邻苯二酚衍生物设计合成与硼酸识别研究

论文摘要

硼酸广泛应用于食品、化工、医学等领域,硼酸的检测工作一直为人们所关注。光化学传感器广泛应用于阴离子、阳离子检测,具有不借助任何昂贵仪器设备而直接裸眼识别特点的比色传感器,近年来引起化学工作者的极大兴趣。染料分子具有较强的生色能力,在比色识别中体现出优良的识别能力。据此,本论文以邻苯二酚为母体,设计、合成一系列染料,并研究其在硼酸识别上的应用。主要工作概述如下：1.简要介绍超分子化学、分子识别和光化学传感器的概念、原理及发展近况,并概述了检测硼酸的方法。2.利用紫外-可见分光光度法研究了常见邻苯二酚衍生物茜素与硼酸之间的识别行为,结果表明：在pH 9.0 Na2HPO4- NaH2PO4缓冲介质中,茜素与硼酸形成1：1稳定络合物,使茜素的吸收光谱发生明显蓝移,溶液颜色由玫红色变为橙黄色,常见阴离子均未引起茜素的吸收光谱及溶液颜色发生明显变化,且阴离子、阳离子（EDTA掩蔽）共存下,不影响茜素识别硼酸。初步探讨了茜素与硼酸之间的相互作用机理,并对茜素识别硼酸与识别阴离子的机理进行了比较。3.设计合成了3种邻苯二酚偶氮苯衍生物受体分子。在pH 8.3 EDTA-NaOH介质中,利用紫外-可见吸收光谱考察了受体分子与硼酸、常见阴离子和阳离子的相互作用并比较了不同取代基对识别反应的影响。结果表明,3种受体分子通过邻位酚羟基均与硼酸结合形成1：1络合物,受体分子吸收光谱发生明显蓝移,相应溶液颜色也发生了明显变化。常见阴离子、阳离子均未引起受体分子吸收光谱蓝移及溶液颜色发生明显变化,且不干扰识别反应。给电子基团有利于识别反应进行,生色团有利于比色识别。4.设计合成两种含蒽醌基偶氮染料,以邻位酚羟基为识别位点,以偶氮基和蒽醌基为信号报告基团,在EDTA-NaOH缓冲介质中,利用紫外-可见吸收光谱法研究了其与硼酸、常见阴离子和阳离子的相互作用,结果表明两种受体的吸收光谱均对硼酸呈现特异性变化,反应前后溶液颜色变化明显,可进行裸眼识别,Job曲线确认它们均与硼酸形成1：1的稳定络合物,常见阴离子、阳离子均不干扰受体分子识别硼酸。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 超分子化学与分子识别
• 1.2 光化学传感器
• 1.2.1 光化学传感器设计原理
• 1.2.2 荧光光化学传感器
• 1.2.2.1 光诱导电子转移（PET）
• 1.2.2.2 分子内电荷转移（ICT）
• 1.2.2.3 荧光共振能量转移（FRET）
• 1.2.2.4 激基缔/复合物（exeimer/exciplex）
• 1.2.2.5 刚性效应
• 1.2.3 比色化学传感器
• 1.2.3.1 有机染料作为信号基团
• 1.2.3.2 金属络合物作为信号基团
• 1.2.3.3 聚合-解聚合过程
• 1.3 硼酸及其检测
• 1.3.1 硼酸的用途及危害
• 1.3.2 硼酸的检测
• 1.3.2.1 硼酸结构特征
• 1.3.2.2 紫外-可见分光光度法
• 1.3.2.3 荧光分光光度法
• 1.4 本论文的设计思想
• 2 茜素用于硼酸识别研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 茜素对硼酸的选择性识别
• 2.3.2 茜素与硼酸的相互作用研究
• 2.4 小结
• 3 邻苯二酚偶氮苯衍生物的合成与硼酸识别研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 有机合成部分
• 3.2.2.1 受体分子的制备
• 3.2.2.2 受体分子结构表征
• 3.2.3 受体分子识别性质测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 分子识别的选择性
• 3.3.2 识别机理
• 3.3.3 酸度对识别反应的影响
• 3.3.4 识别中的离子干扰
• 3.4 小结
• 4 邻苯二酚蒽醌偶氮衍生物设计合成与硼酸识别研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 受体分子4、5的合成
• 4.2.3 受体分子4、5对硼酸的识别的实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 受体分子结构表征
• 4.3.2 受体分子4对硼酸的识别
• 4.3.3 受体分子5对硼酸的识别
• 4.4 识别机理探讨
• 4.5 小结
• 5 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文