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目的：设计并合成新型的基于罗丹明衍生物的荧光探针分子,用于铁离子、铜离子的定性与定量检测,并且考查荧光探针的适用性。
方法：在实验室现有的荧光探针用于金属离子传感的研究基础上,并参考大量相关文献,设计并合成两种新型的铁离子荧光探针和一种铜离子荧光探针,通过 1HNMR和IR图谱进行分子结构确认。利用荧光分光光度计与紫外分光光度计对这三种荧光探针用于金属离子传感的性能进行研究,从灵敏度、选择性、络合模式、可逆性、线性检测范围与pH环境等方面进行考查。
结果：
第一章：设计并合成了基于罗丹明-肉桂酸类的新型铁离子荧光探针,并经 1HNMR和IR图谱进行结构确认。在pH6.00的水/乙醇(1：1,V/V)溶液中,此探针显示了对铁离子的良好的选择性与较高的灵敏度。当 100 个当量的 Fe3+存在时,该探针的荧光发射强度增强为原来荧光强度的51.3倍。探针和Fe3+形成了1：1的络合物,且验证此过程是可逆的,以此为基础实现对 Fe3+的定量检测。此外,当 Fe3+存在时除探针的荧光增强以外,溶液的颜色也从无色变为粉红色,可以实现裸眼对铁离子的定性检测。铁离子存在导致探针荧光和颜色变化的可能原因是 Fe3+络合导致探针的螺内酰胺开环。该探针对铁离子的线性响应范围是8.0×10-6~1.0×10-3 mol/L,检测下限是2.4×10-6 mol/L。该探针用于中药材怀菊花、怀牛膝中Fe3+的测定,其测量结果令人满意。
第二章：制备了一种罗丹明-阿魏酸类的荧光探针,并用于铁离子的检测。该荧光探针通过1HNMR和IR图谱确认了其分子结构的正确性。在pH6.00的水/乙醇(1：1,V/V)溶液中,此探针对铁离子检测具有选择性好和灵敏度高等优势。当30个当量的Fe3+存在时,该探针的荧光发射强度增强为原来荧光强度的29.6倍。经Job's Plot曲线证明探针和Fe3+形成了1：1的络合物,且验证络合过程是可逆的,以此为基础对Fe3+进行定量检测。此外,当 Fe3+存在时,探针在荧光增强的同时,其溶液的颜色也从无色变为粉红色,从而实现裸眼对铁离子的定性检测。探针在铁离子存在时发生了荧光和颜色的变化,这种现象出现可能原因是 Fe3+络合导致探针的螺内酰胺开环。该探针对铁离子的线性响应范围是 6.0×10-6~3.0×10-4mol/L,检测下限是 1.2×10-6mol/L。该探针用于中药材怀菊花、怀牛膝中Fe3+的测定,其测量结果令人满意。
第三章：研制了基于罗丹明-水杨醛类的新型铜离子荧光探针,经 1HNMR和IR图谱确认其分子结构。考查该荧光分子探针对铜离子传感性质发现在 pH7.10 的水/乙醇(1：1,V/V)溶液中对铜离子显示了高度的选择性与灵敏度。通过Job's Plot曲线证明该探针与铜离子的配位比是1：1,且验证络合过程是可逆的,以此为基础对铜离子进行定量检测。当 10 个当量的 Cu2+存在时,该探针的荧光发射强度增强为原来荧光强度的37.4 倍。此外,当存在 Cu2+时,探针除表现荧光增强外,还发生溶液的颜色也从无色变为粉红色的现象,可以通过裸眼对铜离子进行定性鉴别。铜离子存在导致探针荧光和颜色变化的可能原因是 Cu2+络合导致探针的螺内酰胺开环。该探针对铜离子的线性响应范围是 8.0×10-7~1.0×10-4mol/L,检测下限是 3.0×10-7mol/L。该探针用于中药材怀菊花、怀牛膝中Cu2+的测定,其测量结果令人满意。
结论：设计合成出三种新型的基于罗丹明衍生物的铁离子和铜离子荧光探针。实验研究结果表明：这三种新型的荧光探针对金属离子的检测都具有选择性好、灵敏度高、线性范围宽、工作pH接近中性、操作过程简单、检测成本低等优点,尤其是在初步分析应用中成功的测定了中药材怀菊花、怀牛膝中的Fe和Cu含量。因此,这三种新型的荧光探针在金属离子的检测的实际应用上将具有较大的发展前景。