识别和检测铁离子的荧光化学传感器的设计和性能
发布时间：2021-08-02 15:22
荧光化学传感器是一种操作简单、造价低廉、灵敏度高、并且能用于选择性识别金属离子的荧光性化学器件。铁元素是生物体内重要的微量元素,在环境和人体中的Fe3+含量必须保持平衡稳定,因此设计一种能够在环境水体和生命系统中监测Fe3+含量的荧光化学传感器具有重要的实际应用价值。本文设计合成了三种新型的识别Fe2+和Fe3+的小分子荧光化学传感器,并且探究了它们的识别和应用性能。论文的主要内容包括:1.运用2-吡啶甲酸和噁二唑合成了传感器1,并分别运用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、质谱对其结构进行了表征。荧光光谱测试表明传感器1的THF和水的混合溶液对Fe2+和Fe3+具有良好的荧光识别性能。红外和质谱数据分析、DFT理论计算证明传感器1与Fe2+和Fe3+形成了1:1的非荧光型络合物。通过实验证明了传感器1具有良好的实用价值,能够在实际样品和活细胞中检测Fe2+和Fe3+。2.运用...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
荧光化学传感器的结构
低空轨道(LUMO)的能量之间，这时受体中处于最高占有轨道上的一个电子就会跃迁到荧光团的最高占有轨道上，从而阻止荧光团的最低空轨道上的电子跃迁回来，导致荧光的淬灭，该过程称为PET过程。当与客体结合后，会使受体的最高占有轨道的能量降低，从而使该轨道上的电子不能跃迁到荧光团的最高占有轨道上，导致PET过程不能正常进行，被激发到最低空轨道上的电子就可以跃迁回到基态，使荧光恢复，具体的效果图如图1-2所示。因此，PET型荧光化学传感器通常通过观察传感器分子荧光淬灭或恢复来判断传感器与客体物质的识别情况。图1-2PET型荧光化学传感器的工作机理3.荧光共振能量转移(FRET)基于FRET机理的荧光传感器通常是由两个荧光团构成，即荧光团A和荧光团B，并且荧光团A(能量给体)的发射光谱与荧光团B(能量受体)的吸收光谱存在很大的重叠。当两个荧光团的距离足够接近时，用荧光团A的激发光激发，会观察到荧光团B分子的荧光，而荧光团A的自身荧光衰退。当传感器分子与客体结合后，会改变荧光团的
拥姆椒ㄓ泻芏啵?啾戎?掠?饣?Т?衅饔捎诰?有造价低廉、操作简单、灵敏度高、响应快速等优点受到了广泛的关注。已经有多个课题组对检测铁离子的传感器进行了研究，并设计出多种性能优异的传感器分子[30-35]。然而设计出的传感器多为只能单一识别Fe2+或Fe3+，不能同时检测两种价态的铁元素，因此限制了传感器的应用。几种用于识别Fe2+或Fe3+的传感器的文献介绍如下。2019年Selvaraj课题组报道了一种基于新型硼酸衍生物的荧光化学传感器[36]能够在含有2%DMSO的HEPES缓冲溶液中连续识别Fe3+和F-，并且具有较好的循环可逆性(图1-3)。向传感器溶液中加入Fe3+后，由于Fe3+会与传感器分子中的两个苯环形成配合物，从而淬灭了传感器在458nm处的蓝色荧光。向复合物中继续加入F-后，由于F-对Fe3+具有更强的配位作用，会从复合物中夺走Fe3+而形成[FeF6]3-络合物，从而恢复传感器的荧光。传感器对Fe3+和F-都表现出较好的选择性，此外由于传感器具有较低的细胞毒性，还可以实现在活细胞中连续识别Fe3+和F-。图1-3连续性识别Fe3+和F-的荧光化学传感器的工作机理
【参考文献】：
期刊论文
[1]重金属废水处理技术进展[J]. 杨宗锜,刘洋,张涛,王炘月. 绿色环保建材. 2019(11)
[2]重金属废水处理技术研究[J]. 陈彪,吴光辉,范伟,王振云. 中国标准化. 2019(02)
[3]金属离子响应型荧光传感分子的设计原理及研究进展[J]. 张鹏,张有明,林奇,姚虹,魏太保. 有机化学. 2014(07)
[4]分子识别技术在铂族金属分离提纯中的应用[J]. 贺小塘,韩守礼,吴喜龙,王欢,王咏梅. 贵金属. 2010(01)
[5]我国现阶段的环境状况及其控制对策[J]. 吕唤春,陆诤岚,陈英旭. 中国人口.资源与环境. 2000(S2)
[6]环境污染物的分类及其危害特点[J]. 徐淑碧. 重庆环境保护. 1980(03)
博士论文
[1]多肽荧光化学传感器的合成及生物应用研究[D]. 王鹏.兰州大学 2017
[2]光化学传感器的设计、合成及其识别性质研究[D]. 刘卫敏.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2008
硕士论文
[1]新型基于罗丹明及香豆素衍生物荧光探针的合成及应用研究[D]. 杜孟.青岛科技大学 2014
本文编号：3317805
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
荧光化学传感器的结构
低空轨道(LUMO)的能量之间，这时受体中处于最高占有轨道上的一个电子就会跃迁到荧光团的最高占有轨道上，从而阻止荧光团的最低空轨道上的电子跃迁回来，导致荧光的淬灭，该过程称为PET过程。当与客体结合后，会使受体的最高占有轨道的能量降低，从而使该轨道上的电子不能跃迁到荧光团的最高占有轨道上，导致PET过程不能正常进行，被激发到最低空轨道上的电子就可以跃迁回到基态，使荧光恢复，具体的效果图如图1-2所示。因此，PET型荧光化学传感器通常通过观察传感器分子荧光淬灭或恢复来判断传感器与客体物质的识别情况。图1-2PET型荧光化学传感器的工作机理3.荧光共振能量转移(FRET)基于FRET机理的荧光传感器通常是由两个荧光团构成，即荧光团A和荧光团B，并且荧光团A(能量给体)的发射光谱与荧光团B(能量受体)的吸收光谱存在很大的重叠。当两个荧光团的距离足够接近时，用荧光团A的激发光激发，会观察到荧光团B分子的荧光，而荧光团A的自身荧光衰退。当传感器分子与客体结合后，会改变荧光团的
拥姆椒ㄓ泻芏啵?啾戎?掠?饣?Т?衅饔捎诰?有造价低廉、操作简单、灵敏度高、响应快速等优点受到了广泛的关注。已经有多个课题组对检测铁离子的传感器进行了研究，并设计出多种性能优异的传感器分子[30-35]。然而设计出的传感器多为只能单一识别Fe2+或Fe3+，不能同时检测两种价态的铁元素，因此限制了传感器的应用。几种用于识别Fe2+或Fe3+的传感器的文献介绍如下。2019年Selvaraj课题组报道了一种基于新型硼酸衍生物的荧光化学传感器[36]能够在含有2%DMSO的HEPES缓冲溶液中连续识别Fe3+和F-，并且具有较好的循环可逆性(图1-3)。向传感器溶液中加入Fe3+后，由于Fe3+会与传感器分子中的两个苯环形成配合物，从而淬灭了传感器在458nm处的蓝色荧光。向复合物中继续加入F-后，由于F-对Fe3+具有更强的配位作用，会从复合物中夺走Fe3+而形成[FeF6]3-络合物，从而恢复传感器的荧光。传感器对Fe3+和F-都表现出较好的选择性，此外由于传感器具有较低的细胞毒性，还可以实现在活细胞中连续识别Fe3+和F-。图1-3连续性识别Fe3+和F-的荧光化学传感器的工作机理
【参考文献】：
期刊论文
[1]重金属废水处理技术进展[J]. 杨宗锜,刘洋,张涛,王炘月. 绿色环保建材. 2019(11)
[2]重金属废水处理技术研究[J]. 陈彪,吴光辉,范伟,王振云. 中国标准化. 2019(02)
[3]金属离子响应型荧光传感分子的设计原理及研究进展[J]. 张鹏,张有明,林奇,姚虹,魏太保. 有机化学. 2014(07)
[4]分子识别技术在铂族金属分离提纯中的应用[J]. 贺小塘,韩守礼,吴喜龙,王欢,王咏梅. 贵金属. 2010(01)
[5]我国现阶段的环境状况及其控制对策[J]. 吕唤春,陆诤岚,陈英旭. 中国人口.资源与环境. 2000(S2)
[6]环境污染物的分类及其危害特点[J]. 徐淑碧. 重庆环境保护. 1980(03)
博士论文
[1]多肽荧光化学传感器的合成及生物应用研究[D]. 王鹏.兰州大学 2017
[2]光化学传感器的设计、合成及其识别性质研究[D]. 刘卫敏.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2008
硕士论文
[1]新型基于罗丹明及香豆素衍生物荧光探针的合成及应用研究[D]. 杜孟.青岛科技大学 2014
本文编号：3317805
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3317805.html
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