基于荧光共轭聚合物的金属离子检测

以聚乙炔、聚芴、聚噻吩、聚苯撑为代表的荧光共轭聚合物,由于具有独特的光学性能、自组装性能和结构与性能的可调控性,可作为优异的光学传感材料。利用其具有较高摩尔消光系数和荧光量子产率的特点,可设计具有较高灵敏度和选择性的传感器,这已成为生物传感领域的研究热点。以荧光共轭聚合物为基础的金属离子检测,最初是以非水溶性的共轭聚合物为主,通过金属离子与聚合物链上特定基团(如吡啶、冠醚)的结合引起的聚合物荧光性质的变化可实现对某些离子的检测。在共轭聚合物主链上引入亲水性侧链,可大大增强共轭聚合物的水溶性,为金属离子的生物传感检测提供了新的思路,例如可引入能与金属离子结合的生物分子(如DNA、糖基等)来设计传感策略,进一步提高检测的特异性和灵敏度。本文综述了近年来以非水溶性和水溶性荧光共轭聚合物为传感材料,对具有重要生物学意义的重金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺)、过渡金属离子(Cu²⁺、Eu³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ag⁺)和碱金属离子(K⁺、Na⁺、Li⁺)进行高灵敏度检测方面的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

两种臂式荧光氮杂冠醚化学传感器

合成了萘基臂式苯并氮杂15-冠-5 (3)和5-氯喹啉基臂式苯并氮杂15-冠-5 (4)两种荧光化学传感器, 由元素分析、NMR等进行了结构表征|在乙醇溶剂中采用紫外光谱和荧光光谱法分别研究了冠醚3和4对金属离子K^＋, Ca^2＋, Mg^2＋, Pb^2＋, Co^2＋, Ni^2＋, Mn^2＋, Cu^2＋, Zn^2＋, Cd^2＋和Hg^2＋的选择性传感性能. 结果表明, 冠醚3仅对Cu^2＋离子有显著的传感作用, 是一种典型的辐射能量转移过程. 冠醚4对Ni^2＋, Co^2＋, Cu^2＋和Mn^2＋离子有特殊的敏感性, 金属离子浓度逐渐增大使冠醚4产生先增强后猝灭的荧光现象, 荧光增强归因于阻断了从冠环氮原子到喹啉荧光体的弱光诱导电子转移(PET)过程, 而选择性猝灭源于冠醚环与喹啉基团对金属离子协同螯合的机制. 冠醚3和4的构性关系表明, 发光体基团对传感器的选择性能够产生重要的影响.     

基于荧光共轭聚合物的金属离子传感研究

设计合成了一系列结构相似的共轭主链含5%苯并噻二唑结构单元及侧链带胺类金属离子螯合基团的阴离子型水溶性共轭聚合物PFA, PFBTA和PFBTNA, 并对它们在不同极性溶剂中的光物理性质进行了研究. 利用分子主链含适量苯并噻二唑共聚单元的聚芴衍生物聚集态不同荧光光谱及颜色发生显著变化这一特性, 研究了这一系列水溶性聚芴衍生物在水/甲醇(9/1)溶液中对金属离子的荧光响应过程. 结果表明, 金属离子不仅能通过能量及电荷转移猝灭聚合物荧光, 还可以通过静电相互作用力使聚合物聚集态发生改变, 进而影响聚合物的光学性质. 同时分子链上引入金属离子螯合基团能够显著提高体系的检测灵敏度, 聚合物PFBTA和PFBTNA可以特异性识别Cu²⁺离子, 并且可做为其它金属离子的广谱型比色法检测材料.     

基于碳点的荧光纳米开关灵敏检测Cu(Ⅱ)离子和焦磷酸盐

利用羟基与氨基在高温条件下反应,不断聚合生成碳点（CDs）,该碳点可发射不依赖激发波长的明亮的红色荧光.将CDs作为目标敏感荧光团时,发现Cu²⁺可特异性猝灭碳点的荧光,而焦磷酸盐（PPi）可在一定程度上恢复上述体系的荧光.其中,Cu²⁺对CDs的荧光猝灭是由于Cu²⁺与CDs发生络合反应,从而发生静态猝灭过程;而加入PPi之后,由于它与CDs的结合能力更强,因此Cu²⁺离开CDs的表面,体系的荧光得以恢复.在此基础上构建了一种高选择性、高灵敏度的off-on荧光纳米开关传感体系,分别用于Cu²⁺和PPi的定量检测,检出限分别达2.14 μmol/L和1.85 μmol/L.该传感体系可应用于实际样品检测,拓宽了荧光CDs的传感应用,为其在生物体内目标分子的检测提供了可能性.     

一种基于多羧基荧光共轭聚电解质的氨基酸检测新方法

基于多羧基荧光共轭聚电解质PPE-(COOK)₄, 发展了一种检测半胱氨酸(Cys)和组氨酸(His)的简便方法. 该方法以PPE-(COOK)₄与Cu²⁺所构成的猝灭体系为基础, 当体系中存在半胱氨酸或组氨酸时, PPE-(COOK)₄/Cu²⁺体系的荧光恢复, 从而实现对上述氨基酸的测定. 由于PPE-(COOK)₄具有类似四乙酸乙二胺(EDTA)的螯状侧链结构, 使其在磷酸盐缓冲液(PBS, 10 mmol/L, pH=7.4)中对Cu²⁺具有超高的灵敏度和选择性, 因此可以借助各种金属掩蔽离子来提高氨基酸检测的特异性. 实验结果表明, 在PPE-(COOK)₄/Cu²⁺体系中引入Ni²⁺或Hg²⁺后, 可分别实现对半胱氨酸和组氨酸的特异性检测, 线性范围分别为1~5和0.5~2.5 μmol/L, 检出限分别为0.15和0.04 μmol/L.     

基于RGO-Au-ZIF-8复合材料的电化学传感器制备及其在铅离子和铜离子同时检测中的应用

金属有机骨架（MOFs）材料因其结构和组成特点在重金属离子的吸附和预富集方面表现出独特优势,在重金属离子的光学传感方面显示出极大的应用潜力,但其导电性较差,这大大限制了其在电化学传感领域的应用.制备了一种功能化的金属有机骨架复合材料——热还原氧化石墨烯-金-沸石咪唑酯骨架材料（RGO-Au-ZIF-8）.该复合材料具有较本体MOF显著改善的电化学性质,利用其构建电化学传感平台实现了对水相溶液中铅离子（Pb²⁺）和铜离子（Cu²⁺）的同时灵敏检测.借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱法和各种电化学技术对所制备材料及其修饰电极的形貌、结构和电化学特性进行了表征.采用阳极溶出伏安法（DPASV）对水相溶液中的Pb²⁺和Cu²⁺进行检测,并对检测溶液pH、沉积时间和沉积电位等实验参数进行了优化.在最优化条件下,该传感平台对Pb²⁺和Cu²⁺的检测线性浓度范围分别为0.005～10（Pb²⁺）和0.01～10（Cu²⁺）μmol·L^-1,检测限为2.6×10^-9（Pb²⁺）和7.8×10^-9（Cu²⁺） mol·L^-1.此外,还对该传感平台的选择性、重现性和稳定性进行了考察,并进行了实际水样中Pb²⁺和Cu²⁺的回收实验.该工作为重金属离子的同时、快速且灵敏的检测提供了一种新的平台,并大大拓展了MOFs材料的电化学应用.     

联噻吩桥联双三联吡啶的合成、质子化及其与金属离子的配位

以2,5-二溴噻吩为底物, 经醛基化、Kröhnke吡啶合成反应、Suzuki偶联三步制备了联噻吩桥联双三联吡啶 (BTTPY,总产率13%).通过紫外吸收及荧光光谱研究了其在酸性介质中的质子化效应, BTTPY在乙酸和三氟乙酸中的吸收及荧光光谱较非质子溶剂中均有明显红移.借助紫外吸收滴定法研究了其与过渡金属离子(Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺)的配位作用.结果表明BTTPY可与这些金属离子形成1:1的配合物,原子力显微镜 (AFM)图像显示, BTTPY与铬离子所形成的配位聚合物主要呈现一维堆积.     

以9-蒽醛为荧光基团的吡唑啉衍生物荧光探针对Fe3+和Cu2+的检测

以9-蒽醛为荧光基团,吗啉环和吡唑环为识别基团,合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-(10-(吗啉甲基)蒽-2-基)吡唑啉(PMAP),利用1H NMR、13C NMR和单晶衍射表征其结构,通过荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针PMAP对Fe³⁺、Cu²⁺具有良好的识别效果,荧光量子产率分别从0.14降到0.05和0.04,溶液颜色从淡黄色变为蓝色。PMAP与Fe³⁺/Cu²⁺以1∶1的化学计量比形成配合物,检测限约为1μmol·L^-1。同时,干扰实验表明PMAP具有良好的抗干扰性能。在实际样品中的应用表明,PMAP传感器能有效地检测实际水样中的Cu²⁺和Fe³⁺。另外,根据Fe³⁺、Cu²⁺和H+不同组合时PMAP的量子产率构建了分子水平上的三输入NOR逻辑门电路。     

含蒽双三联吡啶化合物的合成及其对金属离子的荧光识别性能

以蒽,醋酸,溴化氢,1,3,5-三聚甲醛,N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵,双(2-吡啶基甲基)胺,三乙胺等为原料,合成了含蒽的双三联吡啶化合物,其结构经¹H NMR、 ¹³C NMR和HR-MS表征。目标产物中含有双三联吡啶结构,可以与金属离子之间具有较强的螯合作用,从而改变原来目标化合物的光学性质,尤其是其荧光性能。实验结果表明：体系中随着Zn²⁺、Ag⁺和Mn²⁺浓度不断增大,含蒽双三联化合物荧光强度不断增强;Cu²⁺、Co²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Na⁺、Fe³⁺、Ni²⁺均随着浓度的增大,含蒽双三联化合物荧光强度不断减弱。在此基础上,运用荧光光谱法能高灵敏度的检测痕量金属离子。      

荧光共轭聚合物金属离子传感的机理研究

含金属离子识别单元[2,2′-联吡啶(bpy)、1,10-菲洛啉(phen)等]的荧光共轭聚合物金属离子传感的机理主要是引入金属离子所引起的聚合物主链构象的变化或是电子能级的变化.本文报导了两种属于这类荧光共轭聚合物的芴共聚物P1和P2在溶液中和固体薄膜状态下的金属离子传感性质,并研究了这类荧光共轭聚合物金属离子传感的机理.聚合物P1和P2分别是有20°二面角的bpy和平面的phen与芴交替共聚而成.研究发现P1、P2与金属离子络合后能够使吸收光谱红移,荧光猝灭,同时P2表现出更灵敏的金属离子传感性质.尤其是P2在固体状态下的高灵敏金属离子传感性质为金属离子荧光传感器的应用提供一种新的思路.P2的金属离子识别单元是平面的phen,在与离子响应过程中不需要发生构型转变,从而可以说明这类主链含金属离子识别单元的聚合物在与金属离子作用时,金属离子配位诱导聚合物电子能级的改变是金属离子传感的决定性因素.     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸的NiPMo/TiO2催化剂的研究

用溶胶-凝胶法以磷钼酸(MPA)的镍盐溶液水解钛酸四丁酯制备了NiPMo/TiO2催化剂.使用ICP、 XRD、 TG-DTA、 IR、 TPD-MS和微反应技术研究了催化剂的化学组成、热稳定性、化学吸附性质和催化反应性能.杂多钼酸盐与TiO2通过O2-在TiO2表面发生了键合.在623 K下,杂多阴离子仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni-O-Mo的桥氧协同作用下生成CO2卧式吸附态Ni(Ⅱ)←O-(CO)←(O--Ni).丙烯有多种吸附态在催化剂上吸附.在563 K、 1 MPa和空速1500 h-1的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为3.2%,产物MAA选择性为95%.     

Toward new camptothecins. Part 6: Synthesis of crucial ketones and their use in Friedländer reaction

In the context of the preparation of camptothecin and luotonin A analogs, the synthesis of some key keto-precursors and their use in Friedländer condensation are described. This paper also focuses on the stability of these keto intermediates and emphasizes the major differences between indolizinones and pyrroloquinazolinones series. Noteworthy is also the report of some original structures isolated as by-products of some experiments.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

The Langevin paramagnetic theory can’t describe the relation between magnetization of ferrofluids and applied magnetic field. The structuralization of ferrofluids, which is considered the main influence factor of the magnetization, is regarded. The part of magnetization works is deposited when the structure is forming. This action influences the magnetization of ferrofluids directly or indirectly. On the base of the “compressing” model, the Langevin function that usually describes the magnetization of ferrofluid is modified, and a well-fitted curve is obtained. An equation of the relation between the equivalent volume fraction after being “compressed” and the intensity of magnetic field is discovered, which approximately describes the process of magnetization. The relation between the approximate initial susceptibility and the volume fraction can be obtained from modified formula.     

Highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of 2,4-dichloropyridine enabling a novel approach to 2,4-bisanilinopyridine (BAPyd) libraries

The highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of the cheap and readily accessible reagent, 2,4-dichloropyridine with a range of anilines and heterocyclic amines is described. This new methodology is robust and provides a facile access to 4-chloro-N-phenylpyridin-2-amines on 0.25 mol scale. These intermediates undergo a further Buchwald–Hartwig amination at higher temperature to enable rapid exploration of the chemical space at C-4 and to provide a library of 2,4-bisaminopyridines.     

KMnO4-mediated oxidative CN bond cleavage of tertiary amines: Synthesis of amides and sulfonamides

KMnO₄-mediated oxidative CN bond cleavage of tertiary amines producing secondary amine was introduced, which was trapped by electrophiles (acyl chloride and sulfonyl chloride) to form amides and sulfonamides. The reaction could take place at mild condition, tolerating a wide range of function groups and affording products in moderate to excellent yields.     

Chemistry of heterocyclic compounds at the A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, over 50 years (Review)

The review contains a concise historical account and information on the most significant researches undertaken by the staff at the A. E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences on the Chemistry of Heterocyclic Compounds. Dedicated to Academician of the Russian Academy of Sciences B. A. Trofimov on his 70th jubilee. Translated from Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii, No. 10, pp. 1443–1502, October, 2008.     

Sulfur-directed metal-free and regiospecific methyl C(sp3)–H imidation of thioanisoles

Regiospecific and direct imidation of the methyl C(sp³)–H bond of thioanisoles is realized under mild and metal-free conditions with N-fluorobis(benzenesulfonyl)imide as an oxidant and nitrogen source. Proposed mechanism suggests that thionium ion intermediates and a Pummerer-type reaction are involved. The imidation has advantages such as high step-economy, excellent functionality tolerance, and regiospecificity, giving structurally diverse imidation products.     

Selective syntheses of 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones via temperature-dependent Rh(II)-carbenoid-mediated 2H-azirine-ring expansion

The Rh(II)-catalyzed reaction of 2-carbonyl-substituted 2H-azirines with ethyl 2-cyano-2-diazoacetate or 2-diazo-3,3,3-trifluoropropionate provides an easy access to 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones. These compounds can be selectively prepared from the same starting material using temperature as the only varied parameter. The 2-azabuta-1,3-diene intermediate, a common precursor for both heterocyclic products, isomerizes into 2H-1,3-oxazine under kinetic control, while 1H-pyrrol-3(2H)-one is the sole product of the reaction at elevated temperatures. According to DFT-calculations a one-atom oxazine ring contraction involving ring-opening to a 2-azabuta-1,3-diene intermediate, followed by a 1,5- and 1,2-prototropic shift leads to the consecutive formation of imidoylketene and azomethine ylide, which then further undergo cyclization to the pyrrole derivative.     

Synthesis of 1-benzyloxypyrazin-2(1H)-one derivatives

Different approaches for the synthesis of 1-benzyloxypyrazin-2(1H)-one derivatives from simple amino acids have been investigated. A library of 33 precursors for the preparation of N-hydroxy pyrazinones was obtained in moderate to good yields.