高选择性光诱导电子转移型稀土离子荧光传感器的设计、合成及其在分析测定中的应用

Photoinduced electron transition（PET） cation fluorescent chemosensor is a criticle molecular device with sensitivity,selectivity and popularity in the determination of pH,alcaline metal,alkaline earth metal and trasition metals,however, few of this type sensor was established in the determination of rare earth elements.Rare earth elements were widely used in the preparation of functional materials, and recently they were fund having important physilogical functions in the biological body,the assay of rare earth elements especially in the area of trace single rare earth determination respectively in a mix-rare earth element sample,is a difficult task. Design and synthesis of PET rare earth ion fluorescent molecular chemosensor can be an efficient way to overcome this problem.this project attempt to design and synthesis a serious of reseptor molecules sensing to the rare earth ions selectively,find out the corelationship between structure of receptor to complex feature with the rare earth ions and fluorescent intensity,choose optimum analysis system applied to the determination of each rare earth elements in actual samples such as envieronmental water, earth and plant.

光诱导电子转移（PET）型阳离子荧光化学传感器是一类重要的分子荧光传感器件，具有灵敏度高、选择性好、适用性强的特点、已广泛用于pH、碱金属、碱土金属、过渡金属的测定。与此相比较，PET型荧光化学传感器用于稀土离子的测定研究较少。稀土元素广泛用于制备功能材料，近来又发现稀土元素在生物体内具有重要的生理功能，而稀土元素的分析测定，特别是混合稀土中微量单一稀土的分别测定一直是稀土分析的难题。设计合成对稀土离子具有选择性识别的PET型荧光分子化学传感器是解决这一分析瓶颈的有效途径之一。本项目拟设计合成具有对稀土离子选择性识别的配位受体分子，分别与常见的荧光团组合构建PET型荧光传感器，通过系统测定，找出配位受体的结构与稀土离子的配位性能及其对荧光强度的相关性，筛选出最佳的分析体系应用于实际样品如环境水样、环境土壤、生物样品如植物中单一微量稀土元素的分析测定。

近年来，生活用水以及土壤中的金属离子含量超标已经引起人们的广泛关注，因此寻找一种能够快速检测金属离子含量的方法成为科学领域的一项研究热点。通过多年的实验研究，我们发现阳离子荧光化学传感器能够准确有效的检测水体中金属离子的含量。在实验中，我们选择了光稳定性良好，荧光强度高，Stocks位移较大和易被修饰的8-羟基-2-甲基喹啉、1，8- 萘二甲酸酐和罗丹明为荧光团设计并合成了三类不同体系的新型荧光化学传感器分子。通过核磁、质谱和元素分析对每一传感器分子的结构进行表征并通过紫外和荧光光谱确定传感器分子的光谱性质以及通过光谱数据利用Benesi-Hildebrand方程和DL = K×SD/S方程计算出传感器分子与响应离子间的结合常数和检测限。在研究过程中，我们基于PET机理设计并合成了以8-羟基-2-甲基喹啉为母体的对Al3+具有高选择性和专一性的荧光化学传感器L并已发表。在国家自然科学基金的资助下，我们以8-羟基-2-甲基喹啉为母体基于ICT或PET机理设计共合成了7种能够有效识别并检测Al3+、Fe3+、Cu2+ 的荧光化学传感器分子。同样以1，8-萘二甲酸酐为母体基于ICT或PET机理设计并合成了2种能够有效识别并检测Cu2+和Al3+的荧光化学传感器分子以及基于罗丹明的开闭环原理设计并合成了1种化学传感器分子。因此，与传统检测金属离子的方法相比较而言，具有成本低、易操作、灵敏度高、选择性好以及良好的响应速度等优点的荧光化学传感器具有很好的发展与应用前景。