[发明专利]一种三维镉配合物合成及作为荧光探针的应用

说明书

本发明提供一种镉金属配合物，制备方法及其在三价铁离子(Fe³⁺)、碳酸根离子(CO₃^2‑)检测方面的应用。所述配合物的化学式为[Cd(L)(1，10‑Phen)]_n，其中，H₂L＝3，3’‑(1H，1’H‑2，2’‑联咪唑‑1，1’‑二亚甲基)苯甲酸，1，10‑Phen＝1，10‑菲罗啉；所述镉金属配合物为镉离子通过与L^2‑和1，10‑Phen配体自组装而成三维结构。实验结果表明：该镉配合物具有很好的荧光性质，可高效检测水中铁离子和碳酸根离子，结构稳定，可重复使用，在环境污染检测领域具有潜在的应用价值。该配合物合成工艺简单，反应条件温和，使用方便，为环境中有害物质的检测提供了一种新的手段。

技术领域

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，具体涉及到一种以3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸和1，10-菲罗啉为配体的三维镉配合物的制备及作为三价铁离子(Fe³⁺)、碳酸根离子(CO₃^2-)荧光探针的应用。

背景技术

相比于传统发光材料，配合物荧光材料因同时具有无机材料高化学稳定性和有机材料高量子产率而备受关注。配合物荧光性能受自身金属离子的电子构型和能级、配位构型和配位环境、配体以及外界条件如溶剂(溶液荧光)、温度等因素影响。特别是结构中具有孔道、裸露金属位点、具有路易斯酸或者碱性位点的活性有机基团的配合物，他们能够有效与客体分子(包含阴离子、金属阳离子和有机小分子)进行主客体相互作用，并将作用结果直接反映在该物质荧光变化中，使其在有机物检测、金属离子检测、温度探针、pH探针和活性探针等方面表现出良好的应用价值。一系列的荧光探针配合物已被报道，但是能同时检测多种客体的荧光探针配合物报道比较少。

金属离子的存在与现代人类的生活密切相关：一方面，随着现代工业的迅速发展，采矿、工业废气、废水排放等环境污染问题日趋严重，并使重金属离子进入生物体内，造成生物体的慢性中毒。另一方面，金属离子也是生物和人体必不可少的组成元素。因此，快速、方便、准确检测金属离子非常重要的。

铁是一种生物体中微量的过渡金属元素，在人体内参与多种酶和免疫系统的组成，也是血红蛋白的主要组成部分，体内铁元素不足或者过量将引起诸多疾病，影响人体健康。但是如果人体内的铁含量过剩，则会导致人体脏器的结构发生变化导致病变；如肝纤维化等，严重者会危及生命。碳酸根对于调节人体酸碱平衡、维持人体内环境稳态有重要作用。碳酸钠和碳酸氢钠混合而成的酸性缓冲剂，可以维持人体胃pH相对稳定；碳酸氢钠为弱碱性物质，当胃酸(主要是盐酸)过多时，碳酸钠与盐酸反应生成碳酸氢钠，可以增高pH；当胃酸较少，胃环境pH较高时，碳酸氢钠又可与强碱性物质反应生成碳酸钠，碳酸钠呈弱碱性，因此可以降低胃环境的pH，达到双向调节作用，以保持胃环境pH相对稳定。因此，快速、方便、准确检测三价铁离子和碳酸根离子非常重要的。

3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸是配位能力较强的桥连配体：在这个配体的两端具有两个羧酸基，两个苯环之间通过联咪唑连接，有利于配合物的合成；它可以部分或完全去质子化，允许与金属离子有不同的配位模型，易合成具有不同维数的金属配合物，而合成不同维数的结构是完成器件化至关重要的一步。

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，涉及具有三维镉金属荧光配合物的合成，更具体的说是以3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸为配体的镉配位聚合物的合成及其作为荧光探针应用。本文分别采用二价镉离子作为主体，以3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸为配体，探究不同溶剂分子对金属配合物的荧光性能影响，同时具有三维结构的镉荧光配合物对三价铁离子、碳酸根离子都表现出明显的荧光淬灭效应，作为荧光探针材料可以应用在离子检测和分析研究，具有一个广阔的应用前景。