离子液体及β-环糊精对烷基酚类化合物荧光效应的研究

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离子液体,又称为室温熔融盐,其作为一类新兴物质近几年来得到广泛的关注,具有很多传统溶剂所没有的独特的物理化学性质,如较宽的液体稳定范围、较强的溶解能力、较低的蒸汽压、较合适的黏度、较高的导电性、较强的催化活性等。由于这些独特的理化性能,离子液体被广泛应用在有机合成反应、电化学、分离科学、光谱分析以及色谱分析等领域。   β-环糊精和表面活性剂都属于有序介质。表面活性剂因具有明显的亲水部分和疏水部分,同时其胶束具有增敏、增溶和增稳的作用,是提高发光分析法灵敏度和选择性的有效途径之一。β-环糊精具有特殊的空腔疏水结构,可以和各种客体分子进行络合作用,络合后的客体分子性质会发生改变,溶解度、稳定度、电化学以及光谱学性质都会发生一定的变化。尤其是对发光分子的发光特性有着显著的影响,因此在发光分析领域具有广泛的应用。   烷基酚类化合物主要包括4-辛基酚、壬基酚、4-叔丁基苯酚等,是非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚的降解产物,因具有雌激素效应,也被称为环境雌激素。作为外源性化合物,烷基酚类化合物能干扰人类和动物的内分泌系统并产生各种异常效应。对生物体及人类的危害主要表现在影响机体正常的内分泌机能、免疫机能、神经毒害性、男性生殖能力下降、致癌致畸性等。因此建立一种快速有效的检测环境中烷基酚类化合物的含量的方法是非常有必要的。   已有文献报道离子液体以及有序介质都对荧光物质具有一定的荧光增敏效应,而烷基酚类化合物的共轭结构使其本身具有一定的荧光性,因此我们在本实验中分别探讨了离子液体、离子液体与β-环糊精对烷基酚类化合物的荧光介导效应,并初步探讨了其对烷基酚类化合物荧光增敏或猝灭的作用机理。   本论文主要分为两个部分,现简介如下:   第一部分:   主要研究了四种甲基咪唑类离子液体[C8MIM]PF6、[C14MIM]PF6、[C8MIM]BF4、[C14MIM]BF4对烷基酚类化合物的荧光效应。通过测定不同浓度,不同种类,不同阴阳离子,不同温度等条件下离子液体对烷基酚类荧光光谱及荧光强度的效应后发现,(1)三种烷基酚类化合物4-辛基酚、壬基酚、4-叔丁基苯酚因具有相似的化学结构,其荧光特性表现出极大的相似性,激发波长和发射波长同样为λex=227.0 nm,λem=302.0 nm;(2)烷基酚类化合物的荧光随着加入的离子液体浓度的增大呈现出逐渐猝灭的趋势;(3)阴离子不同的离子液体对烷基酚类物质的荧光猝灭的强度BF4->PF6-,而阳离子的不同对荧光没有明显的影响;(4)经过Stem-Volmer方程计算得到动态猝灭常数大于2×1010 L mol-1 s-1,S-V曲线表现出的轻微正偏移以及动态猝灭常数随着温度的升高而增大,暗示了离子液体对烷基酚的猝灭过程是一种动静态相结合的猝灭方式。   第二部分:   分别研究了有序介质十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB),β-环糊精对4-辛基酚的荧光效应的影响,初步探讨了离子液体与有序介质发生协同增敏作用的可能性。结果发现,(1) SDS溶液对4-辛基酚有增敏效应,但是其自身荧光发射范围与辛基酚有一定的重叠,无法应用于对辛基酚的荧光检测;(2) CTMAB虽具有增敏效应,而且本身没有荧光发射,但是与离子液体联合使用后4-辛基酚的荧光发射显著紊乱,同样无法适用于研究与离子液体的协同作用;(3)β-环糊精本身没有荧光发射,且对4-辛基酚有很好的增敏效果,经计算两者结合后的包合方式为1∶1,结合的稳定常数及反应的自由能分别为K=9.8×103 L mol-1,自由能ΔG=-5.45 kJ mol-1;(4)离子液体对β-环糊精-4-辛基酚的荧光增敏体系呈现出猝灭效应,经计算为动态猝灭。
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