硝基苯肼类的新型阴离子识别受体的合成及其电化学传感和水溶液中的识别研究

摘要

阴离子识别和传感已经成为超分子化学的一个热点领域，为了进一步研究其识别机理和在医学、催化领域和环境科学中的潜在应用价值，本文设计、合成了一系列具有不同信号报告基团的阴离子识别受体13个，通过紫外一可见光谱、荧光光谱、电化学循环伏安法以及核磁滴定等方法考察了它们与不同阴离子(F-、Cl-、Br-、I-、AcO-和H2PO4-)的相互作用。特别是，本论文开发出了一系列能在10％水溶液以氢键识别阴离子的高选择性传感器。具体研究内容如下：
　　 1.通过改变亚甲基的数量来调节识别位点的空穴大小，设计合成了一系列脲类阴离子识别主体。以不同的空穴大小来适应不同体积和形状的阴离子。紫外-可见光谱研究表明：主体1和2分别对F-，H2PO4-有较高灵敏度和选择性，同时伴随有溶液颜色的变化(黄色到红色)，从而实现在阴离子中“裸眼”比色检测的目的。在识别过程中，主体1中NH和F-形成氢键后，在后续加入的F-的诱导下发生一个NH去质子化，形成稳定的[HF2]-。主体2中的NH和H2PO4-形成超分子络合物。同时，红外光谱也证明了这一点。
　　 2.成功的引入了大π共轭体系香豆素作为灵敏的荧光信号报告基团，利用酰肼基团主要依靠氢键作用结合阴离子客体的基团。结果表明：此阴离子识别主体对阴离子是一个荧光加强的分子开关，这个基团的两个NH键不仅能与氟离子以稳定的五元环形式形成超分子化合物，并且对F-有很好选择性识别作用。再者，本章对其在分析化学上的应用展开的丰富地讨论，为将来开发氟离子的化学传感器奠定了坚实的基础。
　　 3.成功的引入了电化学活性中心二茂铁作为灵敏的电化学信号报告基团，并且利用二茂铁的双臂骨架在空穴的几何空腔大小上做文章，开发出了对F-和AcO-有效选择性识别的阴离子主体化合物。在加入阴离子后，通过循环伏安法对主体阴极电势的改变测定，结果表明他们是良好的氟离子传感器。此外，我们通过核磁滴定，对阴离子识别主体和阴离子的结合机理进行了研究。
　　 4.成功地开发了一系列能在含水高达10％的水溶液中以氢键的形式识别阴离子的主体化合物。通过紫外-可见光谱对主体和阴离子结合的亲和力进行了测定。此外，我们通过核磁滴定，对阴离子识别主体和阴离子的结合机理进行了研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节前言

第二节阴离子识别和阴离子传感器

1.2.1 阴离子识别的本质

1.2.2阴离子化学传感器

第三节论文的选题思想

第二章 脲类受体的合成及阴离子比色传感研究

第一节 引言

第二节识别主体的合成及表征

2.2.1试剂和仪器

2.2.2合成和表征

2.2.3实验测试方法

第三节 结果与讨论

2.3.1 紫外-可见光谱分析

2.3.2土客体结合常数的拟合和计算

2.3.3 阴离子滴定的红外光谱研究

2.3.4核磁滴定研究

2.3.5“裸眼”检测研究(比色识别)

第四节 小结

第三章 香豆素类受体的合成及阴离子荧光传感研究

第一节 引言

第二节 识别主体的合成及表征

3.2.1 实验试剂及仪器

3.2.2 受体的合成及表征

第三节 荧光传感主体4对阴离子的识别作用研究

3.3.1 光谱测定方法

3.3.2 结果与讨论

第四节 荧光识别受体4在分析化学中的应用研究

第五节 本章小结

第四章 二茂铁类受体的合成及阴离子电化学传感研究

第一节 引言

第二节 识别主体的合成及表征

4.2.1 实验试剂及仪器

4.2.2 受体的合成及表征

第三节 电化学传感主体5，6，7对阴离子的识别作用研究

4.3.1 光谱测定方法

4.3.2 结果与讨论

第四节 阴离子识别受体在电化学传感中的研究

第五节 本章小结

第五章 水杨醛Schiff 碱类受体的合成及其在水溶液中阴离子传感研究

第一节 引言

第二节 识别主体的合成及表征

5.2.1 实验试剂及仪器

5.2.2 受体的合成及表征

第三节 水杨醛类受体8-13对阴离子的识别作用研究

5.3.1 光谱测定方法

5.3.2 结果与讨论

第四节 本章小结

总 结

参考文献

致谢

个人简历及攻读硕士学位期间发表的论文