在化学过程以及医学、催化、环境科学、生命科学等领域中,阴离子的作用不容忽视,因而设计并合成能够选择性识别阴离子的探针成为人们研究的热点。在工业生产、疾病诊断和治疗医学、环境治理等方面,具有选择性识别的阴离子探针有着广泛的应用前景[2-9]。
1.2 荧光探针的简介
荧光探针(fluorescent probe)就是将荧光团/发色团和待测分子的接收基团连接起来,通过待测分子的引入,导致荧光光谱发生变化,从而达到对待测分子识别的效果。荧光探针相当于微观世界和宏观世界的纽带,它以宏观的光谱变化来展现微观的化学变化。荧光探针通常由以下三个部分组成:(1)接收基团(receptor):结合待测分子;(2)荧光团(C-Hromopher):产生光信号,加入待测分子前后荧光信号会发生变化;(3)连接体(SpaCer):连接荧光团和接收基团,起枢纽作用。通过改变接收基团和荧光团与连接体的作用方式,可以设计出各种不同机理的荧光探针[10-11]。
图1.2.1 荧光探针的结构模型
荧光探针目前在分子识别中有着非常广泛的应用,其相对于其他检测手段荧光探针具有以下几个优点:(1)在不同的体系中,通过光谱变化可以达到对分子识别的目的,且荧光信号比较明显;(2)荧光探针的检测灵敏度高,可以在众多的分子离子中实现对某一种或某一个离子或分子的识别;(3)荧光探针对分子识别的检出限低,对某些离子或中性小分子可以达到PPm级的最低检出限,可用于检测环境中各种有害的离子或分子浓度,为人类的健康提供有力保证。荧光探针大部分都是含有共扼体系的有机小分子化合物,这是因为形成共轭双键的电子跃迁更容易吸收激发光,易于荧光的产生;其激发光的波长大多处于近紫外区或者可见光区,发射光的波长大多处于可见光区,易于观测荧光光谱的变化[12]。
1.3 对于F-探针的研究热点 毕业论文
阴离子在自然界中存在广泛,识别阴离子的探针也多种多样,可以将阴离子探针分为三种类型:(1)卤素阴离子探针,包括F-、Cl-、Br-和I-探针;(2)含氧阴离子探针,包括PO42-、AcO-、CO32-、SO42-、ClO4-等;(3)其他阴离子探针,如CN-探针。
本课题主要是基于F-探针的设计与研究:氟化物是以F-的形式广泛分布于自然界,氟是人体内重要的微量元素之一。人体内氟大多存在于骨和牙齿中,氟化物与人体生命活动及牙齿骨骼组织代谢密切相关。少量氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力,防止龋齿,过量的摄入F-会引起骨质疏松症与龋牙病,氟是牙齿及骨骼不可缺少的成分。因此设计能够微量检测F-探针是一项艰巨而具有挑战意义的课题[13-15]。
1.3.1 基于N-H键的F-探针
基于氢键作用的F-探针大部分都含有N-H键,由于F-的电荷密度大,半径小能够与N-H形成氢键,通过改变受体分子的共轭性使紫外吸收光谱发生红移,受体溶液颜色发生变化,实现对F-的识别。
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