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摘要：近年来，基于人工合成的受体来识别F–的荧光探针在超分子化学领域中已经成为热点，尤其是基于F–切断Si-O键和Si-C键的反应型化学传感器被广泛报道。本次论文合成了一种以香豆素衍生物作为荧光团的具有自分解能力的阴离子受体，可在F–作用下分解出香豆素衍生物，进而用于有机溶剂中F–的检测，其具有选择性高、反应现象明显等显著效果。进一步研究发现，受体可以发生显著的“off-on”的荧光变化，且溶液颜色由无色变成黄色，实现受体对F–的荧光检测和裸眼检测。21378
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毕业论文关键词：比色法；荧光探针；化学传感器；氟离子；连锁反应
Anion recognition based on novel coumarin derivatives: Design，synthesis and anion-binding ability
Abstract：In recent years, chemodosimeters for fluoride based on Si-C and Si-O bond cleavage have attractive much attention in supramolecular chemistry. In the thesis, we have developed a novel chromogenic and fluorescent “turn–on” chemodosimeter based on F– sensitive self-immolative linker, which displayed drastic dual changes in UV-vis absorption (naked eye, colorless to yellow) as well as fluorescence emission intensities selectively for F– over other anions.
Keywords：Colorimetric; fluorescence; chemodosimeter; fluoride ion; cascade reaction
目 录
1 前言 1
1.1 阴离子识别研究背景 1
1.1.2 阴离子特征 1
1.1.3 阴离子识别的意义 2
1.2 化学传感器及荧光探针的简介 2
1.3 对于F–识别探针的研究历程 3
1.3.1 基于F–诱导Si-O键断裂的反应型传感器 3
1.3.2 基于F–诱导Si-C键断裂的反应型传感器 4
1.4 基于形成氢键的F-识别受体 2
1.4.1 基于N-H键的F–识别荧光探针 5
1.4.2 基于C-H键的F–识别荧光探针 6
2 文献综述与方案论证 7
2.1 文献综述 7
2.1.1 Pechmann缩合反应 7
2.1.2 酸酐的醇解反应 8
2.1.3 酯化反应 8
2.2 方案论证 9
2.3 确定实验方法 10
3 实验部分 11
3.1 试剂及仪器 11
3.1.1 试剂 12
3.1.2 仪器 12
3.2 实验方法 13
3.2.1 7-羟基-4-三氟甲基香豆素的合成 14
3.2.2 2 -(三甲基硅烷基)乙基邻苯二甲酸酯的合成 15
3.2.3 7 -羟基-4-三氟甲基香豆素-2-(三甲基硅烷基)乙基邻苯二甲酸酯的合成 17
3.3 光谱测试研究 18
3.3.1 纯乙腈中不同浓度的F-对产物的紫外滴定曲线 18
3.3.2 纯乙腈中不同的阴离子对产物的紫外滴定曲线 18
3.3.3 纯乙腈中不同浓度的F–对产物的荧光滴定曲线 19
3.3.4 纯乙腈中受体对不同阴离子作用荧光滴定曲线 19
4 结果与讨论 20
4.1 实验结果讨论 21
4.2 F–作用下的反应机理探究 21
致谢 22
参考文献 23
附录 27
1 前 言
1.1 阴离子识别研究背景
1.1.1 超分子化学与阴离子识别
超分子化学[1]（Supramolecular Chemistry）根源于配位化学，有人称之为广义配位化学，是三十多年来迅猛发展起来的一门交叉学科，它与材料科学、信息科学、生命科学等学科紧密相关，是当代化学领域的前沿课题之一。这个领域起源于碱金属阳离子被天然和人工合成的大环和多环配体，即冠醚和穴醚的选择性结合。1967年C. J. Pederson 报道了冠醚配位性能的发现[2]，揭开了超分子化学发展的序幕；随后，J.-M. Lehn 报道了穴醚的合成和配位性能，这种由双环或三环构成的立体结构比平面冠醚具有更好的对金属离子配位能力；1973 年，D. J. Cram报道了一系列具有光学活性的冠醚，可以识别伯胺盐形成的配合物；分子识别的出现为这一新的化学领域注入了强大的生命力，之后它进一步延伸到分子间相互识别和作用，从此诞生了超分子化学。超分子化学就是指分子之间通过非共价键相互作用所形成的聚集体系。1987 年，Nobel化学奖授予了C. J. Pederson[3]、D. J. Cram[4]和J. M. Lehn[5]，标志着超分子化学的发展进入了一个新的时代，超分子化学的重要意义也因此被人们更多的理解。