Salamo型小分子化学传感器的合成、晶体结构与性质研究

发布时间：2017-11-08 22:22

  本文关键词：Salamo型小分子化学传感器的合成、晶体结构与性质研究

  更多相关文章： 荧光化学传感器 Zn~(2+)离子 Cu~(2+)离子 酸碱响应 晶体结构

【摘要】：随着传感器技术识别生物和环境体系中重金属和过渡金属离子(HTM)的发展,由于荧光技术的高灵敏性及其易操作性,设计合成高选择性和灵敏性的荧光化学传感器在生化及环境科学领域备受重视。Salen型及Salamo型化合物,是一种多功能的螯合配体。由于其金属配合物在非线性光学材料,磁性材料,电化学材料,生化材料,催化化学以及超分子构筑等领域被广泛应用,因此,这类化合物一直都备受关注,但其作为一种化学传感器识别金属离子还很少被研究。本论文主要研究一种新型的Salamo型化合物对金属离子的识别性能及识别机理。首先,我们设计合成了一种新型的单手臂的Salamo型化学传感器H_3L~1,该传感器H_3L~1可以实现对Zn~(2+)离子和Cu~(2+)离子的连续识别。H_3L~1通过与Zn~(2+)离子形成配合物L1-Zn~(2+),荧光发射强度增强,达到对Zn~(2+)离子的选择性识别。而形成的配合物L1-Zn~(2+)通过Zn~(2+)离子被Cu~(2+)离子替换,形成新的配合物L1-Cu~(2+),减弱甚至淬灭荧光,实现对Cu~(2+)离子的识别。H_3L~1对Zn~(2+)离子和L1-Zn~(2+)对Cu~(2+)离子的最低检测限分别为5.13×10-7M和2.05×10-7 M。根据化学传感器H_3L~1、配合物L1-Zn~(2+)和L1-Cu~(2+)的单晶结构,我们分析了荧光响应识别机理以及配合物L~1-Zn~(2+)和L1-Cu~(2+)对H+离子和OH-离子的连续响应机理,最终,我们得到了三条荧光响应链。同时,为研究这种新型的单手臂Salamo型化学传感器在实际环境中的应用做了很好的铺垫。其次,鉴于化学传感器分子H_3L~1的单手臂结构中,3,5-二氯水杨醛部分有两个位置被吸电子基团氯原子取代,导致分子的荧光量子产率降低,另外,其下降程度又与氯原子的数目以及位置都有关系。为此,我们通过减少氯原子取代基的数目,提高化学传感器的荧光发射性能,采用5-氯水杨醛代替单手臂结构中的3,5-二氯水杨醛部分,合成新的化学传感器H_3L~2。该化学传感器H_3L~2同样可以实现Zn~(2+)离子和Cu~(2+)离子的连续识别,配合物L2-Zn~(2+)和L2-Cu~(2+)对相继加入的H+离子和OH-离子也可以产生连续响应。同时,H_3L~2对Zn~(2+)离子和L2-Zn~(2+)对Cu~(2+)离子的最低检测限分别为1.13×10-9 M和2.05×10-7M,检测性能有了明显的改善和提高(与H_3L~1对Zn~(2+)离子和L~1-Zn~(2+)对Cu~(2+)离子的最低检测限5.13×10-7 M和2.05×10-7 M相比),更重要的是我们把化学传感器的检测环境由有机溶液改善到含水体系,为其应用于环境监测和生命医学提供了可能。最后,由于化学传感器H_3L~1和H_3L~2的单手臂部分的取代基均为氯原子,是一种吸电子基团,会导致荧光发射减弱。为了进一步提高化学传感器的发光性能,我们在单手臂结构部分引入了可以使荧光强度增强的给电子基团:-OH基,成功合成了新的化学传感器H4L3。该化学传感器H4L3在含水体系下不仅可以实现对Zn~(2+)离子的识别,而且可以不借助任何辅助检测仪器,在可见光下裸眼观察到非常明显的溶液颜色的变化,实现对Pb~(2+)离子的选择性响应。同时,根据配合物HL3-Cu~(2+)的单晶结构分析可知HL3-Cu~(2+)分子通过两种分子间作用力C18-H18B···O1和C15 H15A···Cg10形成一个无限延伸的二维层状结构。尽管H_4L~3对Pb~(2+)离子的识别还存在很多的不足,识别机理也还不是非常清晰,但是它对我们进一步研究单手臂Salamo型化学传感器对其他金属离子的识别性能提供了很多启发。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;TP212

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本文编号：1159110