阴离子广泛存在于现实生活中,在化学、医药、环境等领域中发挥着十分重要的作用,因此设计合成对特定阴离子具有选择性识别和传感作用的人工受体引起了科研工作者的广泛兴趣。近年来,对生物和环境具有重要作用的阴离子如F-的识别传感以及检测等问题受到了人们的关注。氟离子作为体积最小的阴离子,以及较强的电负性和亲水性等特点给它的识别带来了一定的困难。因此,本文追踪当前阴离子(F-)识别的热点,以茂铁单元为基础,以咪唑盐、Lewis类含硼基团等识别位点,设计合成了一系列的受体分子,利用电化学、UV-vis、核磁等滴定手段,研究受体分子对氟离子的识别,探讨受体分子与氟离子的识别机理。本论文的主要内容如下:1.设计合成了亲水性双核茂铁咪唑受体分子。通过引入亲水性基团如磺酸基、二聚乙醇等,可以提高受体分子的水溶性问题,利用电化学手段(循环伏安法)检测受体分子对阴离子的识别性质,发现随着F-和H2PO4-的加入,受体分子中的两组氧化还原峰变成了一组峰。1H NMR滴定表明受体分子主要通过咪唑盐上活泼H以(C-H)+…X-离子化氢键与阴离子结合,同时向低场偏移乃至消失;当加入过量的F时,受体分子咪唑上的活泼H产生去质子化现象,同时在16 ppm附近出现了一组HF2-的三重峰。2.设计合成了茂铁苯并咪唑类受体分子,其晶体结构表明受体分子间通过C-H…F氢键作用连接。分别通过电化学(循环伏安法)、UV-vis对阴离子识别行为进行研究,该类受体分子对于F具有良好地识别效果。1HNMR滴定表明受体分子与阴离子主要通过(C-H)+…X-类型的离子化氢键作用,随着F-的加入,受体分子中的活泼H产生去质子化现象,同时在16ppm附近也出现了一组HF2-的三重峰。3.设计合成了含咪唑、Lewis苯硼酸为识别位点的茂铁受体分子,并通过电化学、UV-vis手段研究其对氟离子的识别能力,结果发现含Lewis苯硼酸类受体分子对于F-具有独特的响应,随着F-的加入,双核茂铁的两组氧化还原峰变成了一组峰,同时紫外可见吸收峰也发生了明显的偏移现象。1H NMR和19F NMR滴定表明该类受体的苯硼酸与咪唑盐对F-的识别有着协同作用,随着氟离子的加入,受体分子中的B与F-形成了 B-F键的同时,咪唑上的活泼H也与F-具有氢键作用,同时19F NMR的偏移现象与19F谱的生成,以及11B NMR中的硼谱信号的偏移,再一次证明受体分子与氟离子之间的相互作用,对于F-的识别研究具有重要作用。