近红外Al 3+ 荧光探针的理论设计与实验研究

发布时间：2023-03-02 19:31

　　在人类赖以生存的大自然中,铝是地壳中含量最丰富的金属元素,它在人类生活、工农业生产中都扮演着重要的角色。然而浓度过高的铝不仅会抑制动植物的生长,也会危害人类健康,引发一些神经退行性疾病,例如阿尔兹海默症、帕金森症等。所以,迫切需要开发出一种能够高效、简便的方法来检测Al³⁺。目前荧光探针以灵敏度高、选择性好且简单快捷等优点,受到了广泛的关注。在众多的荧光探针中,近红外(NIR,650～900 nm)荧光探针因其具有波长较长、对生物组织损害少、组织穿透性好、受生物自发背景荧光干扰较小等优点而备受关注。然而据我们所知,已报道的Al³⁺荧光探针的发射波长几乎都在可见光区,只有极少数Al³⁺荧光探针可以发出近红外光。因此开发出新的近红外Al³⁺荧光探针意义重大。对于金属离子荧光探针,传统的研究思路是先实验合成,然后测试其对金属离子的选择性。这种研究思路相对耗时、耗力、耗材,会造成资源浪费。本文的研究思路是先设计分子并对分子性能进行理论预测,从中筛选出性能好的分子,再进行实验合成。基于该研究思路,以实验上已合...

【文章页数】：123 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 荧光探针
        1.2.1 荧光探针概述
        1.2.2 荧光探针的组成
    1.3 荧光探针的识别机理
        1.3.1 光诱导电子转移(PET)
        1.3.2 分子内电荷转移(ICT)
        1.3.3 螯合增强荧光(CHEF)
        1.3.4 C=N异构化(C=Nisomerization)
        1.3.5 荧光共振能量转移(FRET)
        1.3.6 聚集诱导发光(AIE)
        1.3.7 激发态分子内质子转移(ESIPT)
    1.4 铝离子荧光探针的研究现状
        1.4.1 仅检测Al³⁺的荧光探针
        1.4.2 接力识别的Al³⁺荧光探针
        1.4.3 检测多分析物的Al³⁺荧光探针
        1.4.4 近红外(NIR,650⁹00 nm)Al³⁺荧光探针
    1.5 选题的意义和研究内容
        1.5.1 选题的意义
        1.5.2 研究内容
    参考文献
第二章 基于水杨醛酰腙席夫碱衍生物的近红外Al³⁺荧光探针的理论设计
    2.1 引言
    2.2 计算细节
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 e1的电子吸收光谱
        2.3.2 e1-Al³⁺配合物的电子吸收光谱
        2.3.3 e1和e1-Al³⁺的荧光光谱
        2.3.4 选择性:e1和不同的金属离子之间的相互作用
        2.3.5 e2和e3
        2.3.6 ABQ-Th
        2.3.7 HBQ-Th
    2.4 水溶性
    2.5 结论
    参考文献
第三章 基于PET机理的近红外aza-BODIPY Al³⁺荧光探针的理论设计
    3.1 引言
    3.2 计算细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PSI的电子吸收光谱
        3.3.2 PSI-Al³⁺配合物的电子吸收光谱
        3.3.3 PSI和 PSI-Al³⁺的荧光光谱
        3.3.4 选择性:PSI与不同金属离子之间的相互作用
        3.3.5 荧光团ABT的电子吸收光谱和荧光光谱
        3.3.6 新设计的分子ABT-PSI和 ABT-ASI
    3.4 结论
    参考文献
第四章 吡唑啉酮类近红外Al³⁺荧光探针的理论与实验研究
    4.1 引言
    4.2 理论部分
        4.2.1 计算细节
        4.2.2 计算结果与讨论
    4.3 实验部分
        4.3.1 试剂及仪器
        4.3.2 合成步骤
        4.3.3 结果与讨论
    4.4 设计的分子PIP-CN
        4.4.1 PIP-CN的电子吸收光谱
        4.4.2 PIP-CN-Al³⁺的电子吸收光谱
        4.4.3 PIP-CN和 PIP-CN-Al³⁺的荧光光谱
    4.5 结论
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3752497