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对金属阳离子和无机阴离子的荧光识别研究一直是化学领域的研究热点之一。纵观近年来离子荧光识别受体分子的发展,能在水溶液中高灵敏地单一识别外来物种性质的荧光受体分子相对稀少。离子识别受体分子要具有高灵敏度高选择性以及实现在水相中的识别才有可能在环境科学和生命科学领域得到真正应用。现有的离子识别荧光受体分子通常是一些复杂的分子,由多种基团的集成,合成路线长,产率低,实用性不高。因此用简单结构获取优异性能的荧光受体分子对于离子荧光识别受体分子在实际应用领域具有重要的科学和现实意义。本文合成了几个简单结构的荧光受体分子,研究了它们在有机溶剂,含水溶液和纯水溶液中对阴阳离子的识别性质。本文共分四章:
第一章为绪论,在文献调研的基础上阐述了离子识别的研究背景以及离子识别的主要机理。
第二章合成了三个二吡啶甲基胺荧光受体分子(1,2,3)以及一个配合物(Cu-1),并且对其离子识别性质和识别机理进行了详细的研究。其中受体分子1在乙腈和水的混合溶剂中对Cu2+离子表现出了特异性识别作用,且具有很好的抗干扰性能,并且通过一系列实验研究了它对铜离子的识别机理;另一个受体分子3在纯水溶液中对Zn2+和Eu3+离子表现出了很好的选择性识别,可以在纯水相中同时识别Zn2+和Eu3+离子,是一种简单的双功能荧光受体分子,具有一定的实际应用价值。同时,受体分子3可作为水溶液中稀土离子Eu3+的荧光检测试剂,也是一个新型的稀土离子的天线分子,有望作为电致发光材料合成强荧光性能的稀土配合物天线分子。
第三章合成了两个丹磺酰类受体分子4和5,详细研究了该受体分子4对离子的识别性质。通过研究发现:在乙醇溶液中,当激发波长为370nm时,受体分子4可以对SO42-进行选择性识别,而目前在纯乙醇溶液中对SO42-的识别报道极其少见;当激发波长为300m时,受体分子4可以对Eu3+离子进行选择性识别。而在乙醇与水(体积比为8:2)的混合溶剂中,受体分子4对Cu2+表现出了很好的选择性识别效果,同时也简单探讨了受体分子4对不同离子的识别机理。研究了丹磺酰甲基吡啶受体分子5的离子识别性质,尚未发现它对某个离子表现出特异性识别的性质,该受体分子的识别研究工作为设计合成更有价值的离子荧光受体分子提供了参考。
第四章合成了两个Eu3+的配合物,氯化N,N-二吡啶-2-甲基苯甲酰肼铕(Ⅲ)和三3-七氟丁酰-(+)-樟脑·-N,N-二吡啶-2-甲基苯甲酰肼铕(Ⅲ),通过CD光谱和荧光光谱研究了N,N-二吡啶-2-甲基苯甲酰肼铕(Ⅲ)和三3-七氟丁酰-(+)-樟脑·-N,N-二吡啶-2-甲基苯甲酰肼铕(Ⅲ)在水溶液中对阴离子的识别性质,并对它们的识别机理进行了简单的推测。虽然这两个铕配合物对阴离子识别的选择性不是太好,但是却能够在100%水溶液中对某些阴离子有不同程度的响应,为设计合成能够在水溶液中实现阴离子的特异性识别的配合物提供了结构框架,为开发有效的阴离子识别手性稀土配合物奠定了基础。