摘 要

在18世纪末期，人们第一次发现了镧系金属元素。到如今200多年，得到了非常广泛的应用。镧系金属在电、光、磁等许多方面，皆具有非常独到的性质，被广泛应用于照明、有机发光二极管与光纤电信通信、医疗成像等方面，因此被称作21世纪时期的新兴材料宝库。镧系金属配合物在发光方面有许多优势，首先，它们具有长荧光寿命，大斯托克斯偏移和窄峰峰值;其次，由于它们的荧光照射时间比背景荧光长得多，因此可以开发荧光光谱的及时照明方法,显着降低荧光照度干预并实现高灵敏度检测。由于4f轨道对锶中的电子的保护作用，有必要使铪从发色团配体的激发中释放强烈的荧光作为“天线”。因此，设计“天线”成为镧系元素的金属荧光是合理的，同时也是必不可少的。 多元羧酸可提供多个配位位置，可以减少因通过金属螯合物形成溶剂分子与配合物的溶剂的振动引起的非放射性荧光衰减具有良好的稳定性和在水中具有高溶解度。

本课题拟在多羧酸多齿配体的基础上进行修饰，设计、合成含有不同“天线”基团的镧系金属配合物并分别进行荧光性质测定，并分析配合物结构对荧光的影响，以此来设计更好的镧系荧光探针。

关键词：镧系荧光探针 天线 多羧酸多齿配体

Design, synthesis and properties of lanthanide complex fluorescent probe

Abstract

Lanthanide metals have been widely used in analysis and detection, optical materials and medical diagnosis due to their unique physical optics and coordination chemical properties. Lanthanide metal complexes have many advantages in luminescence. First, they have long fluorescence life, large stokes displacement and narrow peak emission peak. Second, due to its fluorescence life far longer than the background fluorescence, based on the development of time-resolved fluorescence spectrum analysis method can eliminate the interference of background fluorescence, greatly to achieve high sensitivity of detection. Because of terbium sub-levels electronic shielding to 4 f orbit, need through the as "antenna" chromophores ligand excited terbium can emit strong fluorescence, so the reasonable design "antenna" is the key to the success of fluorescent lanthanide metal complexes. More carboxylic acid with fitness provide multiple loci, can reduce the vibration due to solvent water molecules from the radioactive fluorescence decay, and they with lanthanide complexes formed by metal chelate good stability, high solubility in water, easy to nature.

This topic proposed on the basis of the tooth in carboxylic acid ligand to the decoration, design and synthesis of containing different "antenna" group of lanthanide metal complexes and fluorescence properties determined respectively, and analyzed the influence of the complex structure of fluorescent, for the further design of efficient fluorescent lanthanide complexes fluorescent probe provides basis of theory and practice.

Key words: Lanthanide luminescence ; Optical switch; Polycarboxylic acid ligands

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章文献综述 1

1.1 镧系元素的性质 1

1.2 镧系配合物光致发光机理 2

1.2.1 发光现象原理 2

1.2.2 镧系配合物光致发光的基本原理 2

1.3 镧系配合物荧光光谱的应用 3

1.4 镧系光致发光配合物的研究进展 5

1.5 本课题的研究意义 6

第二章实验方法 8

2.1 实验材料 8

2.2 实验仪器 8

2.3 实验总路线 9

2.4 实验内容 9

第三章结果与讨论 12

3.1 产物DTPAA的表征与分析 12

3.2 产物Tb-L的表征与分析 13

第四章结论与展望 14

4.1结论与总结 14

4.2展望 14

参考文献 15

致谢 18

1. 文献综述

1.1 镧系元素的性质

镧系元素是指这17种元素，它们分别是原子序数从五十七到原子序数七十一的金属元素。其中包罗La(镧)，Ce(铈)，Pr(镨)，Nd(钕) ，Pm(钷) ，Sm(钐) ，Eu(铕)，Gd (钆) ，Tb (铽) ，Dy (镝) ，Ho (钬) ，Er (铒) ，Tm (铥) ，Yb (镱) ，Lu(镥)，钪（Sc），钇(Y)^[1]。镧系元素有着4f轨道，这一点可以通过观察其电子结构得出。同时可以观察到，稀土元素的电子能级很多，这也就就为电子的跃迁，提供了合适的条件。镧系元素的典型氧化态大多为 3。由于气态的镧系元素失去了2个6 s和1 5 d电子或失去了2个6 s和1个4 f电子所需的低电离能，所以一般可以形成稳定的 3氧化态^[2]，镧系，当然也有许多特殊的氧化态，如铈、镨、钕、铽和镝是4氧化态，因为它们的连续或近4层真空，半满或完全形成相对稳定，但只有四氧化铈能在液体中出现，能有效的抗氧化。

某些 3态的镧系元素离子具备华美的色彩^[3]：

1.2 镧系配合物光致发光机理^[4]

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