论文部分内容阅读
金属阳离子和阴离子广泛存在于自然环境和生物体内,并在化学、生物、医学和环境过程中发挥着重要作用,因此对金属离子和阴离子的快速检测和分离具有非常重要的意义。基于荧光的检测技术为在线监测提供了简单、灵敏、选择性好且成本相对较低的方法,并且无需对样品进行任何预处理,已成为检测离子的一种有效手段。具有碱性氮原子和酸性N-H基团的咪唑类受体分子能够结合阳离子和阴离子,使其衍生物成为良好的阳离子、阴离子和离子对识别受体。吖啶是一’种比较理想的荧光基团,醚链的引入可以有效促进受体的水溶性。基于此思路本论文设计合成了六种新型的吖啶咪唑类环蕃受体,利用荧光光谱研究了受体分子对金属离子和阴离子的选择性识别行为,主要的研究内容如下:1.本文设计合成了六个吖啶咪唑类环蕃受体分子1a～1c、2a～2b、3a,并利用1H NMR、13C NMR、IR、MS、HRMS及XRD单晶衍射对它们进行了表征。2.通过荧光对比研究了受体分子1a、1b、1c对Fe3+和H2PO4-的选择性识别行为。单晶体结构证实了环蕃分子在固态时由氢键和π-π作用驱动下的自组装行为,受体分子1a～1c在水溶液中(H20/CH3CN=49:1,v/v)对Fe3+均表现出很好的选择性,在CH3CN溶液中对H2PO4-也都具有很好的选择性,在紫外灯下可看到明显的颜色变化。荧光测试中,Fe3+的加入引起了明显的荧光淬灭,H2PO4-的加入引起了明显的荧光红移。3.设计合成了受体分子2a、2b,对比研究了受体2a、2b对Fe3+和H2PO4-的选择性识别行为。Job-Plot曲线证实受体2a、2b在CH3CN溶液中与H2PO4-均形成1:1的络合物,在水溶液中与Fe3+分别形成了 1:1和1:2的络合物。通过核磁滴定探讨了受体对J2PO4-选择性识别的结合位点,确定识别机理为Excimer/Exc iplex过程。通过络合质谱探讨了受体对Fe3+的识别机理为PET过程。2a、2b对Fe3+和H2PO4-均具有较低的检测限,结果表明受体2a、2b均可作为良好的Fe3+和 H2PO4-荧光传感受体分子。4.利用荧光研究了受体3a对Fe3+和H2PO4-的选择性识别行为。在水溶液中识别Fe3+后引起了荧光淬灭,在CH3CN溶液中识别H2P04-后发生了明显的红移。Job-Plot曲线表明受体3a与Fe3+和H2PO4-均形成1:1的络合物。用于Fe3+和H2PO4-检测的最低检测限分别为1.21×10-5M和4.47×10-7M。