光子异构化及铁离子探针特性研究

  更多相关文章： 偶氮苯 双光子 光异构化 光物理特性 探针

【摘要】：偶氮苯及其衍生物作为一种光响应材料一直以来备受关注。在光刺激下,偶氮苯类化合物能够发生顺反异构化,并且伴有颜色、溶解性、折射率、极性等性质的改变。基于其优良的光响应特性,偶氮苯类化合物在液晶,非线性光学,全息光栅以及光存储等方面得到了广泛的应用。然而,基于偶氮苯衍生物的双光子诱导异构化特性及在离子识别方面的应用还少见报道。本论文基于自主合成的一种偶氮苯衍生物AOB-t8,利用红光诱导实现了其从反式结构到顺式结构的转变;系统研究了AOB-t8在阳离子识别方面的物理化学行为和机制。本论文的具体研究内容和取得的结果如下:近几年来,利用偶氮苯异构化特性作为光开关在调控生物目标分子结构和功能方面的研究引起了人们的极大兴趣。然而,偶氮苯化合物异构化通常需要紫外光诱导,考虑到细胞和组织对紫外光散射非常严重,以及紫外光可能会导致细胞的凋亡或者触发一些不必要的响应,因而限制了偶氮苯化合物分子在生物体系的应用。为此,利用可见光诱导偶氮苯化合物分子的异构化成为新材料开发和研究的重要方向。本论文一方面通过双光子激发,利用红光实现了偶氮苯衍生物(AOB-t8)的异构化,利用吸收光谱、荧光光谱以及荧光寿命等方法对AOB-t8的反-顺异构化特性进行了研究,并通过非线性Z扫描技术获得了AOB-t8的双光子吸收系数,确定了AOB-t8异构化过程中的动力学参数。金属离子荧光探针凭借高选择性和高灵敏度在环境检测、化学分析、生物领域中扮演着非常重要的角色。近些年来,人们对识别和检测过渡金属离子的荧光探针产生了极大的兴趣,报道了很多关于Cu~(2+),Pb~(2+),Zn~(2+),Hg~(2+)的荧光探针。但是关于偶氮苯衍生物的荧光探针还很少。本文另一方面利用偶氮苯衍生物(AOB-t8)在荧光方面实现了对Fe~(3+)的特异性检测。研究发现,Fe~(3+)通过螯合作用导致AOB-t8分子荧光的淬灭,同时通过红外光谱、拉曼光谱以及Job’s plot曲线分析证明了探针AOB-t8分子与Fe~(3+)之间的结合模式,通过Stern-Volmer曲线得出配合物的结合常数为6.07×103 M~(-1)。通过紫外光的照射,发现Fe~(3+)明显加速了AOB-t8分子的光异构化进程。同时,通过强螯合剂柠檬酸的作用,可将AOB-t8分子从Fe~(3+)上进行了取代,从而实现了AOB-t8分子荧光的恢复和离子探针的可重复利用。总之,本论文一方面通过双光子诱导实现了偶氮苯衍生物AOB-t8分子的异构化,使用可见光诱导AOB-t8分子的异构化有利于其作为光开关在生物体系的应用。另一方面,利用AOB-t8分子实现了对Fe~(3+)的特异性检测,并对其中的物理化学机制进行了系统研究,表明AOB-t8在Fe~(3+)的检测方面具有一定的潜在应用价值。
【关键词】：偶氮苯 双光子 光异构化 光物理特性 探针
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 偶氮苯化合物的基本概念10-11
• 1.2 偶氮苯化合物的光致变色特性11
• 1.3 偶氮苯化合物光致变色的机理11-13
• 1.4 影响偶氮苯类化合物光致变色性能的因素13-15
• 1.5 偶氮苯类化合物在光学领域的应用15-17
• 1.5.1 偶氮苯类化合物在液晶方面的应用15-16
• 1.5.2 光取向材料方面的应用16-17
• 1.6 选题意义和研究内容17-19
• 参考文献19-22
• 第二章 荧光分子探针的设计和识别原理22-32
• 2.1 荧光分子探针的研究进展22
• 2.2 荧光分子探针的设计原理22-23
• 2.3 荧光分子探针的识别原理23-29
• 2.3.1 光诱导电子转移（PET）机理24-26
• 2.3.2 分子内电荷转移（ICT）机理26
• 2.3.3 荧光共振能量转移（FRET）机理26-27
• 2.3.4 聚集诱导荧光探针27-29
• 参考文献29-32
• 第三章 基于偶氮苯衍生物AOB-t8的双光子异构化及动力学研究32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 实验部分33-34
• 3.2.1 实验材料和样品的合成33
• 3.2.2 表征方法33-34
• 3.3 结果与讨论34-40
• 3.3.1 trans-AOB-t8的光物理特性34-35
• 3.3.2 双光子诱导trans-AOB-t8的异构化35-37
• 3.3.3 trans-AOB-t8的双光子吸收系数37-38
• 3.3.4 双光子诱导过程中trans-AOB-t8的动力学分析38-40
• 3.4 总结40-41
• 参考文献41-44
• 第四章 基于偶氮苯衍生物AOB-t8铁离子荧光探针及其分子特性的研究44-62
• 4.1 引言44-45
• 4.2 实验部分45-46
• 4.2.1 实验药品45
• 4.2.2 样品的制备45
• 4.2.3 表征方法45-46
• 4.3 结果与讨论46-56
• 4.3.1 trans-AOB-t8的离子响应46-50
• 4.3.2 AOB-t8和Fe~(3+)的结合模式50-52
• 4.3.3 Fe~(3+) 对AOB-t8分子构型的影响52-54
• 4.3.4 探针的可逆性54-56
• 4.4 总结56-57
• 参考文献57-62
• 第五章 工作总结62-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录63-64
• 致谢64-65

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