含有多个1,8-萘酰亚胺荧光团的重金属离子荧光探针的研究

摘要

本文以三(2-氨乙基)胺和三聚氯氰组合1，8-萘酰亚胺和N，N-二甲基乙二胺合成了三种新颖的含有多个荧光团和识别基团的Fe3+和Cr3+荧光探针NET、NETDE和TMNET。通过红外光谱、质谱、核磁共振、元素分析表征了其结构。研究了其在不同溶剂中的光物理性能，对Fe3+和Cr3+的传感行为和机理，以及溶剂和pH值对其传感行为的影响。
　　 NET的吸收在270～400nm，而在340～470nm发射出较弱的荧光，摩尔吸光系数在(1.10～3.57)×104L·mol-1·cm-1之间，荧光量子产率在0.0120～0.0269之间。NETDE和TMNET由于萘环4-位烷氨基的引入吸收和发射光谱红移至可见区，且荧光大大增强。
　　 通过考察所得荧光探针在不同溶剂中对金属离子的选择性，确定了每个探针的优化检测体系:NET为DMF和水（2∶3，体积比）;NETDE为DMF和水（4∶1，体积比）;TMNET为DMF和水（9∶1，体积比）。在这三个体系中，NET和TMNET是增强型Fe3+荧光探针，而NETDE是增强型Fe3+和Cr3+荧光探针。其选择性和灵敏度明显好于单荧光团和单识别基团、单荧光团和双识别基团、双荧光团和三识别基团，以及用1，8-萘酰亚胺修饰的树枝状相似结构对照探针。
　　 NET通过分子中心的叔胺N原子和酰亚胺中的N原子与Fe3+形成1∶1络合物。NETDE通过分子中心的叔胺N原子、酰亚胺中的N原子以及一个（（（N，N-二甲基）氨基）乙基）氨基中的N原子与Fe3+形成1∶2络合物，而通过分子外围的（（（N，N-二甲基）氨基）乙基）氨基中的N原子与Cr3+形成1∶3络合物。TMNET通过分子外围的(((N，N-二甲基)氨基）乙基）氨基中的N原子与Fe3+形成了一种比较复杂的络合物。
　　 NET、NETDE和TMNET的适用pH值范围分别为3.1～6.4、5.5～7.5和3.5～8.5，对Fe3+和Cr3+的响应快速而稳定，可以应用于环境和生物体系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 重金属概述

1．2 荧光探针的概念、特点和作用

1．2．1 荧光探针的概念和特点

1．2．2 荧光探针的作用

1．3 荧光探针的作用机理

1．3．1 光诱导电子转移(PET)型荧光探针

1．3．2 分子内电荷转移(ICT)型荧光探针

1．3．3 激发单体-激基缔合物(M-E)型荧光探针

1．3．4 荧光共振能量转移(FRET)型荧光探针

1．3．5 化学反应型荧光探针

1．4 重金属离子荧光探针

1．4．1 重金属离子荧光探针的研究概况

1．4．2 1，8-萘酰亚胺作为重金属离子荧光探针报告基团的优点

1．4．3 含有单个1，8-萘酰亚胺单元的重金属离子荧光探针

1．4．4 含有多个1，8-萘酰亚胺单元的重金属离子荧光探针

1．5 本课题的研究目的及内容

1．5．1 本课题的研究目的

1．5．2 本课题的研究内容

参考文献

第二章 基于三-(2-氨乙基)胺和三个1，8-萘酰亚胺单元的荧光探针(NET)

引言

2．1 实验部分

2．1．1 主要原料和仪器

2．1．2 NET的合成原理及方法

2．1．3 测试方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 NET的结构表征

2．2．2 NET的光物理性能

2．2．3 NET对金属离子的识别

2．2．4 NET作为Fe3+荧光探针

2．2．5 NET对水和DMF的敏感性

2．2．6 NET对pH的敏感性

2．2．7 NET与Fe3+的络合机理

2．3 本章小结

参考文献

第三章 基于三-(2-氨乙基)胺和三个4-氨基-1，8-萘酰亚胺单元的荧光探针(NETDE)

引言

3．1 实验部分

3．1．1 主要原料和仪器

3．1．2 NETDE的合成原理及方法

3．1．3 测试方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 NETDE及其中间体的结构表征

3．2．2 NETDE的光物理性能

3．2．3 NETDE对金属离子的识别

3．2．4 NETDE作为Fe3+的荧光探针

3．2．5 NETDE作为Cr3+的荧光探针

3．2．6 NETDE对pH的敏感性

3．2．7 NETDE对Fe3+和Cr3+的响应速度

3．2．8 NETDE与Fe3+和Cr3+的络合机理

3．3 本章小结

参考文献

第四章 基于三聚氯氰和三个4-氨基-1，8-萘酰亚胺单元的荧光探针(TMNET)

引言

4．1 实验部分

4．1．1 主要原料和仪器

4．1．2 TMNET的合成原理及方法

4．1．3 测试方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 TMNET及其中间体的结构表征

4．2．2 TMNET的光物理性能

4．2．3 TMNET对金属离子的识别

4．2．4 TMNET作为Fe3+荧光探针

4．2．5 TMNET对pH的敏感性

4．2．6 TMNET对Fe3+的响应速度

4．2．7 TMNET与Fe3+的络合机理

4．3 本章小结

参考文献

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

硕士期间研究成果

致谢