基于罗丹明6G和荧光素类二芳烯传感器的合成及性质研究

发布时间：2020-11-21 17:31

　　 近年来,由于荧光传感器的各种优能及特性,被广泛报道。在众多报道的荧光传感器中,发现基于二芳烯类的荧光传感器吸引了许多化学家们的关注。在化学、生物分析领域、环境的监测和细胞成像等在众多领域得到广泛的应用。二芳基乙烯类化合物被称为最有潜能的光致变色材料,能够在一定波长的紫外光和白光的循环照射下实现开闭环态结构间的转换。此外,这类化合物还具备响应迅速,卓越的热稳定性,优异的抗疲劳性。所以,目前我们研究的主要趋势是设计合成特定识别功能的二芳基乙烯类衍生物,如具备离子检测、pH影响、酸碱响应等。一般是将荧光团或者是官能团引入到二芳基乙烯类分子上,从而形成新型的二芳基乙烯类荧光传感器。本论文设计6种基于二芳基乙烯类的荧光传感器,通过改变不同的荧光团或者是采用不同的二芳烯母体可以实现对不同离子的检测、酸碱以及光化学性质的研究。论文的主要内容如下:第一章,介绍了荧光传感器的研究背景,二芳烯类衍生物的研究进展和该类衍生物在生物领域中的应用,以及罗丹明6G衍生物、荧光素衍生物在荧光传感器的研究概况。通过系统的研究光化学性能,从而提出了本课题的研究内容。在第二章中,我们通过希夫碱方式与二芳烯相连接合成一种新型的含有罗丹明6G酰肼荧光团的二芳基乙烯衍生物DTR-1O,利用紫外/白光以及其他化学物质的调控下来实现多重开关响应。测试结果表明该化合物能够高识别Fe~(3+)以及酸碱响应的荧光传感器。在第三章中,一个多功能的二芳烯DTR-2O是将二芳烯含水杨醛和罗丹明6G荧光团连接起来。实验结果表明DTR-2O能够在甲醇比水溶液(v/v=4:1)中连续识别Cr~(3+)和CO_3~(2-),当加入Cr~(3+)后物质溶液荧光会增强,在此基础上在加入CO_3~(2-)荧光猝灭到原溶液状态。此外,在DMF溶剂中将Cu~(2+)加入到DTR-2O中,发现能够裸眼识别Cu~(2+),并可作为Cu~(2+)的比色型传感器。在第四章中,通过用Click反应,以三氮唑基团为中间的连接体合成一种多功能的二芳基乙烯化合物DTR-3O。在乙腈比水溶液(v/v=1:1)测试发现能够区分识别Cu~(2+)和Fe~(3+),对Cu~(2+)进行了光致变色以及荧光响应测试,而对Fe~(3+)只开展了荧光开关方面的性能研究,表明该化合物可作为一种多功能的荧光探针来检测Cu~(2+)和Fe~(3+)。在第五章中,三种二芳烯荧光传感器DTF-4O、DTF-5O、DTF-6O是通过用希夫碱的连接方式将荧光素酰肼官能团引入到不同的二芳基乙烯中。测试结果表明,在乙腈溶液中发现只有化合物DTF-4O对Hg~(2+)表现专一性、高识别选择。还可以受Hg~(2+)/EDTA、UV/Vis有效地调控,可用作识别Hg~(2+)的高性能荧光传感器。
【学位单位】：江西科技师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3;TP212
【部分图文】：

第 1 章 引言.2 荧光化学传感器.2.1 荧光化学传感器的概念及机理荧光化学传感器是化学传感器中主要的一种传感器，也是环境，食品，医分析检测这一过程中的一个重要环节，它是通过本身物质与特定分子或识别光团（罗丹明 6G、荧光素 、喹啉、香豆素等[11-15]经过连接体组合在一起导发生物理性能变化，如溶液的颜色变化，激发发射光谱的变化，最后将所能别的信号转换为能被外界所知的荧光信号。由于信号易发现、非常灵敏、检线低以及对细胞毒性小等优点而被广泛研究。如图 1-1 所示，荧光传感器由受，信号体，连接体这三部分组成，其中受体（receptor）：是对特定的分子进行合；信号体（fluorophore）：是受体与特定的目标分子结合后，将其所识别的号输出为荧光信号；连接体(linker)：是受体与信号体间的连接，从而进行性的传递。现在研究中发现最常用的连接方式是希夫碱[16-18]。

缔合物（Excimer/Exciplex）等。这些识别原理为后人在荧光理论基础，以下介绍的是比较常见的识别机理。导电子转移（PET），是以前线轨道理论[19-22]为理论支撑然后T 机理。基于这种原理设计的荧光分子会有光物理性变化而受睐。这类荧光传感器应具备以下三个条件：（1）可作为一个子相互作用；（2）与特定分子结合之后，会增强或者抑制给PET 过程，导致荧光强度上升或者是猝灭伴随着的颜色也会发光量子产率高。如图 1-2 所示，在光刺激的条件下，激发态给的移动能力（简称为激子），能够将激子转移到荧光基团（受， 激发态下的激子不能按原来的轨道返回，导致信号单元的而当给体与受体结合之后，将会降低给体的给电子能力，从过程以及不能提供电子给荧光团，激发态的荧光团的电子以式回到激发态的原有轨道，从而发射荧光[23]，表现为一种常化学传感器。

图 1-3 PET 机理实例图基于 ICT 类的荧光传感器一般是由供、给电子基团两部分所组成。在这样的电子体系里，当受体或给体被光刺激后会改变其分子的偶极矩，导致供给电子的能力受到影响从而引发 ICT 的过程[26-28]。如图 1-4，这一过程主要发生变化的是在荧光光谱上，当底物与信号体直接作用后：一种是导致共轭体系减弱，从而使得荧光、紫外光谱图发生蓝移现象[29-32]。另外一种是当底物是富电子基增强受体的吸电子能力，导致体系共轭程度也增强，从而导致荧光和紫外的发射光谱红移[33,34]。基于这种机理可以分析检测动物、细胞等中的金属离子，从而为比率型的传感器提供了可行性的理论基础。
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本文编号：2893356