D-π-A型偶氮苯酚探针对氟离子的比色识别

设计合成系列D-π-A偶氮苯酚探针,利用紫外-可见光谱对F~-、Cl~-、Br~-、I~-、HSO_4~-、H_2PO_4~-、NO_3~-和AcO~-阴离子进行识别,考察探针电子结构和空间位阻对F~-识别能力的影响。结果表明,在乙腈中P1～P4对F~-能选择性地识别,检测限达到0.10～0.63μmol·L~(-1)(1.90～11.97 ppm),探针分子与F~-形成的络合物共轭程度增大有利于对F~-识别,识别基团邻位取代基团空间位阻对F~-识别并不产生明显的影响。~1H NMR滴定表明识别机理为探针分子酚羟基与F~-通过氢键结合形成1∶1络合物。     

一种新型苯并咪唑-酰腙衍生物用于比色和荧光识别F~-和AcO~-

合成出了1个新的苯并咪唑-酰腙衍生物,N'-(2-羟基-1-萘基)亚甲基-2-[2-(4-甲基苯磺酰基甲基)-1H-苯并咪唑-1-基]乙酰肼(L),并利用IR,~1H NMR,~(13)C NMR,HRMS和元素分析对其结构进行了表征.利用裸眼、紫外-可见与荧光光谱研究了L对阴离子的识别性能.研究结果表明,向化合物L的CH_3CN溶液中加入F~-,Ac O~-和H _2PO_4~-后,溶液由无色变为亮黄色.在紫外灯下(λ=365 nm),加入F~-和AcO~-后,L的溶液发射出黄色荧光.表明化合物L可作为裸眼识别F~-,AcO~-和H_2PO_4~-的探针.紫外和荧光光谱实验结果显示,探针L可高选择性和高灵敏性识别F~-和AcO~-.探针L与F~-和AcO~-的结合常数(K_a)分别为4.25×10~3和2.96×10~4 L·mol~(-1),检出限(DL)分别为3.63×10~(-7)和8.51×10~(-8) mol·L~(-1).Job曲线和密度泛函理论(DFT)计算证明,探针L与F~-/AcO~-是1∶1配位.通过~1H NMR滴定确定了探针L与F~-/Ac O~-的络合机理.实验结果表明,化合物L可作为检测F~-和AcO~-的比色和荧光探针.     

水介质中基于咔唑-席夫碱水解反应检测HSO_4~-的比色和荧光探针

合成出了1个新型基于咔唑的席夫碱衍生物L,评价了其在水性介质中选择性检测HSO_4~-离子的性能.在CH_3CN-H_2O (V:V=9:1)中,N-(9-乙基-咔唑-3-基)-1-甲基-1-(4-硝基苯基)甲亚胺(L)通过席夫碱的水解反应,能够选择性地识别HSO_4~-离子,并引起从橙色到无色明显的视觉颜色变化;在紫外灯下,显示出蓝色荧光.在其它阴离子存在下,由HSO_4~-离子引起的荧光增强现象没有受到影响.通过Job曲线、~1H NMR滴定光谱和HRMS谱研究了探针L检测HSO_4~-的机理.探针L对HSO_4~-离子的检出限为1.91×10~(-8)mol·L~(-1).化合物L是HSO_4~-的高选择性、高灵敏度的比色和荧光增强型探针.     

荧光分子开关的合成与性能测定综合实验教学设计

设计合成了含有酚羟基的BODIPY基荧光探针分子1,通过紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和氢谱核磁滴定手段研究了探针分子1的阴离子识别与传感性能。研究发现探针分子1可以通过氢键作用选择性键合氟离子,而1-F-复合物可以作为硫酸氢根离子的关-开型荧光探针。探针分子1还可以进一步发展为氟离子和硫酸氢根离子调控的荧光分子开关。结合课堂教学和拓展阅读,使学生进一步了解了荧光分子开关的知识,培养了学生科研兴趣。     

可裸眼识别氟离子的比色化学传感器的研究

设计合成了一种基于久洛尼定的苯腙型化学传感器C1,应用紫外-可见吸收光谱研究了该传感器分子与阴离子的相互作用。结果表明:传感器分子C1在乙腈中可以选择性地识别氟离子,氟离子加入可使吸收光谱发生50 nm红移,溶液颜色由黄色变为紫色;其他阴离子Cl~-,Br~-,I~-,ClO_4~-,HSO_4~-,NO_3~-,AcO~-和H_2PO_4~-的加入不会对吸收光谱产生明显的影响,可见所设计的传感器分子C1可作为高选择性裸眼识别氟离子的比色传感试剂。     

以香豆素为基用以识别氟离子的新型比色化学传感器

以香豆素作为发色团,胺基为氢键供体,以—C=N键桥连设计合成了可裸眼识别氟离子的化学传感器1,吸收光谱结果表明在乙腈中它可以高选择性识别氟离子,光谱红移70 nm,溶液颜色由橙色变为蓝紫色,而其它离子如Cl~-、Br~-、I~-、H_2PO_4~-、NO_3~-、HSO_4~-、AcO~-等均不影响其对氟离子的识别.通过核磁共振氢谱考察其识别机制,表明传感分子通过与F~-间的质子转移反应,使整个体系电子离域,分子内电荷转移更加显著,从而导致吸收光谱大幅红移.     

含间苯二甲酰胺基的大环合成及其对阴离子的识别研究

通过Schiff碱缩合成环作用,从N,N'-(6-胺基-2-吡啶基)-1,3-二甲酰亚胺苯和5,5'-亚甲基双水杨醛反应制备得到同时含间苯二甲酰胺单元及酚环的[1+1] Schiff碱大环L.采用1HNMR、FABMS和元素分析等手段对大环的组成进行了表征.通过X射线单晶衍射技术解析了大环L的晶体结构,结构分析表明,大环分子具有折叠钳式结构,在晶态结构中大环分子间通过氢键、π···π堆积作用自组装为具有1D槽的柱阵列结构.通过紫外-可见吸收光谱滴定技术对大环与系列阴离子的键合作用考察,结果表明大环L对H_2PO_4~-、H_2PO_4~-具有识别作用.进一步通过紫外-可见吸收光谱、核磁和等温量热滴定等技术对大环L分别与H_2PO_4~-、H_2PO_7~(3-)阴离子的识别反应进行了考察,获得了识别反应的配位比、平衡常数(K)及Δ_rH_m、Δ_rS_m、Δ_rG_m等热力学参数信息.结果表明,大环L与H_2PO_4~-形成键合比为1∶1的配合物,与H_2PO_7~(3-)形成键合比为2∶1的夹心式配合物结构.     

一种吡嗪基修饰的罗丹明类荧光探针的合成及性能研究

设计合成一种新型的罗丹明类荧光探针,通过核磁共振氢谱和电喷雾质谱(ESI)对其结构进行表征。通过可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性能进行检测,包括:荧光滴定、荧光时间响应、离子干扰、pH响应等。结果表明:该探针可以专一性的识别锡离子,而不受其他金属离子的干扰;响应时间为5 min,线性检测范围为0~30μmol/L,检测限为1μmol/L。表明该探针是一种性能良好的荧光探针。     

含有酚羟基的吖嗪类荧光探针的阴离子识别与传感研究

设计合成了含有酚羟基的萘吖嗪类荧光探针分子,利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针分子的阴离子识别和光化学传感性能。研究结果表明,该探针分子可以通过比色（紫外-可见吸收光谱）和荧光发射光谱双通道识别检测氟离子。该探针分子是一类比率型阴离子荧光探针,作用方式为探针分子酚羟基的去质子化作用,这种激发态质子转移（ESIPT）是探针分子呈现比率荧光特性的原因。通过本实验不但可以让学生掌握紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱仪的使用方法,还能培养学生在分子识别与光化学传感领域的科研兴趣。     

双(N-对氯苯甲酰基)N’-乙二胺硫脲的合成与阴离子识别研究

以PEG-400为相转移催化剂,在二氯甲烷溶剂中,以对氯苯甲酰氯、硫氰酸铵和乙二胺为原料,合成一种对称的双硫脲化合物双(N-对氯苯甲酰基)N’-乙二胺硫脲(化合物1)。产品经熔点、1H NMR、元素分析及IR光谱等手段进行了表征。利用紫外-可见吸收光谱考察了该硫脲化合物与CH_3COO~-、F~-、C1~-、Br~-、H_2PO_4~-等阴离子的识别作用,发现化合物1只对CH_3COO~-、F~-具有良好的选择性识别作用。实验表明化合物1与CH_3COO~-、F~-通过氢键形成1∶1的稳定配合物。     

一种吡啶-水杨醛类席夫碱的合成及对Zn2+的特异性识别

通过席夫碱反应将2-氨基4-甲基吡啶与4-(二乙氨基)水杨醛结合,设计并合成出一种新型的荧光探针L,该探针能特异性识别Zn²⁺。通过质谱、¹H NMR以及¹³C NMR表征其结构,并利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱研究了探针L在CH₃OH-H₂O(V:V=8:2,Tris-HCl缓冲液,pH=7.4)中对各种离子的选择识别能力。实验结果显示,向探针L中加入Zn2+之后,溶液从无荧光变成蓝色荧光,且457 nm处出现一发射峰。Job’s plot工作曲线结果和密度泛函理论(DFT)计算表明探针L与Zn2+结合计量比为1:1。荧光滴定结果表明探针L对Zn2+的检测极限可低至2.7×10^-8 mol·L^-1,结合常数为1.32×10⁴ L·mol^-1,pH应用范围4.0～10.0。对真实水样中的Zn2+进行检测,平均回收率大于98%,RSD小于1.61%,表明探针L能够检测真实水样中的Zn2+。     

2-羟基萘甲醛苯甲酰腙衍生物对Al~(3+)的裸眼识别和荧光传感

设计合成了化合物4-羟基苯甲酰-(2-羟基萘甲醛)腙(L)探针,经金属离子识别研究发现探针L对Al~(3+)具有良好的荧光增强识别效果且不受其它金属离子的干扰,且识别过程中溶液的颜色发生了明显变化,可以实现Al~(3+)的可视法检测,核磁滴定、job-plot、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)等实验结果显示,探针L与Al~(3+)以摩尔比2∶1的方式进行配位。通过对紫外滴定数据的非线性拟合分析,探针L与Al~(3+)的结合常数为1.3×10~4L/mol,最低检测限为3.71×10~(-6)L/mol。因此,该腙类衍生物作为Al~(3+)的荧光及比色探针,识别体系线性范围较宽,检测限低,在痕量Al~(3+)的检测方面具有潜在的应用价值。     

新型香豆素席夫碱化合物的合成及对锌离子的荧光传感研究

以3-氨基-6-氯香豆素为荧光发光基团,设计合成了3-[(2-羟基-苯亚甲基)-氨基]-6-氯香豆素(CHS)并研究其作为肉眼可视化荧光识别Zn2+的分子探针。采用元素分析和物理化学仪器如FTIR、1HNM R、紫外可见吸收和荧光光谱等手段表征了分子探针CHS的结构特征和理化性能。在CHS的二甲基甲酰胺溶液(DMF)中加入Zn2+后均会使溶液荧光显著增强,而溶液颜色由无色迅速转变为黄色,而且其它的金属离子对分子探针CHS识别Z n2+的影响不明显。通过Job图可以计算得出分子探针CHS与Z n2+之间形成1:1的稳定化合物,由Benesi-Hildebrand方程(采用吸收光谱计算)计算出分子探针CHS与Zn2+之间形成配合物的稳定常数为9.97×102mol/L。螯合荧光增强效应(CHEF)是导致分子探针CHS和CHD与Z n2+作用后荧光强度增强和吸收光谱红移的主要原因。在分子探针CHS的DMF溶液中加入Zn2+之后,荧光强度增强值与Zn2+的浓度在0~60μmol/L之间呈良好的线性关系,检出限为1.92μmol/L(r=0.9907,信噪比为3),表明分子探针CHS可用于定量检测微量Zn2+。     

新罗丹明酰胺基硫脲荧光探针在水溶液中对Hg~(2+)的识别

设计并合成了一类罗丹明酰胺基硫脲Hg~(2+)荧光探针,通过~1HNMR谱和~(13)C谱进行结构表征。采用紫外-可见光谱和荧光光谱研究了探针RFS对Hg~(2+)的光谱响应。结果表明,探针罗丹明B酰胺基邻氟苯基硫脲(RFS)在水溶液中(HEPES缓冲溶液pH7.2)对Hg~(2+)表现出高选择性,并具有快速、灵敏的显色和Off-On荧光增强效应。探针与Hg~(2+)作用后,溶液颜色由无色变为红色,在1~10μmol/L范围内,探针的荧光强度与Hg~(2+)浓度呈线性关系。比较了因取代基的电子效应不同对探针灵敏度的影响,通过激光共聚焦成像实现了探针RFS在Hela细胞内对Hg~(2+)的识别检测,表明探针RFS可用于检测细胞内的汞离子。     

一种新型比色荧光增强型探针识别氟离子

以2-苯基-1,2,3-三唑基-4-甲醛和1,3-二氨基硫脲为原料,通过缩合反应合成了一种新型的席夫碱化合物M1。在M1的DMSO溶液中加入F-时,溶液的颜色由无色变为黄色,同时荧光增强,而加入其它阴离子如Cl~-,CN~-,Br~-,I~-,H2_PO_4~-,HSO_4~-,Ac O~-,NO_3~-等时,M1的溶液颜色和荧光均未发生变化,通过Job's plot和1H NM R滴定等方法研究了M1选择性识别F-的机理。结果表明席夫碱化合物M1作为荧光探针可选择性的比色识别F~-,并且对F~-的检测限为0.26μmol/L。     

两个新型1,3-硒唑酰腙的合成及其对醋酸根离子的特性荧光识别

设计合成了2个1,3-硒唑酰腙分子(SAF1和SAF2),并通过红外光谱(IR)和核磁共振谱(NMR)等对其进行了结构表征。 通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光光谱,利用探针SAF1和SAF2分别对9种常见的阴离子进行了监测。 结果发现,当加入醋酸根离子(AcO^-)时,在UV-Vis中,探针SAF1和SAF2分别在500 nm和414 nm处出现一个新的吸收峰,探针SAF1对应的溶液颜色由淡黄色变为红色,探针SAF2对应的溶液颜色由浅黄色变为黄色,可实现裸眼识别;在荧光光谱中,417 nm附近产生强的荧光发射峰,且具有荧光开启(turn-on)功效,AcO^-的最低检测限达10^-5 mol/L,2个分子与AcO^-的结合常数分别为3.03×10⁴和1.42×10⁴ L/mol,说明化合物SAF1和SAF2有望作为AcO^- 的特性荧光识别探针。     

基于香豆素衍生物反应型识别CN~-的紫外荧光传感器及其应用研究

设计合成了一种基于N-4-吡啶基香豆素-3-甲酰胺的新型的CN~-传感器Q1.通过紫外和荧光光谱研究了传感器Q1对10种不同阴离子的识别性能.当向含水10%(DMSO/H_2O,V∶V=9∶1)的Q1中分别加入CN~-,F~-,Cl~-,Br~-,I~-,Ac O~-,H _2PO_4~-,HSO_4~-,Cl O_4~-和SCN~-等阴离子后,发现CN~-的加入,使得Q1在304 nm处的吸收峰增强;相应的荧光光谱在431 nm处产生较强的发射峰;在365 nm紫外灯照射下,加入CN~-的Q1溶液会产生蓝色荧光.同时,其它离子的加入无上述现象.Q1中加入CN~-后光学性质改变的特点可实现在紫外、荧光双通道中检测CN~-,并且对CN~-的检测不受其它竞争离子的干扰.Q1对CN~-的荧光最低检测限为1.44×10~(-8) mol/L,低于世界卫生组织(WHO)规定在饮用水中CN~-的最高含量(1.9μmol/L).另外,核磁滴定、红外、质谱结果表明,Q1对CN~-可能的识别机理是这二者之间发生加成反应,此推断通过密度泛函计算亦可佐证.值得注意的是,该结果可应用于对樱桃核仁中CN~-的检测,实现了在食物样品中的实时监测.     

离子色谱法测定核电站一回路冷却剂中痕量F~-,Cl~-和SO_4~(2-)

建立离子色谱法测定核电站一回路冷却剂中痕量氟离子F~-,氯离子Cl~-,硫酸根离子SO_4~(2-)的方法。采用80 mmol/L硼酸溶液配合氢氧化钾淋洗液发生器在线生成淋洗液,梯度洗脱,淋洗液流量为1.2 mL/min,在选定的分析条件下,NO_2~-,NO_3~-,PO_4~(3-)和CO_3~(2-)不干扰F~-,Cl~-,SO_4~(2-)的测定。F~-,Cl~-,SO_4~(2-)的质量浓度与其色谱峰面积呈良好的线性关系,线性相关系数分别为0.999 8,0.999 5,0.999 7,线性范围分别为0.85~30.0,2.65~30.0,2.00~30.0μg/L。F~-,Cl~-,SO_4~(2-)测定结果的相对标准偏差分别为0.56%~1.58%,0.85%~3.62%,1.21%~4.60%(n=7)。F~-,Cl~-,SO_4~(2-)的加标回收率分别为98%~104%,98%~108%,93%~108%。该方法快速、准确,满足核电站一回路冷却剂中痕量F~-,Cl~-,SO_4~(2-)的检测要求。     

咪唑修饰的卟啉化合物的合成及其对卤素离子的选择性识别

设计合成了以卟啉为分子“探针”的咪唑修饰的卟啉类化合物4和5. 通过对核磁共振氢谱、紫外-可见光谱及荧光发射光谱的研究显示, 化合物5通过卟啉环中心的锌及2个咪唑环上的活性氢与卤素离子形成三点键合超分子络合物, 并能选择性识别氟离子和氯离子(键合常数分别为5.95×10⁴和7.17×10⁴ mol^-1·L).     

二甲基姜黄素对Fe~(3+)的选择性识别研究

以姜黄素和碘甲烷为原料,一步合成了二甲基姜黄素分子探针L,其结构经X-射线单晶衍射、~1H NMR,~(13)C NMR和ESI-MS等分析手段确证。该化合物晶体属单斜晶系,空间群C2/c,晶胞参数:a=22.317(6)nm,b=8.703 8(19)nm,c=23.039(5)nm,β=93.378(10)°,V=4 467.4(18)nm3,Z=4,Dc=1.206 g·cm-3,F(000)=1 720,μ(MoKα)=0.088 mm-1,R=0.080 9,ωR=0.216 3。探针L在甲醇-水溶液(体积比9∶1,Tris-HCl缓冲溶液,p H 7.2)中对Fe~(3+)具有选择性识别和较强的抗干扰能力。通过紫外滴定以及质谱确证探针L与Fe~(3+)形成1∶1配合物,结合常数(K)为1.089×106L/mol。该识别体系在Fe~(3+)浓度为5.5×10-6~3×10~(-5)mol/L范围内具有较好的线性关系(r2=0.997 8),检出限为2.2×10~(-6)mol/L。