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过去几十年，基于有机芳杂环化合物在理论和实际应用中的重要价值，受到了科研工作者的广泛关注。其中，吡啶酮、吡唑啉酮和吡啶三唑等含氮杂环化合物具有结构多样性与光电特性，一直以来都是各领域研究热点。本文主要围绕含氮芳杂环化合物吡啶酮、吡唑啉酮和吡啶三唑类染料的设计合成、晶体结构、光谱学性能以及构效关系等方面进行了较为深入地研究和讨论。主要内容包括以下两方面：
(1)设计合成了一例不对称的吡唑啉酮/吡啶酮类双杂环染料2，其在水相和有机溶剂中均显示出良好的溶解性。由于该染料分子结构中具有多个N、O杂原子，可用来充当两个活性质子的质子化位点，因此理论上其具有三种可能的偶氮/腙式互变异构体。通过核磁共振氢谱分析了其在不同溶剂中的特定构型，结果表明其在甲醇溶剂中以5-OH-吡唑啉酮单腙吡啶酮的形式存在，而在水相中则以双偶氮的形式存在。通过溶剂致变色实验监测了该染料的活性质子在多个杂原子质子位点转移，以及在水与非水溶剂中的构型变化。利用酸碱滴定实验进一步验证了其在水相中以双偶氮式结构存在。在此基础上，通过选择性离子配位，制备得到两种不同的一维铜(Ⅱ)和镍(Ⅱ)染料-金属配位聚合物，并分别对其晶体结构进行了表征。
(2)合成了一例基于吡啶三唑修饰的香豆素席夫碱荧光染料CPTH，分别利用核磁(1H NMR、13C NMR)、红外(FT-IR)和电喷雾质谱(ESI-MS)等仪器对其进行分析表征，进一步通过X射线单晶衍射仪对化合物晶体结构进行结构表征。系统研究了该探针对部分常见过渡金属离子范围内的选择性识别效果。其荧光光谱分析结果显示，该探针在DMF/PBS(10mM,pH=7.40,v/v=1/9)缓冲溶液中发射出强烈的黄色荧光，引入Cu2+后溶液荧光迅速猝灭。紫外滴定分析结果显示其最大吸收波长由449nm红移至475nm。荧光滴定分析结果显示，除Cu2+之外，探针对实验选定的其它常见金属离子没有识别效果。实验结果表明该探针对Cu2+具有快速响应和选择专一性。Job’splot拟合分析结果表明探针与Cu2+之间的化学计量比为1∶1。同时，通过拟合探针与Cu2+工作曲线得出其检出限为2×10-6M。
(1)设计合成了一例不对称的吡唑啉酮/吡啶酮类双杂环染料2，其在水相和有机溶剂中均显示出良好的溶解性。由于该染料分子结构中具有多个N、O杂原子，可用来充当两个活性质子的质子化位点，因此理论上其具有三种可能的偶氮/腙式互变异构体。通过核磁共振氢谱分析了其在不同溶剂中的特定构型，结果表明其在甲醇溶剂中以5-OH-吡唑啉酮单腙吡啶酮的形式存在，而在水相中则以双偶氮的形式存在。通过溶剂致变色实验监测了该染料的活性质子在多个杂原子质子位点转移，以及在水与非水溶剂中的构型变化。利用酸碱滴定实验进一步验证了其在水相中以双偶氮式结构存在。在此基础上，通过选择性离子配位，制备得到两种不同的一维铜(Ⅱ)和镍(Ⅱ)染料-金属配位聚合物，并分别对其晶体结构进行了表征。
(2)合成了一例基于吡啶三唑修饰的香豆素席夫碱荧光染料CPTH，分别利用核磁(1H NMR、13C NMR)、红外(FT-IR)和电喷雾质谱(ESI-MS)等仪器对其进行分析表征，进一步通过X射线单晶衍射仪对化合物晶体结构进行结构表征。系统研究了该探针对部分常见过渡金属离子范围内的选择性识别效果。其荧光光谱分析结果显示，该探针在DMF/PBS(10mM,pH=7.40,v/v=1/9)缓冲溶液中发射出强烈的黄色荧光，引入Cu2+后溶液荧光迅速猝灭。紫外滴定分析结果显示其最大吸收波长由449nm红移至475nm。荧光滴定分析结果显示，除Cu2+之外，探针对实验选定的其它常见金属离子没有识别效果。实验结果表明该探针对Cu2+具有快速响应和选择专一性。Job’splot拟合分析结果表明探针与Cu2+之间的化学计量比为1∶1。同时，通过拟合探针与Cu2+工作曲线得出其检出限为2×10-6M。