氰根离子识别受体的合成及性能研究

发布时间：2018-09-11 09:30

【摘要】：众所周知,CN 具有极强的毒性,是对生物和环境危害最大的阴离子之一。人体吸入氰化物后,能够影响人体的内分泌和代谢系统,另外视觉、中枢神经、心脏、血管等也会受到损伤,导致生命体呕吐、抽搐、甚至死亡。目前,氰化物仍被广泛应用于有机化合物的合成、冶金、电镀等行业,因此设计结构简单、高选择性、高灵敏性的氰根离子化学传感器已成为科研工作者的研究热点,具有十分重要的意义与价值。基于以上原因,本论文设计合成了几种识别CN-离子的传感器分子,利用光谱技术等对其阴离子识别性能进行研究。论文包括四部分:第一章:绪论介绍了离子识别的原理及研究意义、氰化物识别的意义,详细介绍了氰根离子识别的研究进展,重点总结了六类氰根离子传感器:(1)脱质子类氰根离子传感器;(2)氢键作用类氰根离子传感器;(3)加成反应类氰根离子传感器;(4)与金属配合物中的金属发生置换作用的氰根离子传感器;(5)与金属配合物中的金属发生配位作用的氰根离子传感器。(6)基于其他原理的氰根离子传感器。第二章:基于水杨醛腙基团的氰根离子光学传感器的合成及性能研究本章中我们利用水杨醛腙和二苯乙二酮设计合成了一种高选择性的简单新型氰根离子化学传感器S1。向含有S1的DMSO/H2O(3:2,v/v)溶液中逐次加入各种阴离子F-,Cl-,Br-,I-,AcO-,H2PO4-,HSO4-,ClO4-,CN-和SCN-,只有加入CN-离子溶液后主体分子的紫外吸收峰出现红移现象,溶液颜色加深,由无色变为黄色。由荧光发射光谱看出,加入氰根离子后,主体分子荧光增强,而其它阴离子均不会对氰根离子的识别产生干扰。由主体分子的晶体结构数据分析,分子形成了分子内氢键,根据1H NMR、ESI MS等数据证明,伴随CN-离子的加入,破坏了分子内的氢键作用,-NH质子和苯环基团上的-OH质子发生脱质子作用,从而达到识别的目的。主体分子S1对氰根离子的荧光识别检测限可达到6.17×10-8 mol/L。另外我们利用S1制备的检测试纸能够实现在水溶液中方便、快速、高效的检测CN-。第三章:基于异烟肼基团的氰根离子光学传感器的合成及性能研究以酰腙基团作为识别位点,我们设计合成了结构简单的CN-传感器S2。在溶剂DMSO与H2O体积比为7:3的混合溶液中,主体分子S2能够利用荧光和紫外光谱实现高效快速、专一地检测CN 离子。随着氰根离子的加入,主体分子溶液颜色加深,由淡黄色变成黄色,荧光打开发出黄色荧光,并且其它竞争性的阴离子(F-,Cl-,Br-,I-,AcO-,H2PO4-,HSO4-,ClO4-和SCN-)在颜色以及光谱性质上均不会对氰根离子的识别产生干扰。其荧光识别检测限可达到5.21×10-8 mol/L,低于WHO规定的1.9×10-6 mol/L的标准。根据1H NMR滴定以及Job曲线等数据表明主体分子与CN-离子是1:2进行反应的,通过pH实验得出传感器分子可以在pH=9-13范围内应用。利用浸泡过主体S2的检测试纸条成功实现在水溶液中方便、快速、高效的检测CN-。第四章基于苯并噻唑基团的氰根离子光学传感器的合成及性能研究本章我们基于苯并噻唑基团设计合成了一种摀盐化合物S3。通过紫外吸收、荧光发射光谱研究了主体分子S3的阴离子(F-,Cl-,Br-,I-,AcO-,H2PO4-,HSO4-,ClO4-,SCN-和CN )识别性能。实验结果表明在DMSO/H2O(3:2,v/v)的体系中主体分子S3能够在高灵敏性、高选择性裸眼,荧光双通道识别CN-,并且其它竞争性的阴离子均不会对氰根离子的识别产生干扰。通过1H NMR、质谱等数据分析,主体分子与氰根离子发生了亲核加成反应,导致主体的光谱性质发生变化。另外我们制作了负载有主体S3的检测试纸条,通过裸眼和紫外灯下观察加入CN 水溶液后试纸的变化,具有重要的应用价值。
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【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3;TP212

【参考文献】