共轭聚合物的设计合成及其光电性能和传感器的研究

摘要

近年来,关于共轭聚合物的研究引起科研工作者的广泛关注。作为特殊的大分子材料,共轭聚合物不仅应用于发光元件中,还应用于电化学传感器、荧光传感器和金属离子传感器信号传导中的测定、放大。共轭聚合物主链中包含交替单双键,这使得电子能够在整个主链上离域,起到信号放大的作用。共轭聚合物成本低、可扩展性强、易于加工及材料自身的一些特性使得共轭聚合物在化学生物传感器领域的应用有极大潜力。
　　 检测人体中微量的生物分子对癌症等疾病的诊断和重要的血液分析物如葡萄糖的实时监控是至关重要的,生物大分子的特异性识别是生物传感器发展的主要动力。通过对共轭聚合物进行官能团修饰使其性能具有可调性,将识别功能单体通过组装作用连接到薄的基底片上,可以用来检测生物大分子和生物小分子。
　　 本文围绕着共轭聚合物在化学传感器方面的应用,具体开展了以下几个方面的工作：
　　 1、设计、合成新型水溶性聚芴衍生物,在不改变其发光性能的前提下,对芴的侧链进行了简单的修饰,双键的引入不仅保持了共轭结构更增加了其柔顺性,使聚芴的可加工性增强。结合荧光技术,构建基于聚芴衍生物的荧光传感器,用于牛血清白蛋白的测定。
　　 2、合成了具有分子特异识别性能的聚合物(分子印迹聚合物,MIP),采用溶胶凝胶法合成敌百虫分子印迹,并用于修饰玻碳电极,构建基于分子印迹的电化学传感器,将构建的传感器用于测定蔬菜中敌百虫残余量。
　　 3、设计、合成新型的非水溶性聚芴衍生物,将其应用于电致发光,构建一种不需要共反应试剂的电致发光无酶标记免疫传感器,对肿瘤标记物 CA125进行高灵敏度测定。
　　 4、设计、合成一种新型的共轭苯撑化合物P酸。基于功能化P酸展现出的优越的荧光性能,将荧光分子修饰于固定相中,构建无损害生物分子的荧光免疫传感器,实现对肿瘤标志物癌胚抗原(CEA)的高灵敏检测。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 共轭聚合物发展概述

1．1．1 共轭聚合物结构特点和分类

1．1．2 聚噻吩类共轭聚合物

1．1．3 聚芴类共轭聚合物

1．1．4 聚对苯撑乙烯类共轭聚合物

1．1．5 聚对苯撑乙炔类共轭聚合物

1．2 共轭聚合物的应用

1．2．1 共轭聚合物在有机/高分子发光二极管领域的应用

1．2．2 共轭聚合物在有机太阳能电池领域的应用

1．2．3 化学生物传感器

1．3 基于共轭聚合物的传感器的机理

1．3．1 分子内能量转移(激子迁移)机理

1．3．2 分子间能量传递机理

1．4 本文的研究思路

第二章 分子识别聚合物的设计合成与化学传感器的构建

2．1 实验部分

2．1．1 主要仪器

2．1．2 主要试剂

2．2 非水溶性聚芴/聚对二乙烯基苯P1的合成

2．2．1 单体2,7-二溴-9,9-二(3’-(N-N’-二甲氨基)丙基)-芴的合成

2．2．2 对二乙烯基苯单体的合成

2．2．3 非水溶性聚芴/聚对二乙烯基苯P1的合成

2．3 水溶性聚芴/聚对二乙烯基苯P2的合成

2．4 分子印迹溶胶凝胶膜的制备

2．5 聚芴衍生物的性能及荧光传感器的构建

2．5．1 聚合物合成的表征

2．5．2 聚合物的光物理性质

2．5．3 聚合物的导电性能测定

2．5．4 基于P2的荧光传感器的构建

2．5．5 最佳条件的选择

2．5．6 分析性能

2．5．7 样品测定

2．5．8 机理初探

2．6 基于敌百虫分子印迹聚合物电化学传感器的构建

2．6．1 分子印迹溶胶凝胶膜的电化学性能研究

2．6．2 分子印迹膜电化学传感器的构建

2．7 结论

第三章 新型聚芴衍生物的合成与电致发光传感器的构建

3．1 实验部分

3．1．1 主要仪器

3．1．2 主要试剂

3．2 聚合物2,7-二溴-9,9-二(3’-(N,N’-二甲氨基)丙基)-芴的合成

3．2．1 N,N＇-2(叔丁氧羰基)-1,4-二氨基苯的合成

3．2．2 N,N＇-2(叔丁氧羰基)-1,4-二氨基-2,5-2(三甲基硅烷基)苯的合成

3．2．3 N,N’ -2(叔丁氧羰基)-1,4-二氨基-2,5-2溴苯的合成

3．2．4 1,4-二溴对苯二胺的合成

3．2．5 2,7-二溴-9,9-二(3＇-(N,N＇-二甲氨基)丙基)-芴的合成

3．2．6 对二乙烯基苯的合成

3．2．7 聚芴衍生物的合成

3．3 聚合物的合成与表征

3．4 分析应用

3．4．1 免疫传感器的构建

3．4．2 免疫传感器的表征

3．4．3 最佳电化学条件的选择

3．4．4 分析性能

3．4．5 重现性实验

3．4．6 血样检测

3．5 机理初探

3．6 结论

第四章 新型含苯撑结构化合物的合成与荧光传感器的构建

4．1 实验部分

4．1．1 主要仪器

4．1．2 主要试剂

4．2 4,4-(2,5-二甲氧基-1,4苯撑)二(2,1-乙炔基)二苯甲酸的合成

4．2．1 化合物1,4-二碘-2,5-二甲氧基苯的合成

4．2．2 1,4-二甲氧基-2,5-二(三甲基硅基乙炔)苯的合成

4．2．3 N,N’-2(叔丁氧羰基)-1,4-二氨基-2,5-2溴苯的合成

4．2．4 化合物1,4-二乙炔基-2,5-二甲氧基苯的合成

4．2．5 化合物1,4-二(对乙炔基苯甲酸甲酯)-2,5-二甲氧基苯的合成

4．2．6 化合物1,4-二(对乙炔基苯甲酸)-2,5-二甲氧基苯(p-酸)的合成

4．2．7 P酸的改性

4．3 结果与讨论

4．3．1 P酸的红外核磁表征

4．3．2 P酸的光学性能

4．3．3 改性后P酸的表征

4．4 分析应用

4．4．1 免疫传感器的构建

4．4．2 最佳检测条件的选择

4．4．3 分析性能

4．4．4 重现性实验

4．4．5 血样检测

4．5 机理初探

4．6 结论

参考文献

致谢

附录

一、在校期间发表的学术论文(于京华、颜梅为导师)

二、在校期间公开的发明专利

三、在校期间参加的项目

四、在校期间获奖情况