吖啶咪唑类环蕃荧光探针的设计合成及识别性能研究

发布时间：2020-10-13 14:33

　　 金属阳离子和阴离子广泛存在于自然环境和生物体内,并在化学、生物、医学和环境过程中发挥着重要作用,因此对金属离子和阴离子的快速检测和分离具有非常重要的意义。基于荧光的检测技术为在线监测提供了简单、灵敏、选择性好且成本相对较低的方法,并且无需对样品进行任何预处理,已成为检测离子的一种有效手段。具有碱性氮原子和酸性N-H基团的咪唑类受体分子能够结合阳离子和阴离子,使其衍生物成为良好的阳离子、阴离子和离子对识别受体。吖啶是一'种比较理想的荧光基团,醚链的引入可以有效促进受体的水溶性。基于此思路本论文设计合成了六种新型的吖啶咪唑类环蕃受体,利用荧光光谱研究了受体分子对金属离子和阴离子的选择性识别行为,主要的研究内容如下:1.本文设计合成了六个吖啶咪唑类环蕃受体分子1a～1c、2a～2b、3a,并利用1H NMR、13C NMR、IR、MS、HRMS及XRD单晶衍射对它们进行了表征。2.通过荧光对比研究了受体分子1a、1b、1c对Fe3+和H2PO4-的选择性识别行为。单晶体结构证实了环蕃分子在固态时由氢键和π-π作用驱动下的自组装行为,受体分子1a～1c在水溶液中(H20/CH3CN=49:1,v/v)对Fe3+均表现出很好的选择性,在CH3CN溶液中对H2PO4-也都具有很好的选择性,在紫外灯下可看到明显的颜色变化。荧光测试中,Fe3+的加入引起了明显的荧光淬灭,H2PO4-的加入引起了明显的荧光红移。3.设计合成了受体分子2a、2b,对比研究了受体2a、2b对Fe3+和H2PO4-的选择性识别行为。Job-Plot曲线证实受体2a、2b在CH3CN溶液中与H2PO4-均形成1:1的络合物,在水溶液中与Fe3+分别形成了 1:1和1:2的络合物。通过核磁滴定探讨了受体对J2PO4-选择性识别的结合位点,确定识别机理为Excimer/Exc iplex过程。通过络合质谱探讨了受体对Fe3+的识别机理为PET过程。2a、2b对Fe3+和H2PO4-均具有较低的检测限,结果表明受体2a、2b均可作为良好的Fe3+和 H2PO4-荧光传感受体分子。4.利用荧光研究了受体3a对Fe3+和H2PO4-的选择性识别行为。在水溶液中识别Fe3+后引起了荧光淬灭,在CH3CN溶液中识别H2P04-后发生了明显的红移。Job-Plot曲线表明受体3a与Fe3+和H2PO4-均形成1:1的络合物。用于Fe3+和H2PO4-检测的最低检测限分别为1.21×10-5M和4.47×10-7M。
【学位单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3
【部分图文】：

ＦＬＵＯＲＯＰＨＯＲＥ?ＲＥＣＥＰＴＯＲ?ＦＬＵＯＲＯＰＨＯＲＥ?ＲＥＣＥＰＴＯＲ??图１－２?ＰＥＴ过程的识别机理??Ｓｔａｌｋｅ课题组『４４］利用ＰＥＴ原理以吖啶为荧光基团设计合成了受体分子Ｒｌ，??荧光光谱测试显示受体Ｒ１能选择性地结合Ｚｎ２＋和Ｃｄ２＋，并引起荧光强度增强。??受体与离子结合的单晶结构揭示了作用的方式，受体与离子作用后，阻断了电子??转移，ＰＥＴ过程受到抑制，进而使受体分子Ｒ１荧光强度增强。??Ｍｅ?Ｍｅ??Ｒ１?个??图１－３受体分子Ｒ１的结构图及ＲｒＺｎ２＋和Ｒｌ，Ｃｄ２＋的单晶图??１．２．?１．３?激基缔（复）合物（Ｅｘｃｉｍｅｒ／Ｅｘｃｉｐｌｅｘ）??Ｅｘｃｉｍｅｒ／Ｅｘｃｉｐｌｅｘ型荧光受体分子［４５４６］含有两个荧光基团，两个荧光基团完??全相同时，当其中一个处于激发态的荧光基团（单体）与另一个处于基态的荧光??基团接近时

Ｒ１?个??图１－３受体分子Ｒ１的结构图及ＲｒＺｎ２＋和Ｒｌ，Ｃｄ２＋的单晶图??１．２．?１．３?激基缔（复）合物（Ｅｘｃｉｍｅｒ／Ｅｘｃｉｐｌｅｘ）??Ｅｘｃｉｍｅｒ／Ｅｘｃｉｐｌｅｘ型荧光受体分子［４５４６］含有两个荧光基团，两个荧光基团完??全相同时，当其中一个处于激发态的荧光基团（单体）与另一个处于基态的荧光??基团接近时，进而形成分子内激基缔合物（Ｅｘｃｉｍｅｒ），双重荧光现象可被观察到，??单体荧光基团的荧光发射为短波长，激基缔合物的荧光发射是强而宽的长波长。??相反，激基复合物（Ｅｘｃｂｌｅｘ）则是两个焚光基团不完全相同。Ｅｘｃｉｍｅｒ／Ｅｘｃ＾ｉｌｅｘ??过程形成受两个焚光基团之间距离的影响，形成Ｅｘｃｉｍｅｒ／Ｅｘｃ＾ｊｌｅｘ的激发态焚光??基团与基态荧光基团之间的距离大概为３．５?Ａ，识别机理如图１－４所示［４７］。受体??在与客体作用后

＜４＾－；＾Ｖ?ｈ?Ｉ??Ｗｂ??〇??图１－５受体分子Ｒ２－Ｒ４的结构图及识别作用机理图??１．２．２?ＵＶ识别方法??紫外－可见（ＵＶ－ｖｉｓ）光谱由于所用仪器较普遍、操作简单，己成为比较常??４??
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本文编号：2839296