一种ICT型荧光探针的光谱性质与识别机制研究

以经典的金属离子响应型多羧酸识别基团为结构基础,连接苯乙烯类发色团苯并咪唑荧光基团,在识别基团与荧光基团之间构筑分子内电荷转移(ICT)机制,合成得到一种荧光探针T13;通过荧光光谱、紫外吸收光谱等手段,初步阐明了探针T13对Zn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺的识别机制。结果表明,探针T13对目标物Zn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺均表现出特征响应与稳定荧光性能;识别过程中荧光强度与目标物浓度线性相关,探针与目标物的络合比为1∶1,能够用于水环境中Zn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺的定性检测和定量分析。为探针结构优化、性能筛选与探针-目标离子的生物学成像研究提供了理论基础。     

5-氯水杨醛-罗丹明B荧光探针的合成及其识别性能研究

以水合肼、5-氯水杨醛和罗丹明B为原料,合成了5-氯水杨醛-罗丹明类衍生物探针L,目标化合物5-氯水杨醛罗丹明B联肼经核磁、红外光谱和质谱进行了表征,采用紫外光谱法和荧光光谱法研究了其与金属离子的识别性能。结果表明,该探针可选择性紫外识别Cu²⁺和荧光识别Hg²⁺,在1.0～12.0μmol·L^-1范围定量检测Cu²⁺,R=0.998 6,检出限为0.53μmol·L^-1;在3.0～7.0μmol·L^-1范围定量检测Hg²⁺,580 nm处的荧光强度与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系,相关系数(R)=0.997 4,检出限为0.56μmol·L^-1。Job’s曲线表明,探针L与Cu²⁺、探针L与Hg²⁺的结合物质的量的比均为1∶1,并对其响应机理进行了探讨。     

5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)检测水体痕量Hg~(2+)的研究

由于羧基卟啉在水中良好的溶解性及对Hg⁽²⁺⁾的高亲和性,利用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与Hg(2+)的高亲和性,利用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与Hg⁽²⁺⁾反应前后的荧光特性变化,实现水体Hg(2+)反应前后的荧光特性变化,实现水体Hg⁽²⁺⁾的痕量检测。结果显示,该探针与Hg(2+)的痕量检测。结果显示,该探针与Hg⁽²⁺⁾具有良好的配位性,且检测前后体系出现的颜色变化具有可视性。在中性条件下,四羧基卟啉荧光被Hg(2+)具有良好的配位性,且检测前后体系出现的颜色变化具有可视性。在中性条件下,四羧基卟啉荧光被Hg⁽²⁺⁾猝灭,荧光强度与汞离子浓度之间存在良好的指数函数关系,相关系数为0.998。因此,5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉可作为一种高效、可靠的探针用于水体中Hg(2+)猝灭,荧光强度与汞离子浓度之间存在良好的指数函数关系,相关系数为0.998。因此,5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉可作为一种高效、可靠的探针用于水体中Hg⁽²⁺⁾的痕量检测。     

3-氨基香豆素衍生的荧光探针

香豆素是常用的荧光生色团，在发展新型高效的荧光探针中有重要应用。3-氨基香豆素是一种α,β-脱氢氨基酸内酯，为其发展成为有多种生物活性与其他功能分子提供了独特的结构基础。迄今为止，以3-氨基香豆素为原料发展了一系列荧光探针分子，快速检测金属离子和生物分子。综述了以3-氨基香豆素为原料发展的一系列新的荧光探针，这些探针主要用于选择性地高效探测Hg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Pd²⁺、Zn²⁺和Cr²⁺等多种金属离子、硫离子、半胱氨酸和β-巯基乙醇等生物硫醇、H₂O₂和活性蛋白质。     

基于三苯胺的新型铜离子荧光探针及其接力识别硫离子研究

本文以三苯胺作为荧光团,咪唑作为识别基团设计合成了一种新型的能够识别Cu²⁺并且可接力识别S^2-的新型荧光分子探针SYR。实验结果表明,加入Cu²⁺后,探针的荧光大幅猝灭,其识别机理为分子内电子转移(PET)机理。探针SYR与Cu²⁺的络合模式为按2:1,生成的SYR-Cu²⁺对S^2-表现出明显的荧光增强反应。探针SYR识别Cu²⁺和H₂S的最低检测限分别为1.92nM和2.57×10^-8M。该荧光传感器可后续应用于实际水样中Cu²⁺的检测。     

连续识别Zn2+和草甘膦荧光探针的合成与应用

以2-巯基苯并噻唑为原料,设计合成了一种结构简单的苯并噻唑类荧光探针2-[2-(苯并噻吩-2-基亚甲基)肼基]苯并噻唑(简称NSS),并通过FTIR、HRMS、¹HNMR、¹³CNMR对其结构进行了表征。荧光光谱表明,在二甲基亚砜中,探针NSS实现了Zn²⁺的“关-开”型检测,具有响应时间短(30 s)、特异性强、抗干扰性强等优点。探针NSS荧光强度与Zn²⁺浓度(0～11μmol/L)呈现良好的线性关系,检出限达19.1 nmol/L,并与Zn²⁺形成物质的量比为1∶1的络合物。同时,络合物NSS-Zn²⁺对草甘膦呈现特异性的荧光猝灭响应,猝灭率达99.4%,检出限16.0 nmol/L(2.71 ng/mL),且不受其他有机磷农药的干扰。     

基于HBT-RhB的荧光探针用于Cu2+检测

Cu²⁺是生物体中基本的微量元素之一,在细胞中作为催化辅助因子参与体内多种酶的反应、造血功能和一些其他生命过程。本文以苯并噻唑(HBT)为母体结构,合成了HBT-RhB荧光探针,该探针能够对Cu²⁺具有高选择性和灵敏性,同时具有优异的荧光特性以及良好的温度和pH稳定性,实现了一种逻辑检测的响应策略。该探针在0.04～160nM的线性范围内对Cu²⁺有一个良好的线性关系,且最低检测限为2.6nM。通过荧光光谱、紫外吸收光谱等进一步证明了HBT-RhB对Cu²⁺的良好响应。这种设计Cu²⁺响应探针的新方法被提供用来检测相关的分析物,旨在环境、生物成像、疾病治疗等方面发挥更重要的作用。     

苯并噻唑基修饰的开链Cu2+比色探针的合成及性能

以N-苯基二乙醇胺和2-巯基苯并噻唑为原料通过亲核取代反应合成了一种新型的苯并噻唑基修饰的开链冠醚类化合物1,并用核磁共振氢谱, 核磁共振碳谱及元素分析方法对合成产物进行了表征。利用紫外光谱仪考察了化合物1与多种金属离子（Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺ 、Fe³⁺、 Hg²⁺、Cr³⁺、Al³⁺）在乙腈溶液中的光谱变化,并探究了化合物1处理过的滤纸条在水溶液中对金属离子的识别效果,通过核磁共振氢谱讨论了化合物1与金属离子形成配合物的作用机理。实验发现,化合物1的乙腈溶液中添加Cu²⁺后溶液颜色变为棕色,明显区别于添加其他离子;在水溶液中,特制的滤纸条遇到Cu²⁺会呈现黄色,而遇其他离子均无颜色变化。结果表明,化合物1仅对Cu²⁺具有选择性,且能通过裸眼进行识别,是一种高效、简便的Cu²⁺探针。     

Hg2+介导的碳量子点荧光关-开法检测同型半胱氨酸

以柠檬酸为碳源、乙二胺为氮源，采用一步水热法合成氮掺杂的荧光碳量子点。通过选择性实验发现Hg²⁺可诱导碳量子点荧光猝灭(off),而同型半胱氨酸分子中的巯基，对于Hg²⁺具有更强的配位能力，竞争性结合使Hg²⁺由碳量子点表面解离，进而导致荧光恢复(on),基于Hg²⁺介导的关-开机理建立了测定同型半胱氨酸的新方法。实验表明，c(同型半胱氨酸)=3～20μmol/L,碳量子点的荧光恢复程度与同型半胱氨酸浓度呈现良好的线性关系，线性方程为y=7.059 4x-19.647,相关系数为r=0.998 5,检测限为0.06μmol/L。该方法具有高选择性、高灵敏度，有望用于同型半胱氨酸的检测。     

一种苯并噻唑类锌离子探针的合成及光谱性质

锌是人体必需的微量元素，具有非常重要的生理功能。因此高选择的识别和有效检测Zn²⁺很有意义。合成和表征了一种识别锌离子的苯并噻唑类荧光增强型探针YH2,并研究了它的光谱性质。实验结果表明，YH2对Zn²⁺具有较高的选择性，抗干扰能力强(特别是Cd²⁺),它对Zn²⁺的检出限为9.75×10^-9mol/L。YH2与Zn²⁺之间的结合比为1∶1,响应快速(3 min),并伴随着溶液的荧光颜色由无色向黄绿色的转变。YH2可以有效监测pH 5.0～9.0范围内Zn²⁺的浓度变化，在不同水样中对Zn²⁺的检测表明它在环境污染监测领域将具有潜在的应用价值。     

反应型荧光探针在检测金属离子中的研究进展

金属离子广泛存在于自然界中,与环境科学、生命科学、医学等领域有着密切的联系。一些金属离子如Hg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺等,在生物体的生理和病理中扮演着重要角色,摄入过量或不足都会导致生理功能的紊乱,引发各种疾病。近几年来,反应型荧光探针因其高选择性和高灵敏性的特点得到了快速的发展。本文主要综述了近五年来反应型荧光探针在检测金属离子中的研究进展,主要介绍了各类探针分子的设计合成、传感机理、检测结果以及其在生物检测中的应用。指出反应型荧光探针的研究发展还处在初级阶段,该领域将会朝着灵敏度更高、反应时间更少、应用范围更广的方向发展,此外,反应型荧光探针在生物检测以及实际应用方面也有望得到进一步的应用发展。     

均三嗪衍生物比色识别Cu2+及荧光识别Zn2+

以对氨基苯腈、邻叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基水杨醛为原料合成了两种含有均三嗪对称结构的离子探针1和2,通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外、质谱对合成产物进行表征,确认其结构。利用紫外吸收光谱和荧光光谱两种手段分别考察了探针1和探针2在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中对金属离子（Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺）的识别性能,通过核磁共振氢谱对探针1与Zn²⁺的识别机理进行研究。结果表明,两种探针热稳定性强,探针1溶液中加入Zn²⁺会引起荧光强度的显著增强,抗干扰性强,是一种高选择性识别Zn²⁺的荧光增强型探针;探针2中加入Cu²⁺后溶液由无色变成黄色,紫外光谱长波长处出现新吸收峰,是一种可裸眼识别的、高效的紫外Cu²⁺探针。     

席夫碱荧光探针的合成及其对三价金属的识别

Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Ce³⁺对环境和生物体有重要影响，能同时检测这4种三价金属离子的荧光探针较为少见。以2-氨基蒽和对苯基苯甲醛制备了一种席夫碱类荧光探针Ⅰ,通过¹HNMR、HRMS和元素分析对其结构进行了表征。光谱分析实验结果表明，探针Ⅰ在四氢呋喃/水(V(THF)∶V(水)=1∶1)溶液中对三价金属Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺和Ce³⁺具有较强荧光响应，有较高选择性和快速响应，且不受其他金属离子或阴离子影响，抗干扰能力强，检测的最适pH范围为5～9。结合高分辨质谱检测、紫外测试和理论计算，证实探针与三价金属的作用机理为：探针与三价金属作用后，分解生成2-氨基蒽，发出荧光。进一步将荧光探针负载于试纸条，成功实现对三价金属的试纸检测。     

含吲哚和喹啉的荧光探针的合成及离子识别性能

铜离子(Cu²⁺)和锰离子(Mn²⁺)在环境中分布广泛,也是生物体中重要的微量元素。目前能同时检测此两种金属离子的分子探针较少。将8-羟基喹啉-2-甲醛与吲哚-2-甲酸乙酯衍生物进行缩合,合成了两种新型的探针分子N′-[(8-羟基-2-喹啉基)亚甲基)]-1H-吲哚-2-甲酰肼和5-氯-N′-[(8-羟基-2-喹啉基)亚甲基]-1H-吲哚-2-甲酰肼,采用¹H和¹³C核磁共振波谱法(NMR)、高分辨质谱(HRMS)和红外光谱(IR)法对新中间体及探针分子的结构进行了表征。通过荧光和紫外光谱法研究了两种探针识别Cu²⁺和Mn²⁺的性能,结果表明探针在二甲基亚砜溶液中对Cu²⁺和Mn²⁺表现出快速、灵敏的荧光淬灭响应效果,检测限低于0.5μmol/L。通过IR、HRMS和荧光可逆性实验对结合机理进行了初步探究,提出了可能的配合方式。该方法可用于环境或工农业样品中Cu²⁺和Mn²⁺     

Hg2+响应型智能凝胶检测光栅的构建与性能

高灵敏度、高选择性检测水中Hg²⁺对于人类健康和环境生态可持续发展具有重要意义。本文基于硫脲基团与Hg²⁺的选择性强螯合作用来调控光栅微结构和实现信号转化，构建了用于高灵敏、高选择性便捷检测水中痕量Hg²⁺的智能凝胶光栅。该凝胶光栅的交联高分子网络结构中具有硫脲基团，可高选择性地与Hg²⁺进行强螯合，从而诱导光栅起伏高度发生变化，实现由水中Hg²⁺浓度到衍射光强度的信号变化。通过利用该智能凝胶光栅构建光学检测系统来便捷检测衍射光强度变化，可高灵敏、高选择性地检测水中浓度低至10-9mol/L的Hg²⁺。相关工作为面向水中痕量Hg²⁺的便捷灵敏检测技术的开发提供了新途径。     

聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-烯丙基硫脲)智能微凝胶的制备及其Hg2+响应性能的研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和烯丙基硫脲(ATU)为共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,2,2′-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐(V50)为引发剂,通过沉淀聚合法制备了一种可用于Hg²⁺检测与去除的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-烯丙基硫脲)(PNA)智能微凝胶。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对微凝胶进行了化学成分和形貌表征。利用动态光散射纳米粒度分析仪(DLS)对微凝胶的粒径分布及温度响应性进行了研究。探究了干扰离子、pH和温度对微凝胶Hg²⁺响应性能的影响。利用原子吸收光谱仪(AAS)探究了PNA微凝胶对Hg²⁺的吸附去除效果。结果显示,PNA微凝胶具有良好的温敏性以及对Hg²⁺的特异响应性,响应Hg²⁺后引起的收缩比(RD)随着ATU单体比例的增加而减小,并确定了最佳检测温度为30℃。随着Hg²⁺浓度的增加,RD值逐渐减小,根据Hg²⁺浓度与RD...     

基于甘氨酸席夫碱的Zn2+荧光探针的制备及性能研究

以甘氨酸与5-氯水杨醛为原料，构建了一种高效的席夫碱Zn²⁺荧光探针分子L,结构由¹HNMR和¹³CNMR进行了表征，性能通过光谱实验进行了研究。光谱分析实验结果表明，探针分子L对Zn²⁺具有出色的选择性和灵敏度，在0～14μmol/L浓度范围内，体系荧光强度与Zn²⁺浓度呈线性关系，检出限为13.72 nmol/L,在365 nm紫外灯下裸眼观察到明显的荧光颜色变化，可实现Zn²⁺可视化检测。通过Job曲线和DFT理论计算对识别机理进行了研究，结果表明，探针分子L与Zn²⁺以摩尔比2∶1结合。此外，水样检测实验表明探针分子L具有应用于检测实际水样中Zn²⁺的潜力。     

氮杂氟硼荧（Aza-BODIPY）类荧光探针的研究进展

氮杂氟硼荧（Aza-BODIPY）作为BODIPYs改良型荧光团,具有摩尔吸光系数高、荧光光谱半峰宽窄、荧光寿命长、光稳定性好、荧光可调等优点,是优良的近红外比色及荧光探针候选母体,然而Aza-BODIPY也存在水溶性能差、应用领域待扩展等问题。本文主要综述了近年来各类以Aza-BODIPY为荧光团的探针种类及其应用：首先,简要概括了3种通用的Aza-BODIPY合成方法,包括从查尔酮出发合成Aza-BODIPY的O'Shea法、从2,4-二取代吡咯出发的Carreira法和Lukyanets的邻苯二腈与苯基溴化镁反应的稠环合成法;然后重点对pH、H₂O₂、NH₄⁺、F^-、Hg²⁺、CN^-、蛤毒素和Cys等探针的客体识别性能、识别机理和实际应用进行了总结。提出目前以Aza-BODIPY为母体设计合成的探针数量仍较少,将来的发展方向是通过结构修饰或改造来提高探针的水溶性能、拓宽其激发发射波长到近红外区、增加识别客体的种类和范围,在生物、环境等领域将具有重要的发展前景。     

一种检测铜离子(II)荧光探针及其应用

以2-吡啶甲酸和 (E) -2-苯并噻唑-3- (6-羟基萘) 丙烯腈为原料，经过酯化反应，得到一个Cu2+ 荧光探针（P 1）。通过核磁氢谱、核磁碳谱、高分辨质谱对其结构进行表征，同时对其荧光性能测试。结果表明：该荧光探针能够高灵敏性、高选择性地识别Cu2+，对Cu2+ 的检测浓度范围是0~200 μmol/L，检测限是17 nmol/L。该探针被成功用于检测葡萄酒和啤酒中Cu2+ 的含量，其添加回收率为90.00％～108.30％。该文为开发识别性能良好，实用性强的Cu2+ 检测方法提供了参考。     

汞离子传感器的研究概况

汞离子(Hg²⁺)是一种具有生物放大能力的危险金属，对生物和人类健康构成严重威胁。因此，设计能够检测生物和环境系统中Hg²⁺的传感器是非常有必要的。综述了近年来应用于汞离子检测的几种传感器，其中包括电化学传感器、基于表面增强拉曼光谱(SERS)的传感器、比色传感器、荧光传感器。阐述了各种方法的优缺点，并对今后汞离子检测的发展方向进行了展望和预测。