具有连续识别功能的荧光化学传感器的合成与性能研究

发布时间：2023-03-19 03:52

　　连续识别型荧光化学传感器是在普通同类型传感器检测功能方面的拓展,能在同一测试条件下连续识别两种离子,同时有效消除了系统中其他淬灭剂的干扰,使得离子的检测更具专一性。本论文的主要工作是通过对母体的结构修饰、引入不同的识别基团、调节配位点个数及配位空间大小设计并合成了五种新型的荧光化学传感器,利用紫外-可见分光光度法和荧光分光光度法研究了其光学性能及离子识别效果,具体内容如下:(1)基于2-(2’-苯并噻唑)-8-羟基喹啉合成了荧光化学传感器2-(8-((8-甲氧基喹啉-2-基)甲氧基)喹啉-2-基)苯并[d]噻唑(DQT),利用NMR、ESI-HR-MS和单晶解析对其结构进行了表征,并利用DFT(密度泛函理论)计算进行了结构优化和能级分析。结果表明:在CH₃OH/HEPES(9:1,v/v,pH=7.30)缓冲体系中,传感器DQT对Ag⁺和Cd²⁺表现出荧光淬灭响应,检测限分别为0.42μM和0.26μM,配位比均为1:1。其配合物DQT-Cd²⁺可连续识别S^2-,有效作用pH范...

【文章页数】：193 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 荧光化学传感器简介
    1.3 连续识别金属阳离子与阴离子的荧光化学传感器的研究进展
        1.3.1 Cu²⁺与阴离子的连续识别
        1.3.2 Al³⁺与阴离子的连续识别
        1.3.3 Zn²⁺与阴离子的连续识别
        1.3.4 Fe³⁺与阴离子的连续识别
        1.3.5 Hg²⁺与阴离子的连续识别
        1.3.6 Ag⁺与阴离子的连续识别
        1.3.7 Cd²⁺与阴离子的连续识别
        1.3.8 其他金属离子与阴离子的连续识别
    1.4 连续识别金属离子与生物硫醇的荧光化学传感器的研究进展
        1.4.1 金属离子与某一特定硫醇的连续识别
        1.4.2 金属离子与多个硫醇的连续识别
    1.5 课题研究目的及内容
2 连续识别Cd²⁺和S2-的荧光化学传感器的合成及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 仪器及试剂
        2.2.2 传感器DQT的合成及表征
        2.2.3 光学性能测试
        2.2.4 晶体结构的测定
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 传感器DQT的单晶解析
        2.3.2 传感器DQT对不同金属阳离子的荧光响应
        2.3.3 传感器DQT对 Ag⁺和Cd²⁺的荧光滴定实验及配位比测定
        2.3.4 传感器DQT对 Ag⁺和Cd²⁺的络合常数Ka和检测限测定
        2.3.5 配合物DQT-Cd²⁺对S2-的荧光响应
        2.3.6配合物DQT-Cd²⁺对S2-的荧光滴定实验
        2.3.7 配合物DQT-Cd²⁺对S2-的检测限测定
        2.3.8 循环响应
        2.3.9 DFT计算
        2.3.10 响应机理分析
        2.3.11 pH效应
        2.3.12 试纸测试
    2.4 小结
3 连续识别Cu²⁺和HSO3
-的荧光化学传感器的合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 仪器及试剂
        3.2.2 传感器ML的合成及表征
        3.2.3 光学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 传感器ML对不同金属阳离子的紫外响应
        3.3.2传感器ML对 Cu²⁺的紫外滴定实验
        3.3.3 传感器ML对不同金属阳离子的荧光响应
        3.3.4 传感器ML对 Cu²⁺的荧光滴定实验及配位比测定
        3.3.5 传感器ML对 Cu²⁺的络合常数Ka和检测限测定
        3.3.6 配合物ML-Cu²⁺对HSO3
-的荧光响应
        3.3.7配合物ML-Cu²⁺对HSO3
-的荧光滴定实验
        3.3.8 配合物ML-Cu²⁺对HSO3
-的检测限测定
        3.3.9 循环响应
        3.3.10 响应机理分析
        3.3.11 pH效应
    3.4 小结
4 连续识别Cu²⁺和PPi的荧光化学传感器的合成及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 仪器及试剂
        4.2.2 传感器TQC的合成及表征
        4.2.3 光学性能测试
        4.2.4 细胞毒性测定
        4.2.5 细胞成像测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 传感器TQC对不同金属阳离子的紫外响应
        4.3.2传感器TQC对 Cu²⁺的紫外滴定实验
        4.3.3 传感器TQC对不同金属阳离子的荧光响应
        4.3.4 传感器TQC对 Cu²⁺的荧光滴定实验及配位比测定
        4.3.5 传感器TQC对 Cu²⁺的络合常数Ka和检测限测定
        4.3.6 配合物TQC-Cu²⁺对PPi的荧光响应
        4.3.7 配合物TQC-Cu²⁺对PPi的荧光滴定实验及配位比测定
        4.3.8 配合物TQC-Cu²⁺对PPi的检测限测定
        4.3.9 循环响应
        4.3.10 DFT计算
        4.3.11 响应机理分析
        4.3.12 pH效应
        4.3.13 试纸测试
        4.3.14 细胞毒性研究
        4.3.15 细胞成像研究
    4.4 小结
5 连续识别Al³⁺和PPi的荧光传感器的合成及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 仪器及试剂
        5.2.2 传感器CHS的合成及表征
        5.2.3 光学性能测试
        5.2.4 细胞毒性测定
        5.2.5 细胞成像测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 传感器CHS对不用金属阳离子的荧光响应
        5.3.2 传感器CHS对 Al³⁺的荧光滴定实验及配位比测定
        5.3.3 传感器CHS对 Al³⁺的络合常数Ka和检测限测定
        5.3.4 配合物CHS-Al³⁺对PPi的荧光响应
        5.3.5配合物CHS-Al³⁺对PPi的荧光滴定实验
        5.3.6 配合物CHS-Al³⁺对PPi的检测限测定
        5.3.7 循环响应
        5.3.8 DFT计算
        5.3.9 响应机理分析
        5.3.10 pH效应
        5.3.11 细胞毒性研究
        5.3.12 细胞成像研究
    5.4 小结
6 连续识别Cu²⁺和GSH的荧光化学传感器的合成及性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 仪器及试剂
        6.2.2 传感器PQC的合成及表征
        6.2.3 光学性能测试
        6.2.4 细胞毒性测定
        6.2.5 细胞成像测试
        6.2.6 晶体结构的测定
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 传感器PQC的单晶解析
        6.3.2 传感器PQC对不同金属阳离子的紫外和荧光响应
        6.3.3 传感器PQC对 Cu²⁺的紫外和荧光滴定实验及配位比测定
        6.3.4 传感器PQC对 Cu²⁺的络合常数Ka和检测限测定
        6.3.5 配合物PQC-Cu²⁺对GSH的荧光响应
        6.3.6配合物PQC-Cu²⁺对GSH的荧光滴定实验
        6.3.7 配合物PQC-Cu²⁺对GSH的检测限测定
        6.3.8 循环响应
        6.3.9 DFT计算
        6.3.10 响应机理分析
        6.3.11 pH效应
        6.3.12 试纸测试
        6.3.13 细胞毒性研究
        6.3.14 细胞成像研究
    6.4 小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
附录一 部分化合物的核磁、质谱图
附录二 晶体参数表参考文献
参考文献
攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3764498