蒽醌偶氮苯衍生物的設(shè)計合成及其陰離子識別研究.pdf

1、陰離子廣泛存在于生物體中，如F-、I-、聚陰離子DNA等，生物體內(nèi)陰離子的跨膜轉(zhuǎn)移和傳遞也是通過某種陰離子結(jié)合蛋白完成的;陰離子在醫(yī)學(xué)、催化領(lǐng)域和環(huán)境科學(xué)中也具著非常重要的作用，如過度使用含磷化肥會嚴重的污染河流，硝酸鹽的代謝物可誘發(fā)癌變等。因此，陰離子的檢測問題是十分緊迫的任務(wù)，設(shè)計合成對不同陰離子具有選擇性識別作用的受體分子目前已成為化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　 酰胺、硫脲、脲、吡咯和含酚羥基化合物等均可作為陰離子受體，葸

2、醌偶氮類化合物含有葸醌和偶氮兩種發(fā)色基團，是實現(xiàn)裸眼檢測陰離子的理想分子模型之一，據(jù)此，本文設(shè)計合成一系列葸醌偶氮類化合物，并研究其在陰離子識別中的應(yīng)用。主要工作概述如下:
　　 1.簡要介紹陰離子的結(jié)構(gòu)特點、陰離子與受體分子之間的作用類型、光化學(xué)傳感器的設(shè)計原理，并概述了陰離子識別的研究方法。
　　 2.設(shè)計合成了1種含鄰位酚羥基葸醌偶氮苯類受體分子（受體分子1）。在乙腈介質(zhì)中，利用紫外-可見吸收光譜法研究了其與常見陰

3、離子（如F-、Ac-、Cl-、Br-、I-、ClO4-、H2PO4-和HSO4-）的相互作用。結(jié)果表明，主體分子可以“裸眼”識別F-、Ac-、H2PO4-，受體分子通過鄰位酚羥基分別與F-、Ac-、H2PO4-結(jié)合形成1∶1絡(luò)合物，受體分子的吸收光譜發(fā)生明顯紅移，溶液顏色由黃色變?yōu)榫G色。其它陰離子（如Cl-、Br-、I-、ClO4-、HSO4-）不影響其對F-、Ac-、H2PO4-的識別。初步探討了識別機理，表明主體分子與陰離子（F-、

4、Ac-、H2PO4-）之間形成氫鍵促進了分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，使吸收光譜發(fā)生顯著紅移，引起溶液顏色的顯著變化。
　　 3.設(shè)計合成了3種含酚羥基葸醌偶氮苯類受體分子（受體分子2～4）。以酚羥基為識別位點，蒽醌基和偶氮基為信號報告基團，在DMSO或乙腈介質(zhì)中，利用紫外-可見吸收光譜法研究了其與常見陰離子（如F-、Ac-、Cl-、Br-、I-、 ClO4-、H2PO4-和HSO4-)的相互作用，并用核磁滴定方法進一步研究了受體分子與陰離子

5、的識別機理。結(jié)果表明，在DMSO或乙腈介質(zhì)中，三種受體分子均可“裸眼”識別F-、Ac-，受體分子通過酚羥基與F-、Ac-作用，使受體分子的吸收光譜和溶液顏色均發(fā)生明顯變化，H2PO4-對受體分子識別F-、Ac-有微小干擾，其它陰離子（如Cl-、Br-、I-、ClO4-、H2PO4-和HSO4-）不影響受體分子對F-、Ac-的識別。初步探討了識別機理，認為鄰位甲基有利于受體分子對F-、Ac-的識別，溶劑極性對受體分子與陰離子之間的相互作用

6、存在影響，在介電常數(shù)不同的DMSO和乙腈介質(zhì)中，受體分子與F-的作用方式不完全相同。
　　 4.設(shè)計合成了含氨基或肼基的葸醌偶氮苯類受體分子（受體分子5、6），在DMSO介質(zhì)中，利用紫外-可見吸收光譜法研究了其與常見陰離子（如F-、Ac-、Cl-、 Br-、I-、ClO4-、H2PO4-和HSO4-）的相互作用。結(jié)果表明，在DMSO介質(zhì)中，受體分子5可選擇性識別F-和Ac-;加入F-可使受體分子5的吸收光譜和溶液顏色都發(fā)生顯著變

7、化，吸收光譜顯著紅移，溶液顏色由黃色變?yōu)榫G色;加入Ac-可引起受體分子的吸收光譜發(fā)生微小紅移，溶液顏色稍有變化，由黃色變?yōu)闇\黃綠色，其它陰離子（如Cl-、Br-、I-、ClO4-、H2PO4-和HSO4-）均不干擾受體分子5對F-和Ac-的識別。受體分子6對所有陰離子均無明顯識別作用。初步探討了識別機理，認為苯環(huán)上所連接基團的酸堿性對陰離子的識別效果有一定的影響，由于氨基的酸性比肼基強，因此受體分子5可分別與F-、Ac-形成1∶1絡(luò)合物