基于反应型的氮杂大环稀土配合物对贵金属离子的识别作用与研究

The development of lanthanides signalling systems is highly topical within the field of supramolecular chemistry. Cyclen-lanthanides complexes are the important part in the fluorescent probes. However, lanthanide ions have strongly coordinated with the cyclen ligands. In order for lanthanide emission to occur, the lanthanide ion must first be elevated into an excited state. Direct excitation of a lanthanide ion is not easily achieved, but this problem can be circumvented via indirect excitation by a sensitizing chromophore or "antenna". According to a plenty of literatures and our theoretical calculations, we designed a series of sensitizing chromophore or "antenna" which connected with the cyclen ligands to synthesize the lanthanides complexes probes.Based on the principles of luminescent signaling, we'll study recognition of cyclen lanthanides complexes through adjusting the solvents,temperature and pH. The effective sensitizing chromophore or "antenna" with cyclen lanthanides complexes can guarantees to observe the obvious luminescent changes. This proposal not only disclose the properties and reactivates of the new cyclen lanthanides complexes but also provides the novel examples for recognizing the metal ions and moleculars.

稀土荧光探针作为超分子化学研究的重要分支一直受到很多化学工作者的青睐。氮杂大环稀土配合物是稀土荧光探针的重要分支，主要由于氮杂大环配体与稀土离子的配位作用较强，我们在氮杂大环配体中通过引入新的"天线"基团来改变稀土离子的发光，进而达到识别的目的。另外通过稀土离子和天线基团的变化，期望得到从紫外到近红外荧光范围的稀土荧光探针。本项目根据大量的文献调研和初步的理论计算结果，设计一系列不同"天线"基团的稀土配合物并研究其对贵金属离子的识别作用，并通过调节客观条件（如：温度、溶剂、pH值等），实现识别过程的专一性和较高的精确度，在此基础上将其应用于环境和生命体系的检测。本项目不仅首次通过实验结果和理论计算阐明该类型稀土配合物的发光机理，而且为该类稀土荧光探针提供了更多的例证，拓展了稀土荧光探针的类型，这对专一识别金属离子或分子的方法提供了新的思路和方法。

稀土配合物作为一种高效的光转换分子器件，能将有机配体宽吸收带有效传能的特点与稀土离子激发态能级跃迁的优点结合起来，组成和结构可调控，荧光寿命长，易于构筑比率型探针，并实现多模式应用，在生物荧光探针等领域具有非常重要的应用价值。我们开展了以分子设计和能量传递进行配合物荧光光谱调制和超分子组装等策略进行配合物识别小分子及进一步功能化等研究工作。基于能量传递通道构筑、配合物的超分子组装、配合物与有机聚合物的相容性及主客体相互作用，建立了调制稀土配合物荧光信号的新方法，发展了多功能稀土配合物生物荧光探针组装新策略，为稀土配合物的器件化应用提供了新思路。研究成果对稀土功能配合物的器件化研究具有非常重要的理论意义和应用价值。