重金属离子和无机阴离子化学探针的设计与识别机制研究

摘要

阴阳离子在我们的生活中发挥着重要的作用，特别是在生物体系中，阴阳离子在生化过程更是扮演着重要的角色。阳离子的识别与检测已经引起许多科学家的兴趣，特别是化学家、临床生物化学家、生物学家。阳离子对我们的生活影响很大，每种金属离子对人类健康及大自然都有益处，也有危害。而阴离子也一样，它们在生物和化学过程中起到了非常重要的作用，在生物体内阴离子是无处不在的，它们携带信息和许多酶底物。所以，许多科学家都在为设计合成阴阳离子的化学探针而努力。
　　化学探针在金属阳离子和阴离子的识别检测上起到了重要的作用。罗丹明B类染料是人们最近几年普遍研究化学传感器的重点之一，早在上世纪20年代罗丹明B类染料就已经被广泛应用。因为罗丹明B的光物理特性好，它的消光系数和荧光量子产率较高，并且还有好的光稳定性，所以对于它的研究引起了许多专家学者的浓厚兴趣。
　　本论文设计合成了罗丹明B的一个衍生物，通过实验我们发现，这个衍生物的识别检测性能灵敏，选择性好，是一个双模式化学传感器。邻苯二酚紫是一种酚类指示剂，可以用于基于指示剂置换法的化学传感器，邻苯二酚紫与铜体系通过紫外可见光谱以及肉眼观察在水介质中可以灵敏，高效的识别草酸根离子。
　　具体的工作如下:
　　1.R是一种新型的具有光学特性的荧光探针，是通过罗丹明酰肼在乙醇溶剂中与5-氯水杨醛反应制备而成，在甲醇和HEPES(v∶v=1∶1)缓冲溶液中进行光谱检测。通过一系列的测试，发现这个新型的探针通过紫外可见吸收光谱进行测定，能够很好的选择性识别并检测Cu2+，检出限为10-5M，观察溶液的颜色从无色变为深红色;同时，在荧光光谱中能够很好的检测VO2+，检出限为10-7M，这是第一个通过使用两种不同模式来实现同时检测两个金属阳离子Cu2+和VO2+的基于罗丹明B类的荧光探针。
　　2.邻苯二酚紫(PV)与铜离子能进行络合反应，在加入阴离子后可能根据竞争效应，阴离子会夺取已经与PV配位的铜离子，从而释放出自由的PV，同时，PV恢复其原来的颜色和光谱性质，利用这个特点，我们以PV-Cu2+为体系对阴离子进行筛选，实验结果发现这个体系能够在水溶液中快速灵敏，且定量的检测C2O42-。
　　3.在蔬菜中菠菜含有的C2O42是最多的，我们将新鲜菠菜作为实验样品，以PV-Cu2+为检测体系，用标准滴定法对其中所含的C2O42-进行定量检测，通过这个实验来检测我们上述的方法是否具有实用价值。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．1．1 重金属离子与人类的关系及常见的检测方法

1．1．2 阴离子与人类的关系及检测方法

1．1．3 传感器在重金属离子识别中的一些应用

1．1．4 传感器在阴离子识别中的一些应用

1．2 基于罗丹明染料的化学探针

1．3 本论文主要的研究背景与工作

第二章 基于罗丹明的化学传感器的合成与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 中间体的合成

2．2．2 R目标化合物的合成与表征

第三章 基于罗丹明的分子荧光探针对金属离子的识别

3．1 引言

3．2 实验设计

3．3 实验仪器与试剂

3．4 光谱测定前的制备工作

3．4．1 化合物R与某些金属离子作用的光谱数据讨论

3．4．2 化合物R对金属离子的选择性

3．5 本章小结

第四章 PV-Cu2+体系对C2O42-的识别研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂和实验设备

4．2．2 实验方法

4．2．3 pH选择性实验

4．2．4 紫外可见吸收光谱

4．2．5 化学计量关系和稳定常数

4．2．6 机理研究

4．2．7 菠菜样品中草酸根含量检测

4．2．8 草酸根识别的可逆性

第五章 结论与展望

参考文献

硕士学位期间发表论文

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