论文部分内容阅读
阴离子和金属阳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离子具有选择性识别作用的人工受体引起了科研工作者的广泛兴趣。近年来,苯并吡喃酮衍生物具有Stokes位移大、荧光量子产率高和光化学性质好等优点,常常被应用于荧光指示剂、荧光探针和非线性光学材料。本论文通过修饰苯并吡喃酮的结构,构建三类基于苯并吡喃酮为荧光信号基团的新型受体分子,并通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱和核磁滴定研究受体对离子的识别性能,主要研究内容如下:1、本文设计合成了十个基于苯并吡喃酮类受体分子,利用IR、1H NMR、13CNMR、MS、HRMS、元素分析对它们的结构进行了表征。2、利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱考察了受体分子7a～7e对阴离子的选择性识别性质,选择性识别顺序依次为:F->AcO->Cl->Br-≈I-≈HSO4-。核磁滴定与Job曲线结果表明,受体分子7a～7e与阴离子通过氢键作用形成1:2配合物,其结合常数Ka均在107～109 M-2之间。根据S/N = 3可计算出受体分子7a对F-和AcO-的最低检测限分别为0.28和0.11 μM,对F-和AcO-具有高灵敏度。3、设计合成了分子内电荷转移(ICT)型受体分子13a～13d。紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究表明,受体分子13a和13c对F-和AcO-具有良好的识别效果,最低检测限在0.05～0.16 μM之间。Job曲线结果表明受体分子13a和13c与F-和AcO-的结合比分别为1:2和1:1。核磁滴定表明受体分子与阴离子主要通过(O-H)+…X-类型的离子化氢键作用,使得羟基上氧原子的电荷密度增大,增大正负电荷分离程度,抑制分子内电荷转移,导致荧光光谱红移。4、利用荧光发射光谱考察了受体分子16的荧光光谱性质。受体分子16对Hg2+具有专一选择识别,对阳离子的识别能力依次为:Hg2+>>Mg2+>Mn2+>NH4+≈Pb2+≈Na++≈Zn2+≈Ni2+～Co2+。通过质谱、红外光谱以及核磁滴定可知,Hg2+与受体分子16中的C=N和C=O相互配位形成1:1的配合物,结合常数为3.99×104 M-1,最低检测限为0.018 μM。噻唑蓝(MTT)比色法研究结果表明受体分子16对Hela细胞的毒性很小;细胞成像研究结果表明,加入50 μg/mL Hg2+,细胞质周围呈现较强的荧光发生了猝灭。这说明受体分子16可以在活细胞中选择识别汞离子。