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近年来,超分子化学中主客体识别化学的研究越来越受到科学研究者的青睐,基于阴离子在环境、食品化学、药物化学等领域的重要作用,人们对阴离子的识别倍感兴趣,对阴离子识别和检测更受到关注。磷酸酯(如ATP)在代谢和生物过程中起到不可代替的作用,例如能量储存、细胞分裂、蛋白质磷酸化、信号传导、DNA复制和转录等。草酸含量的检测在食品化学和临床分析中具有重要的意义,例如尿液中草酸盐含量过高是肾衰竭、肾损伤、胰功能不全的暗示。因此,本论文依据文献合成大环多胺受体L、L1及其金属络合物,利用荧光和紫外-可见光谱研究其对磷酸酯和草酸等阴离子的选择性识别。重点开展了以下几方面的工作:
(1)研究了受体L在不同溶剂中的荧光光谱。在有机相中,受体的荧光光谱峰型相同但强度不同,只出现蒽环发射峰(约420 nm);在水相中,受体的荧光光谱除蒽环的发射峰外,在约500 nm处出现一个新的发射峰,该处的发射峰是受体中两蒽环间π-π堆积作用引起的。在中性水相中,研究了受体L能对不同金属离子进行选择性识别。Zn2+、Cd2+都使其荧光强度增强,但Cu2+使其荧光几乎完全猝灭,受体与Zn2+、Cu2+都是以1:2结合形成金属络合物。
(2)研究了络合物L·2Zn在不同pH、不同浓度的纯水相缓冲溶液中对磷酸酯等阴离子的选择性识别。实验结果表明,在水相(PH=7.2,[HEPES]=10 mM)的条件下,络合物L·2Zn对ATP、ADP、AMP、PPi有不同的选择性,其中络合物与ATP的结合能力最强,其结合常数达到105M-1,说明络合物L·2Zn对ATP具有较好的选择性。
(3)利用指示剂置换法,分别以荧光素钠和曙红Y为荧光指示剂,在水相中性条件下,研究了络合物L1·2Cu分别对磷酸酯和草酸等阴离子的选择性识别。在磷酸酯等阴离子中,络合物能选择性识别ATP,结合常数达到107M-1;在酸根离子中,络合物L1·2Cu能高度选择性识别草酸,其结合常数达到2.3×107M-1,并实现了在其它酸根离子(10倍)存在下也能高选择性高灵敏度的识别草酸。