新型双取代聚炔类共轭聚合物荧光探针的设计、合成及其应用

摘要

荧光探针主要是通过其颜色或者荧光变化来实现对特定目标的定性或定量分析，其具有高灵敏度、高选择性、反应时间短和操作快捷等一系列优点，在环境污染源的检测，生命科学等领域有着越来越重要的应用。其中基于共轭聚合物的荧光探针由于具有信号放大，易于器件化，荧光信号调节等有优点，引来越来越多科研人员的兴趣，成为当今的热门课题和前沿研究领域。通过对大量文献的阅读和调研，本文设计并合成了两种基于双取代聚炔共轭聚合物荧光探针，通过红外吸收光谱，核磁共振氢谱，碳谱和质谱等一系列方法的对所得化合物进行结构表征，所得化合物的结构与预期一致。我们进一步研究了它们的光学性质和识别性能，并把它们制成荧光试纸，取得了一系列积极的结果。
　　一、简单介绍了荧光探针的设计原则、共轭聚合物荧光探针的优点，并对共轭聚合物荧光探针的研究历史和现状做了简单介绍。
　　二、设计并合成了一种含咔唑基团的双取代聚炔类共轭聚合物荧光探针P1。碘作为典型的重原子，具有很高的核电荷。由文献可知由于重原子效应，使得咔唑上氮原子与I-离子相互作用导致P1的荧光淬灭。当加入I-离子后，P1的荧光发生淬灭，同时其溶液颜色也由无色变成了黄色，实现了光学双通道检测I离子。众所周知，碘离子和汞离子的缔合常数很高(8.3×1023 for HgI2 and6.31×1029 for[HgI4]2-)，因此P1/I-配合物也可检测Hg2+离子。当加入Hg+离子后，P1/I-的荧光得以恢复，同时溶液也由黄色变为无色，实现了光学双通道检测Hg2+离子。并且通过选择性和竞争性实验证实P1对碘离子和汞离子具有极好的选择性。为了进一步提高检测的便利性，我们将P1加工成荧光试纸，并成功实现对I离子的识别。
　　三、设计并合成了一种双取代聚炔类共轭聚合物荧光探针P2。我们通过后功能化的方式将吡啶代苯并咪唑作为识别基团引入双取代聚炔侧链合成了P2。通过电子或能量转移，当加入Cu2+离子后，P2的荧光发生淬灭，从而达到识别铜离子的目的。草甘霖作为使用最广泛的农药之一，极易和铜离子以1∶1形成配合物，因此，在P2/Cu2+的溶液中加入草甘膦后，P2/Cu2+的荧光得以恢复，实现了草甘膦的检测。并且通过选择性实验证实P2对铜离子和草甘膦具有极好的选择性。为了进一步提高检测的便利性，我们将P2加工成荧光试纸，并成功实现对Cu2+离子的识别。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 荧光探针

1．1．1 荧光探针的设计原理

1．1．2 共轭聚合物的结构特点和光学特性

1．2 共轭聚合物荧光探针的机理

1．3 典型的共轭聚合物荧光探针母体

1．4 共轭聚合物荧光探针的应用

1．4．1 阴阳离子检测

1．4．2 爆炸物小分子的检测

1．4．3 生物小分子的检测

1．4．4 细胞成像

1．5 取代聚炔的催化体系

1．6 取代聚炔为母体的荧光探针

1．7 本论文的研究意义和主要内容

第二章 含咔唑基双取代聚炔的合成及碘离子和汞离子的检测

2．1 引言

2．2 试剂和仪器

2．3 单体和聚合物的合成过程与结构表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 聚合物P1的合成与表征

2．4．2 聚合物的溶解性和热稳定性

2．5 光谱测试条件

2．5．1 聚合物P1溶液的配置

2．5．2 阴阳离子的配置

2．5．3 阳离子的配置

2．5．4 P1／I-配合物溶液的配置

2．6 水对聚合物P1光学性能的影响

2．7 碘离子对聚合物P1光学性能的影响

2．7．1 碘离子对聚合物P1荧光光谱的影响

2．7．2 P1的选择性和竞争性试验

2．7．3 P1的反应时间的检测

2．7．4 碘离子对P1紫外吸收光谱的影响

2．8 汞离子对P1／I-配合物光学性能的影响

2．8．1 汞离子对P1／I-配合物荧光光谱的影响

2．8．2 P1／I-配合物的选择性和竞争性实验

2．8．3 P1／I-配合物反应时间的检测

2．8．4 汞离子对P1／I-配合物紫外吸收光谱的影响

2．9 荧光试纸的制备和检测

2．10 本章小结

第三章 新型双取代聚炔类荧光探针的设计、合成及其对铜离子和草甘膦其性检测

3．1 引言

3．2 设计思路

3．3 试剂和仪器

3．3 单体和聚合物的合成过程与结构表征

3．4 聚合物P2组成x，y以及平均分子量的计算

3．5 光谱测试条件

3．5．1 聚合物P2溶液的配置

3．5．2 阳离子的配置

3．5．3 农药标准品的配置

3．5．4 P2／Cu2+配合物溶液的配置

3．6 铜离子对聚合物P2光学性能的影响

3．6．1 铜离子对聚合物P2荧光性能的影响

3．6．2 P2的选择性实验

3．7 反应时间的测试

3．8 草甘膦对P2／Cu2+配合物溶液的影响

3．8．1 草甘膦对P2／Cu2+配合物溶液荧光的影响

3．8．2 P2／Cu2+配合物的选择性实验

3．8．3 P2／Cu2+配合物反应时间的检测

3．9 荧光试纸的制备和检测

3．10 本章小结

参考文献

在读期间的成果和发表的论文

致谢