臺灣博碩士論文加值系統

我們設計了兩個簡單且水溶性高的希夫鹼基的感測器B和C，而這兩個化合物是由兩個萘的螢光基團和aminoethylene鍵結所組成，可以藉由一步反應而被簡單合成。此外，我們也對市售可得的化合物A在金屬離子和陰離子的傳感特性感到興趣。本研究在95％酒精的環境下研究這些金屬離子和陰離子傳感特性，所有的合成和溶劑的使用是符合綠色化學。
化合物A對於CN(I)離子具有turn-on形式且具有螢光選擇性，經由我們的觀察螢光增強效率約110％。另外，它也對Cu(II)離子有選擇性，而經過我們的研究螢光淬熄效率約95％。
化合物B對於Zn(II)離子和HSO4(I)離子都具有turn-on形式且具有螢光選擇的現象。我們觀測到對Zn(II)離子和HSO4(I)離子的螢光增強效率分別約為17000％和90％。
化合物C對於Zn(II)離子具有turn-on形式且螢光選擇的現象。我們觀測到的螢光增強效率約為9500％。

We design two simple and water-soluble Schiff base receptors B and C that are composed of two naphthalene fluorophores and aminoethylene linker. They were synthesized by a simple one step reaction. In addition, we also interested in investigated the metal ion and anion sensing properties of the purchased compound A. Their metal ion and anion sensing properties were investigated in 95% alcohol. All of the synthesis and the use of solvent are in compliance with the Green Chemistry.
Compound A exhibits a turn-on type response and highly selective fluorescence behavior for CN(I) ion. The observed enhance efficiency were nearly 110%. In addition, it also show the selectivity toward Cu(II) ion. The observed quenching efficiency were nearly 95%.
Compound B exhibits a turn-on type response and highly selective fluorescence behavior for Zn(II) ion and HSO4(I) ion. The observed enhancement efficiency were nearly 17000% and 90% for Zn(II) ion and HSO4(I) ion, respectively.
Compound C exhibits a turn-on type response and highly selective fluorescence behavior for Zn (II) ion. The observed enhance efficiency were nearly 9500%.

英文摘要……………………………………………………………………………..Ⅰ
中文摘要……………………………………………………………………………..Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………..Ⅲ
圖目錄………………………………………………………………………………..Ⅴ
式圖及附圖目錄……………………………………………………………………..Ⅹ
公式………………………………………………………………………………..ⅩⅠ
第一章 緒論…………………………………………………………..………………1
1-1 分子辨識…………………………………………………………….………1
1-2 化學感測器…………………………………………………………….……3
1-3 螢光化學感測器的架構與特性……………………………………………5
1-4 影響螢光化學感測器的機制………………………………………………8
第二章 實驗部分……………………………………………………………………11
2-1 研究動機…………………………………………………...………………11
2-2實驗儀器與藥品.……………………………………………...……………12
2-3 合成策略…………………………………………………………...………13
2-4實驗步驟……………………………………………………………...……14
第三章 結果與討論…………………………………………………………………16
3-1 化合物A的陽離子篩選和量測結果與討論……………………...………17
3-2 化合物A的陰離子篩選和量測結果與討論……………………………...25
3-3 化合物B的陽離子篩選和量測結果與討論……………………………..33
3-4 化合物B的陰離子篩選和量測結果與討論……………………………..40
3-5 化合物C的陽離子篩選和量測結果與討論……………………………..48
3-6 化合物C的陰離子篩選和量測結果與討論……………………………..56
第四章 結論…………………………………………………………………………59
第五章 參考文獻……………………………………………………………………60
第六章 附圖…………………………………………………………………………62

圖目錄
圖一 分子辨識的主要原則…………………………………………………………..1
圖二 感測器的組成…………………………………………………………………..2
圖三 利用氫鍵鍵結的化學感測器…………………………………………………..3
圖四 利用取代方式的化學感測器…………………………………………………..3
圖五 利用不可逆的化學反應的化學感測器………………………………………..4
圖六 螢光化學感測器的架構示意圖………………………………………………..5
圖七 感測器在OFF的狀態…………………………………………………………..8
圖八 感測器在ON的狀態…………………………………………………………...8
圖九 剛性平面結構對螢光的影響…………………………………………………10
圖十 亞胺的立體異構物對螢光的影響……………………………………………10
圖十一 化合物A (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………18
圖十二 化合物A (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………18
圖十三 化合物A (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………19
圖十四 化合物A (25 μM)與各10當量的Cu(II)離子混合其他各種金屬離子的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液……………………………20
圖十五 化合物A (25 μM)對Cu(II)離子的Job plot (435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………20
圖十六 化合物A (25 μM)對Cu(II)離子的滴定曲線圖(435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………21
圖十七 化合物A (25 μM)對Cu(II)離子的Sterm-Volmer plot (435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………22
圖十八 化合物A (25 μM)對Cu(II)離子的UV滴定光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………………………22
圖十九 化合物A (25 μM)對Cu(II)離子的螢光滴定光譜(λex. = 317 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………23
圖二十 化合物A錯合Cu(II)離子之後的變化……………………………………..23
圖二十一 化合物A對Cu(II)離子的NMR 滴定圖；溶劑：CD3OD……………….24
圖二十二 化合物A (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………25
圖二十三 化合物A的簡易試紙對Cu(II)離子和CN(I)離子做檢測…………………26
圖二十四 化合物A (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………27
圖二十五 化合物A (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………27
圖二十六 化合物A (25 μM)與各10當量的CN(I)離子混合其他各種陰離子的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………28
圖二十七 化合物A (25 μM)對CN(I)離子的Job plot (435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………29
圖二十八 化合物A (25 μM)對CN(I)離子的滴定曲線圖(435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………30
圖二十九 化合物A (25 μM)對CN(I)離子的Hill plot (435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………30
圖三十 化合物A (25 μM)對CN(I)離子的UV滴定光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………………………31
圖三十一 化合物A (25 μM)對CN(I)離子的螢光滴定光譜(λex. = 317 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………31
圖三十二 化合物A錯合CN(I)離子之後的變化…………………………………..32
圖三十三 化合物A對CN(I)離子的NMR 滴定圖；溶劑：CD3OD………………..32
圖三十四 化合物B (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………33
圖三十五 化合物B (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………34
圖三十六 化合物B (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………34
圖三十七 化合物B (25 μM)與各10當量的Zn(II)離子混合其他各種金屬離子的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………35
圖三十八 化合物B (25 μM)對Zn(II)離子的Job plot (448 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………36
圖三十九 化合物B (25 μM)對Zn(II)離子的滴定曲線圖(448 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………37
圖四十 化合物B (25 μM)對Zn(II)離子的Hill plot (435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………37
圖四十一 化合物B (25 μM)對Zn(II)離子的UV滴定光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………………………38
圖四十二 化合物B (25 μM)對Zn(II)離子的螢光滴定光譜(λex. = 307 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………38
圖四十三 化合物B錯合Zn(II)離子之後的變化…………………………………..39
圖四十四 化合物B對Zn(II)離子的NMR 滴定圖；溶劑：CD3OD………………..39
圖四十五 化合物B (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………40
圖四十六 化合物B (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………41
圖四十七 化合物B (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………42
圖四十八 化合物B (25 μM)與各10當量的HSO4(I)離子混合其他各種陰離子的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………43
圖四十九 化合物B (25 μM)對HSO4(I)離子的Job plot (448 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………43
圖五十 化合物B (25 μM)對HSO4(I)離子的滴定曲線圖(448 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………44
圖五十一 化合物B (25 μM)對HSO4(I)離子的Hill plot (435 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………45
圖五十二 化合物B (25 μM)對HSO4(I)離子的UV滴定光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液……………………45
圖五十三 化合物B (25 μM)對HSO4(I)離子的螢光滴定光譜(λex. = 307 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………46
圖五十四 化合物B錯合HSO4(I)離子之後的變化………………………………..46
圖五十五 化合物B對HSO4(I)離子的NMR 滴定圖；溶劑：CD3OD……………..47
圖五十六 化合物C (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………48
圖五十七 化合物C (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………49
圖五十八 化合物C (25 μM)與10當量的金屬離子混合溶液的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………………50
圖五十九 化合物C (25 μM)與各10當量的Zn(II)離子混合其他各種金屬離子的螢光放射光譜強度；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………51
圖六十 化合物C (25 μM)對Zn(II)離子的Job plot (450 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………51
圖六十一 化合物C (25 μM)對Zn(II)離子的滴定曲線圖(450 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………52
圖六十二 化合物C (25 μM)對Zn(II)離子的Hill plot (450 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………53
圖六十三 化合物C (25 μM)對Zn(II)離子的UV滴定光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………………………53
圖六十四 化合物C (25 μM)對Zn(II)離子的螢光滴定光譜(λex. = 308 nm)；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………54
圖六十五 化合物C錯合Zn(II)離子之後的變化…………………………………..54
圖六十六 化合物C對Zn(II)離子的NMR 滴定圖；溶劑：CD3OD……………….55
圖六十七 化合物C (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液…………………………………………56
圖六十八 化合物C (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：EtOH/H2O (95/5, v/v)溶液………………………………………………………57
圖六十九 化合物C (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的紫外光-可見光吸收光譜；溶劑：MeOH……………………………………………………………………58
圖七十 化合物C (25 μM)與10當量的陰離子混合溶液的螢光放射光譜；溶劑：MeOH………………………………………………………………………………...58
式圖及附圖目錄
式圖一 化合物B、C的合成路徑…………………………………………………13
附圖一 化合物A之1H NMR(CDCl3)光譜圖………………………………………62
附圖二 化合物A之13C NMR(CDCl3)光譜圖…………………………………...…62
附圖三 化合物A之DEPT135 NMR(CDCl3)光譜圖………………………………63
附圖四 化合物A之DEPT90 NMR(CDCl3)光譜圖………………………….……63
附圖五 化合物B之1H NMR(CD3OD)光譜圖……………………………….……64
附圖六 化合物B之13C NMR(CD3OD)光譜圖……………………………………64
附圖七 化合物B之DEPT135 NMR(CD3OD)光譜圖…………………….………65
附圖八 化合物B之DEPT90 NMR(CD3OD)光譜圖………………………………65
附圖九 化合物B之COSY NMR(CD3OD)光譜圖…………………………………66
附圖十 化合物B之HSQC NMR(CD3OD)光譜圖…………………………………66
附圖十一 化合物B之Mass光譜圖………………………………………….……67
附圖十二 化合物C之1H NMR(CDCl3)光譜圖……………………………………67
附圖十三 化合物C之13C NMR(CDCl3)光譜圖……………………………...……68
附圖十四 化合物C之DEPT135 NMR(CDCl3)光譜圖……………………………68
附圖十五 化合物C之DEPT90 NMR(CDCl3)光譜圖……………..………………69

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