基于席夫碱的氟离子比色探针的合成及识别性能研究

设计合成了新型的席夫碱探针2-羟基-1-萘甲醛缩-2-吡啶甲酰腙(L),通过红外、质谱、核磁氢谱和碳谱,对其结构予以了表征。利用紫外-可见吸收光谱研究了探针分子L对不同阴离子(F~-,Cl~-,Br~-,I~-,NO_3~-,CH_3COO~-,HSO_4~-,H_2PO_4~-,ClO_4~-)的识别性能,结果显示在乙腈体系中探针L对F~-具有单一选择性识别作用,可以实现对氟离子的裸眼识别。由Benesi-Hildebrand方程(采用紫外滴定光谱计算)显示,探针L与F~-以1:2的化学计量比稳定结合,二者的结合比为1.37×10~9(mol/L)~(-2),检测限为0.319μmol/L。采用~1H-NM R滴定实验研究了探针分子与氟离子的结合机理,结果表明探针L与氟离子先形成氢键然后发生去质子化过程,分子内电荷转移(ICT)是导致探针分子L和F~-作用后紫外-可见吸收光谱红移及颜色变深的主要原因。     

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。     

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.     

一种硫脲受体的合成及其对阴离子识别的研究

设计合成了一种阴离子受体分子1,4-(4-硝基苯基)-1-(3-氧代-3,4-二氢喹喔啉)氨基硫脲。通过UVVis和荧光光谱考察了其与AcO~-,H_2PO_4-,F~-,Cl~-,Br~-和I~-之间的相互作用。当加入F~-时主体溶液由淡黄色变为蓝色,而当加入AcO-和H_2PO_4~-的时主体溶液由淡黄色变为紫色,而Cl~-、Br~-和I~-的加入主体溶液基本没有变化,可以实现对阴离子的裸眼识别。     

用作pH传感器的偶氮水杨醛吖嗪的合成及其阴离子识别研究

本文设计合成了一种对硝基偶氮水杨醛吖嗪pH传感器S1。通过紫外可见分光光度法研究了传感器S1与八种不同阴离子的识别性能。通过向10%HEPES缓冲液(DMSO/HEPES=9∶1,V/V,pH=5.63)的S1中分别加入F~-、Cl~-、Br~-、I~-、AcO~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、H_2PO_4~-等阴离子后,发现F~-、AcO~-、H_2PO_4~-的加入使得S1在584、614、622nm处的吸收峰增强,溶液颜色由淡黄色转变为蓝色,同时其它离子的加入无上述现象。Job曲线测定了S1与F~-、AcO~-、H_2PO_4~-的化学计量比均为1∶1,及最低检测限分别为0.39,2.60和12.5μM。通过布朗斯特酸碱反应及密度泛函理论计算说明S1与F~-、AcO~-、H_2PO_4~-之间可能是脱质子化作用。由此可见传感器S1在溶液体系中是一种颜色可调的可视化传感器。     

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。     

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.     

一种7-羟基四氢喹喔啉-6-甲醛衍生物对H2S的比色和荧光识别

本文利用1,4-二乙基-7-羟基四氢喹喔啉-6-甲醛与2-甲基苯并噻唑盐反应制备了荧光探针L,并对其结构进行了表征。实验结果表明,探针L在DMSO溶液中对H_2S具有快速荧光"关-开"响应以及高选择性和较好的抗干扰能力,检测限为2. 5×10~(-6)mol/L。在365nm紫外灯照射下,L的荧光颜色由无荧光变成黄绿色强荧光;此外,加入H_2S后探针L的DMSO溶液颜色由蓝紫色变为无色,通过裸眼即可识别H_2S。     

一种咪唑并吩嗪内酰胺反应型识别氰离子的荧光探针

设计合成了一种新型咪唑并吩嗪内酰胺荧光传感器分子(S1),通过核磁共振氢谱、碳谱和高分辨质谱等手段对其结构进行了表征,并测定了S1在二甲基亚砜(DMSO)溶液中的荧光光谱,其最大荧光发射波长为524 nm.S1的DMSO溶液具有亮黄色荧光.当在S1的DMSO溶液中分别加入F~-,Cl~-,Br~-,I~-,AcO~-,H_2PO_4~-,HSO_4~-,ClO_4~-和SCN~-等阴离子后,发现只有CN~-的加入使S1的荧光光谱出现明显的下降并发生红移.其溶液荧光颜色由黄色变为橘红色,说明S1对CN~-具有良好的专一选择性.抗干扰实验结果表明,这一识别过程不受其它阴离子干扰.通过计算得到,S1对CN-的荧光光谱最低检测限为9.96×10~(-7)mol/L,这一数值低于世界卫生组织所规定的饮用水中氰离子含量.机理研究表明,S1是一种反应型识别CN~-的荧光传感器.此外,将S1负载于固态硅胶之上,制备成固体CN~-识别材料,并成功用于对固体NaCN的识别和对CN~-水溶液的检测.     

一种基于吗啉衍生物的Fe3+/Cu2+荧光探针

以9-蒽醛为荧光基团,吡唑和吗啉为识别基团,合成了一种荧光分子探针4-((3-(1-苯基-5-吡啶基-4,5-二氢-1H-吡唑-3-基)蒽-9-基)甲基)吗啉(L)。其结构经1H NMR、13C NMR表征,利用荧光发射光谱和紫外吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针L对Fe~(3+)和Cu~(2+)具有较强的选择性识别性能,荧光量子产率分别从0.47降到0.21和0.14;探针L的溶液颜色分别从淡黄色变为棕褐色和蓝色,裸眼可判断探针L选择性识别Fe~(3+)和Cu~(2+)。另外,根据Fe~(3+)、Cu~(2+)和H+不同组合时探针L的量子产率构建了分子水平上的三输入"NOR"逻辑门电路。     

胆酸和柠檬酸根共同修饰的银纳米粒子对H_2PO_4~-的比色识别

本文合成胆酸和柠檬酸根共同修饰的银纳米粒子(CA+C-Ag NPs),通过银纳米粒表面的配体胆酸与H_2PO_4~-阴离子之间的络合作用,诱导CA+C-Ag NPs团聚,溶液由黄色变为酒红色,因而该银纳米探针可以选择性识别H_2PO_4~-。该银纳米粒探针检测H_2PO_4~-的线性范围为2×10~(-6)~1×10~(-5)mol·L~(-1),比色检测限为7×10~(-7)mol·L~(-1),具有较高的灵敏度。     

纯水中检测汞离子与银离子的菲啰啉类荧光探针

合成了菲啰啉类化合物探针1,并通过核磁共振波谱(NMR)、质谱(MS)、红外光谱(IR)对其结构进行了表征。利用荧光发射光谱考察了探针1对Hg~(2+)及Ag~+的识别性能。结果表明,探针1在纯水介质中以荧光猝灭的方式识别Hg~(2+)和Ag~+,其结合比分别为1∶1和2∶1,检测的线性范围分别为9.0×10~(-7)～1.1×10~(-5)和8.0×10~(-7)～7.0×10~(-6) mol/L,相关系数(r~2)均大于0.99,检出限均低至10~(-8)mol/L。根据探针1识别前后荧光强度的剧烈变化,建立了裸眼检测Hg~(2+)和Ag~+的可视化分析方法。通过等温量热滴定与~1H NMR滴定考察了识别过程的热力学参数和作用机理。该研究对生物体及环境领域中Hg~(2+)和Ag~+的实时监测具有潜在的应用价值。     

基于咔唑-席夫碱的高选择性裸眼和荧光识别Cu~(2+)的探针

合成了一种新型基于咔唑-席夫碱识别Cu~(2+)的荧光探针L.利用紫外-可见和荧光光谱研究了探针L对阳离子的识别性能.实验结果显示,当加入Cu~(2+)时,探针L的CH_3CN溶液显示出明显的颜色变化,由黄色变为无色.这表明,利用探针L可裸眼识别Cu~(2+).通过荧光光谱分析实验发现,在CH_3CN溶剂中,探针L对Cu~(2+)具有较高的选择性和灵敏度,其荧光强度随着Cu~(2+)的浓度增大而逐渐增强,不受其它金属离子影响,抗干扰能力强.探针L与Cu~(2+)的结合常数为1.38×10~4 L/mol,检测限为2.34×10~(-7) mol/L,低于世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Cu~(2+)的最大含量20mmol/L.探针L在检测环境中的Cu~(2+)含量方面具有潜在应用价值.     

一种新型比色荧光增强型CN~-探针的合成与性能研究

设计并合成一种具有席夫碱结构的新型荧光增强型探针7-(二丁基氨基)-2'-[(2-羟基苯亚甲基)氨基]-3-甲基-1-苯基-1H-螺[色烯并[2,3-c]吡唑-4,1'-异吲哚啉]-3'-酮(SCPz-S),通过(~1H NMR、~(13)C NMR及高分辨质谱(HRMS)对其结构进行了表征.利用紫外-可见光谱和荧光光谱考察探针SCPz-S的离子识别性能,研究发现探针SCPz-S在THF/H_2O(V∶V=1930∶50,5 mmol/L Tris-HCl,pH=7.4)中对CN-具有比色和荧光上的双重响应.加入CN-后,探针SCPz-S的体系会由无色变为淡黄色,在575 nm荧光增强1060倍.探针SCPz-S拥有良好的抗干扰能力和很广的p H适用范围(pH=3~12).探针对CN-的检出限达到1.121×10~(-8) mol/L,并对其识别机理进行了研究.     

含二茂铁结构单元的阴离子受体的合成、表征及阴离子识别性能

通过Steglich酯化反应,利用二茂铁甲酸与2-羟基-3,6,7,10,11-五己氧基苯并菲反应,得到含有酯基二茂铁侧链的阴离子受体二茂铁甲酸-3,6,7,10,11-五己氧基苯并菲酯(R2-1),并通过红外光谱、核磁共振氢谱进行表征。利用电化学方法考察了R2-1与阴离子客体之间的相互作用。结果表明:R2-1在乙腈中对H_2PO_4~-、AcO~-和F~-有较好的识别效果,有明显的电化学信号。F~-与R2-1的结合主要依靠静电作用;AcO~-和H_2PO_4~-与R2-1的结合受到氢键和静电作用的双重影响,其中AcO~-与R2-1的结合,静电作用占主导地位,H_2PO_4~-与R2-1的结合,氢键占主导地位。     

铜Ⅱ和水合肼双功能螺吡喃探针的合成及应用

以4-甲基-2,6-二甲酰基苯酚和1,3,3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉为原料合成了能同时识别Cu2＋和水合肼的螺吡喃双功能探针L,其结构经1 H NMR、13 C NMR、FT-IR和 H RMS进行了表征。通过紫外-可见光谱法、荧光光谱法、核磁共振和质谱研究了探针L在pH=7.40的Trus-HCl-乙醇溶液(1∶1, V/V)中与19种金属离子、18种阴离子及9种胺类化合物的识别特性。结果表明,在pH=7.40的Trus-HCl-乙醇溶液(1∶1, V/V)中,相对于其它干扰离子,L对Cu2＋和水合肼具有特异选择性和专一性,制成试纸能够实现肉眼识别检测含μmol/L Cu2＋的水样。尤为重要的是,制备的含L的TLC板能实现在紫外灯下对液体和气体水合肼的肉眼识别。将L应用于水样和药物中Cu2＋或水合肼测定的回收率在83.5%~111.0%之间,相对标准偏差( RSD)<4%,说明L适用于环境污染监测和药物分析检测,具有潜在的应用前景。     

5-N,N-二乙氨基-2-(吡啶-2’-亚氨甲基)苯酚的合成及其对Zn~(2+)的识别

本文利用2-氨基吡啶与4-N,N-二乙氨基水杨醛反应合成了5-N,N-二乙胺基-2-(吡啶-2’-亚氨甲基)苯酚(探针L),并对其结构进行了表征。在DMSO/Tris(体积比6∶4,p H=7. 4)溶液中,探针L高选择性荧光"关-开"识别Zn2+,在365nm紫外灯照射下,由无荧光变成蓝色荧光。实验表明,探针L与Zn2+的结合比为1∶1,结合常数为2. 6×103L/mol,检测限为9. 39×10-7mol/L,p H适用范围为7～11,并可检测水样中的Zn2+。     

一种具有聚集诱导发光性质的Fe~(3+)荧光探针的合成及性能研究

通过乙二醛将1,1-二(4-甲基苯基)-2-(4-氨基苯基)-2-苯基乙烯和罗丹明B酰肼连接起来,合成了一种四苯乙烯官能团化的罗丹明B衍生物TPE-Rh B.利用IR,NMR,MS和元素分析等对其进行了表征,确定了分子结构.并通过循环伏安分析法、紫外-可见光谱法、分子荧光光谱法等分别考察了它的电化学和光学性质.研究表明TPE-Rh B的电子亲合能为3.66 e V,有望开发为电子传输材料.此化合物在纯乙醇溶液中,几乎没有荧光,在乙醇/水的混合溶剂中具有典型聚集诱导发光(AIE)性能.更为重要的是在乙醇/水(V∶V=1∶1,Tris-HCl p H 7.0)混合溶液中能对Fe~(3+)实现"off-on"荧光识别,并裸眼可观察到溶液颜色从淡黄色变成粉红色,且几乎不受其他共存离子的干扰.探针与Fe~(3+)的结合常数为3.12×10~3,检出限可达3.53×10~(-7) mol·L~(-1),Fe~(3+)离子含量范围在6×10~(-5)~1.8×10~(-4) mol·L~(-1)时,荧光强度与Fe~(3+)离子浓度呈良好的线性关系(R~2=0.9915),并通过Job’s曲线、紫外和荧光滴定、核磁滴定初步确定了化合物TPE-Rh B和Fe~(3+)的络合机理.     

新型Fe~(3+)荧光探针的合成及活细胞成像中的应用

以邻氨基苯硫酚和苄基氯为原料反应得到2-苄硫基苯胺(1),再将2-苄硫基苯胺(1)和罗丹明B进行缩合得到新型罗丹明B衍生物R1,并用IR,HRMS-ESI,~1H NMR以及13C NMR对其结构进行了表征.进一步通过荧光光谱法研究了化合物R1在甲醇水溶液中对常见离子的识别特性.结果表明荧光探针R1能够对Fe~(3+)进行快速,灵敏的识别,并且受其他常见离子干扰较小.探针R1的荧光强度与Fe~(3+)浓度(1×10~(-6)~9×10~(-6) mol/L)呈较好的线性关系,并在PC-12活细胞中实现了Fe~(3+)的荧光成像.     

新型双功能席夫碱荧光探针分别识别检测Zn~(2+)和CN~-

合成了一种新的席夫碱荧光探针4'-羟基-3'-((2-吡啶亚甲基亚氨基)甲基)-4-氰基联苯(HPBC),用于对Zn~(2+)和CN~-的选择性识别检测。在Et OH-H_2O(2∶3,V/V,HEPES,p H=7.4)体系中,HPBC与Zn~(2+)按摩尔比1∶1络合,使探针在468 nm处的荧光明显增强,且最大发射峰发生15 nm的蓝移,而在加入其它金属离子后不产生明显的荧光增强现象,由此可以选择性识别检测水体系中的Zn~(2+)。本方法检测Zn~(2+)的线性范围为0.4~4.0μmol/L,检出限为36.5 nmol/L,比WHO规定的饮用水中Zn~(2+)限量水平(76μmol/L)约低1000倍。向HPBC中交替加入Zn~(2+)和EDTA,探针表现出"ON-OFF-ON"模式的荧光变化,且在4次循环后,体系荧光效率损失较小,表明HPBC对Zn~(2+)的识别具有良好的可逆性。荧光成像实验表明,HPBC可用于检测活细胞中的Zn~(2+)。而在DMSO-H2O(3∶7,V/V)介质中,由于与其它阴离子尤其是F~-与AcO~-相比,CN~-具有较强的碱性及较弱的氢键结合力,因此CN~-可使探针HPBC中的酚羟基去质子化,产生强的绿色荧光,且溶液颜色由无色变为淡黄色。由此可以选择性识别检测水溶液中的CN~-,且不受其它阴离子的干扰。HPBC对CN~-的检出限0.575μmol/L。HPBC还可制成试纸条,通过检测试纸条颜色及紫外灯下荧光的改变,方便快捷地检测水样中的CN~-。