希夫碱探针和纳米探针分别用于检测阴阳离子和生物分子的研究

希夫碱探针和纳米探针分别用于检测阴阳离子和生物分子的研究各种阴阳离子和生物分子广泛存在于我们生活中的方方面面,为人类的生产和生活带来了很大的方便。而且,一些阴阳离子和生物分子在人体的各种生化反应中起到关键的作用,但是它们在人体中过量存在也会对人体造成一定程度的伤害。由于荧光检测方法通常只需要借助相对便宜的仪器设备,仪器的维护成本较低,操作仪器的过程也很简单,并且还具有短的响应时间,快的分析速度,非常好的选择性,非常高的灵敏度,以及不破坏底物等其它传统手段所没有的优势,因此在识别和检测阴阳离子和生物分子方面具有非常广泛的应用前景。科技工作者们通常是在小分子荧光探针中引入一些亲水性的基团,或者做成一种含有中心位点的高聚物框架,以增强它们的水溶性,进一步提高它们的选择性和灵敏度。本文设计合成出了5个希夫碱类小分子荧光探针和3个高分子纳米探针,分别对它们进行了结构上的表征,并研究了它们对各种阴阳离子和生物分子的光谱性质。本论文由八章组成,主要内容如下:第一章:简要介绍了各种阴阳离子(Al³⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、ClO^-、SCN^-)和生物分子2,6-吡啶二甲酸（DPA）的重要性和危害,详细介绍了小分子荧光探针、金属有机框架（MOF）材料和淀粉类高分子材料的优势、应用及研究现状。第二章:设计并合成出了2个基于色酮类衍生物的希夫碱配体6-羟基色酮-3-甲醛（2’-呋喃甲酰基）腙（HFFH）和双缩（6-羟基色酮-3-亚乙基）-o-亚苯基二胺（HCMP）,这2个配体自身均不发射荧光或者只发射出极其微弱的荧光,而铝离子的加入使它们分别在502nm和459nm处发射出很强的荧光,因此这2个配体可以作为2个荧光探针,分别进行铝离子的识别和检测。第三章:设计并合成出了1个基于荧光素衍生物的含有色酮基团的希夫碱配体6-羟基色酮-3-甲醛（荧光素酰基）腙（HCFH）,该配体自身几乎不发射出荧光,而在该配体中加入镁离子后,该配体与镁离子之间的配位会使荧光素基团发生开环作用,从而使504nm处发射出非常强的荧光,因此该配体可以作为一个荧光探针,用于镁离子的识别和检测。第四章:设计并合成出了1个基于香豆素衍生物的含有呋喃环的酰腙类希夫碱配体7-二乙胺基香豆素-3-甲醛（2’-呋喃甲酰基）腙（DFFH）,该配体在乙醇和水的混合溶液（V:V=9:1）中对锌离子具有比率型的荧光响应。当在该配体中加入锌离子之后,511nm处的荧光发射峰逐渐红移到520nm处,而且该配体还对锌离子具有非常好的可逆性和重现性,并对锌离子具有非常快的比率型荧光响应。第五章:设计并合成出了1个基于1,8-萘二甲酰亚胺衍生物的含有香豆素基团的腙类希夫碱配体7-二乙胺基香豆素-3-乙酮（N-羟乙基-1’,8’-萘二甲酰亚胺-4’-）腙（DHNH）,该配体在乙醇和水的混合溶液（V:V=9:1）中可以作为一个在不同的浓度范围条件下铜离子的双功能荧光探针。在不同的浓度范围条件下,该配体对铜离子分别具有淬灭型和比率型荧光响应,并且这两种荧光响应分别基于螯合荧光淬灭（CHQF）机理和化学反应机理。第六章:设计并制备出了一个新型的水溶性高分子材料FITC-SNC-DTPA-Eu,该高分子材料可以被用于超纯水溶液中2,6-吡啶二甲酸的比率型荧光检测和监控。作为一个第二配体,2,6-吡啶二甲酸的加入会导致在615nm处产生显著的Eu³⁺特征的荧光发射峰,同时伴随着515nm处FITC荧光发射峰的明显减弱。因此,这种比率型荧光响应为使用琼脂糖凝胶作为模板对2,6-吡啶二甲酸的固态检测提供了一种新方法。第七章:设计并制备出了一个新型的复合纳米材料nano-ZIF-8,该复合纳米材料可以同时检测超纯水溶液中的ClO^-和SCN^-。ClO^-的加入会使该复合纳米材料在613nm处Eu³⁺的红色特征荧光发射峰显著减弱,而进一步加入SCN^-又会使613nm处的荧光发射峰恢复到原来的程度。而且,该复合纳米材料还具有非常好的可逆性和可再生性,这样就会扩展它在防伪领域里的应用。第八章:设计并制备出了一个非贵金属的杂化材料ZIF-8/GO,该杂化材料在过氧化氢的存在下对3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）的氧化过程具有相对较弱的类过氧化物酶的催化活性。然而,银离子的加入会使这种类过氧化物酶