功能性Zn(II)配合物及有机分子的合成及对硝基芳香爆炸物的荧光识别研究

Fluorescent detection of nitro aromatic compounds, especially 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) and 2,4,6-trinitrophenol (TNP), are extremely important to defense industry production, criminal investigation, public security, environmental protection and other fields. But how to improve the selectivity is still a big challenge. . Based on our researches on the detection of metal ions and organic small molecular. In this application, (1) strong fluorescent Zn(II) complexes with appropriate coordination structure will be synthesized. Due to TNP is a strong lewis acid, and it can change the original structure of the Zn(II) complex and the fluorescent signal by competition coordination. (2) New types of organic molecules will be synthesized. For the purpose of forming Meisenheimer complex with TNT selectively. . This objective will expand the existing detection system; provide new theory and method for the separation and imaging of nitro aromatic explosives; promote the integration of chemistry, environmental science, and material science. This application will have great research space and potential application value.

荧光法检测硝基芳香爆炸物，尤其是2,4,6-三硝基甲苯(TNT)和2,4,6-三硝基苯酚(TNP)，对军工生产、公共安全、刑事侦查、环境保护等领域都极为重要。如何提高检测的选择性，仍面临巨大挑战。. 基于本课题组对金属离子和有机小分子进行识别、成像的研究基础。本申请项目拟(1)合成具有适当配位结构的强荧光Zn(II)配合物，利用TNP酸性较强的性质，可与Zn(II)配合物发生竞争配位反应，改变原来配合物的结构及荧光信号；(2)合成新类型的有机物，以期与TNT选择性地生成Meisenheimer复合物。利用这两种原理，主要解决对TNP和TNT进行高选择、灵敏、快速荧光检测的问题。. 本项目的开展将拓展现有的检测体系；为硝基芳香类爆炸物质的分离鉴定与成像提供的新原理和新方法；可进一步推动化学和环境科学、材料科学等学科的交叉与融合，具有巨大的研究空间。

为了发展出对硝基芳香爆炸物进行高效荧光法检测的体系，本项目合成了一系列金属配合物，实现了对2,4,6-三硝基苯酚选择性地荧光检测，并阐明了配合物的结构与识别性能之间的关系，从而为硝基芳香类爆炸物质的分离鉴定与成像提供了新思路和新途径。本项目顺利完成了申请书中提交的研究计划，并在Angewandte Chemie-International Edition，Analytical Chemistry，Chemical Engineering Journal等刊物上发表标注本基金项目资助的论文14篇。本项目取得的研究成果概述如下：项目以配位化学基本原理为指导，围绕“具有荧光性能材料的合成、表征与荧光检测应用”这一核心思路开展工作。设计合成了一系列具有荧光发射性能的Zn(II)配合物，发现配合物[Zn2(μ2-L)(μ2-CH3COO)2Cl]和[Zn2(μ2-L)2(NO3)2]（L为4 -（二乙氨基）水杨醛缩8-氨基喹啉希夫碱盐酸盐）的荧光发射可被2,4,6-三硝基苯酚选择性、灵敏性、有效地淬灭；而2,4,6-三硝基甲苯和其他硝基芳香化合物及其类似物的影响非常小。其原因是：在常见硝基芳香爆炸物中，2,4,6-三硝基苯酚具有的强质子酸酸性会使它可能与金属配合物的原有配体竞争配位而形成新的配合物（或引起一些配合物分解），从而改变原先配合物的荧光发射信号。在上述工作的基础上进一步实现了多种荧光材料的构建及对重要分子、离子的荧光检测应用。本项目阐明了荧光材料的组成、结构与其分子、离子识别性能之间的关系，阐明了主客体的识别机理，这为进一步开展荧光探针的设计合成及应用提供了新的思路和研究基础。