具酰胺（酰肼）水溶性阳离子聚噻吩衍生物的合成及应用

摘要

经过多年的研究和发展，水溶性阳离子聚噻吩衍生物在理论和应用方面都取得了重大的进展。由于水溶性阳离子聚噻吩衍生物具有良好的光学、电学、水溶性和加工性能，在化学传感器、环境和生物医学探针等领域已经取得广泛应用。
　　本文分别以3-(4-哌啶亚甲基)噻吩、3-噻吩丙酰氯、3-(3-甲氧基-3-羰丙基)噻吩和3-噻吩丙烯酸乙酯为原料，经过取代、加成和肼解等反应制备了3-{[1-（2-肼基-2-羰乙基）哌啶-4-亚甲基]）噻吩和3-{[1-（2-肼基-2-羰丙基）哌啶-4-亚甲基]）噻吩单体;经过酰化、肼解和季铵化等反应制备了溴化1，1-二甲基-4-(噻吩-3-丙酰基)哌嗪盐和3-噻吩丙酰肼单体;经过还原、酯化和季铵化等反应制备了溴化N，N，N-三甲基-3-噻吩-3-丙基-2-烯基-1-铵盐单体。以上五种单体经过FeCl3氧化聚合分别合成聚噻吩衍生物聚[3-（N-乙酰肼基-4-哌啶亚甲基）噻吩](PM1)、聚[3-（N-丙酰肼基-4-哌啶亚甲基）噻吩](PM2)、聚[氯代N，N-二甲基-4-(噻吩-3-丙酰基)哌嗪盐](P1)、聚[3-（5-（3-（3-（氯代4，4-二甲基哌嗪盐）-3-丙酰基）-2-噻吩）-3-噻吩）丙酰肼](P2)和聚[氯化N，N,N-三甲基-3-噻吩-3-丙基-2-烯基-1-铵盐](PTPA-Cl)五种聚噻吩衍生物。PM1和PM2经过盐酸酸化得到PM1·HCl和PM2·HCl盐酸盐，具有酰肼官能团;P2是共聚物，具有酰肼和酰胺官能团。以上五种单体和聚合物都分别用傅里叶变换红外光谱FTIR和核磁共振NMR进行了结构表征。同时还用紫外可见光谱UV-Vis和荧光发射光谱(FL)对五种水溶性阳离子聚噻吩衍生物的光学性质进行了研究。
　　五种水溶性阳离子聚噻吩衍生物具有良好的光学性能，分别将其作为荧光探针或可见比色探针在水中对核苷酸盐和重金属离子进行了检测。实验结果表明，所合成的新型水溶性阳离子聚噻吩衍生物PM1·HCl、PM2·HCl和P2可以作为荧光探针检测水中的重金属离子，其对铜离子和汞离子表现出了良好的选择性和灵敏性。PM1·HCl与铜离子络合后其溶液的最大荧光发射位置发生了蓝移，与汞离子络合后其溶液的最大荧光发射位置发生了红移;并且在紫外灯照射下，与铜离子络合后的PM1·HCl溶液颜色从黄色变为了蓝色，与汞离子络合后的PM1·HCl溶液颜色从黄色变为棕色，PM1·HCl对铜离子和汞离子的检测极限分别为2×10-10M和2.0×10-9M。PM2·HCl和PM1·HCl相比，其噻吩侧链上比PM1·HCl多一个碳原子，因此只对铜离子表现出选择性，对铜离子的检测极限为2×10-10 M。P2作为荧光探针时只对铜离子表现出了很好的选择性和灵敏性，其对铜离子的检测极限为2.0×10-9M。而水溶性阳离子聚噻吩PTPA-Cl可以利用可见比色法和荧光探测法检测核苷酸盐，并对ATP表现出了良好的选择性和敏感性，对ATP的检测极限为1.0×10-8M。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 共轭聚电解质概述

1．1．1 几种典型的导电聚合物

1．2 聚噻吩及其衍生物

1．2．1 聚噻吩及其衍生物的合成

1．2．2 水溶性聚噻吩及其衍生物的合成

1．2．3 水溶性聚噻吩及其衍生物的应用

1．3 基于水溶性聚噻吩光学探针的传感机理

1．3．1 传感机制

1．3．2 构象及聚集状态的改变

1．3．3 电子转移和荧光共振能量传递

1．4 本课题研究的目的和意义

第二章 实验部分

2．1 实验原料和仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器

2．2 单体及聚噻吩衍生物的合成和表征

2．2．1 具酰肼水溶性阳离子聚噻吩PM1·HCl和PM2·HCl的合成与表征

2．2．2 具酰肼(酰胺)水溶性阳离子聚噻吩P1和P2的合成与表征

2．2．3 水溶性阳离子聚噻吩PTPA-C1的合成与表征

第三章 结果与讨论

3．1 水溶性阳离子聚噻吩衍生物PM1·HCl，PM2·HCl，P1，P2和PTPA-C1的合成分析

3．1．1 PM1·HCl和PM2·HCl的合成分析

3．1．2 P1和P2的合成分析

3．1．3 PTPA-C1的合成分析

3．2 所合成水溶性聚噻吩衍生物的光学性质

3．2．1 PM1·HCl和PM2·HCl的光学性能

3．2．2 P1和P2的光学性能

3．2．3 PTPA-C1的光学性能

第四章 具酰胺(酰肼)水溶性阳离子聚噻吩衍生物的应用

4．1 用可见比色法和荧光法检测水中的Hg2+或Cu2+

4．1．1 水溶性探针PM1·HCl和PM2·HCl对Hg2+和Cu2+的检测

4．1．2 水溶性探针P1和P2对Cu2+的检测

4．2 水溶性阳离子聚噻吩衍生物PTPA-C1对ATP的检测

第五章 结论

参考文献

致谢

附录