学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于罗丹明和蒽醌类荧光分子探针的合成及其识别性能

作　者: 蔡松涛
导　师: 曾宪顺
学　校: 天津理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 荧光探针钯离子罗丹明 ICT机制水加成反应
分类号: O657.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

金属离子在生产生活中广泛存在,其引起的环境问题以及对人体健康的危害也受到越来越多的关注,因此,金属离子的检测具有十分重要的意义。传统的金属离子检测方法像原子吸收光谱、等离子发射光谱法虽然可以提供准确的分析结果但也存在着操作时间长、分析条件要求严格、成本昂贵、甚至需要专业人员操作等缺点,相比之下,由超分子化学建立发展起来的荧光探针技术因其选择性好、灵敏度高和快速便捷等优点,不仅成为化学以及生物医学的发展领域中重要的研究课题之一,也为金属离子的检测提供新的指导思路。在众多金属离子中,钯离子不仅在公路附近土壤及植物中沉积,污染水体,还可以与含巯基的氨基酸、蛋白质(酪蛋白,蚕丝蛋白和部分酶)、DNA及其它生物大分子(维生素B6)作用,危害人体健康。由于钯离子是过渡重金属离子,具有很强的荧光猝灭效应,因此对荧光开启型的钯离子荧光探针研究较少。因此,设计合成高效钯离子荧光探针就具有重要意义。膦配体因其对金属离子具有选择性螯合的性质,结合罗丹明类荧光染料螺环内酯和开环结构可以相换转化的特点,我们希望能够将其设计成一种新型的金属离子荧光探针。本论文通过对罗丹明进行化学修饰,得到含膦配体的罗丹明衍生物RPdl和RPd2,这两种探针分子可以与钯离子形成很强的pd-P^N配位键同时罗丹明内酰胺螺环结构打开从而引起荧光发射增强。主要工作如下：通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究它们对常见阳离子的识别行为。结果表明RPdl和RPd2作为荧光开启型探针分子在较宽的pH范围(RPdl:5.3-10.0, RPd2:4.9-8.6)内对钯离子显示出良好的专一选择性和高灵敏度,检测限分别达到1.49×10-9mol/L和2.0×10-8mol/L,不仅低于世界卫生组织规定的药物中钯含量的标准,还可以应用于实际水样的分析。同时,这两种探针分子抗干扰能力者强,即使在其他常见阴、阳离子存在时依然可以与钯离子形成稳定的1：1的络合物,引起光谱信号的增强以及肉眼可辨的颜色变化,其中RPdl的荧光开启常数(Kturn-on)为3.2×10-5mol/L, RPd2的结合常数(Ks)为6.1×104(mol/L)-1;可以与不同的钯配合物作用实现对Pd(0)和Pd(Ⅱ)的检测。此外,探针分子RPd1与钯离子的相互作用是一个化学可逆过程,而RPd2不具备这一性质。铝的不当使用会产生一些副作用甚至威胁人的身体健康,过量的铝离子在人体内累积会导致阿尔兹海默症、骨质疏松症等疾病。本论文以1,2-二羟基蒽醌作为荧光报告基团,通过曼尼希反应得到了探针分子QA1,希望它能对铝离子进行选择性识别。光谱研究表明,在水／乙醇(v/v,1：1)溶液中探针分子与铝离子相互作用形成1：1的配合物,随着铝离子的浓度从0增大到100μM, QAl在600nm处的荧光发射增强而522nm处的荧光发射比率降低,同时紫外最大吸收峰由532nm蓝移至490nm,解离常数达到10-5M。检测限可以达到9.6×10-6mol/L。此外,探针分子抗阴离子干扰能力不好,其他常见阳离子的存在不会影响其对铝离子的检测效果；pH应用范围较广,可在3.01-10.06的pH范围内使用；与铝离子的相互作用是一个化学可逆过程,可重复使用。含苯并噻唑的苯乙烯类菁染料1在离子诱导下自身会发生水加成反应,分子共轭结构发生改变,光谱性质随之发射改变。研究发下：钯离子的存在条件下的化合物1的紫外吸收光谱下降,与发生水加成反应效果相符,但荧光发射信号会增强；次氯酸根离子的浓度由0增大至100μM不仅引起紫外吸收光谱的下降直至消失,同时也造成了分子荧光发射完全猝灭,原因可能是次氯酸根离子浓度较小时分子的水加成反应为主要作用,随着次氯酸根离子浓度的不断增大,其强氧化性导致C=C双键结构断裂,分子被分解。其他常见阴离子和阳离子则不会导致类似变化,说明该化合物可能会对钯离子和次氯酸跟离子进行选择性识别,对新型钯离子和次氯酸根离子荧光探针的设计合成具有重要的指导意义。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 概述  11
  1.2 荧光分子探针  11-16
    1.2.1 荧光的产生  11-12
    1.2.2 荧光探针的结构  12-13
    1.2.3 金属离子荧光探针的识别机理  13-16
  1.3 钯离子荧光探针的研究  16-18
  1.4 本论文主要工作设计思路  18-19
第二章基于罗丹明“闭-开”环效应的钯离子荧光探针  19-39
  2.1 设计思路  19-20
  2.2 实验部分  20-21
    2.2.1 仪器与试剂  20
    2.2.2 探针RPd1与RPd2的合成路线  20
    2.2.3 探针分子的合成  20-21
  2.3 结果与讨论  21-38
    2.3.1 试剂  21
    2.3.2 探针RPd1、RPd2离子识别溶剂体系的研究  21-24
    2.3.3 探针RPd1、RPd2对阳离子选择性识别的研究  24-26
    2.3.4 探针RPd1、RPd2的滴定实验  26-30
    2.3.5 探针RPd1、RPd2的检测限的确定及实际应用  30-31
    2.3.6 探针RPd1、RPd2的离子干扰实验  31-33
    2.3.7 探针RPd1、RPd2的pH适用范围  33
    2.3.8 探针RPd1、RPd2与Pd~(2+)配位数及结合模式的确定  33-35
    2.3.9 探针RPd1、RPd2的重复性研究  35-36
    2.3.10 探针RPd1、RPd2与不同价态钯离子的相互作用  36-37
    2.3.11 探针RPd1、RPd2荧光量子效率的测定  37-38
  2.4 本章小结  38-39
第三章基于ICT机制的蒽醌类铝离子荧光探针  39-47
  3.1 设计思路  39
  3.2 实验部分  39-40
    3.2.1 仪器与试剂  39
    3.2.2 合成线路  39
    3.2.3 探针分子QAl的合成  39-40
  3.3 结果与讨论  40-46
    3.3.1 试剂  40
    3.3.2 探针QAl对不同阳离子的识别  40-41
    3.3.3 铝离子的连续滴定实验及检测限  41-44
    3.3.4 pH对探针QAl的影响  44-45
    3.3.5 探针QAl的离子干扰实验  45-46
    3.3.6 探针QAl的可逆性研究  46
  3.4 本章小结  46-47
第四章基于水合作用的半菁染料的性能研究  47-52
  4.1 设计思路  47
  4.2 合成线路  47
  4.3 实验部分  47-48
    4.3.1 仪器与试剂  47-48
    4.3.2 化合物1的合成  48
  4.4 结果与讨论  48-51
    4.4.1 化合物1的离子识别性能研究  48-49
    4.4.2 化合物1在水/乙醇相和水相中的滴定实验  49-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章全文总结  52-53
参考文献  53-59
发表论文和科研情况说明  59-60
致谢  60

基于罗丹明和蒽醌类荧光分子探针的合成及其识别性能

内容摘要

全文目录

相似论文