1,8-萘酰亚胺为发色团的Zn2+荧光探针的合成及性能研究

合成了以1,8-萘酰亚胺为发色团,以联吡啶为离子受体的Zn²⁺荧光探针,并进行了表征及离子识别性能的研究。研究表明该化合物对Zn²⁺具有良好的识别性能,同时相对于Ca²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺等金属离子具有良好的选择性。     

基于苯并噻唑Zn2+荧光探针及其细胞造影应用

设计合成基于苯并噻唑Zn²⁺荧光增强型探针BHP,在HEPES缓冲液中测其对Zn²⁺识别性能。实验结果表明,BHP对Zn²⁺有较高的选择性,对其他金属离子如Cd²⁺,Fe²⁺,Ni²⁺,Pb²⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Mn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺和Ca²⁺无明显荧光增强响应。BHP与Zn²⁺按1：1计量比配位,在生理条件下荧光强度不受pH值影响。在HeLa细胞中对Zn²⁺的造影表明BHP可用于生物体Zn²⁺检测。     

锥形构象含氟杯芳烃衍生物对铜离子的高选择性识别

合成了具有锥形构象的含氟功能基团的杯芳烃衍生物1~3,并用单晶X射线衍射和核磁共振证实了其锥形构象。在混合溶剂中,研究了杯芳烃衍生物1~3对多种金属离子的识别行为。测试了化合物1~3的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱,结果显示铜离子对化合物1~3具有明显的荧光猝灭特性,而其它金属离子（如Na^',K^',Cs^',Mg^2',Ca^2',Ba^2',Fe^3',Cd^2',Mn^2',Co^2',Ni^2',Zn^2'）对化合物1~3的紫外-可见吸收光谱和荧光发射强度无显著的影响,表明化合物1~3对铜离子的识别具有高选择性。     

一例喹喔啉酰腙荧光探针对锌离子的选择性高灵敏识别及细胞成像应用

通过缩合反应制备了一例席夫碱荧光探针2-喹喔啉甲醛缩2-吡啶酰肼(1),使用核磁共振氢谱和碳谱及质谱等手段表征了探针的结构。荧光光谱分析表明,探针1自身无荧光,而Zn²⁺能够导致其在500 nm处出现强发射峰。该荧光增强能够在常见阳离子中选择性检测 Zn²⁺,检测限低至 0.16 μmol·L^-1。通过核磁、质谱和紫外等手段推测了探针 1与 Zn²⁺可能的配位模式。通过单晶X射线衍射解析了1-Zn²⁺配合物的晶体结构,进一步确认了探针的配位行为。1-Zn²⁺晶体中探针分别采取ONN和NN配位模式螯合2个Zn²⁺,并由桥联CH₃O^-和Cl^-连接形成一维链状结构。此外,该探针还可用于活细胞中Zn²⁺的检测。     

一种同时分辨识别Zn2+和F-离子的双功能探针

由8-甲酰基-7-羟基香豆素与碳酰肼经一步缩合反应可制得探针1。研究发现,探针1对Zn²⁺和F^-离子均呈现荧光增强和比率比色的高灵敏和高选择性响应,检出限低至10^-8 mol·L^-1。通过光谱、ITC、¹H NMR滴定及质谱分析,详细地研究了探针与离子形成的配合物性质。在不同的介质中,探针不仅同时表现出对金属阳离子Zn²⁺和对阴离子F^-的识别,而且吸收和发射波长均有显著的差异：1-Zn²⁺配合物的最大吸收波长为360 nm,而1-F^-配合物为400 nm;1-Zn²⁺配合物的荧光激发和发射波长分别为360和454 nm,而1-F^-配合物分别为400和475 nm。此外,探针1还能应用于活体PC3细胞中Zn²⁺的荧光成像。     

一种基于DPA识别基团的可视化检测锌离子的荧光增强型探针

以N,N-二（2-吡啶甲基）胺（DPA）为识别基团,设计合成了一种用于检测Zn²⁺的荧光增强型探针WN,在CH₃CH₂OH/Tris-HCl（1：9,V/V,pH=7.4）缓冲溶液中研究了它对Zn²⁺的识别特性。实验结果表明,WN对Zn²⁺有较高的选择性和灵敏度,它们之间的结合比为1：1,对Zn²⁺的检出限为1.14×10^-8mol·L^-1。WN能够快速地可视化检测Zn²⁺,在HeLa活细胞中对Zn²⁺的荧光显微成像表明WN可应用于生物体的检测。     

基于苯并噻唑Zn2+荧光探针及其细胞造影应用

设计合成基于苯并噻唑Zn²⁺荧光增强型探针BHP,在HEPES缓冲液中测其对Zn²⁺识别性能。实验结果表明,BHP对Zn²⁺有较高的选择性,对其他金属离子如Cd²⁺,Fe²⁺,Ni²⁺,Pb²⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Mn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺和Ca²⁺无明显荧光增强响应。BHP与Zn²⁺按1：1计量比配位,在生理条件下荧光强度不受pH值影响。在HeLa细胞中对Zn²⁺的造影表明BHP可用于生物体Zn²⁺检测。     

掺杂和取代对红色荧光材料SrAl12O19:Mn4+发光性能的影响

SrAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺是一种用于高显色性白光发光二极管的候选红色荧光材料。本论文研究了Mg²⁺、Zn²⁺和Ge⁴⁺离子的掺杂效应以及Ge³⁺、Ca²⁺和Ba²⁺离子的取代效应SrAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺荧光材料性能的影响。样品通过高温固相反应制备,焙烧温度在1 250~ 1 500℃之间。利用X射线衍射技术表征了材料的相纯度,用荧光激发光谱和发射光谱表征了材料的荧光性能。研究结果指出,与未进行Mg²⁺或Zn²⁺掺杂的样品相比,Mg²⁺或Zn²⁺离子对Al³⁺格位的掺杂可以使材料的发光强度提高~60%,其原因被认为是掺杂促进了激活剂Mn⁴⁺离子进入晶格,其过程可以表示为:MO+MnO₂=M_Al''+Mn_Al^·+3O_O^×(M=Mg,Zn),电子顺磁共振谱支持这一结果。Ge⁴⁺离子的掺杂使材料的发光性能明显下降。Ge³⁺离子可以取代Al³⁺离子形成全范围的固溶体,其中少量Ge³⁺离子的掺杂可以使材料的荧光发射强度提高~13%,而掺杂量进一步提高使材料的荧光性能下降。Ca²⁺和Ba²⁺对Sr²⁺的取代仅形成有限范围的固溶体。Ca²⁺的取代使材料的发光性能提高;而 Ba²⁺的取代使材料的发光强度下降。     

冠醚聚合物的研究 Ⅱ.以聚硫醚为主链的硫杂冠醚聚合物的合成及其络合性能

 本文报道了一种合成硫杂冠醚聚合物的新方法。以聚(2′-氯乙基-2,3-环硫丙基醚)为预聚物与二巯基化合物通过大分子反应直接环化,一步法合成了四种以聚硫醚为主链的新型硫杂冠醚聚合物(PD1-PD4)。并测定了它们对Ag⁺、Au³⁺)、Pd²⁺、Pt⁴⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Mg²⁺、K⁺、Ns⁺等金属离子的络合性能。结果表明:它们除不络合K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Pb²⁺外,对其它八种离子有不同程度的络合,其中对Ag⁺、Au³⁺、Pd²⁺等贵金属离子的络合容量较高。     

两种由萘二酰亚胺衍生物构建的配位聚合物的合成、结构和光致变色性能

具有可逆颜色变化和适当变色寿命的光致变色材料对于无墨水和可擦除打印技术十分重要。我们将1，4，5，8-萘四羧酸二酐与甲硫氨酸结合，设计了一种基于 1，4，5，8-萘二酰胺(NDI)的桥联有机配体(H₂ncm)，并以 Zn²⁺和 H₂ncm为原料，通过溶剂热反应合成了2种配位聚合物。化合物[Zn(ncm)(H₂O)₄]·2DMF (1)包含1个Zn²⁺、1个ncm^2-配体、4个配位水分子和2个DMF分子。Zn²⁺处于八面体的配位环境中，并通过 ncm^2-配体连接形成链状结构。化合物[Zn₂(ncm)₂(H₂O)₄] (2)包含 2个 Zn²⁺、2个 ncm^2-配体和4个配位水分子。2个Zn²⁺原子通过2个羧基桥联形成双核结构，并进一步通过ncm^2-配体连接形成二维层结构。2显示出从黄色到深棕色的光致变色现象。这种光诱导产生的颜色可以稳定至少3周，但在70 ℃加热时在5 min内即可恢复本来的颜色。我们证明了这种光致变色是源于光照射下NDI·自由基的产生。     

一例由多齿席夫碱构筑的Tb2配合物的结构、荧光性质及生物活性

使用多齿希夫碱配体 H₄L(H₄L=N'',N″-((1E,1''E)-(1,10-菲咯啉-2,9-二酰基)双(亚甲基)双(2-羟基苯甲酰肼))与 Tb(acac)₃·2H₂O反应(acac^-=乙酰丙酮根),通过溶剂热法,设计并合成了一例结构新颖的双核铽配合物[Tb₂(L)(H₂L)]·2CH₃OH·CH₃CN (1),并研究了该配合物的结构、荧光性质及生物活性。单晶X射线衍射分析表明该配合物主要含有2个Tb^Ⅲ离子和2个失去不同质子的配体离子(L^4-和H₂L^2-)。中心Tb1和Tb2离子都是九配位的,其几何构型呈现扭曲的呼啦圈形。固体荧光实验测试结果表明：该配合物在室温下表现出Tb^Ⅲ离子的荧光特征发射峰。生物活性研究表明,与配体H₄L和稀土离子相比较,配合物具有更强的抗菌活性。采用紫外可见光谱法、循环伏安法、凝胶电泳法和荧光光谱法研究了该配合物与小牛胸腺DNA之间的相互作用,结果表明配合物主要以插入作用的方式与小牛胸腺DNA结合。     

一种用于活细胞中检测Zn2+的萘酚席夫碱类荧光探针

设计合成了1种基于C=N异构化和螯合荧光增强机理（CHEF）的Zn²⁺荧光探针BMO和NBMO,其结构经¹H NMR,¹³C NMR,¹H-¹H COSY,HSQC,IR和HRMS进行了表征。光谱分析实验结果显示,探针对Zn²⁺均具有较好的选择性和灵敏度,检出限分别为30和21 nmol·L^-1。在0~20 μmol·L^-1浓度的范围内,BMO和NBMO的荧光强度与Zn²⁺浓度可呈良好的线性关系。NBMO-Zn²⁺配合物单晶结构和Job曲线证实该探针与Zn²⁺以1：1配位。NBMO被成功应用于活细胞中Zn²⁺的检测。     

基于异亮氨酸衍生物配体的配位聚合物的合成及其荧光应用

在溶剂热条件下,利用L-异亮氨酸衍生物配体(C₁₃H₁₉NO₃)与Zn(NO₃)₂·6H₂O合成了配位聚合物[Zn₂(C₁₃H₁₇NO₃)₂]_n(1)。单晶X射线衍射结果显示化合物1结晶于单斜晶系P2₁空间群,配体与金属离子桥联形成二维层状结构,层与层间通过范德瓦耳斯力形成了三维超分子网络结构。在化合物1合成过程中加入罗丹明B(Rho-B),可以得到复合材料2。荧光测试结果显示,在激发波长为370nm时,化合物1主要是基于配体的发光,而复合物2除配体的发光外,在580nm处出现了Rho-B的发射峰。利用配体与Rho-B发射峰相对强度的比值为检测信号,将复合物2应用于金属阳离子和挥发性有机物(VOCs)检测。实验结果显示该材料能在水溶液中选择性识别Cr³⁺离子,并且在短时间内对苯甲醛蒸气作出响应。     

一例由多齿席夫碱构筑的Tb2配合物的结构、荧光性质及生物活性

使用多齿希夫碱配体 H₄L(H₄L=N'',N″-((1E,1''E)-(1,10-菲咯啉-2,9-二酰基)双(亚甲基)双(2-羟基苯甲酰肼))与 Tb(acac)₃·2H₂O反应(acac^-=乙酰丙酮根),通过溶剂热法,设计并合成了一例结构新颖的双核铽配合物[Tb₂(L)(H₂L)]·2CH₃OH·CH₃CN (1),并研究了该配合物的结构、荧光性质及生物活性。单晶X射线衍射分析表明该配合物主要含有2个TbⅢ离子和2个失去不同质子的配体离子(L^4-和H₂L^2-)。中心Tb1和Tb2离子都是九配位的,其几何构型呈现扭曲的呼啦圈形。固体荧光实验测试结果表明：该配合物在室温下表现出Tb^Ⅲ离子的荧光特征发射峰。生物活性研究表明,与配体H₄L和稀土离子相比较,配合物具有更强的抗菌活性。采用紫外可见光谱法、循环伏安法、凝胶电泳法和荧光光谱法研究了该配合物与小牛胸腺DNA之间的相互作用,结果表明配合物主要以插入作用的方式与小牛胸腺DNA结合。     

一种新型Zn2＋近红外荧光探针的研究

Zn^2＋是多种酶和转录因子的必要成分, 在生物体内起着重要的作用, 检测Zn²⁺具有十分重要的生物学意义. 我们合成了一种新型近红外荧光探针TAEA-IR-780, 该探针通过配位作用与Zn^2＋结合后, 荧光显著增强. 通过质谱和氢谱对该探针进行了表征, 并探讨了pH值、其它金属离子对Zn^2＋检测的影响. 该探针的激发波长为683 nm, 发射波长为750 nm, 可避免对生物活体的损伤, 同时生物体内常见的金属离子对其干扰较小. 该探针对Zn^2＋的检测下限达1.0× 10^－9 mol•L^－1, 具有较高的检测灵敏度.     

三种水杨醛席夫碱荧光探针的合成及对Zn2+的识别

设计、合成了3种新型席夫碱Zn²⁺荧光探针：水杨醛缩三羟甲基氨基甲烷(L1)、5-氯水杨醛缩三羟甲基氨基甲烷(L2)和4-甲氧基水杨醛缩三羟甲基氨基甲烷(L3),并用¹H NMR、¹³C NMR、元素分析和HRMS进行了表征。光谱分析实验结果表明,相比于探针L1和L3,探针L2对Zn²⁺具有更好的选择性和灵敏度,检出限为11.96 nmol·L^-1,远低于国标GB5749—2006规定的饮水中Zn²⁺的限量值1.0 mg·L^-1(约15 μmol·L^-1)。在0~10 μmol·L^-1范围内,探针L2的荧光强度与Zn²⁺浓度可呈良好的线性关系。同时,配合物[Zn (C₁₁H₁₃ClNO₄)₂](L2-Zn²⁺)的单晶结构和Job曲线证实探针L2与Zn²⁺以物质的量之比2∶1配位。另外,探针L2能够对实际水样中的Zn²⁺进行有效检测。     

一种基于硫杂杯[4]芳烃的高效银离子载体

合成了基于下缘含有酰肼基团的硫杂杯芳烃衍生物的银离子载体1,其核磁研究证实硫杂杯芳烃以1,3-交替构象存在,并且通过非竞争萃取实验和竞争萃取实验研究了它对碱金属和过渡金属离子（Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ and Ag⁺）的键合能力和选择性。实验结果表明：将酰肼基团引入1,3-交替构象的硫杂杯芳烃骨架的下缘可以提高其对Ag⁺的键合能力和选择性,同时,对Cu²⁺的萃取能力较弱,对碱金属离子和其它的重金属离子几乎没有萃取能力。进一步的核磁滴定和电喷雾质谱实验显示化合物1与银离子形成配合物的配合计量比为1：1,由此推断主要由“N-Ag⁺”配位键以及硫杂杯芳烃骨架的协同作用构成了化合物1与银离子的配合模式。     

基于席夫碱的四种Zn2+荧光探针的合成及其性能

以乙二胺与水杨醛及其衍生物为原料,构建了4种席夫碱Zn²⁺荧光探针,其结构均由¹H NMR、¹³C NMR和IR进行了表征。光谱分析实验结果表明,相比于其他探针,探针L2对Zn²⁺具有更好的选择性和灵敏度,检出限为92.15 nmol·L^-1。在0~30μmol·L^-1的浓度范围内,探针L2的荧光强度与Zn²⁺浓度可呈良好的线性关系,在紫外灯下可用肉眼观察到明显颜色变化。通过Job曲线、核磁滴定实验、密度泛函理论计算和L2-Zn²⁺配合物单晶结构对识别机理进行了研究,结果表明探针L2与Zn²⁺以物质的量之比1∶1配位。此外,探针L2还可用于检测实际水样中的Zn²⁺。     

基于香豆素Schiff碱的Zn2+、Co2+和Ni2+配合物的合成、晶体结构及光谱性质

合成了3个香豆素Schiff碱单核Zn²⁺、Co²⁺和双核Ni²⁺的配合物，[Zn（L¹）₂]（1）（HL¹=6-（（4-二乙胺基-2-羟基-亚苄基）-氨基）-苯并吡喃-2-酮），[Co（L²）₂]（2）（HL²=6-（（4-甲氧基-2-羟基-亚苄基）-氨基）-苯并吡喃-2-酮），[Ni₂（L³）₂（CH₃OH）₄）]（3）（H₂L³=4-羟基-3-（（4-甲氧基-2-羟基-亚苄基）-氨基）-苯并吡喃-2-酮）。利用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、荧光光谱及X射线单晶衍射分析等手段对其进行了表征。X射线单晶衍射分析结果表明：配合物1和配合物2均为单核结构，由1个金属离子和2个配体单元组成；配合物3具有双核结构，由2个金属离子、2个配体单元及4个配位的甲醇分子组成。配合物1、2和3分别是单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系，所属的空间群分别为C2/c、P1和P2₁/n；中心金属Zn²⁺和Co²⁺离子的空间构型为四配位的四面体，Ni²⁺离子的空间构型为六配位的扭曲的八面体。此外，通过对配体HL¹和HL²的紫外可见光谱性质研究发现，在DMF/H₂O（4：1，V/V）溶液中，自由配体HL¹和HL²分别可以选择性识别Hg²⁺和Zn²⁺，通过计算得到其检测限分别为7.45和6.10 μmol·L^-1。荧光性质研究发现在DMF/H₂O（4：1，V/V）溶液中自由配体HL²可以检测Zn²⁺，检测限为2.91 μmol·L^-1。     

一种同时分辨识别Zn2+和F-离子的双功能探针

由8-甲酰基-7-羟基香豆素与碳酰肼经一步缩合反应可制得探针1。研究发现,探针1对Zn²⁺和F^-离子均呈现荧光增强和比率比色的高灵敏和高选择性响应,检出限低至10^-8 mol·L^-1。通过光谱、ITC、¹H NMR滴定及质谱分析,详细地研究了探针与离子形成的配合物性质。在不同的介质中,探针不仅同时表现出对金属阳离子Zn²⁺和对阴离子F^-的识别,而且吸收和发射波长均有显著的差异：1-Zn²⁺配合物的最大吸收波长为360 nm,而1-F^-配合物为400 nm;1-Zn²⁺配合物的荧光激发和发射波长分别为360和454 nm,而1-F^-配合物分别为400和475 nm。此外,探针1还能应用于活体PC3细胞中Zn²⁺的荧光成像。