基于脱硅化串联释放反应的氟离子荧光探针的设计、合成及性能研究

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阴离子的识别与传感在环境、食品检测及疾病控制等众多领域都有着重要的意义。氟离子作为体积最小且电负性最大的阴离子,在自然界和生物体内广泛存在。适量的氟离子可以治疗骨质疏松症,但是过量的氟离子对人体及环境都会造成伤害。因此,设计合成出可以专一检测氟离子的荧光探针对于生命健康和环境保护都有不可替代的意义。在本课题组前期研究基础上结合文献,设计并合成了两类基于氟离子引发脱硅化反应的荧光探针,通过紫外可见光、荧光和核磁滴定等方法研究了探针对于阴离子的识别性能以及传感机理,具体研究如下:在第二章中,以1,8-萘酰亚胺为荧光团,OTBDPS为识别位点,设计并合成了基于脱硅化串联释放反应的氟离子荧光探针8a和8b。研究表明,探针8a与氟离子作用后,硅氧键裂解引发串联释放,最终暴露萘酰亚胺碳负离子并进一步自氧化成羰基,蓝色荧光淬灭。探针8b与氟离子作用后,发生脱硅化反应串联释放氧负离子,出现橙色荧光并产生60 nm的stokes位移。此外,探针8b可应用于试纸条中检测氟离子。在第三章中,以2-甲基喹啉为荧光团,OTBDPS为识别位点,设计并合成了一种可检测氟离子的Turn-On型荧光探针12a。进一步通过12a与碘甲烷反应得到喹啉盐探针12b,这是一种潜在的双位点阴离子探针——荧光Turn-Off型识别氟离子以及荧光Turn-On型识别醋酸根离子。对于氟离子的荧光检测限由13.39μM(12a)提高至80.73n M(12b)。与探针12a中常见的氟离子诱导脱硅反应相比,喹啉盐类探针12b能实现双结合位点与阴离子发生反应。对于氟离子识别过程,发生脱硅化串联释放反应,黄绿色荧光淬灭;但对于醋酸根离子识别过程,并未发生脱硅化反应,探针12b与2-甲基喹啉可能发生离子竞争。因此,最终发现了一种具有显著黄色荧光的可用于检测醋酸根离子的荧光Turn-On型探针12b。
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