类苯并呋喃染料和芯片中纳米金的合成及其化学检测应用探索

摘要

铜离子是人体新陈代谢不可缺少的微量元素之一，摄入量过多过低都会影响机体的正常生理活动，从而导致疾病的发生。氰离子也是毒性离子，对人体危害很大。因此，设计快速高效的离子检测探针成为一个研究热点。本论文合成了橙酮、香豆素酰肼和香豆素希夫碱三类类苯并呋喃染料离子探针，共计10个探针分子，对化合物进行了系统表征并对离子识别进行了系统研究，同时对微流控中纳米粒子的合成进行了初步探讨，文章主体三个体系化合物结构如下：
　　(1)橙酮化合物1-3(此处图像省略)
　　(2)香豆素酰肼类化合物4-7（此处图像省略）
　　(3)香豆素希夫碱类化合物8-10（此处图像省略）
　　橙酮体系中，三个探针分子1-3均能实现对铜离子的识别，是典型的荧光“turn-off”型，经计算，对铜离子的检测限分别为0.38μM(1)，0.69μM(2)和0.45μM(3)，分析检测机理是化合物中羰基氧与铜离子之间产生了配位作用形成配合物，从而导致分子结构发生变化。这三个橙酮化合物具有较好的双光子荧光性质，用860nm飞秒脉冲激发，化合物在四氢呋喃中均发出强的黄绿色双光子荧光，荧光峰分别在539nm(1)，505nm(2)和524nm(3)，双光子吸收截面分别是1536GM(1)，608GM(2)和236GM(3)。
　　香豆素酰肼体系中，探针化合物4-7在aq.-HEPES缓冲溶液–甲醇(3:7, v/v, pH=7.3)中均能实现铜离子的有效识别，尤其是化合物6和7，1当量铜离子的加入就能使化合物与铜离子之间的配合达到饱和，以荧光为检测信号，铜离子检测限分别为0.0001μM(6)和0.0006μM(7)，识别机理分析表明探针分子中的两个羰基氧与一个胺基氮与铜离子发生了1：1配合。另外，探针6和7在乙腈中也能实现对氰离子的识别，以荧光为检测信号，氰离子检测限分别为0.0004μM(6)和0.0002μM(7)，探针与氰离子之间发生了迈克尔反应，氰离子加成在香豆素4位。
　　香豆素希夫碱体系中，探针8-10在乙腈溶液中能够实现对铜离子和氰离子选择性识别，加入铜离子产生荧光淬灭，再加入氰离子之后荧光恢复，是典型的氰离子置换型荧光探针，并且在肉眼下可观察到明显的颜色和荧光变化。能够实现循环检测，对减少溶剂废弃物的排放有非常重要的意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 荧光探针设计原理

1.3 铜离子化学传感器

1.4 氰离子传感器

1.5 微流控芯片中纳米粒子的合成

1.6选题依据及意义

第二章 类苯并呋喃染料的设计、合成与表征

2.1 化合物的分子设计

2.2 化合物的合成与表征

2.3 化合物的晶体结构

2.4 本章小结

第三章 探针化合物光物理性质研究

3.1 光物理性质的原理与方法

3.2 荧光探针的光物理性质

3.3 本章小结

第四章 探针化合物对铜离子及氰离子的识别性质

4.1 引言

4.2 荧光探针对Cu2+和CN-的识别性

4.3 本章小结

第五章 微流控芯片中纳米粒子的合成

5.1 微流控芯片的设计

5.2 实验仪器与试剂

5.3 芯片中纳米粒子的合成

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录