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金属荧光传感器的合成与研究

作　者: 向晓燕
导　师: 覃文武
学　校: 兰州大学
专　业: 无机化学
关键词: 水桥络合物基态二聚体激基缔合物荧光衰减曲线水和金属离子螺旋内酰胺
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

各种离子在生物学、医学和环境中具有重要作用,如金属离子(尤是镁、钙、锌等离子),因其对生命物质及整个水系的生态平衡具有不可逆的破坏而尤为引人关注；随着荧光分析技术和传感技术的发展荧光化学传感器已经成为一种重要物质。荧光传感器在灵敏度、选择性和实时原位检测等方面优势突出,实时检测被分析物的水平已引起包括化学家、生物学家、临床生物化学家和环境学家的极大兴趣。本文设计合成了一系列离子受体,通过荧光光谱研究了它们对不同离子选择性识别性能及光化学传感性能。1.介绍了荧光的基础知识及其在金属离子检测方面的研究进展。2.合成了一个以萘为末端基的荧光探针2,2’-[氧-双(2-乙二酸四亚甲基氧)]-双[N-(2-萘基)-苯甲酰胺](2,2’-[oxy-bis(2-oxatetramethyleneoxy)]-bis[N-(2-naphthyl)-benzamide)])(L1)。在415-460nm荧光波长范围内L1在醇类溶剂中的荧光衰减曲线为双指数衰减。衰减较快的部分来自于基态二聚体(dimer)的形成。在480nm荧光波长以上,除了基态二聚体以外,还有少量发射波长在更长波长处的分子内激基缔合物(excimer)的形成。在乙醇溶液中加入水荧光发射光谱发生了变化,这是由于水桥(water-bridged)络合物的形成阻止了分子内激基缔合物的形成。在L1的乙醇溶液中加入Mg2+或Ca2+离子时探针的荧光强度增加,因为Mg2+或Ca2+离子与L1形成络合物可以阻止激基缔合物的形成。由于水和金属离子与水桥(water-bridged)络合物之间的竞争,在乙醇和水的体积比为9：1的溶剂中光谱的变化和在纯乙醇的溶剂中的变化是相当不一样的。在乙醇和水的体积比为9：1的溶剂中L1与Mg2+或Ca2+离子形成络合物的基态解离常数在2.0mM左右,这使得L1更加适合在生理的浓度范围内检测Mg2+或Ca2+离子的浓度。3.合成了一个荧光素的衍生物传感器2,4-二羟基苯甲醛荧光酮腙(L2)并且测定了其光谱性质。在乙醇和水的体积比为1：1的溶剂(pH=7.2)中,加入锌离子后L2的紫外吸收光谱出现了54nm的红移(从346nm移动到400nm),同时伴随着颜色的变化；而L2在510nm处的荧光发射光谱强度则增强,与文献常见该类物质配位后其螺旋内酰胺的开环不同,L2加入锌离子的过程中却没有出现荧光素骨架的螺旋内酰胺的开环。L2的荧光衰减曲线为双指数衰减,快的衰减(短的荧光寿命)可以归属于L2环状的螺旋内酰胺的构型；而较慢的衰减(长的荧光寿命)则是归因于其少量开环结构的形成。在L2与Zn2+形成络合物后较短的寿命变长了,而较长的寿命依然保持不变。然而在碱性的溶剂中L2的荧光衰减曲线则是只有一个与荧光素相似的单指数的荧光寿命4.38ns,说明在碱性的条件下L2的螺旋内酰胺发生了开环。该荧光素的衍生物的探针显示了对锌离子选择性响应,其配位过程未导致螺旋内酰胺开环,然而在碱性的pH范围中水解可以引起螺旋内酰胺开环。在pH较大的碱性溶剂中L2-Zn2+络合物和水解开环产物的形成可以通过质谱图进一步证实。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章前言  10-35
  1.1 配位化学  10-18
    1.1.1 配位化学及配合物的简介  10-11
    1.1.2 配位化学研究的主要领域  11-13
    1.1.3 我国配位化学的研究  13
    1.1.4 几种主要的配合物类型  13-18
  1.2 荧光分析  18-27
    1.2.1 荧光的发展  18-20
    1.2.2 荧光的分类  20-21
    1.2.3 荧光的分析方法  21-27
  1.3 选题目的和意义  27-29
    1.3.1 金属离子分析  27-28
    1.3.2 镁和钙离子检测的发展及意义  28-29
    1.3.3 锌离子检测的发展及意义  29
  参考文献  29-35
第二章 4-酰基吡唑啉酮缩水杨酰肼类金属配合物的合成、结构与荧光性质  35-60
  2.1 实验部分  35-39
    2.1.1 实验试剂  35
    2.1.2 测试仪器  35
    2.1.3 实验方法  35-39
  2.2 结果与讨论  39-57
    2.2.1 各种不同的醇类溶剂中的光谱学性质  39-47
    2.2.2 纯的乙醇溶剂中化合物L1与镁离子或者钙离子的络合物的形成  47-49
    2.2.3 水对化合物L1光谱性质的影响  49-51
    2.2.4 乙醇和水的体积比为9/1时化合物L1与镁或者钙离子的络合物的形成  51-57
  2.3 本章小结  57-58
  参考文献  58-60
第三章 2,4-二羟基苯甲醛荧光酮腙(L2)的合成与光谱性质研究  60-81
  3.1 实验部分  60-65
    3.1.1 实验试剂  60
    3.1.2 测试仪器  60
    3.1.3 实验方法  60-65
  3.2 结果与讨论  65-79
    3.2.1 L2的晶体结构  65
    3.2.2 L2的光谱分析  65-79
  3.3 本章小结  79-80
  参考文献  80-81
结论与展望  81-82
在学期间的研究成果  82-83
致谢  83

金属荧光传感器的合成与研究

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