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螺旋分子因其独特的螺旋手性类型而常被用作手性配体,在不对称催化领域有着巨大的应用空间,同时该类分子的共轭结构又使其具有非常好的光电性质,可以作为一类新型的有机光电材料。但是目前共轭螺旋手性分子主要为螺烯类化合物,由于此类化合物的结构比较刚性,其手性面不利于调节,而且大部分螺烯类分子极性较小,存在着激发波长和发射波长较短等不足,所以设计新型的螺旋手性分子有重要的意义。本论文设计合成了一类具有螺旋骨架的手性共轭分子,并对其结构和光谱性质展开了研究。同时还利用此类分子作为发色团,设计了一种荧光传感器,并对阳离子进行了识别研究。 本研究主要内容包括:⑴设计了一类具有螺旋骨架的手性共轭分子。利用简便易得的原料,通过经典的Suzuki-Miyaura偶联反应制得了一类大共轭的螺旋手性分子,此类分子的螺旋构型通过单晶结构得到了确认,随后我们对该类化合物的光谱性质进行了研究,发现它们有较长的激发波长和发射波长。由于偶联上的取代基的电子效应不同,这很好的解释了此类分子之间发射波长的不同。此外该类分子不仅在溶液状态下表现为很强的荧光性质,在固体状态下其荧光性质也非常强,随后我们又把此类分子做成甩膜,结果发现其荧光性质依然保持。这一特别的性质为我们接下来在光电材料方面的研究提供了基础。⑵基于螺旋手性分子设计合成了可以同时对Zn2+、Cd2+和Hg2+三种金属离子进行检测的荧光探针。我们基于PET机理在螺旋手性分子上连入氮杂冠醚作为离子受体,此离子受体不仅有较好的专一识别性还有效地改善了探针的水溶性。在HEPES(10mM,pH=7.2)缓冲体系中,该探针只对Zn2+,Cd2+和Hg2+三种金属离子有增强型响应,比较特殊的是Hg2+离子还使探针的最大发射波长发生了25nm的蓝移。为了提高传感器的选择性,我们向含有金属离子的主体溶液中加入半胱氨酸作为掩蔽剂,其中只有含Zn2+离子的主体溶液的荧光强度基本保持不变。我们首次基于辅助试剂策略利用螺旋型荧光探针成功的同时区分了Zn2+,Cd2+和Hg2+三种金属离子。此外,我们还通过UV-Vis,1HNMR等方法对络合行为进行了研究,实验结果进一步验证了光谱实验得到的结果。