【摘 要】
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荧光探针由于其本身合成工艺简单,成本低廉,且用于识别待测物时具有选择性好、灵敏度高以及良好的生物相容性等优势被广泛用于离子检测。氟离子（F-）由于小尺寸半径及强电负性等特征使得它在医疗、环境科学以及食品科学等领域中作用重大。因此,研究用于检测F-的荧光探针受到越来越多研究者们的青睐,开发出高选择实时特异性检测F-的技术迫在眉睫。本论文具体研究内容如下:首先,采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函
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荧光探针由于其本身合成工艺简单,成本低廉,且用于识别待测物时具有选择性好、灵敏度高以及良好的生物相容性等优势被广泛用于离子检测。氟离子（F-）由于小尺寸半径及强电负性等特征使得它在医疗、环境科学以及食品科学等领域中作用重大。因此,研究用于检测F-的荧光探针受到越来越多研究者们的青睐,开发出高选择实时特异性检测F-的技术迫在眉睫。本论文具体研究内容如下:首先,采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函（TDDFT）并结合极化连续介质模型（PCM）在分子水平上研究了可用作氟离子识别的两种香豆素基荧光探针（双[[7-（二乙氨基）-2-氧代-2H-铬烯]亚甲基]-碳二酰肼（CC）和双[[7-（二乙氨基）-2-氧代-2H-铬烯]甲基-烯]-碳二酰肼（CTC））的光物理性质。研究结果表明,B3LYP/6-311G（d）是最适合于当前体系的方法,计算得到的CC和CTC最大吸收分别在433nm、461nm,最大荧光发射分别在496 nm和533 nm,这与实验所测得结果接近。CC和CTC在溶剂中的吸收波长与在气相中的吸收波长相比有一定程度的红移。前线分子轨道跃迁分析表明,CC和CTC的电子跃迁主要发生在整个分子中,CC和CTC的强吸收对应于S0→S1跃迁具有π-π*跃迁特性,这一点由自然跃迁轨道（NTO）分析进一步证实。CC和CTC的荧光发射归因于S1→S0跃迁,表明了它们的荧光发射遵守卡莎规则（Kasha’s rule）。随后,合成了一种席夫碱类氟离子荧光探针（E）-1-（（phenylimino）methyl）naphthalen-2-ol（FYQ）。结合DFT和TDDFT方法对其分子结构、光谱性质、氟离子识别机理进行了系统研究。研究结果表明,由于激发态分子内质子转移（ESIPT）该探针在良性溶剂中呈现出微弱的双峰发射特征。此外,该探针具有明显的聚集诱导荧光增强（AIE）性质,在THF和H2O混合溶剂体系中,当水含量为80%时其荧光强度达到最大,是纯THF溶剂中的632倍。该探针在溶液体系中对氟离子具有较好的选择性,呈现出荧光增强的响应特征,其检测限为0.341×10-4M。结合DFT和TDDFT方法,进一步探究了探针与氟离子的荧光响应机理,当加入氟离子后,形成的O-H…F氢键阻碍了探针的ESIPT过程,使得体系的荧光增强,从而使探针对氟离子有Turn-on型荧光响应特征。
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