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酰腙类衍生物作为阴离子荧光探针的研究

来源:飒榕旅游知识分享网
第24卷第8期 2012年8月 化学研究与应用 Chemical Research and Application Vo1.24,No.8 Aug.,2012 文章编号:1004—1656(2012)08—123 1-04 酰腙类衍生物作为阴离子荧光探针的研究 刘艳红,刘 阁 . (赤峰学院化学系,内蒙古赤峰024000) 摘要:本文设计合成了含偶氮酰腙类受体分子1,2-羟基_5一(4一硝基苯偶氮基)苯甲醛.p一硝基苯甲酰腙。用 UV-Vis和荧光光谱考察了其与AcO一、H:P04一、F一、C1 、Br一和I一阴离子的作用。当加入AcO一、F一和H:PO 。 时,受体分子的吸收光谱发生明显的红移,同时溶液颜色由无色变为紫红色。更为重要的是受体1对阴离子 表现出荧光光谱的比率变化。最后通过在DMSO—d6中的核磁滴定实验研究受体1和F一相互作用的本质。 关键词:酰腙;合成;裸眼识别;比率荧光;PCT 中图分类号:0657.3 文献标识码:A A ratiometric fluorescence anion probe based on acyl—hydrazone derivative LIU Yan-hong,LIU Ge’ (Department of Chemistry,Chifeng University,Chifeng 024000,China) Abstract:A new anion receptor 1 based on Acyl-hydrazone derivative was designed and synthesized,2-hydmxy-5-(4・nitropheny- laz0)一benzaldehyde—P-Nitrobenzoylhydrazone.The binding properties of the receptor with anions such as AcO一,H2PO4一,F。,CI一, Br and I—wel'e investigated by UV-Vis and fluorescent titrations.Upon addition of AcO一,H2PO4一,F ,the receptor 1 exhibited a red shift in UV-vis spectrum,accompanied by visible color changes from colorless to purple.The more important is that receptor 1 showed a ratio change of lfuorescence.The further insights to the nature of intemctions between the sensor 1 and F—were investiga- ted by H NMR titration experiments in DMSO.d6. Key words:acyl—hydrazone;synthesis;naked—eyes recognition;ratiometric fluorescence;PCT 阴离子识别是当前超分子化学研究的重要内 容之一,越来越多的对阴离子有识别作用的受体 被设计和合成¨引。目前大量的工作集中于设计 光诱导电荷转移(PCT)[4-8]。这些荧光识别机理 并合成能够将分子识别并通过分子的荧光信号有 效表达的复杂荧光分子,而应用于阴离子荧光识 别的荧光原理有分子内电荷转移(ICT)、光诱导电 中,基于光诱导电荷转移(PCT)机制的比率荧光 受体因其具有高灵敏性和高选择性受到越来越多 重视【9.1oJ。但是,基于光诱导电荷转移(PCT)机制 比率荧光传感器文献却很少有报道。为此,本文 设计合成了基于酰腙类衍生物的比率荧光及比色 子转移(PET)、激基缔合物、金属到配体的电荷转 移(MLCT)、激发态的分子内质子转移荧光调控及 阴离子传感器1。受体l的合成路线见Scheme 1。 收稿日期:2011-09-05;修回日期:2011・10-25 研究项目:内蒙古自治区高等学校自然科学基金(NG09168)资助 联系人简介:刘阁(1961-),男,教授,研究方向为超分子化学。E-mail:liu_ge2008@163.COrn 第8期 刘艳红等:酰腙类衍生物作为阴离子荧光探针的研究 1233 物的光谱向长波方向移动。另外,在413 nm处观 察到清晰的等吸收点指示了在阴离子与受体1之 间形成了具有确定定量比的超分子化合物。加入 F一和H po4-得到相同的结果。然而,向受体1的 DMSO溶液中分别慢慢加入10倍量的卤素阴离子 (cr、Br一、I一)的四丁基铵盐时,对受体1的吸收光 谱影响非常小,甚至可以忽略,显示出受体1对 F一、AcO一和H PO 一的较高的识别能力。 2.3主客体作用的荧光光谱分析 2O 应,可以用光诱导的电荷转移(PCT)机理来解释。 在这个传感器分子中,电子给体(一NH作为结合 位点)与荧光信号基团(酰基苯)形成共轭。在结 合位点与阴离子相互作用下,会对发色体的推一 拉电子作用产生影响,伴随着荧光基团的偶极矩 的变化,引起了光诱导电荷转移(PCT)的发生,表 现为受体1对阴离子的比率荧光响应。 2.4主客体结合常数的测定 根据阴离子配合物在最大吸收波长530 nm 处吸光度值随阴离子浓度变化曲线与文献所报道 的1:1型配合物的曲线形状一致…J,按1:1型主. 客体配合物拟合方法,按下式可计算出阴离子配 合物的稳定常数¨ 。 1 5 .著 。 至 5 400 450 500 Wavelength/nm 550 A=Ao+(Ali 一A0){c +cc+1/ 一[(c + cG+1/ ) 一4cHcc] }/2cH 其中A。, ,A。; 分别为受体分子及当阴离子存 在时的吸光度和吸光度变化的极限值;C 为受体 的浓度;c。为加入阴离子的浓度; 为阴离子一受 图3受体分子1(2xlO mol・L ) 的DMSO溶液中加入AcO一的荧光发射光谱图 Fig.3 Fluorescent spectra of 1(2xlO tool・L )in DMSO after the addition of AcO一 tl1e anion concentration 体配合物的稳定常数。根据上述公式计算得到配 合物的稳定常数列于表1。结果表明,受体分子1 与AcO一的结合能力最强,较高的结合常数表明该 配合物有很好的稳定性。受体1与AcO一,F一和 H po4-三种阴离子的结合能力不同,受体I对阴 离子识别能力的大小顺序为:AcO一>r>H:PO 一>> 图3展示了阴离子AcO一诱导的受体1的荧光 强度的变化。以波长为365 llm的光作为激发波 长,自由的受体分子在波长410 nm和大约470 nm 处分别有一个发射带。当AcO一慢慢滴加后,在 410 nm处的荧光强度增大,而在大约470 nm处发 cl一一Br一~I一。这主要与阴离子的碱性及其与受 体分子1的空间构型匹配有关。 射带减小。受体1的这种对阴离子的比率荧光响 表1 DMSO中受体分子1与阴离子配合物的稳定常数Kass(tool~・L) Table 1 Association constants 。(tool~・I )between receptor 1 and anions in DMSO 。The Association constants were determined bv the UV・vis spectra bThe Association constants were determined by the fluorescence spectra 2.5识别机理及结合模式探讨 面积减小,并展示了一个向低场的位移。说明当 图4展示了加入不同倍量的F一导致受体1的 DMSO—d 溶液(1×10 mol/L)中 H NMR谱图的 变化。图中明显地观察到12.47 ppm的峰归属到 一加入客体阴离子F一时一OH质子和一NH质子均 参与形成氢键配合物。苯环上的质子信号呈现轻 微高场位移,表明了对苯环通过键作用的影响,致 使电子密度增加。据uV—vis光谱滴定、荧光光谱 滴定和 H NMR滴定的结果,建议主一客体在溶液 OH和11.89 ppm的峰归属到一NH,在添加不 同量的F一(0.5~2倍量)时,质子峰形变宽,积分 1234 中的结合模式被描述在Scheme 2中。 化学研究与应用 第24卷 ∞ 芑 >. 1 3 l2 11 l0 ppm 9 8 图4在r存在时DMSO—d6中受体分子1的 H NMR谱图 Fig.4 H NMR spectra of receptor 1 and in the presence of F—in DMSO・d6 Scheme 2受体1与A一结合方式图 Scheme 2 The proposed binding mode of receptor 1 and A一 3 结 论 本文利用简便的方法合成了一个具有比率荧 光响应的含偶氮基酰腙类衍生物的新型阴离子探 针。考察了其对AcO一、H PO4一、F一、C1一、Br一和I一离 参考文献: [1]Chen C L,Lin T P,Chen Y s,et a1.Probing receptor-anion interactions by ratiometric chemosensors containing pyr— 子的识别作用。发现AcO一、H po4-和F一的引人可 使溶液由无色变为紫红色,实现了裸眼检测识别。 由于光诱导电荷转移(PCT)的机制,探针展示了 比率荧光响应。因此,受体1在阴离子识别上具 有潜在的应用价值。 proton transfer sinalging mechanism[J].Org Lett,2003,5 (15):2667-2670 olrecarboxamide interacting sites[J].Eur J Org Chem, 2007,27(24):3999-4010. 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