二茂铁基咔唑类化合物的合成及对Cu2+、Hg2+,pH和H2S的识别性能研究

摘要

本篇论文设计合成了两个系列含有二茂铁基团的化学识别传感器，并对其具有的对Cu2+、Hg2+离子及pH和H2S的识别性能作了细致的研究。本文分为两个部分，在第一部分里，合成了七种含有二茂铁基咔唑、吲哚、吡咯的吖嗪配体，这些配体对Cu2+、Hg2+离子具有特异性识别，并能在pH7-pH1范围内颜色变浅荧光增强。第二部分中，我们合成了一种含有二茂铁咔唑基团的硝基配体，可以对Cu2+、Hg2+离子和H2S进行选择性识别。主要内容如下：
　　在第一部分中，我们合成了七种含有二茂铁基团的化学识别传感器，它们以吖嗪(-C=N-N=C-)结构单元为主要识别基团，并通过核磁共振谱、高分辨质谱对它们的结构进行了表征。在研究中发现，配体4a~4g都可以对Cu2+、Hg2+及H+离子做出响应，其中配体4a~4e可以通过三通道的方法进行测试。以含咔唑配体4b为例，与Cu2+、Hg2+离子结合后颜色分别变黄变红，荧光增强，电化学电流密度逐渐下降，检测限分别为8.02μM和16μM。与H+离子结合后，pH值降低颜色由黄色变为无色，荧光逐渐增强。另外，在4b已经络合Hg2+离子的情况下加入H+离子，会使得配体和金属的配位解除，颜色变浅，荧光猝灭。最后，以含咔唑基团的配体为主，通过七种配体的紫外-可见光谱以及荧光光谱系统比较了取代基和共轭结构不同对识别结果的影响，发现含醛基的配体4d识别效果最好(KCu7.17×1013M-2,KHg9.8×106M-1)，检测限最低(DLCu8.02μM,DLHg1.4μM)。
　　在第二部分中，通过向二茂铁咔唑基团上引入硝基基团，首次合成了可以三通道识别H2S的有机配体12a，并对其结构进行了核磁共振谱和高分辨质谱的表征。实验结果表明，配体12a可以线性检测1当量内的H2S，随着H2S加入溶液颜色变浅，荧光增强，对H2S的检测限为0.97μM。另外，配体12a同样可以特异性识别金属Cu2+、Hg2+离子，加入后荧光分别增强40倍和38倍。

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