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卟啉是一类由四个吡咯亚基的α-碳原子通过次甲基桥(=CH-)互联而形成的杂环化合物,由于其侧链的差异而形成大量衍生物,且分布广泛。卟啉分为两大类:脂溶性和水溶性卟啉化合物。后者因在水介质中有较好的溶解度长期以来在分子识别、分析化学、电化学及光化学反应等化学领域获得了广泛应用,在生物医学领域的应用也越来越令人瞩目。血卟啉及其衍生物具有优良的光化学、光物理性质,自上世纪70年代起即作为新型光化学诊治剂得到广泛的研究与应用;其在生物医学、催化、仿生学、分析化学、环保等领域中的应用也得到逐步开拓。本论文主要研究其作为pH探针在酸度测定中的应用。酞菁是母体结构与卟啉类似的大环类化合物,性质稳定、相对易于合成、结构可修饰性强,通过引入不同的基团可获得具有不同功能的衍生物,在高科技领域应用广泛。其中,中心配位为反磁性元素的四磺基铝酞菁(Tetrasulfonated Aluminum Phthalocyanine,AlS4Pc)具有优良的荧光性质。该化合物具有独特的红区发射特性、量子产率高,且在水中溶解性好、光漂白作用小、光化学性质稳定,因而近年来在分析科学领域的应用研究颇为引人注目。本论文主要研究其在酸度和汞(Ⅱ)测定中的应用。本学位论文围绕水溶性卟啉和酞菁在酸度和汞(Ⅱ)测定中的应用而展开,共五章。第一章首先对卟啉和酞菁的结构、性质以及在分析科学中的应用作了简要介绍,重点阐述了卟啉和酞菁在酸度和重金属离子测定中的应用;其次,就酸度测定的研究进展做了综述,对酸度测定的意义和酸度测定方法的研究进展做了简要介绍,重点阐述了光学探针在酸度测定中的应用;最后,对测定汞的意义和测定方法的研究进展进行了综述,重点阐述了光学探针在汞测定中的应用。第二章利用所发现的血卟啉单甲醚对pH的双区间响应特性,建立了卟啉光学探针测定pH的新方法。研究发现,血卟啉单甲醚(Hematoporphyrin monomethyl ether,HMME)的吸收光谱与介质pH的改变具有显著相关性,且呈现“双响应”特征,即HMME可对两个不同区间的pH作出响应,因而可用单一探针实现不同区间pH的测定,即“一针二用”。此外,HMME对pH还具有比率响应的特点。相对于强度响应探针,比率型pH光学探针可克服诸多非pH因素的影响,实现pH的更准确测定。本研究以血卟啉单甲醚作为pH新型光学探针,探索其用于小体积样品、黏稠样品以及酸度跨度较大的食品、生物样品和环境水样pH的测定,获得了满意的结果,显示了 pH光学探针应用于这些检测对象的优势,开拓了光吸收型卟啉化合物在分析科学中的应用。第三章利用两种血卟啉类化合物对pH的双区间响应特性,建立荧光探针测定pH的新方法。研究发现,血琳甲醚(Hematoporphyrin monomethyl ether,HMME)和盐酸血卟啉(Hematoporphyrinhydrochloride,HPH)的荧光光谱与介质pH的改变具有显著相关性,且呈现“双响应”特征,即这两种卟啉均可对两个不同区间的pH作出响应。因而可用单一探针实现不同区间pH的荧光测定,即“一针二用”。此外,HMME和HPH对pH还具有比率响应的特点。相对于强度响应探针,比率型pH荧光探针可克服诸多非pH因素的影响,实现pH的更准确测定。本研究分别以HMME和HPH两种血卟啉类化合物作为pH新型荧学探针,探索其用于小体积样品、黏稠样品以及环境水样pH的测定,获得了满意的结果,显示了 pH荧光探针应用于这些检测对象的优势。本研究开拓了血卟啉类荧光化合物在分析科学中的应用。第四章基于红色荧光染料四磺基铝酞菁(Tetrasulphonatedphthalocyanine,AlS4Pc)和阿利新蓝(Alcianblue8GX)离子对红区荧光探针在强酸性介质中的荧光增强现象,开发了一种强酸高特异性荧光分析新方法,用于检测四种常见的强酸(HN03、HC1、HBr、H2SO4)和较强酸H2SO3。在最佳条件下,校准曲线的线性范围分别为:1.00-80.00 mmol/L(HN03),1.00-200.00 mmol/L(HCl),1.00-120.00 mmol/L(HBr),0.01-80.00 mmol/L(H2SO4)和 0.20-62.40 mmol/L(H2S03)。检测限分别为 0.15 mmol/L(HN03),0.15 mmol/L(HC1),0.14 mmol/L(HBr),0.29 mmol/L(H2SO4)和 0.36 mmol/L(H2SO3)。该方法应用于人工样品的分析,结果令人满意。第五章基于汞(Ⅱ)诱导四磺基铝酞菁(AlS4Pc)和阿利新蓝(Alcianblue 8GX)离子对红区荧光探针的特异性荧光恢复现象,建立了汞(Ⅱ)的高特异性、高灵敏的定量分析新方法。研究发现,在酸性和近中性的介质中,Alcianblue 8GX对四磺基铝酞菁具有高效荧光猝灭作用,形成几乎无荧光的体系。而在Hg(Ⅱ)的存在下,AlS4Pc-Alcianblue8GX的荧光显著恢复。进一步的金属离子筛选实验表明,只有Hg(Ⅱ)可使AlS4Pc-Alcianblue8GX体系的荧光显著恢复,而其他金属离子的存在对荧光恢复极弱或不恢复,显示Hg2+对AlS4Pc-Alcian blue 8GX的响应具有高度的特异性。据此,以AlS4Pc-Alcian blue 8GX构成离子对红色荧光探针,建立了 Hg(Ⅱ)的高特异性、高灵敏的定量分析新方法。