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喹唑啉、香豆素类衍生物与重金属离子的相互作用研究

发布时间:2021-04-20 21:22
  重金属污染严重影响生态环境和人类的健康,因此如何快速准确检测复杂水样中的重金属,是环境、生物医学领域研究的热点。有机荧光探针分子具有易于合成,灵敏度高,选择性好,并且能够快速响应等优点,广泛应用在检测金属离子领域。而设计新型的有机配体分子,制备新颖结构的金属有机配合物,认识有机分子与金属离子之间的作用原理,将为设计高性能有机荧光探针分子与离子捕集剂提供必要的基础知识。在本论文中我们设计合成了多系列的喹唑啉类衍生物及香豆素环类有机配体,并研究了这些配体与Cu(II)、Zn(II)、Ni(II)、Co(II)、Mn(II)等金属离子的相互作用机制,并探讨了这些新型有机配体作为阳离子检测试剂的可行性。具体的研究内容包括:1、设计合成了6种喹唑啉类衍生物,探讨了形成喹唑啉型配体可能的反应机理。首先合成了中间体邻氨基苯乙酮肟,分别与3,5-二氯水杨醛、3,5-二溴水杨醛、4-溴水杨醛、2,4-二氯苯甲醛、2-吡啶甲醛、3-吡啶甲醛反应,制备了2-(3,5-二氯-2-酚羟基)-4-甲基-1,2-喹唑啉-N3-氧化物(HL1)、2-(3,5-二溴-2-酚羟基)-4-甲基-1,2-喹唑啉-N3-氧化物... 

【文章来源】:兰州交通大学甘肃省

【文章页数】:158 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 重金属污染的环境危害性
        1.1.1 重金属污染
        1.1.2 重金属污染的分类和主要危害
    1.2 金属离子的化学检测
    1.3 金属离子探针
2+荧光探针">        1.3.1 Hg2+荧光探针
3+荧光探针">        1.3.2 Cr3+荧光探针
2+荧光探针">        1.3.3 Mn2+荧光探针
2+荧光探针">        1.3.4 Co2+荧光探针
2+荧光探针">        1.3.5 Cu2+荧光探针
2+荧光探针">        1.3.6 Zn2+荧光探针
        1.3.7 其它重金属离子荧光探针
    1.4 有机配体与重金属离子的作用
        1.4.1 光诱导电子转移(photoinduced electron transfer, PET)
        1.4.2 光致电荷转移(photoinduced charge transfer, PCT)
        1.4.3 分子内电荷转移(intramolecular charge transfer, ICT)
        1.4.4 激发单体-激基缔合物(monomer-excimer)
        1.4.5 荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)
        1.4.6 C=N异构(C=N isomerization)
    1.5 超分子组装
    1.6 喹唑啉、香豆素类配体及其配合物的应用研究
        1.6.1 在生物活性方面的应用
        1.6.2 在光谱性质方面的应用
        1.6.3 在离子识别方面的应用
    1.7 选题目的及意义
2 新型喹唑啉类衍生物的合成及其表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验分析仪器
        2.2.3 邻氨基苯乙酮肟的制备
        2.2.4 新型喹唑啉类衍生物的合成
        2.2.5 喹唑啉配体单晶的培养
        2.2.6 X-射线单晶衍射测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 溶解性测定
        2.3.2 喹唑啉配体的晶体结构
        2.3.3 制备喹唑啉配体的反应机理
1和HL2的理论计算">        2.3.4 喹唑啉配体HL1和HL2的理论计算
    2.4 本章小结
3-氧化物(HL1)对重金属离子识别及其Co(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)螯合物的表征、性质与理论计算">3 2-(3, 5-二氯2酚羟基)4甲基-1, 2-喹唑啉-N3-氧化物(HL1)对重金属离子识别及其Co(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)螯合物的表征、性质与理论计算
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验分析仪器
1重金属离子检测性能研究">        3.2.3 配体HL1重金属离子检测性能研究
        3.2.4 Co(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)螯合物的X-射线单晶衍射测试
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)螯合物的抗氧化活性测试">        3.2.5 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)螯合物的抗氧化活性测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Co(Ⅲ)螯合物的晶体结构
        3.3.2 Zn(Ⅱ)螯合物的晶体结构
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的元素分析">        3.3.3 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的元素分析
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的红外光谱分析">        3.3.4 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的红外光谱分析
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的紫外光谱分析">        3.3.5 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的紫外光谱分析
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的荧光光谱分析">        3.3.6 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的荧光光谱分析
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)螯合物的抗氧化活性测试">        3.3.7 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)螯合物的抗氧化活性测试
        3.3.8 Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)螯合物的电化学性质和Co(Ⅲ)螯合物的XPS测试
1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的DFT计算">        3.3.9 HL1与Co(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)螯合物的DFT计算
1与Zn(Ⅱ)螯合物的TD-DFT计算">        3.3.10 HL1与Zn(Ⅱ)螯合物的TD-DFT计算
    3.4 本章小结
3-氧化物(HL2)对重金属离子识别及其Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)等螯合物的表征、性质与理论计算">4 2-(3, 5-二溴2酚羟基)4甲基-1, 2-喹唑啉-N3-氧化物(HL2)对重金属离子识别及其Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)等螯合物的表征、性质与理论计算
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验分析仪器
2重金属离子检测性能研究">        4.2.3 配体HL2重金属离子检测性能研究
        4.2.4 Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)螯合物的X-射线单晶衍射测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Cu(Ⅱ)螯合物的合成
        4.3.2 Cu(Ⅱ)螯合物的晶体结构
        4.3.3 Ni(Ⅱ)螯合物的晶体结构
2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的元素分析">        4.3.4 HL2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的元素分析
2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的红外光谱分析">        4.3.5 HL2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的红外光谱分析
2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的紫外光谱分析">        4.3.6 HL2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的紫外光谱分析
2与Ni(Ⅱ))螯合物的荧光光谱分析">        4.3.7 HL2与Ni(Ⅱ))螯合物的荧光光谱分析
2与Ni(Ⅱ)螯合物的抗氧化活性测试">        4.3.8 HL2与Ni(Ⅱ)螯合物的抗氧化活性测试
        4.3.9 Cu(Ⅱ)螯合物的电子顺磁共振光谱分析
        4.3.10 Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)螯合物的电化学性质
2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的DFT计算">        4.3.11 HL2与Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)螯合物的DFT计算
2与Mn(Ⅱ)螯合物的TD-DFT计算">        4.3.12 HL2与Mn(Ⅱ)螯合物的TD-DFT计算
    4.4 本章小结
5 含香豆素环脲类衍生物的合成、表征与光谱性质研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 实验分析仪器
        5.2.3 含香豆素环脲类化合物的合成
        5.2.4 含香豆素环脲类配体单晶的培养
        5.2.5 X-射线单晶衍射测试
    5.3 结果与讨论
1H NMR光谱表征'>        5.3.1 N-(香豆素3基)-N'-芳基脲和N-(香豆素3基)-N'-(2-氨基5苯基/芳氧亚甲基-l, 3, 4-噻二唑2基)脲的IR和1H NMR光谱表征
1H NMR光谱表征'>        5.3.2 N-(香豆素3基)-N'-(芳甲酰基/芳氧乙酰基)氨基脲的IR和1H NMR光谱表征
        5.3.3 N-(香豆素3基)-N'-(2-氨基5苯基-l,3,4-噻二唑2基)脲的紫外和荧光光谱分析
        5.3.4 N-(香豆素3基)-N'-(2-氨基5苯基-l,3,4-噻二唑2基)脲的晶体结构
    5.4 本章小结
6 含香豆素环希夫碱配体的制备及其对重金属离子检测性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验试剂
        6.2.2 实验分析仪器
        6.2.3 含香豆素环希夫碱配体的制备
    6.3 结果与讨论
1H NMR光谱表征">        6.3.1 含香豆素环希夫碱配体的IR和1H NMR光谱表征
        6.3.2 含香豆素环希夫碱配体裸眼检测重金属离子
        6.3.3 含香豆素环希夫碱配体对重金属离子检测的紫外光谱分析
    6.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】:
期刊论文
[1]我国水溶肥料中重金属含量、来源及安全现状[J]. 闫湘,王旭,李秀英,于兆国.  植物营养与肥料学报. 2016(01)
[2]UMCM-1-NH2的后合成修饰及对镁离子的荧光识别[J]. 汪淑华,王萍萍,李鹏飞,张宁,陈超.  高等学校化学学报. 2014(12)
[3]香豆素类荧光传感器检测金属离子的研究进展[J]. 舒杰明,高云玲,姚克俭,胡颖.  化工进展. 2014(12)
[4]一种新型喹唑啉荧光化合物的合成及性能研究[J]. 顾云,解冰,陈佳露,田晓慧,孙金煜,元以中.  化工新型材料. 2014(06)
[5]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)
[6]汞离子荧光、比色传感器[J]. 林奇,陈佩,刘娟,符永鹏,张有明,魏太保.  化学进展. 2013(07)
[7]含喹唑啉酮功能团的Mg2+荧光探针的合成与性能研究[J]. 胡大为,王晓东,刘颖,於智,杨绪红.  湖北科技学院学报. 2013(06)
[8]1-(2-萘氧乙酰基)-4-芳杂环取代氨基脲的合成与表征[J]. 柴兰琴,崔凯,张玉丽,王再蕊,张永泽.  兰州交通大学学报. 2011(06)
[9]焦作市南郊土壤重金属含量分析与评价[J]. 徐冬冬,巨天乙,李巡案.  环境工程. 2011(S1)
[10]重金属废水处理方法综述[J]. 余粮.  北方环境. 2011(07)

博士论文
[1]基于喹啉衍生物的荧光探针的合成及在检测金属离子方面的应用[D]. 周晨.吉林大学 2015
[2]有机/无机荧光材料的合成、表征及其在光化学传感方面的应用[D]. 王恒国.吉林大学 2011
[3]卟啉枝接离子载体:新型阳离子荧光探针的设计与合成[D]. 罗红元.湖南大学 2007

硕士论文
[1]酰腙及Schiff碱类离子识别受体的合成及性能研究[D]. 刘昕.西北师范大学 2014
[2]2-芳基—咪唑并吩嗪类衍生物的合成及其离子识别性能研究[D]. 史兵兵.西北师范大学 2014
[3]缩氨基硫脲和Schiff碱荧光传感分子的设计合成及识别性能研究[D]. 张鹏.西北师范大学 2014
[4]氮杂环类有机配体及其Zn(Ⅱ)配合物的合成、表征与晶体结构研究[D]. 刘罡.兰州交通大学 2014
[5]新型荧光金属离子探针的设计、合成及性能研究[D]. 吕晓利.北京化工大学 2012
[6]直线型有机共轭分子的合成与离子识别性能研究[D]. 岳永豪.兰州大学 2011
[7]新型杂环类受体分子的合成及其识别性能研究[D]. 刘明霞.西北师范大学 2011
[8]荧光分子探针制备、性能研究及其在环境分析化学中的应用[D]. 朱建华.湖南大学 2007
[9]微波辐射下不对称脲、氨基脲的合成研究[D]. 柴兰琴.西北师范大学 2004



本文编号:3150428

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