基于卟啉、萘酰亚胺和喹啉衍生物的新型阳离子荧光探针的研究

摘要

金属阳离子是化学、生命科学、环境科学和医学等许多科学领域研究的重要对象，对溶液中金属阳离子的识别和检测是分析化学的重要任务之一。近年来随着交叉学科的迅速发展，荧光探针及其传感新材料作为材料科学和分析化学的结合点备受关注，荧光探针提供了方便、快捷、廉价的分析检测金属离子的方法，并具有很高的灵敏度和选择性。它在环境科学、分析化学以及生命科学等领域有广泛的应用前景。 卟啉(H2TPP)化合物具有非常好的光学性质，是一种理想的荧光物质，具有高的荧光量子产率、大的Stokes位移、相对长的激发(>400 nm)和发射(>600nm)波长，相对长的激发和发射波长能够减少背景荧光的干扰，是一种值得深入研究的离子荧光探针。基于此，我们设计并合成了一个含有2-(甲氧基)吡啶单元的卟啉衍生物的比率型荧光分子探针，用于识别Zn2+。通常情况下，卟啉化合物被用来识别重金属离子，而该卟啉化合物却可以用来比率性的识别锌离子。我们考察了这个锌离子荧光探针的响应特性，锌离子响应的线性范围是3.2×10-7-1.8×10-4 mol/L，检测下限为5.5×10-8mol/L。实验结果表明，在中性条件下(pH4.0-8.0)，该化合物对锌离子的响应几乎不受pH的影响。此外，该探针对锌离子具有很好的选择性。 萘酰亚胺及其衍生物因其良好的光学性质：高的荧光量子产率、大的Stokes位移、相对长的发射波谱等等，使它成为一种理想的荧光探针分子。基于光诱导电子转移(PET)原理，我们设计合成了一种新型的荧光探针，该探针对汞离子有较好的选择性和较高的灵敏度。我们同时考察了该汞离子荧光探针的响应特性，探针对汞离子响应的线性范围是6.8×10-7-5.2×10-4 mol/L，检测下限为3.2×10-7mol/L。 设计合成了一个含有羧基基团的喹啉类化合物1，该化合物可以作为比率型荧光探针在乙醇/水(1:1，v/v)溶液中对锌离子进行高选择性识别。当过量的锌离子存在时，探针1的荧光发射强度增强了13倍，同时最大荧光发射波长红移82 nm。探针1与2n2+形成了1:1的络合物，本实验正是基于此而对Zn2+进行比率型测量的。本论文对此探针的分析性能进行了系统研究。研究结果表明：该探针对Zn2+的线性响应范围是2.0×10-6-5.0×10-5 mol/L，检测下限是2.7×10-7 mol/L。将该探针用于实际样品自来水和河水的Zn2+的检测，所得结果令人满意。

目录

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声明

第1章绪论

1.1荧光化学传感器

1.1.1荧光化学传感器的模型

1.1.2荧光基团

1.1.3识别基团

1.1.4荧光化学传感器分子探针的响应机理

1.2本论文的工作

第2章基于含有2-(氧甲基)吡啶的卟啉化合物用作锌离子荧光分子探针的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1试剂与仪器

2.2.2化合物的合成

2.2.3荧光强度的测定

2.3结果与讨论

2.3.1荧光物质的选择

2.3.2光谱性质

2.3.3测定原理

2.3.4 pH的影响

2.3.5选择性

2.3.6分析应用

2.4小结

第3章基于萘酰亚胺衍生物的新型汞离子荧光探针的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂与仪器

3.2.2化合物的合成

3.2.3荧光强度的测定

3.3结果与讨论

3.3.1化合物1的荧光光谱特性

3.3.2选择性

3.3.3 pH的影响

3.4小结

第4章基于酰胺喹啉的锌离子比率型荧光探针的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1试剂与仪器

4.2.2化合物的合成

4.2.3荧光强度的测量

4.3.结果与讨论

4.3.1光谱性质

4.3.2测定原理

4.3 3 pH的影响

4.3.4选择性

4.3.5分析应用

4.4.小结

结论

参考文献

附录A攻读学位期间发表及完成的论文目录

致谢