新型四酰胺杯[4]氮杂冠醚的合成及对阴离子的光化学传感性质研究

合成了一类新型四酰胺杯[4]氮杂冠醚(5a, 5b), 用紫外和荧光光谱研究了主体与阴离子客体之间的识别性能. 主体分子5a或5b加入到对硝基酚氧阴离子的CHCl₃溶液中, 主客体间形成超分子复合物使得客体阴离子423 nm处吸光度降低且溶液从黄色变为无色. 受体5a, 5b与p-NO₂C₆H₄O^－, F^－, 相互作用, 荧光光谱发生变化, 并且对于p-NO₂C₆H₄O^－具有较好的选择性识别能力, 其荧光光谱强度改变强弱的顺序为p-NO₂C₆H₄O^－＞F^－＞H₂PO₄^－>>Cl^－, Br^－, I^－. 荧光光谱滴定的结果经非线性拟合, 结果表明主客体间形成1∶1络合物.     

基于吡咯希夫碱衍生物的荧光比色阴离子探针

根据受体-信号体耦合法, 设计合成了一个基于吡咯希夫碱衍生物的阴离子探针分子(1,4-二醛基吡咯-2,4-二硝基苯基二腙, 1). 通过核磁共振谱、质谱和元素分析表征其结构|利用荧光光谱, 紫外可见吸收光谱以及¹H NMR等手段研究了其与F^－, AcO^－, , Cl^－, Br^－, I^－等离子的作用. 结果表明: 在不借助任何其它昂贵仪器的情况下, 该探针分子在干燥的DMSO溶液中能够较好地比色检测F^－, AcO^－和 离子. 此外, F^－, AcO^－, 等离子的加入使得1的荧光强度在413 nm处发生了明显的增强, 而其它被测的阴离子仅引起1的荧光略微变化, Job法实验得出该探针与阴离子的结合比为1∶1.     

N-(2,4-二硝基苯基)-N -取代苯腙衍生物对阴离子识别研究

合成了4种N-(2,4-二硝基苯基)-N -取代苯腙类阴离子结合受体(1～4, 取代基 R＝H, o-OCH₃, o-Cl, o-OH), 应用紫外吸收光谱方法研究了其与阴离子的相互作用, 以及考察N -苯环取代基对受体分子之阴离子亲合力和选择性的影响. 实验显示: 乙腈中F^－、CH₃CO 等阴离子使受体分子吸收光谱红移, 溶液由黄色转变为红色, 其中受体分子2对 F^－表现出高选择性的灵敏响应. 实验表明受体-阴离子间形成了氢键型超分子配合物, Job作图法给出了受体分子与阴离子的1∶1结合计量比, ¹H NMR滴定为受体分子与阴离子间的氢键作用本质提供了直接证据.     

缩氨基硫脲衍生物受体的合成及阴离子识别研究

利用简便的方法设计合成了三种缩氨基硫脲衍生物受体分子. 利用紫外-可见吸收光谱及¹H NMR考察了其与 F^－, Cl^－, Br^－, I^－, CH₃COO^－, C₃H₇COO^－, ClO₄^－, NO₃^－等阴离子的作用. 结果表明, 该类受体分子与阴离子形成氢键配合物, 加入F^－, CH₃COO^－, C₃H₇COO^－时, 溶液颜色由无色转变为黄色, 而加入其它阴离子则无变化, 从而实现对这三种阴离子的裸眼检测. 通过计算可知, 同种受体分子对此三种阴离子的作用为F^－＞C₃H₇COO^－＞CH₃COO^－. 随着苯环上取代基的变化, 此三种受体分子对三种阴离子的作用呈现出有规律的变化, 即o-F取代的受体分子对阴离子的识别作用大于其它两种受体分子, 且主客体间形成1∶1的配合物. ¹H NMR滴定及质子溶剂效应为受体分子与阴离子间的氢键作用本质提供了直接依据.     

基于蒽-苯并咪唑鎓的荧光传感器对H2PO4-的高选择性识别

设计合成了基于蒽-苯并咪唑鎓的受体分子1和2,通过荧光发射光谱研究了受体分子1和2对F^-、Cl^-、Br^-、I^-、AcO^-、HSO₄^-、H₂PO₄^-、NO₃^-、ClO₄^-等阴离子的识别性能。 研究发现,在受体分子1和2的乙腈溶液(5.0×10^-6 mol/L)中加入10倍化学计量的H₂PO₄^-时,受体分子1的荧光猝灭百分数为13%,受体分子2的荧光猝灭百分数高达94%,表明受体分子2在构型上与H₂PO₄^-更匹配,可作为H₂PO₄^-的荧光关闭型(turn-off)探针。 受体分子2与H₂PO₄^-的结合比为1:1,结合常数为(3.70±0.16)×10⁴ L/mol,检出限为3.77×10^-6 mol/L。     

C60吡咯烷羧酸衍生物的合成及其在水溶液中的聚集行为

C60与亚氨基二乙酸甲酯[NH(CH₂COOMe)₂]的光化学反应制得2,5-双(甲氧羰基)富勒烯吡咯烷(1), 产率为52% (基于已反应的C60). C60吡咯烷衍生物1与氯乙酸甲酯(ClCH₂COOCH₃)的N-烃基化反应, 在微波辐射、无溶剂及相转移条件下, 得到2,5-双(甲氧羰基)-N-(甲氧羰基)甲基富勒烯吡咯烷(2), 产率47%(基于C60吡咯烷衍生物1). C60吡咯烷衍生物1和2用NaH, CH₃OH水解后, 经盐酸酸化得相应的二羧酸衍生物3和三羧酸衍生物4, 产率分别为65%和53% (基于C60吡咯烷衍生物1和2). C60吡咯烷衍生物1～4的结构由¹H NMR, ¹³C NMR, IR, FAB-MS和元素分析证实. 用电导法测定了C60吡咯烷二羧酸3和三羧酸4钠盐的临界聚集浓度(CAC), 分别为3.58×10^－4 mol/L (3)和3.33×10^－4 mol/L (4). 这一结果被C60吡咯烷衍生物3和4, 在临界聚集浓度(CAC)附近的UV-Vis光谱的特征变化所支持. 透射电子显微镜(TEM)和静态光散射(SLS)等方法也被用于检测C60吡咯烷衍生物3和4在临界聚集浓度(CAC)时的聚集行为, 结果显示, C60吡咯烷衍生物3在缓冲溶液中(0.001 mol/L NaCO₃-NaHCO₃), 其聚集体粒径的大小(R_g≈21 nm)不同于C60吡咯烷衍生物4 (R_g≈23 nm). C60吡咯烷二羧酸3钠盐的临界聚集浓度(CAC)比C60吡咯烷三羧酸4钠盐的临界聚集浓度(CAC)大, 聚集体粒径大小的不同, 表明C60单加成衍生物加成基团中羧基(COOH)数目的多少对其聚集行为的影响. 用化学发光法分别检测了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4在缓冲溶液(0.05 mol/L NaCO₃-NaHCO₃)中对邻苯三酚自氧化产生的超氧阴离子(O₂^－·)的清除活性. C60衍生物3和4对 O₂^－· 的清除呈现有明显的剂量效应, 但当超过一定浓度时(3: ～3.50×10^－4 mol/L, 4: ～3.25×10^－4 mol/L), 清除效率出现转折, 并下降. 这一现象与电导率测定时出现的CAC现象相一致, 进一步证实了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4在较高浓度的水溶液中有聚集的倾向, 也说明了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4的聚集会影响其清除超氧阴离子(O₂^－·)的活性.     

正离子Gemini表面活性剂/负离子聚电解质相互作用的研究

摘要 采用荧光探针法和电导法研究了正离子偶联表面活性剂(C₁₂H₂₅(CH₃)₂N-(CH₂)₆-N(CH₃)₂C₁₂H₂₅•2Br) (12-6-12• 2Br^－)和带相反电荷聚电解质聚丙烯酸钠(NaPA)的相互作用, 结果表明: 由于静电相互作用, 12-6-12•2Br^－和NaPA之间可以形成类胶束或复合物. 对比十二烷基三甲基溴化铵(DTMAB)与NaPA复配体系的荧光光谱, 发现偶联表面活性剂与NaPA的相互作用强于传统表面活性剂. 此外, 还研究了盐和醇对偶联表面活性剂/聚丙烯酸钠的复配体系微极性的影响, 发现盐和醇对表面活性剂在聚电解质上形成类胶束和复合物的溶解都有一定的促进作用.     

镁合金在含F－的NaOH溶液中钝化行为的电化学研究

采用极化曲线、电容-电位曲线、Mott-Schottky分析以及电化学阻抗(EIS)等电化学方法研究了镁合金在含F^－ NaOH溶液中的阳极钝化行为. 结果表明, 在－1.2～1.8 V的电位范围内, 镁合金在含F^－的NaOH溶液中发生阳极钝化. 所形成的钝化膜表现出n型半导体的导电特性. 在0.7～1.8 V的电位范围内, 随着F^－浓度增大, 镁合金的阳极极化电流密度呈现出随着电位升高而逐渐增大的趋势, 随着F^－浓度增大这一趋势逐渐减弱. 并且F^－浓度的增大使得镁合金表面空间电荷层电容和钝化膜的载流子密度都不断减小. 通过极化曲线和电化学阻抗共同说明, 在5%的Na₂SO₄溶液中, NaOH溶液中阳极钝化后的镁合金随着钝化体系中F^－浓度的增加其耐蚀性逐渐减弱.     

含氨基酸单元的手性主体的合成及手性识别研究

以L-丙氨酸和2,7-二萘酚为原料通过简单的方法合成了二种带有荧光基团萘的手性阴离子主体(1和2), 用红外光谱、质谱、元素分析、核磁共振氢谱及碳谱表征了它们的结构. 用荧光光谱及核磁共振氢谱研究了主体与二苯甲酰酒石酸阴离子的相互作用, 结果表明1, 2与D-或L-二苯甲酰酒石酸阴离子均形成1∶1的配合物, 主体1展现出良好的对二苯甲酰酒石酸阴离子对映选择性识别能力.     

席夫碱型环磷腈类化合物的合成及光谱性质

通过亲核取代反应, 在2,2'-联苯二酚氧基环氯磷腈母体N₃P₃(O₂C₁₂H₈)₂Cl₂ (1)和N₃P₃(O₂C₁₂H₈)Cl₄ (2)上引入2-醛基吡啶与对胺基苯酚形成的席夫碱侧基, 合成了两种新型环磷腈化合物N₃P₃(O₂C₁₂H₈)₂(p-O-Ph-N＝C-Py)₂ (3)和N₃P₃(O₂C₁₂H₈)(p-O-Ph-N＝C-Py)₄ (4), 这些化合物是一类能形成配合物的多齿配体. 通过元素分析, IR, ¹H NMR, ³¹P NMR和TOFMS确定其结构, 研究了它们的吸收光谱和荧光光谱. H^＋和Cu^＋离子对其光谱性质的影响研究表明两种化合物的吸收和荧光光谱对H^＋和Cu^＋离子异常敏感, 因而在作为这些阳离子的荧光探针方面具有应用前景.     

芳酰基硫脲受体的合成及对阴离子识别研究

设计合成了3种芳酰基硫脲受体分子. 利用紫外-可见吸收光谱考察了其与F^－, Cl^－, Br^－, AcO^－, HSO₄^－, H₂PO₄^－等阴离子的作用. 结果表明该类受体分子与阴离子形成氢键配合物. 加入F^－, AcO^－时, 溶液立刻由无色变为黄色, 而加入其它阴离子则无变化, 从而实现对这两种阴离子的裸眼识别. 结果表明受体分子与阴离子间形成1∶1型的配合物. ¹H NMR滴定及质子溶剂效应为受体分子与阴离子间的氢键作用本质提供了直接依据.     

基于酰腙和酚羟基的阴离子受体的合成及其在含水介质中的阴离子比色识别性能

设计合成了一系列基于羟基和氨基的酰腙类受体分子.利用紫外-可见吸收光谱及1HNMR考察了其与F-,Cl-,Br-,I-,CH3COO-,H2PO4?,HSO4?,ClO?4等阴离子的作用.结果表明,该类受体分子在DMSO溶液中能较好地比色识别F-,CH3COO-,H2PO4?,其中受体2在含水介质中[V(DMSO)∶V(H2O)=7∶3]能选择性比色识别CH3COO-.1HNMR滴定实验研究了受体分子与阴离子之间的作用,结果表明受体分子与阴离子之间以氢键作用方式相结合.     

基于分子内电荷转移的阴离子比率荧光分子探针

设计合成了一种基于4-甲基-1-羟基二苯甲酮对硝基苯腙的比色和比率荧光阴离子受体1。此类受体以羟基和腙单元为识别位点,以硝基苯基为信号报告基团。向受体1的DMSO溶液中加入AcO-、H2PO4-、F-后,溶液颜色由黄色变为紫红色,而加入所研究的其它阴离子则无变化,从而实现对AcO-、H2PO4-、F-这三种离子的裸眼识别。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱考察了其与AcO-,H2PO4-,F-,Cl-,Br-,I-等阴离子的识别作用。1H NMR滴定为受体分子与阴离子之间氢键作用本质提供了有力证据。     

酰腙类化合物的合成和阴离子识别研究

本文设计合成了3种新型的酰腙类受体分子。利用紫外-可见吸收光谱及 ¹H NMR考察了其与F^-、Cl^-、Br^-、I^-、CH₃COO^-、HSO₄^-、NO₃^-等阴离子的作用。结果表明，该类受体分子能较好地识别阴离子F^-和CH₃COO^-，在DMSO溶液中主客体之间形成氢键加合物。尤其对于受体3(间苯双对硝基苯氧乙酰腙)，加入F^-和CH₃COO^-时，溶液颜色有明显变化，受体3对这两种阴离子可实现裸眼识别。     

N-(二茂铁酰胺基)硫脲类阴离子受体

我们将N-(苯甲酰胺基)硫脲类阴离子识别受体研究拓展至N-(二茂铁酰胺基)硫脲, 设计合成了N-(二茂铁甲酰胺基)-N'-(取代苯基)硫脲(3a～3e, 取代基X＝p-OCH₃, p-CH₃, H, m-Br, m-CF₃), 其中二茂铁基系芳香性的电化学活性基团、“—NH—”为连接臂．研究的目的是进一步理解 “—NH—”连接臂的特性和3a～3e作为阴离子的电化学响应受体的可行性. 我们发现, 3a～3e分子中的N'-苯环取代基不影响其半波电位(0.31V vs. Ag/AgNO₃); 二茂铁环芳香质子和酰胺基—NH质子的核磁化学位移不受取代基的影响, 而N'-苯基芳香质子和硫脲—NH质子的化学位移显著地受制于取代基; 说明受体3分子中酰肼基N—N单键高度扭曲, 阻碍了N'-苯环取代基电子效应传递至二茂铁基. 我们观察到乙腈中3的氧化电位因阴离子如CH₃CO₂^－和F^－的结合负移200 mV, 二茂铁基芳香质子的化学位移向高场移动, 意味着阴离子结合诱导了受体3分子中酰肼基N—N单键构型变化, 使阴离子结合信息得以传递至二茂铁环. 吸收光谱滴定实验表明, 乙腈中3a～3e与阴离子结合时在约315 nm处出现新的吸收峰, 光谱红移达5820 cm^－1, 阴离子如CH₃CO₂^－和F^－的结合常数在10⁶ mol^－1•L, 均远高于传统的二苯基硫脲类受体(1); 我们还发现, 尽管1和3a～3e分子中硫脲—NH质子酸性对取代基的依赖性相近, 3a～3e之阴离子结合常数的取代基效应强于1. 我们认为, 这是由于N—N键的变构作用导致3a～3e的吸收光谱红移、阴离子结合常数和阴离子结合常数的取代基效应远高于传统的N,N'-二苯基硫脲类受体, 因而体现了“—NH—”连接臂的独特性质.     

A thiocyanate-based hybrid molecular salt as a new fluorescent chemosensor for fluoride

An organic–inorganic hybrid solid [(dpaH)⁺(NCS)^?] (1) (dpa?=?2,2′-dipyridylamine) based on an anionic template NCS^? has been synthesized. Single crystal X-ray structural analysis reveals that NCS^? templates assemble dpaH⁺ units into a 3-D layer structure along the b axis through strong hydrogen bonding. Molecular salt 1 works as an anion-binder efficiently and selectively for recognition and sensing purposes in aprotic solvents. This receptor shows changes both in its UV-Vis absorption and fluorescence emission spectra upon the addition of F^?, resulting in high selectivity for fluoride detection in CH₃CN. It is promising to use these systems in various sensing applications.     

Amidocrownophanes as Anion Receptor

Crownophanes composed of 28-membered ring atoms having two hydroxy groups, two amide groups, and aromatic parts such as naphthalene rings and either pyridine or benzene ring, can bind anions with high affinity and selectivity. The anion-coordination ability of these species has been observed by ¹H NMR techniques. As anion guest molecules, we selected some halides, dihydrogenphosphate and acetate ions. It has been found that amidocrownophanes, 3 and 4, can recognize anions in the order;H₂PO ₄ ⁻ >F⁻>CH₃COO⁻>Cl⁻>>Br⁻ and I⁻, while not only 1, 2, and 5 having no hydroxy group but also 6 having 27-membered ring have no ability for anion recognition under the same conditions. In order to exhibit the recognition ability for anion receptor, plural amide groups, hydroxy groups, and m-phenylene or 1,6-pyridyl rigid part play an important role in this macrocyclic system.     

Selective detection of F− by chromogenic tetrazole receptor

A chromogenic anion host 4, containing two amide functionalities linked to azo dye and tetrazole rings, was synthesised and its complexes with various anions were investigated. The results show that receptor 4 can recognise selectively biologically important F^?  ion. The binding affinity for F^?  was investigated by naked-eye colour change, UV–vis and ¹H NMR spectroscopy. Addition of F^?  ion in CH₃CN and Dimethyl sulfoxide to receptor 4 causes a change in colour of the solution from colourless to yellow. The stoichiometry for host:anion is 1:1. Furthermore, receptor 4 was used as an ion carrier in ion-selective membrane electrodes. Selectivity of this membrane was studied towards various anions in water solution. Binding behaviour of receptor 4 towards several anions (Cl^? , F^? , Br^? , I^? ) has been investigated using density functional theory calculations.