一类含对羟基苯酚查尔酮结构的新型氰根离子受体的制备及性能研究

发布时间：2020-05-18 16:09

【摘要】：阴离子受体的设计、合成及其性能研究是阴离子定性和定量检测的重要内容之一,也是超分子化学研究的前沿科学。氰根离子(CN~-)广泛应用于各种工业生产中:如合成纤维、医药农药、金矿开采、电锻电镀、金属冶炼等,具有极强的毒性,是一种很容易通过如口鼻黏膜或者皮肤等途径进入人体或动物的物质,严重影响人体的血管、呼吸、神经及视觉等系统和器官,属于6级剧毒物,对生物体和环境危害比较大,世界卫生组织(WHO)规定饮用水中的氰化物总浓度不超过1.9×10~(-6) mol·L~(-1)。已报道检测CN~-的方法包括色谱法、电化学法、化学滴定法、流动注射分析技术、伏安分析法等,比色法/光谱法由于使用方法简单、灵敏度高、不需要昂贵仪器等优势,受到了科研工作者越来越多的关注。因此设计结构简单、响应迅速、选择性高、灵敏度高的CN~-受体已成为当前科学研究领域的热点,具有十分重要的研究意义与应用价值。论文设计合成了一类含有酚羟基为识别位点的CN~-受体分子,利用“裸眼”识别和紫外可见吸收光谱变化等对其识别性能进行了研究,该类受体分子具有合成简单、响应快速、灵敏度高等特点。主要包括以下五部分:第一章:介绍了超分子化学的含义及其在主客体化学的研究进展。CN~-的来源、应用及毒性效应。根据受体分子与CN~-作用机理的不同,综述了近年来识别CN~-的受体分子类型,包括氢键型、去质子型、亲核加成型、金属配位型和基于其他机理的CN~-受体共五类,并对国内外CN~-识别与检测的相关研究现状和进展进行简要概述。在文献综述的基础上,提出了论文的设计思路和研究方法。第二章:设计合成了三种含有对羟基苯酚的查尔酮受体p-BHR_1,p-BHR_2,p-BHR_3,采用~1H-NMR、~(13)C-NMR验证其分子结构。考察了三种受体在乙腈-水(9:1,v/v)溶液中对不同阴离子(包括CN~-、F~-、Cl~-、Br~-、I~-、AcO~-、HSO_4~-、H_2PO_4~-、NO_3~-)的特异性识别、抗阴离子干扰能力、响应时间和最低检出限等,发现三种单体均能特异性识别CN~-。溶液由无色变为亮黄色,实现了对CN~-的光谱和“裸眼”识别,采用连续滴定法研究了受体分子与CN~-的相互作用及检测范围,其中p-BHR_3的检出限最低为1.01×10~-66 mol·L~(-1)。应用等摩尔连续变化法和核磁滴定的方法验证了受体分子与CN~-间的结合常数和作用机理。第三章:设计合成了两种含有对羟基苯酚和吡啶基团的CN~-受体p-HPPR_1和p-HPPR_2。在受体分子的乙醇-水(9:1,v/v)溶液中加入CN~-后,溶液由无色变为亮黄色和橙色,而其他离子不会引起明显变化,可以特异性识别CN~-。通过UV-Vis吸收光谱研究了受体分子与CN~-的相互作用,p-HPPR_2的最低检出限可达1.50×10~(-7)mol·L~(-1),该类受体分子具有合成简单、响应快速、灵敏度高等特点。核磁滴定显示受体分子与CN~-间作用机理为去质子作用和分子内电荷转移,受体分子应用于四种水样中CN~-的快速检测及分子逻辑功能的研究。第四章:设计合成了两种含有对羟基苯酚和吡啶溴摀盐的阴离子受体p-HPPBR_1,p-HPPBR_2,增强了受体的水溶性。在受体分子的乙腈-水(19:1,v/v)溶液中加入CN~-后,紫外光谱和“裸眼”观察均显示受体分子可以特异性识别CN~-,溶液由无色变为红棕色和蓝色,最低检出限分别为8.20×10~-77 mol·L~(-1)和5.10×10~(-7)mol·L~(-1)。核磁滴定方法证实了受体分子与CN~-间作用机理为去质子作用,由于该受体分子具有响应快速、灵敏度高和变色明显等特点,将其应用于四种水样中CN~-的检测及分子逻辑功能的研究,制作了含有受体分子的试纸用于实际水样的快速检测。第五章:总结与展望。本文合成了七种新型的CN~-比色受体,通过UV-Vis吸收光谱和核磁滴定等研究了受体对CN~-的特异性识别及作用机理。但目前含有羟基的CN~-受体因环境pH影响较大,只能在一定的酸、碱度范围内显色,且对溶剂要求较为严格。CN~-比色受体的研究主要集中在响应性能的研究上,在响应材料方面发展滞后,而将快速便捷的CN~-识别材料应用到实际样品中的检测更是少见。本研究内容将为开发一种使用方便、快速高效、经济适用的CN~-检测材料提供新思路。
【图文】：

图 1.1 超分子化学的研究领域Figure. 1.1 Research Field of Supramolecular Chemistry阴离子识别[10,11]作为分子识别研究的主要部分，是指主体分子和客体阴离子具有特殊的结构而能在合适的条件下通过共价键或非共价键的作用结合在一客体之间形成一些新的化学键，从而导致主体分子信号报告基团的光电特性（

图 1.2 各种阴离子受体作用的示意图Figure. 1.2 Aschematic of the role of anion receptors从二十世纪六七十年代至今，随着超分子化学越来越广泛而深入的研究，特大型仪器的引入和高新技术的不断提高，，科研人员对于阴离子识别超分子化有了更深层次的研究，并在不同的领域得到了广泛应用[13]，包括阴离子传感、
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 曲文娟;李文婷;张海丽;张有明;林奇;姚虹;魏太保;;一种在含水介质和食物样品中快速和高灵敏度的双通道检测氰根的化学传感器（英文）[J];有机化学;2018年07期

2 韩跃新;马艺闻;朱一民;高鹏;赵金菊;李建波;;黄铁矿表面氰根离子的吸附规律研究[J];金属矿山;2013年01期

3 郭鹏;翟秋阁;陈东辉;刘彦明;;荧光各向异性快速灵敏测量氰根阴离子[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2007年01期

4 许孙曲;徐筱妹;;水中总氰和游离氰根的测定[J];城镇供水;1996年01期

5 王先明;曾廷玉;;在线动态分离器[J];分析仪器;1988年02期

6 李茂国,王广凤,高迎春,方宾;纳米银修饰电极对痕量硫氰根的测定[J];理化检验(化学分册);2005年05期

7 张大青;周洪亮;;饮水中痕量氰根的分光光度测定法[J];燕山油化;1981年01期

8 袁波;王雪;吴光进;曾茵;龙尚俊;;电石炉净化系统废水中的氰根离子的测定[J];贵州科学;2016年04期

9 贾晶晶;贾艳辉;侯卫华;张国荣;;聚L-组氨酸/铁氰根修饰电极测定痕量银[J];化学试剂;2010年08期

10 黄志平;李书海;李慧卓;曾凯;;氰根离子荧光检测方法的研究进展[J];广东化工;2009年06期

相关会议论文 前10条

1 程晓斌;郑峰;魏太保;;一种基于柱[5]芳烃的氰根传感器承接的新型氰根诱导自组装机理[A];全国第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论会会议论文集（下）[C];2016年

2 仇启明;金琼花;孙静静;黄旭;;过渡金属与2,2’-联咪唑及硫氰根配合物的合成与晶体结构[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

3 王亚;历凤燕;蒋宁;许林;王宇超;;缺位杂多钼酸盐修饰的氰根配合物的合成、结构和磁性质[A];中国化学会第五届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2013年

4 周建梅;周黎明;王宁;刘波;陈俊祥;;荧光分子探针检测水中氰根离子可行性研究[A];2015年中国环境科学学会学术年会论文集（第一卷）[C];2015年

5 张绍亮;王新益;;基于氰根桥连的自旋交叉化合物[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会：无机化学[C];2014年

6 夏彬;王凯;王庆伦;马越;廖代正;;两个氰根桥连锰(Ⅱ)配位聚合物的晶体结构及磁性质[A];中国晶体学会第六届学术年会暨会员代表大会（功能分子晶体分会）论文摘要集[C];2016年

7 杨莉梓;陈嘉媚;姜隆;庄晓梅;鲁统部;;氮杂穴醚双核Co(Ⅱ)配合物对氰根的识别作用研究[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年

8 尹国维;杜为红;;鼠脑红蛋白突变体氰根络合物溶液NMR结构[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

9 潘峰;袁梅;朱文华;张元竹;高松;;两个一维链状结构氰根桥连的铬-锰配位聚合物的结构及磁性[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

10 矫成奇;刘雪茹;姜文静;文雯;刘涛;;氰根桥联的Fe~Ⅲ Mn~Ⅱ双金属链的构筑及磁性[A];第七届全国物理无机化学学术会议论文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前1条

1 记者 冯国梧;700吨氰化钠已找到 尚未发生大范围泄漏[N];科技日报;2015年

相关博士学位论文 前10条

1 史超;若干有机—无机杂化双金属氰根化合物的合成、表征及介电性质研究[D];东南大学;2018年

2 张绍亮;氰根桥连配合物的合成、结构和磁性研究[D];南京大学;2015年

3 张道鹏;氰根桥联异金属配合物的合成、晶体结构与磁性研究[D];山东大学;2010年

4 秦英恋;氰根桥联异金属配位骨架的合成、结构、及性质研究[D];山西师范大学;2013年

5 刘玉玲;基于二价金属—钴氰根的主客体型框架化合物的相变和介电性质研究[D];东南大学;2017年

6 赵长春;H_2 O_2 /SCN~- /Cu~(2+)/luminol 反应体系 化学纰光动力学与机理分析[D];中国矿业大学;2011年

7 周先树;反应型氰离子和硫醇探针合成及光谱研究[D];山西大学;2012年

8 王冕;检测有毒有害离子的荧光探针的设计、合成及其性质研究[D];中国农业大学;2016年

9 仝玉章;氰根及含氮多元环配体构筑的单离子磁体及磁性分子的合成、结构及性质研究[D];南开大学;2014年

10 刘少雄;电化学原位红外光谱研究铂电极上有机小分子吸附和氧化的反应机理和动力学[D];中国科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘松;一类含对羟基苯酚查尔酮结构的新型氰根离子受体的制备及性能研究[D];西南大学;2018年

2 陈亚运;具有顺反异构特性的氰根离子化学传感器的设计、合成及性能研究[D];上海应用技术大学;2018年

3 卢晓林;新颖V-型荧光分子的合成、性能与应用研究[D];浙江理工大学;2017年

4 孙优;氰根离子识别受体的合成及性能研究[D];兰州交通大学;2017年

5 邢盼飞;氰根离子和次氯酸荧光探针的合成及应用[D];西北农林科技大学;2016年

6 蔡毅;氰根离子反应型传感器分子的合成及性能研究[D];西北师范大学;2015年

7 张传秀;萘酰亚胺类氰根离子受体的设计、合成及识别研究[D];上海应用技术学院;2015年

8 谢芳芳;硫氰根的电化学检测与吸附去除研究[D];华中科技大学;2013年

9 陈会;基于二氰根铬酸盐配合物的合成、结构与磁性的研究[D];中国矿业大学;2014年

10 聂洪梅;基于酚羟基为识别位点的氰根离子和氟离子传感器的制备及性能研究[D];西南大学;2014年

本文编号：2669974