基于罗丹明的铜离子化学传感器的设计、合成及性能研究

【摘要】随着社会的不断发展，人们在享受高品质生活的同时，工业生产带来的重金属污染问题逐渐引起全社会的高度重视，已经发生了多起群体性的中毒事件，建立金属离子检测和治理技术显得尤为重要和迫切。重金属离子的检测方法有很多种，在众多检测方法当中，光化学传感器用于检测重金属离子越来越受到人们的重视。我们通常把荧光化学传感器和比色化学传感器统称为光化学传感器，荧光化学传感器在检测过程中操作简便，且灵敏度好，选择性高；而后者则可以达到裸眼识别的效果，可用于现场检测。铜离子是人体内除锌和铁外含量最高的微量元素，铜离子在生物系统中起着至关重要的作用，如血红蛋白的合成、骨骼的发育。但体内富集过量的铜，就会引起铜中毒，可能会引起神经性疾病，甚至对肝脏和肾脏造成损害。基于此，本文设计合成了对铜离子具有荧光、比色等光化学响应的化学传感器。1、设计了一种结构新颖的荧光/比色罗丹明类铜离子化学传感器：具体合成中，利用苯胺和水杨醛反应得到中间体2，罗丹明B和水合肼反应得到中间体3，2和3发生希夫碱反应即得到化学传感器1。它在乙醇和水（体积比1:10）的缓冲溶液中对Cu2+具有良好的选择性检测能力，加入Cu2+后，在575nm处的荧光增强14倍，在560nm处出现新的紫外吸收峰，其他离子加入对荧光、紫外几乎都没有影响，并且通过“裸眼”可以看到明显的颜色变化，由淡黄色变为红色，荧光则由几乎无色变为橙黄色。该传感器显示非常高的灵敏度，对Cu2+的检测限达7.2×10-7molL-1。2、设计了一种对Cu2+具有浓度梯度比色检测效应的检测体系：该体系由罗丹明衍生物（传感器1）和甲萘醌衍生物（传感器2）组成，其中传感器1遇到铜离子后，由无色变为粉红色，在560nm处出现新的紫外吸收峰；传感器2遇到铜离子后，由橙色变为蓝色，且随铜离子浓度增加在476nm处的紫外吸收逐渐减弱，在644nm处的紫外吸收逐渐增强。本章利用罗丹明和甲萘醌两类探针对铜离子具有明显差异化颜色响应的特性，在DMF:H2O(1:1，v/v)pH7.0510mM的Tris-HCl缓冲溶液中构建了一种用于铜离子检测的双探针体系，在具体检测中，随铜离子的加入，首先在560nm处出现一个新的吸收峰，并逐渐增强，随铜离子浓度的进一步增加在644nm处出现另外一个紫外吸收峰，且强度逐渐增强，而476nm处的紫外吸收强度逐渐减弱，通过进一步调整两种探针的摩尔比，发现当罗丹明和甲萘醌的摩尔比为1:8时具有最好的检测效果，此时用肉眼可以看到精细的颜色梯度变化，随铜离子浓度增加，体系由橙色变为粉色、最终变为紫色。
【作者】杨玉波；
【导师】李耀先；杨清彪；
【作者基本信息】吉林大学，有机化学，2014，硕士
【关键词】比色；荧光；罗丹明；甲萘醌；铜离子；

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