光电双响应型杯芳烃的合成及其阴离子识别性能研究

由于阴离子在生命科学和环境科学等领域的重要作用和它特殊的结构特点，阴离子化学传感一直是超分子科学的一个研究热点。本申请是在申请者近年来从事杯芳烃及其分子识别性能研究的基础上，结合近年来阴离子识别的研究进展及杯芳烃特殊的拓扑结构和优异的反应特点，以杯芳烃为分子平台设计合成了一类基于酰胺、硫脲、三氮唑等多识别位点的光电双响应型阴离子化学传感器。通过改变桥连基团的大小和长度来改变不同识别位点的相对位置，实现对特定客体阴离子识别的选择性；通过引入芘、二茂铁等优异的荧光和电活性基团，结合荧光分析和电化学分析方法实现该类主体分子阴离子传感的灵敏度。同时，结合核磁共振谱的分析探讨该类主体分子的阴离子响应机理，进一步阐释分子识别与超分子体系形成的规律。建立一套基于杯芳烃受体高选择性、高灵敏度的阴离子识别方法，为阴离子的检测提供一定的实验基础。

电化学传感器与荧光传感器在分子识别领域具有广泛的应用，但二者都有一定的局限性。本项目结合二者的优势，获得光电双响应材料，实现单一信号无法获得的高选择性、高灵敏度的分子识别目标。杯芳烃分子具有良好的分子选择性络合能力和易衍生性能，可作为分子识别的平台分子。在本项目的执行过程中，我们按原定的任务计划开展了相关研究，并取得了预期的研究成果。（1）以杯[4]芳烃为分子平台设计合成了三类基于酰胺、三氮唑等多识别位点的杯芳烃主体分子及其修饰界面；（2）通过荧光光谱(FL)、紫外光谱(UV)以及电化学分析(EA)考察了所合成杯芳烃主体分子在溶液中对离子及有机分子的识别性能；（3）通过荧光光谱(FL)、电化学分析(EA)方法及接触角(CA)表针法考察了界面材料对离子、离子对及有机小分子的识别性能。获得了对氟离子、氯离子咪唑盐、扁桃酸等离子和分子具有选择性识别性能的杯芳烃识别体系。同时，结合核磁共振谱的分析探讨了该类主体分子的分子识别机理。这些结果为多响应杯芳烃分子、杯芳烃修饰界面的设计合成及其应用提供了一定的实验基础。在本项目的资助下，我们已正式发表SCI收录研究论文16篇。