几种光化学传感器的合成及其对金属离子的识别传感性能和键合模式研究

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1、学校代码：10135论文分类号：O61学号：20154015001研究生类别：全日制硕士学位论文几种光化学传感器的合成及其对金属离子的识别传感性能和键合模式研究Synthesisofseveralopticalchemosensorsandtheirrecognitivesensingpropertiesandbindingmodesstudiesonmetalions学科门类：理学一级学科：化学学科、专业：无机化学研究方向：超分子化学申请人姓名：马瑞芳指导教师姓名：张强教授二O一八年5月29日内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要在众多可用于检测阳离子的分

2、析方法中，光化学传感器检测法已展现出诸多的优势。传感器的设计开发一直是涉及冠醚化学的一大研究热点，氮杂冠醚环卓越的螯合性能和极易被修饰的结构特点能够使其成为合成光化学传感器理想的结构组成部分，喹啉和香豆素基团自身具有良好的光物理性质及配位能力，可作为传感器适宜的光信号系统，以此设计合成的光化学传感器无论用于生物及环境体系中离子的检测或传感机理与键合机制的理论研究均具有重要的价值。同一传感器对多种离子分别产生不同光信号的多目标分析检测无疑是该研究领域更具吸引力的研究课题，本文对此进行了较细致的探讨。本文分别以喹啉和香豆素衍生物基团作为光信号系统，以氮杂冠醚

3、环作为接受体，以酰腙或查耳酮链连接，合成了两种含冠环和一种不含冠环的光化学传感器，同时采用吸收和荧光光谱法考察了它们对不同金属离子的选择性识别性能、离子干扰性质、键合的可逆性、分析测试的线性范围及检测限、键合计量比及稳定常数，采用质谱法（MS）、红外1光谱法（IR）及HNMR滴定法研究了各传感器与相应离子可能的键合模式。具体实验工作如下。1、合成了N-(8'-羟基喹啉-5'-甲醛乙酰腙基)苯并氮杂15-冠-5（L1）。通过紫外可见光谱和荧光光谱法研究了L1在碱金属和碱土金属离子存2+在下的光谱性能，吸收光谱研究表明，乙醇溶剂中L1对Mg具有明显2+的选择

4、识别能力，Mg可使L1的吸收峰发生显著红移，同时L1溶液的2+颜色由无色变为黄色。荧光光谱显示，乙腈溶剂中Mg诱导L1在520nm2+处的荧光峰显著增强。此外，Na2EDTA滴定显示Ll与Mg的结合表现2+出良好的化学可逆性。检测限测试得到乙醇和乙腈中L1对Mg的检测-7-1-7-1限分别为2.39×10mol·L和7.95×10mol·L。Benesi-Hildebrand方程拟2+合得到乙醇和乙腈溶剂中L1与Mg的键合稳定常数(lgKs)分别为4.541和3.57，计量比为1:1。进一步采用MS、IR及HNMR滴定法研究了2+L1与Mg的键合模式，经

5、初步分析推测L1是通过羰基O原子、席夫碱2+亚胺N原子、羟基氧原子和喹啉氮原子与Mg离子发生键合而形成了1:1的配合物。2、合成了7-羟基-4-甲基-8-(对苯基氮杂-15-冠-5烯丙酰基)香豆素内蒙古师范大学硕士学位论文（L2）。通过紫外可见光谱和荧光光谱法研究了L2在乙醇和DMSO溶剂中对常见金属离子的选择性识别性能。乙醇溶剂中的光谱测试结果表明，3+2+Al和Cu分别使L2在456nm处的吸收峰红移到520nm和504nm，同3+2+时溶液的颜色分别由黄色变为粉红色和橙色。而Al和Mg分别诱导L2在592nm和547nm处产生强烈的荧光发射峰。此外

6、，Na2EDTA滴定显2+3+2+示L2与Mg、Al和Cu的键合具有良好的化学可逆性。3+2+2+Benesi-Hildebrand方程拟合得到L2与Al、Cu和Mg的键合化学计量1比分别为1:2、1:1和1:1。进一步采用Job’s法、MS、IR及HNMR滴3+2+2+定法研究了L2与Al、Cu和Mg的键合模式，经初步分析推测L2是通过酚羟基氧原子、查尔酮氧原子和冠环与金属离子发生键合而形成了1:2、1:1和1:1的配合物。DMSO中的光谱测试结果表明，L2的吸收光3+2+3+谱对Al、Ni和Fe具有明显的选择识别能力。Na2EDTA滴定显示L23+2

7、+3+3+与Al、Ni和Fe的键合是化学可逆的。检测限测试得到L2对Al、2+3+-1Ni和Fe的检测限分别为0.6、1.4和1.5μmol·L。Benesi-Hildebrand方3+2+3+程拟合得到L2与Al、Ni和Fe的键合稳定常数(lgKs)分别为8.3、5.0和4.9，计量比分别为1:2、1:1和1:1。L2对多种离子分别产生不同光信号的多目标选择传感性质显示了其良好的应用价值。3、合成了具有酮式和烯醇式互变结构的传感器分子2,4-二羟基苯甲醛-2-(4'-甲基香豆素-7'-氧基)乙酰腙（L3）。采用吸收光谱和荧光光谱法考察了L3在乙醇溶剂中

8、对17种常见金属离子的选择性识别性能。结果表3+3+明，L3的荧光光谱对Al具有