席夫碱衍生物的合成及应用于金属离子光谱分析研究

摘要

第一章：阐述了金属离子的危害以及分析检测方法、荧光传感器的工作原理、比色传感检测原理，论述了席夫碱的合成方法及铜离子比色荧光传感器研究现状。
　　第二章：合成了一种简单新型的4-氨基安替吡啉衍生物（NTBL），采用紫外可见吸收光谱法研究检测与离子之间的相互作用。结果表明：化合物 NTBL对 Cu2+有特异性响应，逐渐加入 Cu2+后，通过裸眼可以明显的看到溶液颜色由无色变成紫色。然而，化合物NTBL与其他金属离子相互作用没有明显的变化。化合物NTBL与Cu2+以1:1的结合模式形成稳定的配合物，结合常数为8.30×104 M-1。在优化条件下，化合物NTBL与Cu2+作用的线性范围为0-8.5μM，检测限为2.17×10-7M，化合物NTBL与Cu2+的比色传感是可逆的，可以实现化合物NTBL的重复利用。此外，化合物NTBL还可以用于试纸检测Cu2+，裸眼可视检测限为5μΜ。
　　第三章：通过简单的反应合成对二甲氨基苯甲酰胺席夫碱衍生物DTBL，通过1H NMR谱、13C NMR谱、质谱、元素分析以及熔点等对其结构进行表征。采用荧光光谱法研究化合物 DTBL与不同离子及化合物之间的相互作用，结果表明：在MeCN-H2O(v/v=3:2, pH=5) HAc-NaAc缓冲溶液中，化合物DTBL对Cu2+具有高效的选择性，并伴随着溶液颜色由无色变成蓝紫色。即使存在不同高浓度的离子和化合物时，也表现出良好的抗干扰性。通过Job-Plot曲线可以发现化合物DTBL与Cu2+的络合比为2:1，Cu2+浓度在0-3.4μM时呈良好的线性关系，检测限为0.32nM，该检测限远远低于世界卫生组织所允许的量（30μM）。此外，根据Cu2+在肝癌细胞中荧光成像说明探针DTBL可试用于生物环境检测。
　　第四章：合成了化合物对二甲氨基苯甲酰胺缩吲哚-3-甲醛（YTBL）用于识别检测 Cu2+，并通过核磁谱、红外光谱、元素分析、质谱等对该化合物进行结构鉴定。结果表明：化合物YTBL对Al3+, Cd2+, Na+, Mg2+, Mn2+, F-, Cl-, Br-, NO3-, H2PO4-, HPO42-, I-, SO32-, SCN-, Ac-, CN-等离子均无明显的荧光响应，而Cu2+的加入会在419 nm处产生明显的荧光增强现象，溶液颜色由无色变成蓝色。Cu2+与化合物YTBL形成1:2的荧光络合物，结合常数为1.33×1010 M-2。生成物YTBL-Cu2+的荧光强度随着具有顺磁性的Fe3+加入逐渐猝灭，这是因为Fe3+占据了Cu2+络合空间位置；尽管如此，F-的加入会立马完全恢复溶液的荧光强度，主要是通过 Cu2+重新诱导结合化合物 YTBL形成具有荧光响应的络合物YTBL-Cu2+，这种选择性荧光“off-on-off-on”型传感器可用在肝癌细胞内检测Cu2+和Fe3+离子，同时说明化合物YTBL在有机体中可以分析选择性地检测Cu2+和Fe3+。
　　第五章：通过2-羟基-1-萘甲醛和2-氨基喹啉合成一种新型的荧光Al3+传感器，加入Al3+后，化合物NQ的荧光强度在水溶液中显著增强。根据Job’s plot曲线可知探针NQ与Al3+形成1:1的络合比，并且探针NQ与Al3+的结合模式可以通过红外光谱、1H NMR滴定来进一步确定。此外，其他金属离子对Al3+的检测没有特别明显的干扰作用。Al3+的检测限为2.73μM，相比世界卫生组织允许的饮用水中Al3+(7.4μM)含量还低。另外，通过加入F-，传感器NQ可以实现循环利用。

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符号说明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 荧光分析法

1.3 荧光探针识别机理

1.4 比色法检测金属离子

1.5 席夫碱类化合物

1.6 铜离子比色荧光传感器

1.7 论文设想

第2章 4-氨基安替吡啉衍生物对Cu2+的分析检测

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第3章 “Turn-On”型荧光探针的合成及应用于细胞中Cu2+离子的识别研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果和讨论

3.4 小结

第4章 4-二甲氨基苯甲酰类衍生物对铜离子及铁离子的应用分析检测

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第5章 喹啉类衍生物的合成及与Al3+的识别研究

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 小结

第6章 结论与展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果