（分析化学专业论文）35二溴水杨醛缩氨基酸席夫碱过渡金属配合物的合成、表征及电分析应用.pdf

桂林理工大学硕士学位论文 摘要 氨基酸席夫碱类过渡金属配合物具有稳定的亚氨基限c = 结构，能形成稳 定的配位结构模式；而过渡金属( c u 、n i 、c o 等) 具有可变化合价，在电流作用 下能参与电子传递、氧化还原等一系列过程，具有特殊的电化学性质。本文以 3 ，5 一二溴水杨醛和3 种含伯氨基的氨基酸合成3 种不同类型的席夫碱过渡金属 配合物，对其结构进行了表征，并探讨了它们在电分析领域中实际应用的可能 性。其主要的研究内容和结论如下： 合成了3 ，5 二溴水杨醛缩丝氨酸席夫碱配体( l 1 ) 及3 ，5 二氯水杨醛缩丝氨酸 席夫碱配体( l 2 ) ，采用溶剂热合成法与铜离子进行配位反应，培养了两个单晶： c u e ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) ， c u 2 ( l 2 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) 。晶体结构表明这两个配合物均属 单斜晶系， c u 2 ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 b i p y ) 】为双核铜结构，属p 2 l c 空间群，中心离子呈四 配位结构； c u 2 ( l 2 ) 2 ( 4 ，4 b i p y ) 。为配位聚合物，属c 2 c 空间群，中心离子为六 配位结构。 合成了3 ，5 二溴水杨醛缩甲硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物和3 ，5 二溴水杨醛 缩半胱氨酸席夫碱铜( i i ) 配合物，其结构经过红外光谱分析、热重分析等手段进 行了表征，初步确定配合物的结构。 采用电沉积方法将3 ，5 二溴水杨醛缩丝氨酸席夫碱双核铜( i d 配合物修饰于 玻碳( g c ) 电极表面制得了修饰电极，研究t c u 2 ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) g c 电极的电 化学性质，并发现该电极对抗坏血酸具有良好的电催化氧化作用。抗坏血酸的 浓度在0 2 1 0 4 1 0x1 0 4 m 0 1 l - 1 范围内，氧化峰电流与抗坏血酸的浓度呈线性 关系，检测限为4 5 1 0 西t 0 0 1 l _ 1 ，表明可利用该修饰电极对抗坏血酸作定量分 析。 研究了3 ，5 二溴水杨醛缩甲硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物修饰碳糊电极，循 环伏安法考察了3 ，5 二溴水杨醛缩甲硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物修饰碳糊电 极对甲醇的电催化氧化行为。研究结果表明，当甲醇浓度在1 2 2 0 9 l 。1 变化时， 修饰电极的氧化峰电流与甲醇浓度存在良好线性关系，甲醇检测限为o 0 4 9 l 。 利用3 ，5 二溴水杨醛缩半氨酸席夫碱铜( i i ) 配合物中巯基团与金之间的强 烈相互作用，能在金电极表面形成稳定且自组装的单层薄膜，制备了自组装修 饰金电极。实验结果表明，该修饰电极对大黄酸的氧化还原具有促进作用。利 用示差脉冲溶出伏安法，实验表明当大黄酸浓度在2 0 - - 6 0 x1 0 t 0 0 1 l 1 变化时， 修饰电极的氧化峰电流与大黄酸浓度存在良好的线性关系，检测限为1 5 1 0 西 m 0 1 l 1 ，据此建立了对含大黄酸药物进行电分析的测定方法。 关键词：3 ，5 一二溴水杨醛，席夫碱，过渡金属离子、结构表征，电分析应用 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a m i n oa c i ds c h i f fb a s et r a n s i t i o nm e t a lc o m p l e x e sc o n t a i nas t a b l ei m i n o ( r c = n ) s t r u c t u r e ，f o r m i n gas t e a d yc o o r d i n a t i o ns t r u c t u r em o d e l w h i l et h et r a n s i t i o n m e t a l s ( c u ，n i ，c o ，e t c ) p o s s e s sc h a n g e a b l ev a l e n c ea n dh a sas p e c i a le l e c t r o c h e m i c a l p r o p e r t i e st ot a k ep a r ti ne l e c t r o nt r a n s f e ra n das e r i e so fo x i d a t i o n r e d u c t i o np r o c e s s a tc u r r e n tu n d e r i nt h i sp a p e r 3 ，5 d i b r o m o s a l i c y l a l d e h y d ea r es y n t h e s i so ft h r e e d i f f e r e n tt y p e so fs c h i f fb a s ec o m p l e x e sw i t ht h r e ek i n d so fa m i n oa c i d sc o n t a i n i n g p r i m a r ya m i n o t h e i rs t r u c t u r e sa r ec h a r a c t e r i z e dr e s e a r c h ，a n dt h ep o s s i b i l i t i e so ft h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o ni na n a l y s i so fe l e c t r i c i t ya r ed i s c u s s e d i t sm a i nc o n t e n t sa n d c o n c l u s i o n so f t h es t u d ya r ea sf o l l o w s ： s y n t h e s i so f3 , 5 d i b r o m o s a l i c y l a l d e h y d es e r i n es c h i f rb a s e1 i g a n d ( l 1 、) a n d3 , 5 d i c h l o r o s a l i c y l a l d e h y d es e r i n es c h i f fb a s el i g a n d ( l 2 ) ，u s i n gs o l u t i o ns y n t h e s i s c a r r i e do u tw i t ht h ec o p p e ri o n sc o o r d i n a t i o nr e a c t i o n t h e nt w os i n g l ec r y s t a l ： c u 2 ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) 】，【c u 2 ( l 2 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) 】na r ec u l t i v a t e d t h ec r y s t a ls t r u c t u r e s h o w st h a tb o t hc o m p l e x e sa r em o n o c l i n i c t h e c u 2 ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) i st h eb i n u c l e a r c o p p e rs t r u c t u r e ，w h i c hi sp 2 cs p a c eg r o u p ，a n dt h ec e n t e ri sf o l i ti o nc o o r d i n a t i o n s t r u c t u r e ；w h i l et h e c u 2 ( l 2 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) ni sc o o r d i n a t i o np o l y m e r , w h i c hi sc 2 c s p a c eg r o u p ，a n dt h ec e n t e rf o rt h es i x i o nc o o r d i n a t i o ns t r u c t u r e s y n t h e s i so f3 , 5 d i b r o m o m e t h i o n i n ea m i n oa c i ds a l i c y l a l d e h y d es c h i f 孓b a s e n i c k e l ( i i ) c o m p l e x e sa n d3 , 5 一d i b r o m o s a l i c y l a l d e h y d el - c y s t e i n es c h i f fb a s ec o p p e r ( i i ) c o m p l e x e s ，a n dt h e i rs t r u c t u r ea r ec h a r a c t e r i z e db y 己、t g ，d t g t h es h i i f - b a s ec o p p e rc o m p l e xi sm o d i f i e do nt h eg l a s s yc a r b o ne l e c t r o d e ( g c l t h r o u g ht h em e t h o do fe l e c t r o d e - p o s i t i o n t h ee l e c t r o c h e m i c a lc h a r a c t e ro ft h e c u 2 l 2 ( 4 ，4 - b i p y ) g ci ss t u d i e da n df o u n dt h a tt h i sm o d i f i e de l e c t r o d eh a sag o o d c a t a l y t i ce f f e c to na s c o r b i ca c i d t h er e s u l ts h o w st h a tt h ec a t a l y t i cc u r r e n tp e a kf r a m e w o r k sal i n e a rr e l a t i o n s h i pw i t ha s c o r b i ca c i dw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f0 2 10 q 1 0 x1 0 1 m 0 1 l - 1 w 1 l i c hi n d i c a t e dt h a tt h em o d i f i e de l e c t r o d ec o u l db eu s e df o rt h e a s c o r b i ca c i dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s t h e3 ，5 d i b r o m o m e t h i o n i n ea m i n oa c i ds a l i c y l a l d e h y d es c h i i f - b a s en i c k e l ( i i ) c o m p l e xm o d i f i e dc a r b o np a s t ee l e c t r o d ei ss t u d i e d ，a n dt h ee l e c t r o c a t a l y t i co x i d a t i o n b e h a v i o rf o rm e t h a n o li sd i s c u s s e d t h er e s u l ts h o w st h a tw h e nt h em e t h a n o l c o n c e n t r a t i o nc h a n g e sb e t w e e n1 2a n d2 0 9 l 一t h eo x i d a t i o np e a kc u r r e n to ft h e m o d i f i e de l e c t r o d ef o r t h em e t h a n o lc o n c e n t r a t i o nh o l d sag o o dl i n e a rr e l a t i o n s h i p m e a n w h i l e t h ed e t e c t i o nl i m i to f m e t h a n o li s0 0 4 9 l 1 t h es u l f h y d r y lg r o u po f3 5 。d i b r o m o s a l i c y l a l d e h y d es e m i h i s t i d i n es c h i f fb a s e c o p p e r ( i i ) c o m p l e x e sh a sas t r o n ge f f e c t i o nw i t hg o l de l e c t r o d e ，a n dc o u l df o r ma s t a b l ea n ds e l f - a s s e m b l e dm o n o l a y e rf i l m so nt h es u r f a c eo fg o l de l e c t r o d e t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o w st h a tt h em o d i f i e de l e c t r o d eh a sap r o m o t i o no fr e d o xw i t h t h er h e i n t h ed i f f e r e n t i a lp u l s ev o l t a m m e t r yi si n v e s t i g a t e dw h e nt h ec o n c e n t r a t i o n o ft h er h e i nb e t w e e n2 0a n d6 0 xl o - 3 m 0 1 l 1 t h eo x i d a t i o np e a kc u r r e n to ft h e m o d i f i e de l e c t r o d ef o rt h em e t h a n o lc o n c e n t r a t i o nh o l d sag o o dl i n e a rr e l a t i o n s h i p a n dt h ed e t e c t i o nl i m i to fr h e i ni s1 5 10 m 0 1 l 1 w i t ht h i sm e t h o d t h ed r u g i i 桂林理工大学硕士学位论文 c o m a i n i n gr h e i nc o u l db ed e t e c t e d k e yw o r d s ： 3 , 5 - d i b r o m s a l i c y l a l d e h y d e ； s c h i f f b a s e ；t r a n s i t i o nm e t a l ； s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i z a t i o n ；e l e c t r o a n a l y s i sa p p l i c a t i o n i i i 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 互 l c 慷 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权( 学校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：互永7 c j ： 签字日期：2 9 口1 年莎月f 1 日 导师签字：刽啐 签字日期：加产6 月f ) 日 桂林理工大学硕士学位论文 第一章绪论 化学修饰电极( c h e m i c a l l ym o d i f i e de l e c t r o d e s ，c m e s ) 是通过化学修饰的方 法有目的在电极表面连接所选择的化学功能团，赋予电极某种特定的性质，以便 高选择性地进行所期望的反应【1 】。化学修饰电极突破了传统电化学中只限于研究 裸电极电解液界面的范围，开创了从化学状态上人为控制电极表面结构的领域， 在分子水平上实现了电极功能的设计。从本质上看，化学修饰电极在提高选择性 和灵敏度方面具有独特的优越性，由于早期的化学修饰电极是用共价键合法连接 功能团，形成单分子层或亚单分子层的表面结构。用这种方法固定的功能团衔合 能力弱，易脱落，因而其电化学性质不活泼，电极的重现性和寿命都很低。 配合物修饰电极是近年来拓展的化学修饰电极的一个新的领域。与共价键方 法繁复的制备手续和漫长的实验周期相比，配合物修饰电极中的配合物修饰剂可 以按多种合成方法进行有效快速的合成；配合物中特有的金属官能团使配合物修 饰电极具有高度的富集选择性和电催化作用，能系统有针对地分析检测某一既定 物质的含量和性状。本章重点评述了近几年来配合物修饰电极在生物分析中的应 用。 1 1 配合物修饰电极的制备及其性能研究 配合物修饰电极的制备决定了其在分析检测上的应用，因此电极制作技术和 修饰剂的选择一定要考虑到它对检测物的灵敏性、稳定性和重现性等实验效果 【2 】。目前配合物修饰电极的类型主要有配合物修饰碳糊电极、配合物修饰玻碳电 极和配合物修饰贵金属3 种，按修饰方法的不同，有组合法修饰电极和吸附法修 饰电极。 1 1 1 配合物修饰碳糊电极的制备 配合物修饰剂是配合物修饰碳糊电极的重要成分，它和被测物或离子之间的 反应是电极检测性能的关键。因此如何配制出比例恰当、电化学活性高、性能稳 定的碳糊( 或称电极材料) 显得尤为重要。其中直接混合法和溶解法是制备碳糊 或电极材料最常用的两种方法。 直接混合法是将配合物修饰剂，碳粉和粘合剂三者适量直接混合，这是应用 最广的制备配合物修饰碳糊电极的方法【3 】。此法的关键是如何得到均匀的碳糊， 使修饰于碳糊表面的活性组分的分布一致，常用超声振荡进行分散碳粉和配合物 修饰剂来实现。若配合物修饰剂能强吸附于碳粉上，可预先把配合物修饰剂溶于 挥发性溶剂( 如苯、乙醇) 中，加入碳粉形成碳浆，待溶剂挥发后，加入粘合剂， 桂林理工大学硕士学位论文 获得修饰均匀的配合物修饰碳糊或电极材料。 溶解法是将配合物修饰剂直接溶解在粘合剂中，再加入碳粉混合制备。这种 方法对亲脂性很强的配合物修饰剂来说尤为有用，必要时可加热促进溶解。 将上述方法制好的碳糊或电极材料，填入绝缘玻璃管中，电极表面在镜面或 硬质光滑的纸面上打磨成光滑的平面，引出金属导线即可获得配合物修饰碳糊电 极。 新制备好的配合物修饰碳糊电极的电化学活性低而且响应不稳定，必须经过 活化处理才能应用。活化方法依据配合物修饰剂和待测物而不同，一般用电化学 进行处理。电化学法处理是将配合物修饰碳糊电极在空白溶液或待测试液中进行 恒电位电解或电位循环扫描【4 】，经过活化处理的配合物修饰碳糊电极在清洗后才 可以使用。 1 1 2 配合物修饰玻碳电极的制备 用来作配合物修饰电极的玻碳电极要求表面十分清洁，无玷污，具有较好的 活性。但是，当玻碳长久不用时，表面就会形成一层氧化膜。在使用前必须先进 行抛光。常用来抛光玻碳电极极的材料有：金相砂纸、a 1 2 0 3 粉末等。经过抛光 打磨后，玻碳电极在修饰前要进行活化预处理。利用电化学预处理活化玻碳电极 可以改善电极的性能，提高电子的传递速率。活化可在酸性或中性的电解质溶液 中进行，采用恒电位法或循环电位扫描。 玻碳电极经过预处理后，就可对其进行修饰。通常采用化学吸附的方法将配 合物修饰剂修饰在玻碳电极表面，这是一类制备配合物修饰玻碳电极最简单的方 法。将配合物修饰剂溶于适当的溶剂中，再将该溶液按以下方法涂抹在电极上制 成相应配合物修饰电极：( 1 ) 蘸涂法，将目标电极浸入到配合物的稀溶液中足够 时间，靠吸附作用自然地形成薄膜。移出时为使薄膜均匀平整要注意甩掉底部多 余的溶液，然后晾干干燥。( 2 ) 滴涂法，采用滴定的方法，将配合物溶液缓慢滴 到目标电极表面上，并使其挥发成膜。需要注意的是由于电极表面被修饰时暴露 于空气中，因此修饰电极表面比较粗糙，电极灵敏度不高，若在该溶剂的饱和蒸 气中慢慢地干燥，会有明显的改善。( 3 ) 旋涂法，即滴加配合物溶液于正在旋转 的圆盘电极中心处，由于离心力的作用过多的溶液被抛出电极表面，而余留部分 将在电极表面干燥成膜，这样得到的配合物薄膜较均匀。根据分析应用的需要可 重复同样的步骤，以制备不同厚度的薄膜。 2 桂林理工大学硕士学位论文 1 1 3 配合物修饰贵金属电极的制备 贵金属本身具有良好的导电性、延展性、抗氧化性和耐腐蚀性，使化学修饰 剂与贵金属之间已不单局限在用于元素分析上。在贵金属材料表面进行化学修饰 以及用贵金属及其化合物作为修饰剂研制化学修饰电极，是近年来人们关注的热 点之一。 在贵金属电极上进行修饰，主要是将一些具有电化学活性的配合物修饰到贵 金属电极上，使之具有特定的性能。电极修饰方法多以在电极表面上直接涂敷配 合物修饰剂和电聚合。被修饰的贵金属虽然目前只有金、铂和铱，但应用范围却 相当广，涉及到环境、生物、土壤和药物等各个方面。 由于贵金属抗氧化、耐腐蚀性强，而且具有很好的导电性和极佳的加工性能， 可将其制作成各种所需要的形状或拉成极细的丝( ( 1 0 - 6 0 5 m o l l ) ，检出限可 达到6 5 1 0 m o l l ，还可用作传感器，用于痕量碘离子的测定，响应时间快， 实验数据重现性好。归国风等人【_ 7 】研制的双核汞( i i ) 席夫碱配合物修饰电极对碘 离子有较好的电位响应和选择性，在p h = 2 5 的酸性缓冲溶液中碘离子的检出限为 9 0 x1 0 m o l l 。 二氧化硫是形成酸雨的主要成分，故它是大气监测的一个重要指标。目前用 于测定二氧化硫的标准方法是盐酸副玫瑰苯胺比色法，该方法在测定过程中使用 试剂繁多，重现性较差，且由于使用四氯化汞作为二氧化硫的吸收液，会造成一 定的环境污染。如王焕龙，易兵【8 】研制出的水杨醛二缩7 , - - 胺锰( i i ) 配合物修饰 电极对水q b s 0 3 2 - 离子的选择性高，且电极响应速度快，具有良好的稳定性，能 有效检测大气中二氧化硫的含量。国外的r o m i n ac a r b a l l o 等人【9 】制各了聚乙烯基 卟啉合镍( n i p p i x ) 配合物修饰玻碳电极，该修饰电极制作方法简单且制备成本 低，配合流动注射分析技术使用，能快速有效地检测出s 0 2 的浓度，检测下限达 n 0 1 5pg m l 。 1 2 2 有机残留物的检测 由于化学化工、有机合成等行业的迅速发展，它们对环境的污染日益严重。 配合物修饰电极对某些有机污染物的测定具有选择性能优越，灵敏度高等优点。 j l o s a d a 等人【1 0 1 合成了2 - ( 3 吡咯1 丙烷基席夫碱) 苯酚( l h ) ，通过l h 制备出配 合物n i l 2 ，并在电流作用下将n i l 2 修饰在玻碳电极上。该配合物修饰电极在大 多数的水溶液和非水溶液里电沉积稳定，附着能力强，能有效检测水中的微量烷 4 桂林理工大学硕士学位论文 基卤化物，同时发现该修饰电极对肼有极强的电催化作用。此外国内的施国跃等 人【l l j 研制的六氰合亚铁酸镍配合物修饰玻碳电极对儿茶酚类化合物及其代谢产 物均有不同程度的催化氧化作用，结合微渗析取样技术和色谱电化学检测手段， 可以检测环境污水中儿茶酚类化合物的残留量。又如李天华等【1 2 】制备了l 半胱 胺卟啉铜( i i ) 配合物修饰a u 电极，该配合物修饰贵金属电极能有效催化氧化苯 酚，且对苯酚表现出较快的相应速度，检测线性范围宽，检出下限为2 0 1 0 7 m o l l ，能用于地表水中苯酚含量检测。 酒类中甲醇的含量不能过高，常规的检测方法有气相色谱法和滴定法等，但 只能定性检验出甲醇，且分析准确度不高；而利用配合物修饰电极的特殊电化学 性质能精确检测出酒中的甲醇含量，如a h m a d n o z a dg o l i k a n d 等人【l3 】制备的镍 ( i i ) 丁二酮肟配合物玻碳修饰电极对甲醇有较强的催化作用，且在循环伏安法中 线性应用范围广，在1 0 0 7 0 0 m v 的电压下能检测出酒类中微量甲醇的含量。另外 酒精作为应用范围最广的有机溶剂，在生产制造时会衍生出醛类和酮类等杂质， 直接影响了酒精的应用价值，因此如何检测酒精中醛类和酮类的含量在化工合成 中具有重大的意义。传统的检测方法如金属消溶法和氢化催化法不仅工序繁琐， 且测试成本高。y o s h i t o m ok a s h i w a g i 等人【1 4 】制备的十四碳烷基鳞脂合镍( i i ) 配合 物修饰碳糊电极在循环伏安法下能对醛类和酮类进行催化氧化，有效检测出酒精 中醛类和酮类的含量。又如检测化妆品制造业中芳香族衍生物的水污染，o e s t e v e z h e m a n d e z 等人【l5 】制备的3 ，3 取代呋哺甲酰配合物碳糊修饰电极对芳香族 衍生物有高选择性和高灵敏性的富集分离作用。 药物在治病救人的同时若在人体内残留量过大，则对人产生副作用。配合物 修饰电极可用作生物传感器检测药物残留量，如m a n n a nb o o p a t h i 等人【l6 】研制出 铜( i i ) 噻吩羟基酸配合物修饰玻碳电极，该修饰电极能检测血液中的药物( 对已 酰氨基酸) 残留量，且对对已酰氨基酸的检测选择性高，电流响应强度大，能有 效地检测出血液中的对已酰氨基酸而不受其他干扰。 再如维生素b 6 作为维持细胞正常代谢的氨基酸，在人体内起着非常重要的作 用，一旦缺乏则会引发多种疾病，但是过量摄取的话可使神经变性。目前检测维 生素b 。的方法有高效薄层色谱法和液相色谱电化学检测，但是效果都不够理想。 m a r c o sf s t e i x e i r a 等人【1 7 】研nt n ，n 一二乙烯基水杨酸合镍( ) 配合物修饰碳 糊电极，在p h 5 5 8 0 的氯化钾溶液中对其进行线性循环伏安扫描，发现该修饰 电极对维生素b 6 的检测范围是4 5 1 0 一一3 3 1 0 m o l l ，检测下限为3 7 1 0 。5 m o l l ，且对维生素b 6 的选择性高，检测误差少。 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 3 生物样品的检测 近年来，配合物修饰电极对生物样品分析的研究报道极多，特别是配合物修 饰微电极作生物传感器检测活体的神经递质是目前较活跃的研究领域，微电极由 于体积小可以插入单个细胞内对活体神经递质作跟踪测定。m a r e o se s t e i x e i r a 等人【1 8 】首次研制的n ，n 二乙烯基亚水杨酸络合钒( i i ) 配合物修饰碳糊电极作为 半胱氨酸的生物传感器，循环伏安法表明该传感器能在较低的电压下( o 6 5 v ) 且 p h 4 0 1 0 0 之间检测半胱氨酸，显示了其优越的电化学稳定性。又如j o s h u ao n i 和t e b e l l on y o k o n g 1 9 】利用苯二甲蓝铁( i i ) 配合物修饰碳糊电极伏安法同时测定 多巴胺和5 羟色胺，该修饰电极对这两种化合物都起到电催化的作用，并极大地 改善了多巴胺和5 羟色胺的电化学活性，使这两种化合物在抗坏血酸的干扰影响 下仍能被检测到。 左旋多巴是一种神经传递物质，能轻易进入中枢神经系统有效治疗帕金森氏 病，因此研究和检测左旋多巴的含量显得尤为重要。m a r c o sf s t e i x e i r a 等人【2 0 】 制备y _ - 核钌络氨 ( r c a 3 ) 5 r u l i i - o - r u l v ( n h 3 ) 4 - o - r u l i i ( n h 3 ) 5 】6 + 配合物，并将其 修饰在玻碳电极上，该配合物修饰电极检测左旋多巴的含量线性范围宽，最低检 出限为8 5 1 0 一m o l l ，是迄今为止检测左旋多巴较为有效、准确的方法之一。 肾上腺素( e p ) 是哺乳动物中枢神经系统中传递信息的重要物质，其含量的变 化与某些疾病密切相关，因而是生物分子电化学研究的重要对象之一。在常规电 极上该分子的电子传递速率非常缓慢，且其本身易在电极表面吸附，导致电极钝 化。南京大学的龚毅【2 i 】首次研制了锇聚乙烯吲哚配合物和n a t i o n 双层膜修饰玻 碳电极测定e p ，由于n a t i o n 膜排除了抗坏血酸的干扰，该修饰电极表现出较高 的灵敏度、选择性及良好的稳定性，能有效检测出e p 。 此外由于n o 生理活性的发现，在全世界范围内迅速掀起研究热潮。现已知 道，在人体内，n o 具有多彩而神奇的生理功能，许多疾病如高血压、偏头痛、糖 尿病等都与n o 在人体内的释放和调节失常有关【2 2 1 。目前，对n o 的分析和研究 已发展成为生命科学最前沿的研究领域之一。利用配合物修饰电极作为生物传感 器的电化学方法由于能实现n o 的实时在体检测而成为最有发展前途的方法之 一。中山大学的赵庆琦【2 3 】发现大环铜配合物对n o 有电催化氧化作用，与n a t i o n 膜制成双层膜配合物修饰电极后，能检测出n o 而不受抗坏血酸和多巴胺等物质 的干扰。何星存等【2 4 l 制备的n a t i o n 钴席夫碱双层修饰电极也能有效测定生物活 体的n o 。 6 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 4 与生物d n a 分子的相互作用研究 2 1 世纪是生命科学的世纪，对生物d n a 的研究是生命科学研究中一个极其 重要的方面，由于金属配合物可以用于诊断和治疗疾病，因此采用金属配合物与 生物传感器相互结合的方法测定生物d n a 的研究已形成热点。 在2 0 世纪8 0 年代中期，b a r t o n 在研究金属配合物与d n a 的作用时，发现 r u 2 + 、c o 的八面手性金属配合物具有识别d n a 二级结构的能力，从而发展了 一种能识别b 型d n a 的手性配合物探针【2 5 1 。近3 0 年来，许多新的金属配合物被 发现或合成，这些化合物具有高亲和性和特征选择性，是用来识别d n a 结构和 功能很好的探针。研究表明，金属配合物与d n a 的作用方式主要表现为三个方 面：( 1 ) 插入d n a 双链之间，与d n a 中的碱基等基团相互作用；( 2 ) 进入d n a 的 大小沟中与d n a 的某些基团结合；( 3 ) 与d n a 中的原子间形成共价键结合。 利用电化学的方法研究d n a 与金属配合物的相互作用主要是基于d n a 分 子对特定体系所引起的伏安特性的差别。国外的b a r d 研究小组最先为电化学方 法研究d n a 与金属配合物作用模式提供了初步的判断依据：静电结合将导致金 属配合物氧化还原式电势的负移，而嵌入结合则会导致式电势的正移【2 6 1 。武汉 大学的张志凌等人【2 7 】采用自己建立的d n a 表面电化学微量研究方法研究了联吡 啶锇和二氯菲咯啉锇与d n a a u 修饰电极的相互作用，研究发现两种锇配合物 都是通过静电作用与d n a 结合，计算得到了它们相互作用的多个热力学和动力 学参数，并比较得出了联吡啶锇更适合作为d n a 电化学杂交指示剂。陈欣妍等 人【2 列合成了n 一亚水杨基甘氨酸席夫碱铜配合物，此配合物能插入d n a 内部， 并计算出它们之间的结合常数为7 8 1 0 4 m o l l ，表明该配合物能成为一种用于 d n a 分析测定的新型探针。康敬万等人【2 9 】合成了l 一半胱氨酸席夫碱铜配合物， 利用电化学的方法研究了该配合物d n a 的相互作用，测得它们之问的结合常数 为1 6 3 1 0 4 m o y l ，并发现该配合物与单链d n a 和双链d n a 有不同的电化学 性质，利用这种性质可以作为识别单链d n a 和双链d n a 的探针试剂。 此外新的电化学杂交技术的开发和新型配合物的研制成功有希望在传感杂 交基因、药物设计和诊断疾病等方面开拓新的领域。如k a i h u 3 0 】等用原子力显微 镜检i 贝i d n a 在电极上的固定，发现只有) 2 j , - 链d n a l ：j r u ( p h e n ) 3 3 + 发生嵌合作用， 而电极表面固定的单链d n a 不与其嵌合，这说明【i u ( p h e n ) 3 ”】可以用来作为d n a 杂交与否的指示剂。s h u s h e n gz h a n g 等【3 l 】研制出 c d l 2 ( h 2 0 ) 2 ( n 0 3 ) 2 】配合物修饰 玻碳电极( 其q b l = 2 - 烯丙基苯甲酰镉硝酸) ，由于c d l 2 能插入双螺旋双链d n a 上，因此该修饰电极能作为生物传感器检测人体中的乙肝病毒脱氧核糖核苷酸片 段，最低检测限为7 1 9 1 0 9 m o y l ；同样x u e m e il i 等【3 2 】制备的2 ，9 一二甲基 7 桂林理工大学硕士学位论文 1 ，1 0 一邻二氮菲杂铜配合物修饰玻碳电极能检测出b 型乙肝病毒的d n a 片段，该 配合物修饰电极制备方法简单，成本低，检测下限达n 7 0x1 0 m o l l ，有望为 未来的传感基因杂交技术提供了一种快速检测的手段。m a f i am i n u n n i 等【3 3 】利用 血根碱络合铷( i i ) 配合物修饰毛细管微电极作为生物分析探针，可用来探测与生 物大分子的活性点位较好地相互作用的原子或者基团，通过分析探针与活性点位 的相互作用情况，可以找到血根碱络合铷( i i ) 配合物在活性部位中的可能结合位 置，由活性点位分析得到的有关受体结合的信息对于全新药物的设计具有指导 性。 1 3 本文研究意义及主要研究内容 1 3 1 本论文的研究目的和研究意义 近年来，研究席夫碱过渡金属配合物，不仅从选择功能性原料，形成机理， 光谱性质等方面进行深入研究，而且还综合考虑形成配合物后的功能性、广谱性。 由于席夫碱过渡金属配合物的广谱作用，故关于这类化合物的研究是近半个世纪 以来生物无机领域的研究热点。 由于席夫碱类过渡金属配合物具有催化、荧光效应、生物活性等特性，具有 广泛的应用前景，使得深入研究这一类化合物的合成、结构及应用具有现实意义。 目前席夫碱过渡金属类配合物作为电极修饰剂在修饰电极上的应用是近年来化 学修饰电极拓展的一个新的领域。本文选取了含活泼羰基的3 ，5 一二溴水杨醛， 与3 种含伯氨基的氨基酸合成了3 种具有多个配位原子的氨基酸席夫碱，并与过渡 金属离子( c u 2 + 、n i 2 + ) 形成了一系列具有特殊电化学性质的配合物，其目的是要 拓展席夫碱类过渡金属配合物在电分析上的应用领域。 本文的研究思路是将席夫碱类过渡金属配合物作为电活性物质修饰到电极 表面制成配合物修饰电极，该类配合物修饰电极能对某些具有还原性质的有机物 质( 抗坏血酸、甲醇和大黄酸) 进行电催化氧化，通过配合物修饰电极氧化电流的 变化，定量检测出待测物质的浓度，并应用用于实际样品的检测。 1 3 2 本论文的研究内容及方法 本文以3 ，5 一二溴水杨醛为主要原料，与3 种不同的氨基酸( 丝氨酸、甲硫氨基 酸、半胱氨酸) 进行合成反应，通过溶剂热合成法、溶液法合成了4 种氨基酸席夫 碱过渡金属配合物( 其中一个为配位聚合物) ，分别选用其中3 种席夫碱过渡金属 配合物作为电极修饰剂，研究配合物修饰电极的电化学性质及其电催化机理，建 立t n 定抗坏血酸、甲醇、大黄酸含量新的电分析方法。主要研究方法及内容如 桂林理工大学硕士学位论文 下： 1 配合物的合成：利用溶液法合成了3 ，5 二溴水杨醛缩丝氨酸席夫碱铜( i i ) 配合 物和3 ，5 二氯水杨醛缩丝氨酸席夫碱铜( i i ) 配位聚合物，经过重结晶纯化后， 用n ，n 二甲基甲酰胺( d m f ) 溶解并在常温下缓慢挥发，获得了单晶 c u 2 ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) 和 c u 2 ( l 2 ) 2 ( 4 ，4 一b i p y ) n 。应用b r u k e ra x s s m a r t1 0 0 0 单晶衍射仪， 以石墨单色化的m o k a ( a = o 7 1 0 7 3 a ) 射线扫描，收集衍射数据，精确测算晶 胞参数、点阵参数等，获得全面而精细的晶体结构信息；溶液法合成了3 ，5 一 二溴水杨醛缩甲硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物和3 ，5 一二溴水杨醛缩半胱胺酸 席夫碱铜( i i ) 配合物，配合物经过重结晶纯化后，利用i r 、t g d t g 等手段， 对配合物的结构进行表征。 2 采用电沉积方法将3 ，5 二溴水杨醛缩丝氨酸席夫碱双核铜( i d 配合物修饰于玻 碳( g c ) 电极表面制得了修饰玻碳电极，研究了【c u 2 l ( 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) g c 电极 的电化学行为，发现该电极对抗坏血酸具有良好的电催化氧化作用，在一定 的电位区间范围内氧化峰电流与抗坏血酸浓度呈线性关系，据此建立了测定 抗坏血酸的电分析方法。 3 研究了3 ，5 二溴水杨醛缩甲硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物修饰碳糊电极，利用 循环伏安法考察了3 ，5 二溴水杨醛缩甲硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物修饰碳 糊电极对甲醇的电催化氧化行为，并探讨了修饰电极电催化氧化甲醇的机理。 研究表明，在一定的电位区间范围内修饰电极的氧化峰电流与甲醇浓度呈线 性关系，据此建立了测定甲醇的分析方法。 4 利用3 ，5 。二溴水杨醛缩半胱氨酸席夫碱铜( i i ) 配合物中巯基团与金之间的强 烈相互作用，在金电极表面形成稳定且自组装的单层薄膜，制备了3 ，5 二溴水 杨醛缩半胱氨酸席夫碱铜( i i ) 自组装修饰金电极。结果表明，该修饰电极对 大黄酸的氧化还原具有促进作用，在一定的电位区间范围内修饰电极的氧化 峰电流与大黄酸浓度呈线性关系，据此建立了测定大黄酸的分析方法。 9 桂林理工大学硕士学位论文 第二章卤代水杨醛氨基酸席夫碱类过渡金属配合物的合成及结 构表征 2 1 引言 席夫碱可由不同的伯氨基类化合物与不同的醛或酮反应生成，具有很高的灵 活性。良好的配合作用使席夫碱能和不同的过渡金属类化合物配位，形成结构不 同、性能迥异的过渡金属配合物。由于过渡金属( c u 、n i 、c o 等) 具有可变化合价， 因此其席夫碱过渡金属配合物在电场中能参与电子传递、氧化还原等一系列过 程，具有特殊的电化学性质。 本章以卤代水杨醛为主要原料，与3 种氨基酸进行缩合反应后，加入c u 2 + 、 n i 2 + 等过渡金属离子，配位生成了4 种氨基酸席夫碱过渡金属配合物，其中3 ，5 二溴水杨醛缩丝氨酸席夫碱铜( i i ) 配合物和3 ，5 二氯水杨醛缩丝氨酸席夫碱铜( i d 配位聚合物，用n ，n 二甲基甲酰胺( d m f ) 溶解并在常温下缓慢挥发，获得了单晶 c u 2 ( l 1 ) 2 ( 4 ，4 - b i p y ) 和 c u 2 ( l 2 ) 2 ( 4 ，4 一b i p y ) 】n ：溶液法合成了3 ，5 - 二溴水杨醛缩甲 硫氨基酸席夫碱镍( i i ) 配合物和3 ，5 二溴水杨醛缩半胱胺酸席夫碱铜( i i ) 配合物， 配合物经过重结晶洗涤纯化后，进行了红外分析、热重分析等分析，初步确定了 配合物的结构。 。 2 2 实验部分 2 2 1 主要试剂 3 , 5 - 二溴水杨醛( 江阴新星化工厂) ；3 ，5 二氯水杨醛( 江阴新星化工厂) ；氢氧 化钾( a r 广州化学试剂厂) ；无水乙醇( a r 广州汕头西拢化工厂) ；硫酸铜 ( a r 广州化学试剂厂) ；硝酸镍( a r 广州汕头西拢化工厂) ；4 , 4 联吡啶( a r 中国医药( 集团) 上海化学试剂厂) ；甲硫氨基酸( a r 国药集团化学试剂公司) ； 丝氨酸( a r 国药集团化学试剂公司) ；半胱氨酸( a r 国药集团化学试剂公司) 2 2 2 主要仪器 d f 1 0 1 s 集热式恒温加热磁力搅拌器 真空干燥箱 r e 5 2 a 旋转蒸发仪 f t i r - - 8 4 0 0 红外光谱仪