同时识别Cu2+,Zn2+和Ca2+的化学传感器合成及Ca2+活体荧光成像

合成并表征了一个能同时对Cu²⁺,Zn²⁺和Ca²⁺进行识别的化学传感器L,研究了L对常见的金属离子和阴离子的吸收光谱和荧光光谱。结果发现：L可通过紫外-可见吸收光谱分别在414和328 nm处对Cu²⁺,Zn²⁺进行特异识别,L可通过在511 nm处的荧光增强对Ca²⁺进行特异识别,且其识别具有快速、可选择及可逆的特点。将L应用于药品和水体样品中Cu²⁺,Zn²⁺和Ca²⁺的检测,结果满意。L还可用荧光成像对细胞和活体中Ca²⁺进行检测。     

电解液对水系可充电池MnO2正极电化学性能的影响

研究了水系电解液中Li⁺、Zn²⁺和Mn²⁺阳离子对具有不同晶型结构和形貌的MnO₂正极电化学性能的影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含Mn(II)离子的水溶液中,MnO₂电极所表现的电化学性能趋同,容量低,衰减快。含有Zn²⁺离子的水溶液中,MnO₂电极因二价锌离子的嵌入-脱出,容量明显提升,但衰减严重。当溶液中同时含有Zn²⁺、Mn²⁺离子时,基于Mn²⁺和Zn²⁺离子之间的协同作用和Mn²⁺离子氧化/还原反应过程的作用,有效抑制MnO₂颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持了锌离子在MnO₂电极中嵌入-脱出的高容量特性(200 mAh·g^-1,电流密度：100 mA·g^-1),及良好的循环稳定性。     

基于DNA酶催化的卟啉金属化检测锌

利用G-四链体DNA（T30695）催化Zn²⁺插入到中卟啉IX（MPIX）中，引起荧光偏移的特点，建立了检测Zn²⁺的方法。在40μmol/L MPIX、0.6μmol/L Pb²⁺、5μmol/L T30695和1%Triton的最优实验条件下，该方法在Zn²⁺浓度为0.5～5μmol/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数R²=0.95，检出限为73.5 nmol/L。离子选择性实验表明该方法对Zn²⁺具有较好的选择性，用于实际样品测定，回收率在94.7%～100.4%之间。     

一例喹喔啉酰腙荧光探针对锌离子的选择性高灵敏识别及细胞成像应用

通过缩合反应制备了一例席夫碱荧光探针2-喹喔啉甲醛缩2-吡啶酰肼(1),使用核磁共振氢谱和碳谱及质谱等手段表征了探针的结构。荧光光谱分析表明,探针1自身无荧光,而Zn²⁺能够导致其在500 nm处出现强发射峰。该荧光增强能够在常见阳离子中选择性检测Zn²⁺,检测限低至0.16μmol·L^-1。通过核磁、质谱和紫外等手段推测了探针1与Zn²⁺可能的配位模式。通过单晶X射线衍射解析了1-Zn²⁺配合物的晶体结构,进一步确认了探针的配位行为。1-Zn²⁺晶体中探针分别采取ONN和NN配位模式螯合2个Zn²⁺,并由桥联CH₃O^-和Cl^-连接形成一维链状结构。此外,该探针还可用于活细胞中Zn²⁺的检测。     

基于肉桂酰肼的Zn2+、Mg2+和Cd2+Turn-On型荧光探针研究

本文以肉桂酸甲酯、水合肼及水杨醛为原料,设计合成了一种“turn-on”型离子选择性荧光探针,采用NMR、IR及HRMS对其结构进行了表征,结果表明该探针为N’-[(2-羟苯基)亚甲基]-3-{2-[(2-羟苯基)亚甲基]肼-1-基}-3-苯丙酰肼(ZL)。基于其存在的酰基和邻羟苯基亚甲基胺结构,研究了其对不同金属离子的识别作用,结果Zn²⁺、Mg²⁺和Cd²⁺对探针ZL荧光表现出“turn-on”效应,其荧光分别增强了47、21、24倍,而其他金属离子对其荧光光谱及强度无影响,化合物ZL表现出对Zn²⁺、Mg²⁺和Cd²⁺的高选择性识别和高灵敏检测,其检出限分别为5.5nmol·L^-1、8.4nmol·L^-1、9.9 nmol·L^-1。通过Job’s plot实验表明ZL与Zn²⁺、Mg²⁺和Cd²⁺的结合比为1∶1,结合核...     

离子印迹法制备对铜离子(Ⅱ)选择性吸附的碳基材料

通过钨离子印记方法,合成了对铜离子有高选择性吸附性能的碳基材料。 在四乙烯五胺(TEPA)、钨酸铵和葡萄糖摩尔比为1:1:5条件下,经水热法合成的碳基吸附材料能有效地吸附铜离子,对铜离子吸附的最佳pH=5。 在Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺摩尔浓度相近体系中,离子印记碳基吸附材料对铜离子的吸附率高达97.2%,而对Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺吸附率分别为20.1%、9.63%、20.3%、13.3%,表明这种离子印记碳基吸附材料对Cu²⁺具有非常优异的选择吸附能力。     

基于席夫碱的四种Zn2+荧光探针的合成及其性能

以乙二胺与水杨醛及其衍生物为原料,构建了4种席夫碱Zn²⁺荧光探针,其结构均由¹H NMR、¹³C NMR和IR进行了表征。光谱分析实验结果表明,相比于其他探针,探针L2对Zn²⁺具有更好的选择性和灵敏度,检出限为92.15 nmol·L^-1。在0～30μmol·L^-1的浓度范围内,探针L2的荧光强度与Zn²⁺浓度可呈良好的线性关系,在紫外灯下可用肉眼观察到明显颜色变化。通过Job曲线、核磁滴定实验、密度泛函理论计算和L2-Zn²⁺配合物单晶结构对识别机理进行了研究,结果表明探针L2与Zn²⁺以物质的量之比1∶1配位。此外,探针L2还可用于检测实际水样中的Zn²⁺。     

荧光素-层状双金属氢氧化物复合体的发光性能及对Fe3+的荧光识别

采用离子交换法合成了FLN/OS-LDH复合体(FLN: 荧光素, OS: 1-辛烷磺酸钠, LDH: 镁铝型层状双金属氢氧化物), 并研究了其光致发光和对Fe³⁺的识别性能. 固态时, FLN不发光, 而FLN/OS-LDH复合体呈黄绿色荧光(发射波长为565 nm), 是荧光素(FLN)的特征发射光. 在甲酰胺(FM)中可将该复合体方便剥离为胶状悬浮液, 其发射波长发生蓝移, 为绿光发射(531 nm). 研究了复合体剥离液对金属离子的荧光识别特性, 发现其对Fe³⁺的选择性识别能力很强, 远优于其它离子(Mg²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺和Hg²⁺). 该复合体与Fe³⁺结合发生荧光猝灭现象, 可将其用作检测Fe³⁺的荧光传感器. Fe³⁺检测限为1.27×10^-7 mol/L, 猝灭常数(K_sv)为3.44×10² L/mol.     

pH法测定若干金属离子与天门冬酰胺络合反应的热力学参数

本文在不同温度和离子强度为0.1的条件下,以pH电位法分别测定了Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺与天门冬酰胺形成1:2络合物时的平衡常数。在所有测定的温度范围内,吉氏自由能变化的递变顺序为Cu²⁺2+2+2+2+。以温度系数法计算了有关络合反应的焓和墙的变化,并据此对反应的动力问题进行了讨论。     

三乙醇胺在金属电沉积中的基本效应

用微分电容法、极谱法、原位表面增强拉曼光谱法和微盘电极法研究了碱性溶液中存在和不存在Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Fe³⁺和Sn⁴⁺等离子时三乙醇胺(TELA)在电极/溶液界面上的电化学行为。结果表明,TELA以平卧方式吸附,符合Frumkin吸附等温线。在碱性溶液中TELA与Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Fe³⁺等离子生成具有表面活性的混合配体配合物,其吸附性较TELA的强。TELA不同程度地影响上述金属离子的电还原过程,根据实验结果提出TELA对锌电沉积的阻化作用机制及其基本效应。     

基于苯并噻唑Zn2+荧光探针及其细胞造影应用

设计合成基于苯并噻唑Zn²⁺荧光增强型探针BHP,在HEPES缓冲液中测其对Zn²⁺识别性能。实验结果表明,BHP对Zn²⁺有较高的选择性,对其他金属离子如Cd²⁺,Fe²⁺,Ni²⁺,Pb²⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Mn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺和Ca²⁺无明显荧光增强响应。BHP与Zn²⁺按1：1计量比配位,在生理条件下荧光强度不受pH值影响。在HeLa细胞中对Zn²⁺的造影表明BHP可用于生物体Zn²⁺检测。     

一种基于DPA识别基团的可视化检测锌离子的荧光增强型探针

以N,N-二（2-吡啶甲基）胺（DPA）为识别基团,设计合成了一种用于检测Zn²⁺的荧光增强型探针WN,在CH₃CH₂OH/Tris-HCl（1：9,V/V,pH=7.4）缓冲溶液中研究了它对Zn²⁺的识别特性。实验结果表明,WN对Zn²⁺有较高的选择性和灵敏度,它们之间的结合比为1：1,对Zn²⁺的检出限为1.14×10^-8mol·L^-1。WN能够快速地可视化检测Zn²⁺,在HeLa活细胞中对Zn²⁺的荧光显微成像表明WN可应用于生物体的检测。     

荧光素/层状钇氢氧化物复合体的发光性能及对Hg2+的识别

合成了层状钇氢氧化物(LYH)复合体FN/OS-LYH(FN为荧光素,OS为1-辛烷磺酸钠),研究了复合体的光致发光性能及剥离态胶体对Hg~(2+)的荧光识别性能。固态下,FN的钠盐不发光,FN/OS-LYH复合体发射黄绿光(564 nm);甲酰胺中,剥离为胶体悬浮液后,复合体发射绿光(540 nm,即剥离后蓝移24 nm),比FN阴离子的发射(572 nm)蓝移32 nm。复合体对高毒性Hg~(2+)具有很好的荧光识别能力,优于其他离子(Mg~(2+),Ni~(2+),Co~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+)和Cd~(2+))。复合体加入Hg~(2+)后发生荧光淬灭,Hg~(2+)检测限为2.73×10-7mol·L-1,淬灭常数(Ksv)为4.82×102 L·mol-1。     

基于多肽与金属离子作用的一种高选择性Cd2+荧光比率传感器

利用固相多肽合成法合成了一种新的多肽,将该多肽与荧光基团Dansyl偶联制备了一种新的荧光化学比率传感器:Dansyl-Cys-Pro-Pro-Cys-Trp-NH₂。利用荧光光谱研究了它与金属离子的相互作用。结果表明,与其它13种金属离子相比该多肽对金属Cd²⁺有很好的选择性。它能特异性识别Cd²⁺,具有水溶性好,响应时间快等优点。该肽对Cd²⁺具有很强的键合作用,其结合常数为3.0×10¹¹L²·mol^-2,检出限为11.5nmol·L^-1。     

Naphthalimide-based fluorescent Zn chemosensors showing PET effect according to their linker length in water

We have developed naphthalimide-based fluorescent chemosensors that exhibit fluorescence enhancement upon binding Zn²⁺ ion in 10 mM HEPES buffer (pH 7.4) at 25 °C. The fluorescence enhancement was induced by a PET inhibition process in which electron transfer from the nitrogen lone pair electrons of the Dpa unit to naphthalimide was blocked upon the binding of the sensor to Zn²⁺. The longer the linker length (n = 1-3) of the sensor, the less the PET efficiency becomes. Among the sensors (1, 2, and 3) examined, 1 shows the highest selectivity and sensitivity for Zn²⁺ over other transition metal ions and alkali metal ions in water.     

A porphyrin derivative containing 2-(oxymethyl)pyridine units showing unexpected ratiometric fluorescent recognition of Zn2+ with high selectivity

A porphyrin derivative (1), containing two 2-(oxymethyl)pyridine units has been designed and synthesized as chemosensor for recognition of metal ions. Unlike many common porphyrin derivatives that show response to different heavy metal ions, compound 1 exhibits unexpected ratiometric fluorescence response to Zn²⁺ with high selectivity. The response of the novel chemosensor to zinc was based on the porphyrin metallation with cooperating effect of 2-(oxymethyl)pyridine units. The change of fluorescence of 1 was attributed to the formation of an inclusion complex between porphyrin ring and Zn²⁺ by 1:1 complex ratio (K = 1.04 × 10⁵), which has been utilized as the basis of the fabrication of the Zn²⁺-sensitive fluorescent chemosensor. The analytical performance characteristics of the proposed Zn²⁺-sensitive chemosensor were investigated. The sensor can be applied to the quantification of Zn²⁺ with a linear range covering from 3.2 × 10⁻⁷ to 1.8 × 10⁻⁴ M and a detection limit of 5.5 × 10⁻⁸ M. The experiment results show that the response behavior of 1 to Zn²⁺ is pH-independent in medium condition (pH 4.0-8.0) and show excellent selectivity for Zn²⁺ over transition metal cations.     

一种基于DPA识别基团的可视化检测锌离子的荧光增强型探针

以N,N-二(2-吡啶甲基)胺(DPA)为识别基团,设计合成了一种用于检测Zn2+的荧光增强型探针WN,在CH3CH2OH/TrisHCl(1∶9,V/V,pH=7.4)缓冲溶液中研究了它对Zn2+的识别特性。实验结果表明,WN对Zn2+有较高的选择性和灵敏度,它们之间的结合比为1∶1,对Zn2+的检出限为1.14×10-8 mol·L-1。WN能够快速地可视化检测Zn2+,在HeLa活细胞中对Zn2+的荧光显微成像表明WN可应用于生物体的检测。     

Tripodal chelating ligand-based sensor for selective determination of Zn(II) in biological and environmental samples

Potassium hydrotris(N-tert-butyl-2-thioimidazolyl)borate [KTt^t-Bu] and potassium hydrotris(3-tert-butyl-5-isopropyl-l-pyrazolyl)borate [KTp^t-Bu,i-Pr] have been synthesized and evaluated as ionophores for preparation of a poly(vinyl chloride) (PVC) membrane sensor for Zn(II) ions. The effect of different plasticizers, viz. benzyl acetate (BA), dioctyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP), tributyl phosphate (TBP), and o-nitrophenyl octyl ether (o-NPOE), and the anion excluders sodium tetraphenylborate (NaTPB), potassium tetrakis(p-chlorophenyl)borate (KTpClPB), and oleic acid (OA) were studied to improve the performance of the membrane sensor. The best performance was obtained from a sensor with a of [KTt^t-Bu] membrane of composition (mg): [KTt^t-Bu] (15), PVC (150), DBP (275), and NaTPB (4). This sensor had a Nernstian response (slope, 29.4 ± 0.2 mV decade of activity) for Zn²⁺ ions over a wide concentration range (1.4 × 10⁻⁷ to 1.0 × 10⁻¹ mol L⁻¹) with a limit of detection of 9.5 × 10⁻⁸ mol L⁻¹. It had a relatively fast response time (12 s) and could be used for 3 months without substantial change of the potential. The membrane sensor had very good selectivity for Zn²⁺ ions over a wide variety of other cations and could be used in a working pH range of 3.5–7.8. The sensor was also found to work satisfactorily in partially non-aqueous media and could be successfully used for estimation of zinc at trace levels in biological and environmental samples. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

2,7-萘二磺酸阴离子导向五元瓜环基超分子自组装体的制备及其荧光检测性能

通过引入2,7-萘二磺酸(2,7-NDA^2-)阴离子作为结构导向剂,与五元瓜环(Q[5])和过渡金属离子(Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺)在水热条件下制备了4种新颖的Q[5]基超分子自组装体(Q[5]-SA),即{[M(H₂O)4(Q[5])]·(NDA)}·x H₂O(M=Co (1)、Ni (2)、Zn (3))和{[Cd2Cl2(H₂O)4(Q[5])]·(NDA)}·13H₂O (4)。单晶X射线衍射测试结果表明,自组装体1～3同构,其中Q[5]仅一端的部分端口羰基氧原子与金属离子配位形成简单配合物;而4中Q[5]的2个端口均与金属离子Cd²⁺配位形成了一维配位链。在自组装体1～4中,配体2,7-H2NDA均全脱质子,形成2,7-NDA2-阴离子平衡体系电荷,但均未能与金属离子配位,而在2,7-NDA2-阴离子与Q[5]外壁之间的瓜环外壁作用下进一步形成...     

金属元素组与血清白蛋白的竞争结合反应性能研究

利用亲和毛细管电泳（Affinitycapillaryelectrophoresis,ACE）法研究金属元素组和血清白蛋白（Bovineserumalbumin,BSA）的竞争结合反应性能。基于位点结合模型,构建双金属组[Zn²⁺,Cu²⁺]与血清白蛋白结合反应模型,建立多元金属组与生物大分子竞争结合的理论方程,测定结合参数并解析动力学机制。结果表明,金属元素组[Zn²⁺,Cu²⁺]与BSA发生竞争结合反应形成配合物Zn²⁺-BSA和Cu²⁺-BSA。依据有效淌度变化,通过建立的理论方程非线性拟合竞争结合反应的平均表观结合常数K_Zn²⁺-BSA=4.01×10⁴L·mol^-1、K_Cu²⁺-BSA=7.75×10⁴L·mol^-1。结合反应均为快平衡反应,Cu²⁺对Zn²⁺离子的结合作用有明显拮抗作用。分析ACE谱显示配合物的峰高与配体结合能力大小、配合物稳定性之间存在量效关系。