天线型多酸化合物的设计、制备及作为荧光分子探针对Hg2+识别性能研究

Design and assembly of antenna-type polyoxometalate (POM)-based compounds acting as fluorescent molecular probe have been become a novel and challenging branch of POM modification field. In this project, we try to design and syntheses three types of S-based organic molecules with mixed coordination donors owning selective coordination abilities, combined with metal ions and polyoxoanions to construct antenna-type POM-based compounds and study their fluorescence and selective recognition of Hg2+. This project systematically explores the influencing factors of organic molecules (coordination donor type, number, dispersion and flexibility of ligands), coordiantion natures of first coordinated transion metal and lanthanide ions and polyoxoanions (size and charge) on the construction of antenna-type POM-based compounds with good fluorescence properties. We will conclude the synthetic rules and study the structure-activety relationship between structures and properties in order to achieve the target syntheses and try hard to realize the selective coordination of organic molecules, aiming to achieve quick and efficient selective recognition of Hg2+. The obtainment of this POM-based material owns potential applications in the field of fluorescent molecular probe. This project will supply scientific theoretical foundation and experimental examples for expanding the POM applications, exhibiting important academic and applied significance.

设计和组装天线型多酸化合物作为荧光分子探针，是多酸修饰化学发展的一个具有新颖性与挑战性的研究方向。本项目拟设计、合成三类包含不同配位给体且能发生“分次配位”的含S有机分子与金属离子、多酸阴离子共同构天线型多酸化合物，研究目标化合物的发光性能及其对Hg2+离子的选择性识别。本项目系统探索有机分子（配位给体类型、数目、分散度以及配体柔韧性等）、首次参与配位的过渡金属及镧系离子配位特性以及多酸阴离子（尺寸、电荷）等因素对获得具有良好发光性能的天线型多酸化合物的影响，总结合成规律，研究结构与性能之间的构效关系，实现目标化合物的可控合成，力求实现有机配体的分次配位，对Hg2+达到快速且高效的选择性识别。该类多酸化合物的获得，有望在荧光分子探针领域具有潜在应用。该项目为拓展多酸化合物的应用范围提供科学的理论依据和实验范例，具有重要的学术与实用意义。

多酸基功能配合物不光具有结构多样性的特点，在催化、电化学、磁性等领域具有广泛的应用前景。本项目利用软硬酸碱理论，将S原子引入到有机配体中，利用其对多酸进行修饰从而制备多酸基功能配合物，实现对汞离子的荧光传感。本项目在晶体工程理论和分子材料设计的思想指导下，探究水热条件下含S有机组分借助第二过渡金属离子对多金属氧簇的修饰，并探究该类功能配合物的汞离子传感性能。主要工作为：a)利用含N/S有机配体对多阴离子进行修饰，得到一系列多酸基功能配合物，并研究了其汞离子传感性能；b)利用含N/S/O有机配体和多酸结合来制备多酸化合物，重点对该系列化合物的发光及其对Hg2+的选择性识别性进行研究，探讨了含有N、S以及N、O、S的有机配体的种类选择对构筑多酸基荧光传感器的影响；c)将吡嗪、吡啶以及多唑类衍生物引入多酸体系，使其进行配位组装，得到了一系列结构新颖的无机-有机杂化的多酸基功能配合物，并探索有机胺系列配体N配位给体数目不同对多酸框架结构的影响，并通过调节该系列配体中N给体的数目，获得维度不同的结构，使得多酸基框架具有很大的可调控性和新奇性。对这些多酸基功能配合物的设计、合成以及性能研究，有助于为多酸化合物的合成及应用提供有效的数据支撑。对含S多酸基功能配合物汞离子荧光传感性能的研究，有利于拓展多酸的应用范畴，也利于环境的保护。