基于氮杂环卡宾金属配合物荧光探针的制备及多功能识别性能

The fluorescence probe can give optical signal change when it combined with guest, and this method brings great convenience toward the detection of guest. Therefore, this type of probe has been widely used in chemistry, life sciences, and environmental science. Organometallic compounds are one of important fluorescence probes, and they have some unique property as probes. The purpose of this project is to prepare box N-heterocyclic carbene (NHC) metal complexes with multi-hydrophilic groups. Then, to research the selective recognition capacity of box complexes as fluorerecenc probes for guests in aqueous mediumon through fluorescent changes and quantum chemical calculations, and to develop a kind of new multifunctional fluorescence probe with application prospect. The characteristics of box NHC metal complexes are：(1) The structures of boxes can be fixed easily, and their sizes can be adjusted, and there are several binding sites on the walls of boxes. These box complexes can recognize selectively different types of guests according to the sizes of boxes. (2) There are multi-hydrophilic groups on the walls of boxes. The regognition precess of host for guests can be proceeded in aqueous medium. This research has great significance on the environmental protection and the application of probes.

由于荧光探针与客体结合后能够给出光学信号变化，给检测带来极大方便，因此这类探针在化学、环境科学和生命科学中得到了广泛应用。金属有机化合物是重要的荧光探针之一，它们作为探针有其独特之处。本项目研究宗旨是制备含有多个亲水基团的盒状氮杂环卡宾金属配合物，然后以这些盒状配合物作为荧光探针，通过荧光变化和量子化学计算相结合的方法，研究它们对阳离子、阴离子和中性分子在水介质中的选择性识别能力，开发一类具有应用前景的新型多功能荧光探针。这类盒状金属配合物作为荧光探针的特点是：(1)盒的结构容易固定，盒的大小可以调整，盒壁上有多个用于捕获客体的键合点，它们可以通过多种作用力将客体包结在盒中，根据盒大小的不同可以有选择地识别不同类型的客体；(2)在盒壁上有多个亲水基团，主体对客体的识别过程可以在水介质中进行，这对于环境保护和探针的实用性具有重要意义。

由于荧光探针与客体结合后能够给出光学信号变化，给检测带来极大方便，因此这类探针在化学、环境科学和生命科学中得到了广泛应用。金属有机化合物是重要的荧光探针之一，它们作为探针有其独特之处。本项目的主要工作包括：合成一系列的双齿和多齿苯并咪唑（或咪唑）盐以及它们的N-杂环卡宾金属配合物，然后以这些金属配合物作为主体化合物，研究它们对客体（阳离子、阴离子和中性分子）的选择性识别能力。共合成了10个类型50余种苯并咪唑（或咪唑）盐和30余种N-杂环卡宾金属配合物。配体和金属配合物的结构通过1H NMR谱、13C NMR谱、元素分析和X-ray晶体衍射等进行了表征。对若干种环状金属配合物的选择性识别能力通过荧光光谱、紫外光谱、核磁、红外光谱和质谱等进行了研究，了解了环状金属配合物能够识别客体的一些规律。另外，由于咪唑或苯并咪唑盐的双齿或多齿化合物易与客体通过氢键等作用力结合，因此它们作为主体化合物对客体具有良好的捕获能力，因此也对它们作为主体化合物在主客体化学领域的识别性能进行了研究。这项研究对推动N-杂环卡宾金属配合物以及双齿或多齿咪唑或苯并咪唑盐在分子识别方面的应用具有重要意义。这些荧光探针在医学、生物和环境等领域具有良好潜在的应用价值。本项研究到目前为止共发表论文20篇，其中在SCI收录期刊发表论文18篇，影响因子大于3的12篇，正文核心期刊2篇；获得授权国家发明专利11项。