论文题目: 阴离子识别及磷酸根离子传感器的开发研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 无机化学
作者: 阴彩霞
导师: 杨频
关键词: 双核配体,邻苯二酚紫,镜离子,缓冲液,识别,磷酸根,紫外可见光谱,尿液,血清
文献来源: 山西大学
发表年度: 2005
论文摘要: 阴离子在生物体系中无处不在,在广泛的生化过程中扮演着重要的角色,阴离子在环境污染方面的效应现在也被人们意识到。相应的人工阴离子受体,由于其在医学、催化学和环境学等有潜在的价值,已经引起人们很大的兴趣,在近20年内,这个发展尤其明显。人们投入巨大的努力去发展阴离子物种的非生物受体,进而设计出了阴离子的各种各样的传感器。这样,给阴离子在生物体系和环境中的测定提供了很大的可能性和方便性,这在催化学、医学、生物学、环境学、营养学等领域有很大的实用价值。阴离子受体的设计是具有相当挑战性的,这是因为:阴离子比等电子阳离子大,因此有一个较低的电荷对的半径比,这意味着他们相对较小的阳离子,静电键合作用是非常小的;另外阴离子对pH值是敏感的（在低pH值时变得去质子化将会失去它们的负电荷）,这样受体必须在目标阴离子的有效的pH范围内发挥功能;再者阴离子物种有很广泛的几何结构,因此需要较高程度的设计去使得受体满足它们的阴离子客体。尽管如此,到目前为止,各种各样包括许多能发光识别的阴离子受体被报道,然而,由于其识别介质是有机相,所以其中只有相当少的一部分是简单并能在实践中获得理想的应用。目前通过自然的和合成的受体在水溶液中选择性识别阴离子构成了超分子化学的重要部分。但这更是一个艰巨的任务,因为阴离子除了有以上局限性外,还有很大的水合自由能,这必定给设计一定离子的水介质中的受体带来一定的困难。 本文在研究阴离子识别的过程中,发现了两种双核配体可以与金属结合,利用邻苯二酚紫显色在水介质中识别磷酸根。更可喜的是:我们发现了单独使用镧系离子Yb3+,通过邻苯二酚紫的显色反应,在pH=7.0、10mM的HEPES的生理环境中可以识别磷酸根,体系简单、效果明显、选择性好。本文通过紫外可见光谱和荧光光谱对识别的过程和机理做了探讨,并得出了识别体系的键合常数和热力学常数。本课题的意义在于,使用简单的体系,在水介质中识别生物体系中重要的阴离子之一—磷酸
论文目录:
主要创新点
摘要
Abstract
第一章 综述
§1.1 阴离子识别和阴离子传感器
1.1.1 阴离子在生物和环境中的重要性
1.1.2 阴离子识别的方式
1.1.3 阴离子传感器
1.1.4 阴离子传感器不同的设计原则
1.1.4.1 键合点—信号亚基法
1.1.4.2 取代法
1.1.4.3 化学放射计量仪
§1.2 受体的设计
1.2.1 受体设计的原则
1.2.2 几种阴离子受体类型
1.2.2.1 含有[Ru(bpy)_3]~(2+)离子中心的化合物
1.2.2.2 含有多NH基团的化合物
1.2.2.3 双核金属配合物
1.2.2.4 含有镧系离子的化合物
§1.3 小结
参考文献
第二章 双核配体的合成及其结合金属离子在水介质中对磷酸根的识别
§2.1 引言
§2.2 对称配体的合成及其结合金属离子在水介质中对磷酸根识别的研究
2.2.1.配体的合成及其表征
2.2.1.1 2，6—二(3，5—二甲基吡唑—1—甲基)—4—甲基苯酚配体
2.2.1.2 2，6—二(L组氨酸酯)吡啶二酰胺
2.2.1.3 Hbpmp和Hbbimp配体
2.2.2 配体结合金属离子对磷酸根的识别研究
2.2.2.1 Py-Zn体系
2.2.2.2 2，6-二(L组氨酸酯)吡啶二酰胺与Zn~(2+)和Yb~(3+)体系
2.2.2.3 Hbbimp与Zn~(2+)和Yb~(3+)体系以及Hbpmp与Zn~(2+)和Yb~(3+)
§2.3 不对称配体的合成
2.3.1 合成子S的制备和结构表征
2.3.1.1 制备合成子S的实验步骤
2.3.1.2 合成子S和产物2的结构表征
2.3.2 小配体的制备和结构表征
2.3.2.1 1N-甲基-3-甲氧羰基-5-吡唑羧酸的制备和结构表征
2.3.2.2 3，5-吡唑二甲酸二甲酯的制备和结构表征
参考文献
第三章 使用三价镱离子和邻苯二酚紫识别水溶液中的磷酸根
§3.1 引言
§3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 测定前溶液的制备
3.2.3 紫外可见光谱
3.2.4 有效pH范围
3.2.5 对其它阴离子的选择性
3.2.6 计量比和稳定常数
3.2.7 阴离子识别的可逆性
3.2.8 研究识别体系与磷酸根的衍生物
3.2.9 可能的识别机理
3.2.10 其它的金属离子
§3.3 邻苯三酚红作为显色剂
结论
附：HEPES的晶体结构
参考文献
第四章 使用PV—HEPES—Yb~(3+)体系检测尿液、血清、母乳及牛奶中的无机磷
§4.1 使用PV—HEPES—Yb~(3+)体系检测尿液中的无机磷
4.1.1 引言
4.1.2 试剂和仪器
4.1.3 紫外可见光谱
4.1.4 对尿液中其它组分的选择性
4.1.5 线性和检测范围
4.1.6 证实方法的准确性
4.1.7 分析结果
4.1.8 无机磷试剂盒
小结
参考文献
§4.2 使用PV—HEPES-Yb~(3+)体系检测血清中的无机磷
4.2.1 引言
4.2.2 试剂和仪器
4.2.3 血液的处理
4.2.4 紫外可见光谱
4.2.5 对清液中来自血清残留组份的选择性
4.2.6 线性和检测极限
4.2.7 证实方法的准确性
小结
§4.3 使用PV—HEPES-Yb~(3+)体系检测母乳和牛奶中的无机磷
4.3.1 引言
4.3.2 试剂和仪器
4.3.3 牛奶的处理
4.3.4 紫外可见光谱
4.3.5 对干扰性的研究和证实方法的准确性
小结
本章小结
总结和展望
攻读博士学位期间发表和待发表的论文和专利
附：Chem. Commun.原文
附：Chem. Commun.审稿意见
附：Sensors and Actuators B：Chemical全文
附：Sensors and Actuators B：Chemical审稿意见
附：专利一、申请号：200410012448.1说明书
附：专利二、申请号：200410088432.9说明书
附：专利三、申请号：200510012445.2说明书
致谢
承诺书
发布时间: 2005-08-31
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