基于罗丹明的荧光探针制备和性能研究

摘要 .................................................................................................................................. I ABSTRACT ........................................................................................................................... I I 目录 ............................................................................................................................... III 第一章绪论 (1)

1.1 引言 (1)

1.2 荧光 (1)

1.2.1 荧光的产生 (1)

1.2.2 影响荧光产生的因素 (3)

1.2.3 荧光猝灭 (4)

1.3 荧光探针的分类 (4)

1.3.1香豆素类荧光探针 (4)

1.3.2吡喃型氧杂蒽类荧光探针 (4)

1.3.3酞菁类荧光探针 (4)

1.3.4吖啶类荧光探针 (5)

1.4 荧光化学传感器的响应机理 (5)

1.4.1荧光共振能量转移(FRET） (6)

1.4.2光诱导电子转移(PET) (7)

1.4.3分子内电荷转移(ICT) (7)

1.5 罗丹明类染料 (8)

1.5.1 罗丹明类染料结构 (8)

1.5.2罗丹明染料的修饰类型 (9)

1.5.3罗丹明类荧光探针的发展近状 (11)

1.6 活性自由基聚合 (13)

1.7 聚N-异丙基丙烯酰胺 (15)

1.8 本论文的研究意义和研究内容 (17)

第二章实验部分 (18)

2.1 实验主要仪器和材料 (18)

2.1.1 仪器 (18)

2.1.2 试剂 (19)

2.2 试剂预处理 (19)

2.3 表征测试方法 (20)

第三章基于ATRP法合成的聚合物荧光探针及其性能研究 (22)

3.1 引言 (22)

3.2 聚合物荧光探针Rh6g-S-Br-PNIPAM的制备 (22)

3.2.1 Rh6g-NH2的合成 (22)

3.2.2 Rh6g-S的合成 (23)

3.2.3 引发剂Rh6g -S-Br的制备 (23)

3.2.4 Rh6g-S-Br-PNIPAM的制备 (24)

3.3 聚合物荧光探针Rh6g-S-Br-PNIPAM的表征与性能研究 (25)

3.3.1 聚合物荧光探针Rh6g-S-Br-PNIPAM的结构表征 (25)

3.3.2聚合物荧光探针Rh6g-S-Br-PNIPAM的水溶性与温敏性研究 (29)

3.4 聚合物荧光探针Rh6g-S-Br-PNIPAM对汞离子的检测 (31)

3.5 本章小结 (34)

第四章基于RAFT法合成的聚合物荧光探针及其性能研究 (35)

4.1引言 (35)

4.2聚合物荧光探针Rh6g-S-PNIPAM的制备 (35)

4.2.1 Rh6g-AM单体的制备 (35)

4.2.2 Rh6g-S-PNIPAM的制备 (36)

4.3聚合物荧光探针Rh6g-S-PNIPAM的表征与性能研究 (36)

4.3.1 聚合物Rh6g-S-PNIPAM的结构表征 (36)

4.3.2聚合物荧光探针Rh6g-S-PNIPAM的研究 (38)

4.3.3聚合物荧光探针Rh6g-S-PNIPAM的水溶性及温敏性 (41)

4.4聚合物荧光探针Rh6g-S-PNIPAM对Hg2+的检测 (44)

4.4.1聚合物对金属离子的识别 (44)

4.4.2 聚合物对汞离子浓度的响应性研究 (46)

4.4.3 在不同pH值条件下聚合物对Hg2+响应性 (47)

4.4.4 聚合物与汞离子化学计量比 (48)

4.5 本章小结 (48)

第五章结论 (50)

致谢 (51)

参考文献 (52)

第一章绪论

1.1 引言

正如我们所知道的，金属离子在环境、医学、化学等科学领域有着非常重要的作用作用[1]。如Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+等金属离子，是生命体中重要的组成部分。在生物体内，这些离子与体内分子发生化学或物理变化，有着重要的生物学功能，但摄入不当也会导致人体生理功能的紊乱[2]。另外，在近代工业技术不断发展过程中，重金属离子的污染问题也一直备受大家的关注，大量重金属的使用在增加经济效益的同时也带来了对环境污染、人类健康等不良影响。例如汞、铅、铬、镉等重金属离子，有潜在的致畸性和致癌性，并且对生物细胞有很大的毒害性，可破坏细胞内蛋白质、酶的合成，进而对人类的健康造成威胁。其中汞离子污染被认为是最危险、遍布最广的重金属离子污染，它可以与生物内蛋白质、酶的硫醇基团产生作用从而引起大脑、肾脏、中枢神经系统的功能紊乱[3-6]。另一方面，土地及废水中的汞元素可以转变为甲基汞，通过食物链累积于生物体内进而引起对人体严重的疾病[7-10]。所以，寻找出一种可以对金属离子，尤其是汞离子，进行及时检测的方法就显得尤为重要[11-13]。

到现在为止可以检测金属离子的方法主要有：分光光度计、原子吸收法(AAS)、高效液相色谱法(HPLC)、发射光谱法(AES)、化学发光法、电化学法、荧光分析法等[14-16]。与这些传统的检测方法相比，光学检测法，如比色和荧光，是最方便的检测方法之一。比色信号模块可以使我们通过肉眼看到物质颜色的变化[17-19]，而荧光分子探针则具有操作简单、价格便宜，且选择性好、灵敏度高、检测限低、响应时间短、适应环境能力强等特点[20-25]、同时荧光分子探针也可以对金属离子可实现细胞内检测，从而在生物等方面具有潜在的应用价值[26-28]。

1.2 荧光

1.2.1 荧光的产生

1852年，Geroge G. Stokes在研究奎宁和叶绿素时，用分光光度计观察到奎宁和叶绿素的荧光波长长于入射光的波长，他们认为这种现象是物质吸收光能后发射出不同波长的光导致的，而不是光的漫射导致的，从而引出了新的概念：光的光发射。在1864年Geroge G. Stokes首次强调把荧光作为相应的分析手段。1867年则通过测定铝-桑色素配合物的荧光来测得Al3+含量，这标志着人类运用荧光作为分析测试手段的开始。荧光的具体概念为：当可见光照射到这些荧光物质上时，经过这一物质的能以不同波长和发射强度发射出来，但是移走可见光，这些不同波长的光逐渐消失，我们称这种