基于稀土发光配合物的Zn(II)离子生物传感器的开发

由于物质的发光性能具有较高的检测灵敏度，且测定方法简便易行，发光传感器的研究是目前配位化学及超分子领域的研究热点。Eu(III)、Tb(III)稀土发光配合物荧光寿命长，Stokes位移大，发射谱带窄及配合物荧光光谱的激发波长随配体性质而变化,而发射波长具有稀土离子性质的特点使稀土功能配合物特别适合于高信噪比的荧光传感器的研究。本项目从研究目标出发，基于2,6吡啶二羧酸及开链冠醚类配体对稀土离子的良好螯合能力，在这两类配体上引入Zn(II)的螯合位点（BPA 或TPEA）来进行分子设计。通过对这两类配体稀土配合物的结构和光物理性质的系统研究，探索稀土配合物Zn(II)发光传感器的形成规律，并探讨在生物体系中的应用。本研究有望解决目前基于稀土配合物的Zn(II)传感器种类贫乏的问题，对丰富稀土发光生物传感器的研究有重要的理论指导意义和潜在的应用前景。

稀土发光配合物因其发光寿命长、色纯度高、Stokes 位移大、配合物荧光光谱的激发波长随配体性质而变化，而发射波长具有稀土离子特征的特点使得稀土配合物的光化学及光物理性质一直以来就是配位化学一个重要的研究领域。本项目从研究目标出发，基于酰胺型开链冠醚类及2,6 吡啶二羧酸配体对稀土离子的良好螯合能力，在这两类配体上引入Zn(Ⅱ)的螯合位点-双-(吡啶基-2-亚甲基)胺官能团设计、合成了兼具螯合、桥联配位能力的多齿配体及其稀土配合物，研究了他们的结构、性能及应用。首先以邻苯二酚和邻萘二酚为起始原料，进一步优化配体合成路线，合成了两类具有双-(吡啶基-2-亚甲基)胺官能团的的酰胺型开链冠醚配体及其稀土配合物。研究结果表明：配体芳香发色团及芳香发色团上双-(吡啶基-2-亚甲基)胺官能团和酰胺冠醚空腔的相对位置影响目标配合物的结构和荧光性质，而酰胺末端基的改变对配合物的结构和荧光性能基本没有影响。系列配合物对Zn(II)有一定的识别作用，但不适合Zn(II) 离子的生物传感研究。其次我们得到了具有双-(吡啶基-2-亚甲基)胺官能团的2,6-吡啶-二甲酸配体，合成了相应的稀土配合物，并进行了结构和荧光性能的研究。最后，我们制备出了结构新颖、同时具有磁、光双功能的Zn-Ln杂金属的原子簇化合物，总结了化合物的成键规律和构效关系。本项目的研究成果不仅丰富了稀土元素配位化学和无机合成化学的研究内容，而且对丰富稀土发光配合物的研究领域有重要的理论指导意义和潜在的应用前景。