钪—黄酮类配合物作为荧光传感器选择性识别磷酸二氢根离子及其应用

发布时间：2020-05-13 22:18

【摘要】：磷酸二氢根离子在化学和生物发展进程中起着至关重要的作用。对于磷酸二氢根离子的选择性检测已经成为了众多科研领域的研究热点之一;氟离子在体内含量的多少,危及着人类的健康,因此能够选择性识别氟离子,也吸引了众多研究者们的追捧与关注。因此本文以一系列黄酮类化合物对金属离子的识别研究为基础,成功地制备了以钪-黄酮类配合物,铝-黄酮类配合物作为荧光传感器,重点考察了钪-黄酮类荧光传感器在识别磷酸二氢根离子过程中的专一性的研究,与此同时进一步完善了铝-黄酮类荧光传感器在识别氟离子过程中的专一性的研究。完成的工作主要有:1、合成了一系列黄酮类化合物(3-3m)。3-3m的结构通过核磁~1H NMR,~(13)C NMR的表征结果进行验证。考察了黄酮类化合物(3-3m)在CH_3CN/H_2O溶液下对金属离子的选择性情况。其中3,3a,3b这三种黄酮类化合物在CH_3CN/H_2O = 1:4的体系下对Sc~(3+)和Al~(3+)都有很好的识别,在365 nm荧光灯下颜色均由绿色变为蓝色。通过荧光滴定实验、Job'splot、高分辨质谱确定了 3,3a,3b分别与Sc~(3+)、A1~(3+)的可能的定量关系。根据Benesi-Hildebrand方程计算了 Sc-3,Sc-3a,Sc-3b,Al-3,Al-3a,Al-3b 的结合常数。2、考察了 Sc-3,Sc-3a,Sc-3b这三种荧光传感器在CH_3CN/H_2O=1:4混合体系下对阴离子的识别情况。通过选择性实验可知:Sc-3,Sc-3a,Sc-3b这三种荧光传感器对磷酸二氢根离子的识别有专一性;通过竞争实验可知:Sc-3,Sc-3a,Sc-3b这三种荧光传感器对磷酸二氢根离子有较高的抗干扰性能;通过浓度滴定实验可知:Sc-3,Sc-3a,Sc-3b这三种荧光传感器在磷酸二氢根离子浓度分别2.5μM,8μM,5μM下荧光被完全淬灭。根据Stem-Volmer方程计算出淬灭常数,推测出可能的淬灭的机制。3、考察了 Al-3,Al-3a,Al-3b这三种荧光传感器在CH_3CN/H_2O=1:4混合体系下对阴离子的识别情况。通过选择性实验可知:Al-3,Al-3a,Al-3b这三种荧光传感器对氟离子的识别有专一性;通过抗干扰实验可知:Al-3,Al-3a,Al-3b这三种荧光传感器对氟离子有较好的抗干扰性能。通过浓度滴定实验可知:Al-3,Al-3a,Al-3b这三种荧光传感器在氟离子浓度分别为9 μM,10 μM,6μM下荧光被完全淬灭,根据Stern-Volmer方程计算出淬灭常数,推测出可能的淬灭机制。4、考察了 Sc-3,Sc-3a,Sc-3b这三种荧光传感器加入磷酸二氢根离子的循环情况,实验结果表明Sc-3荧光传感器的灵敏性,选择性,荧光衰减等方面优于Sc-3a,Sc-3b这两种荧光传感器。5、考察了 Al-3,Al-3a,Al-3b这三种荧光传感器加入氟离子的循环情况,实验结果表明Al-3荧光传感器的灵敏性,选择性,荧光衰减等方面优于Al-3a,Al-3b这两种种荧光传感器。6、利用红外光谱,荧光滴定实验,高分辨质谱以及Job's plot等方法推测3,3a,3b分别对Sc~(3+),A1~(3+)的识别机理。7、考察了 Sc-3,Sc-3a,Sc-3b,Al-3,A-3a,Al-3b这六种配合物的 pH试纸应用。它表明了 Sc-3,Sc-3a,Sc-3b配合物在H_2PO_4~-和Sc~(3+)之间具有良好的可逆性;与此同时Al-3,Al-3a,Al-3b配合物在F-与Al~(3+)之间也具有良好的可逆性。
【图文】：

示意图,组成部分,前线轨道理论,激发态分子

３ｂ邋ＰＥＴ型传感器的工作原理；３ｃ，邋３ｄ邋ＰＥＴ机理前线轨道理论示意图逡逑Ｆｉｇ．３ａ，邋３ｂ邋Ｔｈｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ＰＥＴ邋ｃｈｅｍｏｓｅｎｓｏｒ；邋３ｃ，，邋３ｄ邋Ｆｒｏｎｉｔｅｒ邋ｏｒｂｉｔａｌ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｄｉａｇｒａｍｓ逡逑ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ＰＥＴ逡逑ｂ）激发态分子内的质子转移（ＥＳＩＰＴ，邋ｅｘｃｉｔｅｄ邋ｓｔａｔｅ邋ｉｎｔｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｐｒｏｔｏｎ逡逑

示意图,过程,示意图,异构化

图５邋ＦＲＥＴ过程的示意图逡逑Ｆｉｇ．５邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＦＲＥＴ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑ａｎｇ课题组（Ｗｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００７）于２００７年首次报道了含有Ｃ＝Ｎ基团的传感Ｌ邋（图６）。分子Ｌ在乙腈体系中受到刺激后，分子内发生Ｃ＝Ｎ异构化，
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3;O641.4

【参考文献】