新型聚苯撑乙炔类共轭聚合物的合成以及荧光传感研究

摘要

光化学传感技术在分子生物学、分析化学、生物化学、化工和医药工业等领域都发挥着重要作用。共轭聚合物是指多个具有相同特定选择性的荧光生色团通过π电子共轭连接成了一个相互作用的有机整体。相对小分子而言，共轭聚合物摩尔吸光系数大、荧光量子产率高，具有荧光信号放大的优点。
　　 本文主要合成了两种新型的聚苯撑乙炔-吡啶类共轭聚合物并对其光学性能进行了研究，讨论了不同溶剂对聚合物(P1)的光学性质的影响;发展了基于脂溶性共轭聚合物(P1)对金属离子(Pd2+)的传感检测以及基于阴离子型水溶性共轭聚合物(P3)与生物硫醇传感的分析新方法。主要研究内容如下:
　　 1、新型聚苯撑乙炔类共轭聚合物的合成
　　 根据Sonogashira偶合反应机理，合成了两种新型的脂溶性的聚苯撑乙炔-吡啶类共轭聚合物P1、P2以及阴离子型水溶性共轭聚合物P3，并通过核磁共振、红外光谱等对它们的结构进行了表征。考察了不同溶剂对P1荧光光谱和紫外吸收光谱的变化;探究了有机酸、碱对所合成的共轭聚合物P1荧光性质的影响。结果表明，吡啶环的引入，能有效的改善共轭主链的刚性，并且不同溶剂对吡啶环的质子化有着不同的影响。相比于四氢呋喃（THF），在氯仿(CHCl3)中，吡啶环的质子化能使P1更好的团聚。
　　 2、脂溶性共轭聚合物P1用于Pd2+的高灵敏检测研究
　　 发展了以P1作为荧光探针，成功地应用于有机体系（THF）中二价钯离子高灵敏和高选择性的检测。从荧光强度和紫外吸收系统的考察了Pd2+与吡啶环的配位作用。结果表明共轭聚合物P1中的吡啶环与钯离子有特异性的结合，阻断了电子在共轭体系的有效传递，并且聚合物P1在Pd2+离子的作用下，有明显的链间团聚作用。P1对Pd2+离子的测定表现出高的选择性和灵敏度。其线性范围分成两段，分别是7.5×10-6～3.25×10-5 M和3.25×10-5～6.25×10-5 M。检测下限达到6.0×10-6M，相对于其它金属离子有优异的选择性。
　　 3、基于共轭聚电解质荧光“开关”对生物硫醇的检测
　　 以具有信号放大作用的共轭聚电解质P3为荧光探针，根据生物硫醇与银纳米粒子(AgNP)发生竞争配位使共轭聚电解质P3与AgNP形成的复合体系的荧光恢复的原理，建立了基于共轭聚电解质用于生物硫醇传感的竞争分析新方法。具体探讨了测定生物硫醇的最佳测定条件（pH以及AgNP浓度的影响）和作用机理，实现了对生物硫醇谷胱甘肽高灵敏的快速检测。其线性范围为250-30000nM，检测限可达200nM。并且相对于其它小分子氨基酸有优异的选择性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 共轭聚合物的概述

1．2 共轭聚合物的种类

1．3 聚苯撑乙炔类共轭聚合物的合成方法

1．3．1 Sonogashira偶合反应

1．3．2 Mortreux-Mori炔键易位反应

1．3．3 Stephens-Castro偶联反应

1．3．4 Glaser偶联反应

1．3．5 Cadiot-Chodkiewicz偶联反应

1．4 共扼聚合物做为荧光传感材料的研究

1．4．1 荧光探针

1．4．2 荧光化学传感器传感原理

1．4．3 共轭聚合物应用于荧光传感

1．4 共轭聚合物在荧光化学传感器中的应用

1．4．1 共轭聚合物用于金属离子的检测

1．4．2 共轭聚合物用于有机小分子的检测

1．4．3 共轭聚合物用于生物分子的检测

1．5 本论文研究目的与主要研究内容

第二章 聚苯撑乙炔类共轭聚合物的合成

2．1 引言

2．2．1 主要仪器设备

2．2．2 主要试剂

2．3 实验部分

2．3．1 催化剂Pd(Ph3P)4的制备

2．3．2 单体的合成

2．3．3 共轭聚合物的合成

2．4 结果与讨论

2．4．1 P1、P2和P3的表征结果

2．4．2 P1在不同溶剂中与有机酸、碱的相互作用

2．4．3 P2与有机酸的作用

2．5 结论

第三章 基于新型脂溶性共轭聚合物的钯离子检测

3．1 引言

3．2 仪器与试剂

3．3 实验方法

3．3．1 Pd2+的定量检测

3．3．2 P1、P2对钯离子的响应特性比较

3．3．3 P1对Pd2+的选择性

3．4 结果与讨论

3．4．1 P1与P2的光学性质比较

3．4．2 Pd2+的定量检测

3．4．3 P1、P2对Pd2+的响应特性比较

3．4．4 紫外吸收光谱探究Pd2+与P1的相互作用

3．4．5 P1对Pd2+的选择性

3．5 结论

第四章 基于共轭聚电解质荧光“开关”对生物硫醇的检测

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 实验原理

4．3．2 P3与银纳米作用

4．3．3 P3与AgNP复合体系与GSH作用

4．3．4 实验条件的优化

4．3．5 方法特异性的考察

4．3．6 生物硫醇(GSH)的定量检测

4．3．7 作用过程紫外吸收图谱的变化

4．4 结论

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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