新型水溶性聚苯乙炔—吡啶类共轭聚合物的合成及荧光传感应用研究

【摘要】： 近年来,共轭聚合物具有独特的光学性质与电子性能,使其在发光二极管、非线性光学材料、太阳能电池等领域得到了广泛的应用,尤其作为一种新型的化学与生物传感材料受到人们的广泛关注。实时、快速与高灵敏、高选择性地获取分析对象的化学或生物信息已成为化学生物传感器研究中极富挑战性的前沿热点之一。本论文通过合理的结构设计合成了两种新型聚苯乙炔-吡啶类水溶性共轭聚合物,磺酸根侧链的存在,使其具有良好的水溶性；同时具有传统共轭聚合物的分子导线性质,能有效的放大荧光响应信号；讨论了不同溶剂对聚合物物理性质与光学性质的影响；建立了基于阴离子型水溶性共轭聚合物的金属离子(如：铜离子,银离子)与生物小分子(GSH)的传感的分析新方法。 主要研究工作包括以下几个方面： (1)根据Sonogashira偶合反应机理,首次合成了两种新的带磺酸侧链的聚苯乙炔-吡啶类水溶性共轭聚合物P1、P2,并通过核磁共振,红外光谱,粘度法,热重分析等对它们进行了表征。 (2)考察了结构的改变对其物理性质与光学性质的影响；通过紫外吸收光谱与荧光光谱,研究了聚合物的光学性质以及对铜离子检测信号放大的影响。研究结果表明,吡啶环按一定的比例引入,能有效的改善共轭主链的刚性,提高检测的灵敏度,使共轭聚合物具有更优异的光化学传感性能。此外,聚合物P1相对单体模型分子PESO3,对铜离子的荧光猝灭传感信号扩大近221倍。 (3)发展了一种新的基于水溶性共轭聚合物对银离子的高灵敏和高选择性的测定方法。这种新合成的P1上引入了间位取代的吡啶官能团,在水溶液中P1对银离子的检测具有高的灵敏度,其线性响应范围分别为3.0×10-9M～1.0×10-6M与5.0×10-6M～2.7×10-5M,检测下限达到1 nM,相对于其它金属离子也有优异选择性。这是基于银离子与吡啶环之间的特异性结合作用,且聚合物在水溶液的聚集状态能有效的放大猝灭效率。 (4)以具有信号放大作用的水溶性共轭聚合物为敏感试剂,应用GSH与银离子发生竞争配位使水溶性共轭聚合物与银离子复合体系的荧光恢复的原理,首次建立了基于水溶性共轭聚合物荧光增强竞争机制间接测定GSH的方法。具体探讨了测定GSH的作用机理,实现了GSH在几种线性范围内的快速测定。其线性响应范围为0.5×10-6 M～4.0×10-6 M与2.5×10-5 M～5.5×10-5M,检测下限为1×10-7M。该方法能简便且快速的检测GSH,具有一定的实际应用意义。