基于苯并噻唑的氰离子探针的合成及其识别性质研究

发布时间：2017-09-09 21:23

  本文关键词：基于苯并噻唑的氰离子探针的合成及其识别性质研究

  更多相关文章： 苯并噻唑 氰离子 迈克尔加成 铜离子置换 荧光光谱

【摘要】：本论文主要阐述了氰化物在工业生产的应用、在生活中产生的危害,概括了近年来氰离子探针的研究方向和进展。由于苯并噻唑及其盐类具有强的吸电子性,与发光基团连接后形成共轭体系,氰离子可以改变体系的共轭结构导致化合物光谱发生改变,并且这一类探针具有高选择性、检测限低和可设计性强等优点,本论文主要以苯并噻唑为中心基团开发设计氰离子探针,围绕迈克尔加成反应和铜离子置换反应两大反应类型展开。(1)苯并噻唑酰胺探针化合物1-4(2)苯并噻唑-吲哚类氰离子探针化合物及其对比5-10(3)苯并噻唑-希夫碱类氰离子探针化合物及其对比11-13(4)吡啶盐类探针化合物及其对比14-18在苯并噻唑酰胺体系中,合成了四个探针化合物(化合物1-4),对其进行了系统表征,首次得到了四个探针分子的晶体结构。探针化合物1-4对氰离子均有响应,其中探针化合物1-3能够通过迈克尔加成反应直接实现对氰离子识别,化合物3颜色由黄色变为无色同时绿色荧光几乎完全猝灭。4可以通过铜离子置换的方式实现氰离子荧光增强型识别。通过研究发现探针化合物1-4对氰离子都具有较好的识别选择性。并且具有非常低的检出限,其中探针3和4对氰离子表现出了明显的肉眼可见的颜色变化。在苯并噻唑-吲哚体系中,合成了六个探针化合物(化合物5-10)并对其进行了系统表征。这些探针能够实现自然光下肉眼检测氰离子,并且具有非常好的选择性。通过与传统意义上类似探针的比较,探针5-7的吸收光谱有着截然不同的变化趋势。经过原位核磁分析表明,苯并噻唑盐的C=N和吡啶盐的吡啶环4-位置与氰离子发生了迈克尔加成反应,同时吲哚的NH能够与氰离子之间形成氢键作用。两种作用形式共同影响氰离子探针的光物理性质,导致明显的颜色和荧光变化。苯并噻唑-希夫碱体系中,合成了化合物11-13,对三者进行了系统表征,以探针12为例进行了X射线单晶解析,详细分析了三者的光物理性质。其中化合物12和13具有非常高的荧光量子产率。可以借助铜离子置换反应实现对氰离子的选择性识别,是一类荧光增强型探针,并且能够实现多次重复使用。化合物11能够直接对氰离子实现高效快速的识别,其识别反应能够在瞬间完成。化合物11还能够对铜离子进行选择性识别。其对两种离子的识别过程能够实现肉眼可见,可以制成试纸实现氰离子方便检测,对实际生产生活中氰离子的识别具有重要的应用价值。吡啶盐体系共合成5种吡啶盐化合物,其合成路线简单,易提纯。对化合物的结构进行了系统表征,以紫外-可见吸收光谱和荧光光谱,并参考化合物在溶液中颜色变化对它们的光物理性质进行了分析,5个吡啶盐化合物均可对氰离子进行识别,且具有灵敏性高和选择性好的优点,均可以肉眼检测到氰离子滴定前后溶液颜色的变化,通过Job点以及原位核磁发现含有羟基的化合物其识别机理是分子间氢键作用,未含羟基的化合物识别机理是迈克尔加成反应使正电性的N+CH3转化成了中性的NCH3。
【关键词】：苯并噻唑 氰离子 迈克尔加成 铜离子置换 荧光光谱
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 引言13-14
• 1.2 常见氰离子探针的设计原理及类型14-25
• 1.2.1 活化羰基加成14-17
• 1.2.2 迈克尔加成17-18
• 1.2.3 基于苯并吲哚型亲核加成18-21
• 1.2.4 置换型氰离子识别机理21-24
• 1.2.5 其他类型的氰离子识别机理24-25
• 1.3 选题依据及意义25-27
• 第二章 苯并噻唑酰胺衍生物作为受体识别氰化物的研究27-45
• 2.1 化合物的合成与表征27-33
• 2.1.1 主要试剂与仪器27-28
• 2.1.2 目标化合物的合成28-30
• 2.1.3 目标化合物的晶体结构30-33
• 2.2 化合物的光物理性质33-37
• 2.2.1 原理与方法33-34
• 2.2.2 化合物的线性光物理性质34-35
• 2.2.3 密度泛函量化计算35-37
• 2.3 香豆素苯并噻唑化合物对氰离子识别性质37-43
• 2.3.1 引言37
• 2.3.2 检出限37
• 2.3.3 Job's plots测试37-38
• 2.3.4 化合物 1-3 对氰离子光谱滴定38-40
• 2.3.5 化合物4对氰离子的光谱滴定40-41
• 2.3.6 探针化合物对离子的检出限和选择性41-43
• 2.4 本章小结43-45
• 第三章 基于迈克尔加成和氢键作用的苯并噻唑-吲哚型氰离子探针45-57
• 3.1 探针化合物的合成与表征45-48
• 3.1.1 主要试剂与仪器45-46
• 3.1.2 中间产物的合成46
• 3.1.3 目标化合物的合成46-48
• 3.2 探针化合物的光物理性质48-49
• 3.3 探针化合物对氰离子的识别49-52
• 3.4 探针化合物对氰离子的识别机理研究52-56
• 3.4.1 Job's plots测试52-53
• 3.4.2 原位核磁分析53-55
• 3.4.3 检出限和选择性测试55-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 苯并噻唑希夫碱作为受体检测氰离子的研究57-73
• 4.1 化合物的合成与表征57-64
• 4.1.1 主要试剂与仪器57
• 4.1.2 目标化合物的合成57-59
• 4.1.3 化合物13的晶体结构59-61
• 4.1.4 化合物光物理性质分析61-63
• 4.1.5 理论计算63-64
• 4.2 探针化合物11的离子识别分析64-68
• 4.2.1 探针化合物11对氰离子的滴定测试64-65
• 4.2.2 探针化合物11对氰离子的识别机理讨论65-66
• 4.2.3 探针化合物11对铜离子的光谱滴定66
• 4.2.4 探针化合物11对铜离子的识别机理讨论66-67
• 4.2.5 探针化合物11对离子选择性测试67-68
• 4.3 探针化合物12和 13的离子识别研究68-72
• 4.3.1 探针化合物12和 13对铜离子的光谱滴定68-69
• 4.3.2 探针 12-Cu2+和 13-Cu2+对氰离子的光谱滴定69-71
• 4.3.3 探针 12-Cu2+和 13-Cu2+对氰离子选择性研究71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 吡啶盐作为氰离子检测荧光探针的研究与应用73-85
• 5.1 化合物的合成与表征73-75
• 5.1.1 主要试剂与仪器73
• 5.1.2 目标化合物的合成73-75
• 5.2 化合物的光物理性质及其氰离子识别性质75-83
• 5.2.1 化合物 1-5 的紫外吸收光谱和荧光光谱75-76
• 5.2.2 探针化合物14和 15对氰离子的光谱滴定及其检出限76-77
• 5.2.3 探针化合物 16-18对氰离子的滴定光谱及其检出限77-79
• 5.2.4 探针化合物对氰离子的识别机理讨论79-81
• 5.2.5 探针化合物的氰离子选择性81-83
• 5.3. 本章小结83-85
• 第六章 结论与展望85-86
• 参考文献86-91
• 致谢91-93
• 附录93-94

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10 榞懋槐;V粗鞠，

本文编号：822834