荧光化学传感器 信息传递机制与分子设计

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1、荧光化学传感器信息传递机制与分子设计报告人张晗荧光传感器荧光化学传感器是由具有荧光发射特征的分子受到周围环境（如温度、酸度、粘度、溶剂，特别是接受外来化学或生物物种等）的影响，使其荧光发射（如光谱和强度）发生变化，从而使人们获知其周围环境的特征或环境中存在的某种特定物种信息。荧光化学传感器分子结构荧光发光体部分（Fluorophore）连接体部分（Spacer）客体接受部分（Receptor）SpacerReceptorFluorophore1、荧光发光体的势能曲线荧光发射构形非辐射衰减构形临界几何构形A*ＡＰ核坐标E发光的化合物的分类：具刚性结构的芳香稠环化合物

2、；某些金属配合物；具共轭结构的分子内电荷转移化合物。＝0.01＝0.03共轭结构的分子内电荷转移＝0.002＝0.74共轭结构的分子内电荷转移肉桂酸脂香豆素共轭结构的分子内电荷转移苯腙类化合物吡唑啉共轭结构的分子内电荷转移2、化学传感器中信息传递机制n*激发态发光体*激发态发光体金属中心（MC）激发态发光体电荷转移（CT）激发态发光体2.1、n*激发态发光体的应用ES2(*)S1(n*)S1(*)S2(n*)HexaneMeOH氢键诱导n*-*态的转换S0S0hν2.2*激发态发光体的应用2.3金属中心（MC）激发态Eu（Ⅲ）Tb（Ⅲ

3、）三价镧系阳离子均只有很小的吸收系数，f-f电子跃迁相当困难。--引入天线分子将待识别的客体用作激发中心离子的天线化合物，使之吸收能量并通过能量转移使Eu（Ⅲ）或Tb（Ⅲ）实现MC激发2.4电荷转移（CT）激发态电子转移可以是分子内共轭的电子给体与受体间的部分电荷转移，也可以是非共轭的，以共价键相连的电子给体与受体间的一个电子转移。A、客体影响使分子内电荷转移激发态发光B、金属向配体的电荷转移（MLCT）激发态发光C、分子内扭转电荷转移（TICT）激发态发光A、客体影响使分子内电荷转移激发态发光M＋－－荧光猝灭M＋－－荧光增强FluorophoreSpacerRe

4、ceptorPETHOMOHOMOLUMOLUMOHOMOHOMOEEhν荧光发色团荧光发色团自由受体键合的受体前线分子轨道能级图B、金属向配体的电荷转移（MLCT）激发态发光－－荧光增强Ca2+C、分子内扭转电荷转移（TICT）激发态发光荧光猝灭－－Ca2+3、化学传感器分子的接受体用作接受体的分子部件主要有：冠醚，穴状配体，环糊精，杯状芳烃，刚性多链化合物，柔性多态化合物，氮杂化合物等配合物的配体。它们之间可通过配位作用力、氢键、静电引力、范德华力，以及主客体中芳烃衍生物的-Stacking相互作用力，缺/富电子基团之间的相互作用和偶级-偶级相互作用七种不

5、同形式的相互作用力结合。冠醚一是冠醚与键合原子种类间的配合，即冠醚作为一种具硬碱特性的配位体，和具有硬酸特性的金属离子（碱金属、碱土金属等）相配合，如果冠醚分子中给体点的改变，以N或S取代O原子，则就能使对K＋的络合能力大大降低，相反，对Ag＋络合的能力可有效的升高；二是阳离子与冠醚空穴的相对尺寸大小。其他因素，如苯并冠醚苯环上取代基以及金属阳离子所带电荷数目等，也会带来一定的影响。Ag+臂式冠醚化合物：K＋：环糊精＝2：1：1结语荧光探针的研究已成为当今前沿研究课题之一,其中尤以特种功能分子开关的研究具独特的吸引力。随着超分子化学研究范围的不断扩展和各种具有储存

6、信息、转移信息等功能的新型超分子开关的出现,必将在生命科学、材料科学、环境科学和信息技术等方面发挥更大的作用。谢谢！