二茂铁基喹啉衍生物的合成及对金属离子的识别研究

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近年来,金属离子给环境造成的污染受到了人们的广泛关注,如何快速、高效、简便地检测这些金属污染物成为了科研工作者研究的热点,设计、合成结构新颖的化学传感器对金属离子的识别具有重要意义和应用前景。鉴于喹啉衍生物良好的光学特性以及将二茂铁分子作为配体骨架所表现出的优越性,本文设计合成了两类结构新颖的含二茂铁基的喹啉衍生物,并且系统地研究了其对金属离子的识别检测性能。  本研究以Cu(OTf)2为催化剂,催化二茂铁乙炔、对位取代的苯胺和芳香醛的三组分反应合成喹啉衍生物,共合成得到了两种新型二茂铁基喹啉衍生物{4-(4-二茂铁基-6-氯喹啉基)-1-(4-羟基苯基)苯 m和4-二茂铁基-6-甲氧基-2-(2-苯并噻唑)喹啉)n},并利用核磁氢谱(1H-NMR)、核磁碳谱(13C-NMR)和红外光谱(IR)等手段对其结构进行了表征。随后分别利用循环伏安法和紫外吸收及荧光发射光谱法研究了化合物m和n对金属离子Hg2+和Fe3+的选择性识别能力。发现化合物m能够选择性识别Hg2+离子,加入Hg2+离子后,化合物m的半波电位正移97.5mV,紫外吸收峰红移且荧光强度显著增强,溶液的颜色由橙黄色变为绿色,在365nm的紫外灯照射下能清晰地看到绿色荧光。检测限可达2.14 x10-8M。同时其它金属离子均不会干扰Hg2+离子的检测。同时发现,化合物n能够选择性识别Fe3+离子,加入Fe3+离子后,化合物n的半波电位正移85mV,紫外吸收增强且荧光强度显著增加,溶液颜色加深,在365nm的紫外灯照射下能清晰地看到蓝色荧光。检测限可达1.44 x10-8M,同时其它金属离子均不会干扰Fe3+离子的检测。
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