基于大环硒杂二茂铁环蕃的多通道分子探针研究

后过渡及重金属离子具有非常重要的作用，目前大多无法有效识别。多通道分子探针是将多种信号基团组装在同一个主体分子上，通过多种输出信号组合，可有效识别不同客体，是分子识别领域的前沿课题。由于后过渡及重金属离子属于软Lewis酸，本课题首次将软Lewis碱-硒、二茂铁环蕃及荧光基团组装成多通道分子探针，旨在通过荧光、电化学及比色信号有效识别后过渡、重金属离子。研究内容包括：1、合成含荧光基团的硒杂二茂铁环蕃，通过调节骨架、穴径等改变配体性质；2、合成其后过渡、重金属离子配合物，研究荧光、电化学及紫外-可见吸收光谱；3、研究配体及配合物的77Se NMR谱，结合多核多维、变温NMR谱对溶液结构进行表征；4、结合晶体结构及理论计算，探寻出分子探针的设计及选择性规律，从中优化出针对不同客体的探针分子。相关研究将为发展针对后过渡、重金属离子的新型多功能化学传感器的探索和应用提供基础。

多通道分子探针是将多种信号基团组装在同一个主体分子上，通过多种输出信号组合，可有效识别不同客体，是分子识别领域的前沿课题。由于后过渡及重金属离子属于软Lewis 酸，本项目首次将软Lewis 碱-硒、二茂铁环蕃及荧光基团组装成多通道分子探针，旨在通过荧光、电化学及比色信号有效识别后过渡、重金属离子。本项目选择了萘，蒽，苯，芴，8-羟基喹啉，吡啶，1,3-硫氮杂茚，1,3-苯并二氮唑，1,2-苯并吡喃酮, 菲罗啉，罗丹明等11类荧光基团，共合成22个硒杂二茂铁环蕃配体和71个开链及荚醚类二茂铁硒醚配体，都经UV、FT-IR、NMR、FL、MS、电化学和元素分析表征，解析了42个配体的单晶结构。用这些新配体与过渡金属离子（Pd2+、Pt2+、Ag+、Cu2+、Cu+、Hg2+、Zn2+、CuX）反应制备了65个配合物，这些配合物都经UV、FT-IR、FL、ESI-MS和元素分析表征，解析了30个配合物的单晶结构，研究了部分配合物的77Se NMR和电化学。结合理论计算深入研究了构效关系，总结出配位原子种类，荧光基团、环径、金属离子的氧化性等关键影响因素，筛选出含蒽、亚铜簇、苯和8-羟基喹啉基团的4类主体分子对不同后过渡金属、重金属离子研究其选择性及灵敏度，结果发现：1）含Se/O、Se/N、Se/N/O多种配位原子的体系对Cu2+、Zn2+ 、Hg2+ 、Cd2+、Ag+具有高选择性，对Cu2+、Zn2+检测限可达 8.64×10-6 M，6.62×10-6 M； 2）研究首次发现硒杂二茂铁环蕃主体分子可采用三阶非线性作为识别Cu2+、Hg2+金属离子的信号，此结果为多通道分子探针的设计开启了新的路径。.本项目在自然科学基金的资助下获得重要进展，已发表SCI期刊学术论文12篇，国际学术会议论文10篇，申请中国发明专利1件。SCI影响因子大于3的论文7篇，达到并超过计划预期的成果。形成了“基于二茂铁碲醚的亚铜簇合物的构筑及催化性质研究”和“光引发多功能材料”两个新的学术增长点，为后续工作打下坚实的基础。