收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于吡咯并吡咯二酮和喹吖啶酮的荧光化学传感器

瞿祎  
【摘要】:荧光化学传感器以其低成本、高灵敏度等、结构设计简单等优势日益受到研究人员的重视。一个最简单的传感器分子模型由信号输出单元与识别单元两部分组成。近年来,大量的研究主要针对识别单元的设计及改进进行,而在信号输出单元的选择上,大多使用传统的荧光团体系。高性能染料吡咯并吡咯二酮与喹吖啶酮类荧光团因其优异的光电性能及光、热稳定性在有机功能材料中得以广泛研究,但是将其作为荧光输出单元应用于荧光探针领域中的研究很少。 本论文将识别单元直接设计在吡咯并吡咯二酮及喹吖啶酮染料母体上以增强识别过程对染料荧光的调控作用,设计合成了三个系列吡咯并吡咯二酮类小分子氟离子探针DPP1-4及喹吖啶酮类汞离子探针TQA1和TQA2;通过Suzuki反应,设计合成了聚合物吡咯并吡咯二酮类氟离子探针PDPP1(?)(?)喹吖啶酮类汞离子探针PTQA1~5;以三苯胺为荧光团,设计合成了小分子氰根离子传感器TPA1和超支化聚合物汞离子传感器PTEPA2。并对上述传感器分子进行了结构表征、光物理性质研究及传感器性能测试,本论文各章的主要内容如下: 第一章综述了荧光化学传感器基本机理、双光子荧光化学传感器的设计原理和荧光化学传感器的研究现状,并在此基础上提出了本论文的设计思路及研究计划。 第二章简介了氢键受体在氟离子检测中的发展,创新性地将单边取代吡咯并吡咯二酮染料(DPP)引入荧光探针领域,设计合成了具有高灵敏度与选择性的小分子比色、比率双通道氟离子荧光化学传感器DPP1~DPP3。通过氟离子与DPP染料内酰亚胺N-H结构的分子间质子转移作用实现DPP脱质子化过程。DPP1~3二氯甲烷溶液中加入氟离子后,溶液颜色由原先的黄色变为脱质子后的红色。荧光也相应地由黄(绿色)变为(紫)红色。其中,DPP3具有最佳的传感器性能,其荧光比率工作曲线在氟离子浓度为0~10μM范围内呈较好的线性关系。 第三章为了进一步调节DPP分子内电荷转移过程,将强给电子基团三苯胺引入DPP分子中,设计合成了以DPP为核的化合物DPP4。在二氯甲烷、乙腈、丙酮三种溶剂中对DPP4的传感器性能进行研究。氟离子与DPP4进行脱质子作用后,三种溶液的颜色均由红色变为紫色,吸收光谱中均出现比率响应。荧光发射光谱研究指出,DPP4在三种溶液中对氟离子的响应呈不同输出模式:在二氯甲烷中,随着氟离子加入产生荧光猝灭响应,荧光发射峰从608 nm移至635 nm,红移27 nm。在丙酮溶液中,DPP4输出比率荧光响应,发射峰由590 nm移至641 nm,红移51 nm,且随着氟离子加入,溶液的荧光由橙色变为紫色。在乙腈溶液中,DPP4初始状态没有荧光,加入氟离子后在631 nm处产生50倍的荧光增强。另外,利用乙腈溶液中硫酸氢根对氟离子响应的干扰,设计了以硫酸氢根和氟离子作为双输入、吸收光谱和发射光谱信号作为双输出的平行INH逻辑门。这一化合物的研究为设计基于ICT原理的DPP类化学传感器提供了新的设计思路。 第四章基于小分子DPP传感器,通过Suzuki反应设计合成了共轭聚合物氟离子荧光化学传感器PDPP1。研究表明,加入2μM氟离子后,PDPP1的四氢呋喃溶液即出现荧光猝灭响应,这是由于单取代DPP单元与氟离子作用产生了能阱,造成了激发态电子猝灭。在加入200μM氟离子后,PDPP1在656 nm处出现了较弱的红色荧光发射峰,这是氟离子脱质子后的PDPP1本身具有的荧光发射。氟离子加入后,PDPP1溶液由红色变为紫色,吸收光谱中位于516 nm处的吸收峰降低,同时在625 nm附近产生DPP脱质子吸收峰。 第五章设计合成了两个基于喹吖啶酮荧光团的荧光化学传感器TQA1和TQA2,并测试了其对不同金属离子的荧光信号响应。研究证明,只有汞离子使TQA1和TQA2产生了明显的荧光增强信号。在TQA2氯仿溶液中,汞离子的检测下限达到4.7 nM。同时,随着汞离子的加入TQA1和TQA2的溶液由绿色变为红色,产生强烈的比色变化。这一体系化合物的传感原理是利用汞促脱硫反应使硫代喹吖啶酮脱硫,生成相应的红色喹吖啶酮化合物。 第六章基于小分子喹吖啶酮汞离子探针,设计合成了具有不同硫代率的五种共轭聚合物传感器PTQA1~PTQA5。对五个聚合物进行了核磁及红外光谱上的结构分析。通过改变聚喹吖啶酮羰基的硫代率实现了不同程度的荧光猝灭。对PTQA3进行了汞离子传感器性能的研究表明,聚合物的稳定性较好,吸收光谱显示出“双硫代-单硫代-未硫代”三种喹吖啶酮的转变过程,并且可以观测到溶液由绿色变为紫色,最终变为红色的过程。伴随汞离子的加入,PTQA3在喹吖啶酮的发射峰566 nm处显示出近40倍的荧光增强。 第七章设计合成了以三苯胺荧光团为给体,两个吡啶基团与一个二氰基乙烯基团为受体的水溶性双光子荧光化学传感器TPA1。通过两个吡啶基团大大提高了TPA1在纯水中的溶解性。利用二氰基乙烯作为氰根离子亲核反应位点,与氰根离子进行反应后,传感器体系的ICT态减弱,并且产物水溶性降低,造成溶液吸光度逐渐降低,并伴随位于614 nm处的荧光猝灭。利用800 nm激光对TPA1进行双光子测试,得到其在水与二氯甲烷中的吸收截面分别为24GM和134GM;利用激光共聚焦显微镜,TPA1可以检测Hela细胞中的氰根离子,由于TPA1发射红色荧光,很好地避免了生物自体荧光的干扰。通过吡啶很好地提高了探针的水溶性,为生物探针分子设计提供了很有价值的参考信息。 第八章设计并合成了以超支化聚三苯胺炔为核、苯甲酰基硫脲为识别基团的超支化聚三苯胺炔汞离子传感器PTEPA2。汞离子与识别基团作用形成环胍基化产物,导致萘酰亚胺基团吸收发射光谱蓝移,破坏了聚三苯胺炔与萘酰亚胺之间的能量转移过程,造成荧光发射蓝移并增强。通过对其它金属离子的选择性测试证明,PTEPA2对汞离子具有较高的选择性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴世康;荧光化学传感器研究中的光化学与光物理问题[J];化学进展;2004年02期
2 黄志平;李书海;李慧卓;曾凯;;氰根离子荧光检测方法的研究进展[J];广东化工;2009年06期
3 白继红;张永波;;电厂粉煤灰场氟离子对地下水影响的试验[J];地球科学与环境学报;2008年04期
4 曾华珗,潘承弟;用电生的亚铁氰根离子库仑滴定铊(Ⅲ)[J];科学通报;1981年12期
5 薛金凤;马彦涛;余兴林;李庚燕;;自研制粉煤灰滤料处理高氟饮用水的研究[J];环境科学与技术;2008年01期
6 郝亚超;费学宁;姜远光;姜川;;冷冻条件下高氟水氟离子迁移规律研究[J];天津城市建设学院学报;2009年04期
7 于华龙;周立岱;姜君;刘志航;;改性沸石除氟的动态实验研究[J];辽宁化工;2011年06期
8 凌俊;秦会敏;郦和生;;化学沉淀法处理高浓度含氟废水的研究[J];石化技术;2011年02期
9 王德龙;戚连庆;;稀有金属材料酸洗液中氟离子的离选电极法测定的研究[J];稀有金属材料与工程;1981年04期
10 吴敦敖;袁法松;;杭州市半山地区氟在水土系统中迁移转化的试验研究[J];环境污染与防治;1990年02期
11 李玉凤;;离子选择电极法测定尿中无机氟[J];中国卫生检验杂志;1991年03期
12 周激;任秀丽;邓永红;;用玻璃pH电极作参比电极在酸性介质中测定氟离子[J];山西化工;1992年01期
13 张红梅;;氟在土中运移规律的动态试验研究[J];岩土工程学报;2006年09期
14 李静谊;马俊华;白图雅;苏优乐玛;;氟离子对TiO_2/膨润土光催化降解酸性桃红的影响[J];物理化学学报;2007年08期
15 游俊;徐勤娟;林丽榕;黄荣彬;郑兰荪;;N-(对二甲氨基苯基)水杨醛亚胺选择性识别氟离子研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2009年02期
16 钱晓荣;王连军;冒爱荣;朱志祥;;季铵化改性木屑纤维素的制备及对氟离子的吸附研究[J];环境污染与防治;2009年10期
17 罗静;江金强;池春彦;刘晓亚;;荧光化学传感器的研究进展[J];功能高分子学报;2010年04期
18 谢炳银;;铀(Ⅵ)与5-Br-PADAP-氟离子(磺基水杨酸)络合反应的研究[J];化学试剂;1980年06期
19 刘海波;左文武;林文周;娄金生;;化学—混凝沉淀法处理低浓度含氟废水研究[J];中国给水排水;2008年11期
20 白卯娟;褚衍洋;;铝酸钙渣处理含氟废水研究[J];环境科学与技术;2008年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马伯铃;曾钫;郑方远;吴水珠;;基于PVA薄膜的炭疽病标志物的荧光比率检测[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
2 范丽娟;沈德志;王丽莎;王尚丽;;共轭高分子荧光化学传感器的设计与合成[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
3 孙辉;徐宁;;金冶炼工艺中过程离子浓度在线检测技术分析[A];2011中国有色金属行业仪表自动化学术会议论文集[C];2011年
4 冯晓西;陈学威;陈晓清;王厦;乌锡康;;氟离子对生物处理系统的影响[A];上海市化学化工学会2005年度学术年会论文摘要集[C];2005年
5 闻明;吉海彦;;智能氟离子浓度测定仪的设计[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 杨硕;梁文艳;柳晟;刘建雄;黎亮;;电促活性炭颗粒吸附去除水中氟离子[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
7 金亮;孙剑;苗茵;;铁活化天然斜发沸石吸附水中氟[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
8 柳月珍;陈寿权;李章平;;急性有机氟吸入中毒患者血尿氟浓度变化及临床意义[A];《中华急诊医学杂志》第九届组稿会暨第二届急诊医学青年论坛全国急危重症与救援医学学习班论文汇编[C];2010年
9 杨金玲;李晶;张凯;陈廷;周晖;王长芹;王秋丽;;济宁市市售六种儿童含氟牙膏中氟的测定与分析[A];第二届泰山微量元素高级论坛汇编[C];2008年
10 周佳;王驹;苏锐;;Np、Pu、Am在花岗岩裂隙水中存在形式的模拟研究[A];中国岩石力学与工程学会废物地下处置专业委员会成立大会暨首届学术交流大会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 瞿祎;基于吡咯并吡咯二酮和喹吖啶酮的荧光化学传感器[D];华东理工大学;2012年
2 邹祺;反应型荧光化学传感器及具有离子识别能力的二噻吩乙烯光致变色材料[D];华东理工大学;2012年
3 周先树;反应型氰离子和硫醇探针合成及光谱研究[D];山西大学;2012年
4 周治国;光化学传感器的设计、合成与应用研究[D];复旦大学;2007年
5 何春生;荧光化学传感及分离材料的设计、合成与应用[D];华东理工大学;2011年
6 张灯青;基于离子和氨基酸识别的光化学传感器的研究[D];复旦大学;2007年
7 刘卫敏;光化学传感器的设计、合成及其识别性质研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
8 鲍寅寅;基于氮杂芳环的小分子及共轭聚合物荧光化学传感器[D];中国科学技术大学;2012年
9 杨超;介孔氧化物的合成及其对水中氟离子的高效吸附性能研究[D];中国地质大学;2012年
10 麻秋娟;基于有机载体的荧光化学传感技术用于重金属离子检测[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 季云涛;罗丹明类荧光化学传感器的合成与性能研究[D];安庆师范学院;2010年
2 赵华阳;基于喹啉体系的锌离子荧光化学传感器的研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 汪恕欣;基于喹啉母核的金属离子荧光化学传感器的研究[D];安徽大学;2012年
4 张丽君;基于脂肪族硫醇和Zn~(2+)识别的荧光化学传感器的研究[D];延边大学;2012年
5 金连连;基于DPA的钴离子和铜离子荧光化学传感器的设计、合成及其性能研究[D];南京理工大学;2012年
6 郭晓荣;荧光传感材料的合成及传感性能的研究[D];东北师范大学;2011年
7 刘春;基于Hg(Ⅱ)识别的荧光化学传感与荧光成像的研究[D];内蒙古大学;2009年
8 官爱令;荧光化学传感器的制备、性能研究及其在环境分析化学中的应用[D];湖南大学;2007年
9 陈立新;基于荧光指示剂共价固定的新型光化学传感器的研制[D];湖南大学;2003年
10 成果;基于喹啉衍生物的金属离子光化学传感器研究[D];湖南大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 熊远帆;给“美丽外衣”涂上绿色[N];湖南日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978