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有机配体组成的荧光化学传感器在金属离子的检测中有重要的应用价值,金属离子荧光探针方法不仅方法简便,而且在灵敏度、选择性、响应时间、原位测定以及利用光纤进行远距离检测等方面均具有突出优点。化学传感器具有体积小、携带方便、灵敏度高、选择性好、费用低、不需要预处理、不受外界电磁场的影响以及远距离发光等优点。因此,化学传感器在环境分析检测、农业生产、医药、安全防护等方面都显示出了重要的研究价值和广阔的应用前景。 锌离子是生物圈含量仅次于铁离子的过渡金属离子,也是生物体正常的生理发育、新陈代谢不可缺少的元素。锌对人体的免疫功能起着调节作用,缺锌往往会导致厌食、营养不良、生长缓慢等症状。但是过量的锌吸收后主要贮留在肝和胰,可对胃肠道产生强烈刺激,过量的锌经口进入人体可发生急性中毒。所以锌的含量的检测非常重要。 本文通过调研,总结大量的文献,简单地介绍了化学传感器,并对化学传感器的应用研究和发展作了一些阐述,同时还提出了本文的研究背景和设计思想。本论文设计、合成了一系列BAPTA的衍生物,通过使用红外光谱、核磁共振谱等现代分析手段对所合成的中间体和产物进行了表征。期望该系列化合物为在化学传感器研究方面有一定应用价值。主要内容包括: 1、利用Vilsmeier和Wittig等反应合成了一种含联吡啶结构单元的化合物L1,研究了它在化学传感器方面的应用。在Fe2+,Fe3+,Cd2+,Cr3+,Co2+,Ni2+，Mg2+,Ca2+,Cu2+,Pb2+,Na+,K+,Ag+,Mn2+,Al3+,Hg2+和Ba2+存在的情况下L1对Zn2+有较高的灵敏性和选择性。研究发现L1对锌离子可以选择性识别,而且对镉离子没有响应。最优化条件下,测定锌离子的线性范围是0.10-21.00μM,相关系数(R)是0.9945。相对5μM Zn2+相对标准偏差(R.S.D.)为2.4％(n=11),检测限(LOD值)为0.01μΜ(n=20)。并利用荧光光谱的变化情况分别运用标准加入法检测出了水溶液中锌离子浓度。 2、合成了几种具有共轭体系的BAPTA的衍生物L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10.用红外、核磁共振氢谱等手段对它们的结构进行了表征。分别研究了它们在不同极性溶剂中的紫外吸收谱和单光子荧光谱。研究结果表明:在单光子荧光谱中,L4、L7具有比较强的荧光。溶剂极性的变化对各化合物的荧光光谱有影响,随着溶剂极性的增大出现红移现象。研究发现L3的荧光光谱对Mg2+有特别的响应,L8、L10的荧光光谱对Zn2+，Hg2+和Cd2+有特别的响应,L9的荧光光谱对Cu2+有特别的响应。紫外可见吸收光谱测试中与Ag+作用变化最为显著,在可见光下明显可以看出颜色的变化。这种现象可以解释为分子内电荷转移(ICT)而导致的。