新型喹啉类金属离子荧光化学传感器的合成及性能研究

摘要

在生物体内或环境中有许多金属离子的存在,大部分金属离子匮乏或过量积累会引起人类健康问题,环境中金属离子的富集也会引起污染。荧光光谱法凭借其易操作、高选择性、高灵敏度、实时原位检测、试样量少及其对样品无破坏性的优势在生物学、医学和环境领域中应用广泛。纵观已报道的金属离子化学传感器,大部分在水中溶解度不好需使用有机溶剂则限制了其在生物学领域的实际应用;又对于一个良好的金属离子化学传感器而言,选择性专一和水溶性高是其重要评价指标,因此许多研究者致力于设计合成高选择性和敏感性的水溶性化学传感器对于生物体内及环境中金属离子的检测是很重要的。
　　本论文根据分子识别和化学传感的基本原理,合成了3个Zn2+荧光化学传感器、2个 Al3+荧光化学传感器和1个Cu2+比色化学传感器,具体内容如下:
　　(1)基于8-氨基喹啉类荧光试剂含有 N,N-型配位原子,对Zn2+具有较强的亲和力,以及糖类化合物水溶性高、生物相容性好的特点,合成了三个可直接在HEPES水缓冲溶液中(pH7.2)识别Zn2+的小分子荧光化学传感器1、2和3,通过紫外和荧光光谱详细研究了它们的传感性能。
　　(2)我们通过喹啉-2-甲醛和4-(二乙胺基)苯甲酰肼的偶联合成了一个只对Cu2+有颜色变化响应的比色化学传感器L2,利用紫外和单晶X-光衍射认真研究了L2对不同金属离子的识别响应及其结合模式。结果表明 L2与Cu2+是以1:1的化学计量比结合的,且络合后吸收光谱发生较大红移,同时用肉眼可观察到配合物颜色由无色变为红色。
　　(3)荧光寿命短、荧光量子产率低以及2-羟基-1-萘醛分子中的羰基易与其邻位羟基形成分子内氢键而被活化,使该分子成为亲核加成反应的一个常用荧光基团,由此我们合成了两个基于2-羟基-1-萘醛的荧光 Al3+化学传感器C1和C2。实验结果显示,它们都是可见光激发的荧光传感器,在与Al3+以1:1形成络合物后荧光显著增强且几乎不受其它离子的干扰。其中传感器C2可以在100％水溶液中且pH值为4.5-8.0范围内对Al3+表现出高敏感性荧光响应,且此荧光响应在自然光下即可以看到。

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第一章 前言

1.1 概述

1.3 荧光与荧光物质结构的关系及其影响因素

1.4 化学传感器

1.5 金属离子荧光/比色化学传感器研究进展

1.6 本论文设计思路和研究工作

第二章 基于 8-氨基喹啉的水溶性锌离子荧光化学传感器

2.1 引言

2.2 合成路线

2.3 实验部分

2.4 合成步骤及表征

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

第三章 基于喹啉-2-甲醛的铜离子比色化学传感器

3.1 引言

3.2 合成路线

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.4.3 QDB 与 Cu2+络合模式

3.5 结论

第四章 基于2-羟基-1-萘醛的铝离子荧光化学传感器

4.1 引言

4.2 合成路线

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

附图：化合物的谱图

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢