基本信息
- 项目名称：
- 新颖六核Ru(II)多吡啶配合物的合成及其pH发光传感行为的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 对外界刺激敏感的分子在分子开关方面的潜在应用价值引起了科研工作者的广泛关注，质子的转移就是外界最简单的刺激条件之一，可导致配合物的性质发生转化。钌(II)多吡啶配合物丰富的光物理和氧化还原性质容易受外界环境的影响，并且被证实在pH发光传感器方面有着良好的应用价值。本文合成了一个含有咪唑环的新颖六核钌(II)多吡啶配合物
- 详细介绍：
- 本文合成了一个含有咪唑环的新颖六核钌(II)多吡啶配合物，该配合物的咪唑环不与钌中心配位，因此发光性能优良。通过分光光度滴定和荧光滴定研究了pH值的改变对配合物性质的影响，配合物的荧光强度受pH值影响较大，发光“开-关”比为4:1，因此该配合物在pH传感器方面有着潜在的应用价值。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 对外界酸碱环境变化敏感的分子器件由于具有巨大的潜在应用价值而引起了人们的广泛重视，然而，到目前为止，pH传感器的研究主要集中在有机分子上，金属配合物作为pH传感器的潜在能力还没有得到充分的开发。基于钌多吡啶配合物优良的光学性质，本文设计并合成了一个新颖六核Ru(II)多吡啶配合物并对其进行pH发光传感行为的研究，为合成新型的pH传感器提供了新的方法和路线。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：运用质谱和核磁对配体及配合物进行了表征，利用紫外-可见光谱和荧光光谱对配合物的pH传感行为进行了探索，发现随着溶液pH值变化，配合物的电荷密度也随之相应发生变化，从而导致配合物的紫外可见光谱和荧光光谱性质发生改变。 先进性：（1）对于金属中心为六的配合物作为pH发光传感器是首次报道；（2）该配合物的“开/关”比达到4:1，荧光被有效淬灭。
应用价值和现实意义
- 由于配合物对外界酸碱环境变化敏感，通过进一步的修饰，可利用这些配合物实时测定环境pH值的变化，为环境的酸碱监控提供一个有力的技术支持；可以把这些配合物制成目标靶向分子，测定生物体内pH值的变化，检测生物体的健康状况。
学术论文摘要
- 对外界刺激敏感的分子在分子开关方面的潜在应用价值引起了科研工作者的广泛关注，质子的转移就是外界最简单的刺激条件之一，可导致配合物的性质发生转化。钌(II)多吡啶配合物丰富的光物理和氧化还原性质容易受外界环境的影响，并且被证实在pH发光传感器方面有着良好的应用价值。本文合成了一个含有咪唑环的新颖六核钌(II)多吡啶配合物，该配合物的咪唑环不与钌中心配位，因此发光性能优良。通过分光光度滴定和荧光滴定研究了pH值的改变对配合物性质的影响，配合物的荧光强度受pH值影响较大，发光“开-关”比为4:1，因此该配合物在pH传感器方面有着潜在的应用价值。
获奖情况
- （1）2011年3月在曲靖师范学院第六届学生课外科技创新大赛获“特等奖”。 （2）2011年5月在云南省第六届大学生课外科技创新大赛获“三等奖”。
鉴定结果
- 无
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 人工模拟生命的过程，是生物工程的研究核心。在研究过程中，科学家采用生物传感器检测生物体内所发生的变化，即将生物传感器与被测单元通过各种方式“组装”起来，通过调控单元完成开关动作。经过精心设计的荧光分子开关，可以制成各种智能化的生物传感器。 荧光分子开关是超分子化学的重要组成部分，其特点为可实现“开-关”动作，实现人与分子的“对话”。荧光分子开关在对客体的分析和检测中具有突出优点，如通过荧光强度的变化可以直观地体现客体的存在，方法简单、安全、灵敏度高，甚至单个分子也可检测；测量是非侵入性的，对样品不具破坏性。近年来荧光分子开关在环境分析、临床医学和显微技术等领域得到了广泛的应用。利用环境酸碱度的变化来调控分子实现“开-关”动作是目前研究热点之一，钌(II)多吡啶配合物具有丰富的光物理和电化学性，且容易受外界环境酸碱的影响，因此目前国内外众多的科研工作者都在开展这一方面的研究。 配合物1-4都是利用羟基负离子的质子化实现荧光off-on开关行为的。在化合物3中，羟基和吡啶环分别处于苯环的1、4位，此时酚羟基的去质子化对荧光的淬灭作用远高于配合物4。 Grigg等通过在母体Ru(bpy)32+中引入对叔丁基杯4芳烃合成得到化合物5a-b。他们发现由于分子内光诱导电子转移，降低pH值导致5a的发光淬灭，但是在远端的羟基处引入正丁基后，5b的发光不随pH值的改变而改变，这主要是在远端的羟基处引入正丁基能大大降低分子内光诱导电子转移速度，从而也大大减弱pH值对化合物发光的影响。Ru(II)配合物6和7是利用羧酸根的质子化以实现对荧光on-off行为的调控。 化合物8和化合物9都是利用咪唑环上的氮原子在不同pH值下与质子的结合能力不同，从而呈现荧光的of-on-off'响应。以配合物8为例，在酸性条件下，咪唑环上的氮原子得到质子，配合物以8a的形式存在，荧光实现off-on响应，在碱性条件下，咪唑环上的氮原子失去质子，配合物以8b的形式存在，荧光实现on-off响应。除了这几个例子之外，国内外还有多个课题组在钌配合物的pH发光传感器方面也做出了很多优秀的工作。
