一种基于二氰基异佛尔酮的近红外汞离子荧光探针的合成与应用

以二氰基异佛尔酮和4-二乙氨基水杨醛为原料,通过两步反应合成了一种具有近红外发射(675 nm)的荧光探针SAM-S,并对其结构进行了表征。此探针在甲醇/4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(1∶1,V/V,pH=7.4)溶液中表现出弱荧光,加入Hg²⁺后荧光显著增强,基于此建立了检测Hg²⁺的新方法。本方法具有选择性好、抗干扰能力强、检出限低(0.49μmol/L)等优点。采用此探针检测湖水和自来水中Hg²⁺的含量,加标回收率在99.9%～104.8%之间。探针SAM-S可制作成荧光墨水,有望用于商标包装;由于SAM-S的毒性较低,因此可用于活细胞中Hg²⁺的荧光成像。     

三芳胺类荧光探针合成及对化妆品中Hg2+的检测

基于汞离子促进硫代缩醛脱保护作用,设计合成了一种三芳胺类荧光探针N-(1,1′-联苯-4-基)-N-(4-(双(乙基硫代)-甲基)苯基)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称L),并采用核磁共振、红外光谱及高分辨质谱对其结构表征。荧光发射光谱表明,在乙腈(ACN)/4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(V∶V=9∶1,HEPES 10mmol·L^-1,pH=7.4)缓冲溶液中,探针可实现对Hg²⁺的“turn-off”检测,检测过程具有响应时间短、离子选择性好、抗共存金属离子干扰性强等优点。在0～20μmol·L^-1范围内,Hg²⁺浓度与荧光强度呈现良好线性关系,探针对Hg²⁺检测极限低至1.57×10^-8 mol·L^-1,可实现Hg²⁺的痕量检测。将探针L应用于化妆品中Hg²⁺检测,加标回收率96.3%～101.7%,相对标准偏差0.52%～2.76%,准确度较高,具有良好的应用前景。     

检测汞离子的比色-荧光双通道探针的设计合成及应用

以7-羟基吩恶嗪酮(试卤灵)为荧光团、硫代甲酸苯酯为汞离子(Hg²⁺)识别基团,经一步简单有机合成反应,制备了比色-荧光双通道探针NMP。采用核磁共振氢谱(¹H NMR)、核磁共振碳谱(¹³C NMR)和高分辨率质谱(HRMS)表征了探针结构,利用吸收光谱和荧光发射光谱测试了探针对Hg²⁺的选择性和灵敏度。光谱测试结果表明,探针对Hg²⁺具有较好的选择性和检测灵敏度,检出限(3σ)为17 nmol/L。反应溶液由淡黄色变为紫红色,可对溶液中Hg²⁺进行比色检测,并可用于实际水样中Hg²⁺的检测。采用CCK-8法测试了探针的细胞毒性,结果表明,在探针浓度低于10μmol/L时,细胞存活率高于90%。共聚焦荧光显微成像结果表明,探针具有较好的细胞通透性,可对细胞内Hg²⁺进行荧光成像。     

喹啉酮-香豆素类Hg2+比色荧光探针的合成及应用

设计合成了新型喹啉酮-香豆素类比色荧光探针7-二乙氨基-3-[3-(7-二乙氨基)香豆素基-3-氧代丙烯基]喹啉-2-酮(QCO), 用于检测水溶液中的Hg²⁺. 探针QCO对Hg²⁺表现出高选择性和强抗干扰性. 此外, Hg²⁺引起探针QCO溶液的颜色变化明显, 可裸眼识别. 比色法中, 吸收值比(A₅₀₀/A₃₈₀)与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系, 其检出限为2.62×10^-8 mol/L. 荧光法中, 探针QCO对Hg²⁺的检出限为5.42×10^-8 mol/L. 经等摩尔变化( Job’s Plot)法、 质谱及红外光谱验证, 探针QCO与Hg²⁺形成络合比为1∶1(摩尔比)的络合物. 硅胶板实验和加标回收率实验结果表明, 探针QCO可用于检测实际水样中的Hg²⁺.     

高选择性快速检测Hg2+的磺酰腙型探针的合成及其在吸附和HeLa细胞中的应用

以苯磺酰肼和4-二苯胺基苯甲醛为原料,通过缩合反应设计和合成了一种新型磺酰腙汞离子(Hg²⁺)探针N’-(4-(二苯氨基)亚苄基)苯磺酰腙(S1).在二甲基亚砜(DMSO)/H₂O(V∶V=7∶3,pH=7)溶液体系中,S1对Hg²⁺展示出快速响应、高选择和高荧光灵敏性.通过¹H NMR和HRMS探究了可能的机理.聚丙烯酰胺(PAM)掺杂S1(PAMS)对Hg²⁺有高的吸附性能,其去除率达到99.99%,并且在紫外灯下通过肉眼很容易区分.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了PAMS吸附前后的微观形貌.此外,S1具有优异的生物相容性,可以极好地检测HeLa细胞中的Hg²⁺.     

一种具有聚集诱导发光性能的Zn2+荧光探针的设计合成

以四苯乙烯为荧光基团,5-叔丁基-2-羟基苯作为识别基团,构建了一种新型的聚集诱导发光(AIE)效应Zn²⁺荧光探针L.探针结构通过NMR和ESI-MS表征,其荧光性能通过UV-vis和荧光光谱研究.在乙醇/磷酸盐(PBS)(V∶V=7∶3,pH=7.4)溶液中,探针对Zn²⁺表现出高灵敏度和选择性,其检测限低至34.1 nmol·L-1,在0～3.0×10-5mol·L-1范围内,探针对Zn²⁺表现出良好的线性关系.在自然光和紫外灯下用肉眼观察到明显颜色变化,可以实现Zn²⁺可视化检测.通过Job’splot,ESI-MS和密度泛函理论(DFT)理论计算对识别机理进行了研究.报道的新型探针可作为分析测定Zn²⁺的一种便捷工具.     

基于小分子的汞离子荧光探针*

汞离子（Hg²⁺）作为一种极具生理毒性的化学物质,其检测方法在传感领域得到了广泛的研究。荧光探针由于具有高效灵敏、快速便捷检测等优点而成为Hg²⁺检测的重要手段之一。通过Hg²⁺与探针特征的结合位点作用,引起其光物理性质的变化,从而实现对Hg²⁺的高选择性识别。本文综述了近年来小分子Hg²⁺荧光探针的研究进展。文中着重总结了Hg²⁺荧光探针分子的设计原理、检测机制及应用方法;评述了这些化合物的结构和检测性能之间的关系;最后展望了Hg²⁺荧光探针的研究和发展方向。     

基于久洛尼定的铝离子荧光探针的合成与性能

设计合成了基于久洛尼定的酰腙荧光探针JNPH，并使用核磁共振波谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)表征了JNPH的结构。采用荧光发射光谱研究了在DMSO/Tris-HCl(7∶3, V∶V)缓冲体系中探针JNPH对金属离子的识别能力。结果表明，在DMSO缓冲液中探针JNPH对Al³⁺显示出选择性荧光增强识别，且具有良好的识别灵敏性。Job曲线显示探针JNPH与Al³⁺结合的化学计量比为1∶1。探针JNPH对Al³⁺的识别不受大多数金属离子的干扰，检测Al³⁺的线性范围为0～80μmol/L，检出限为0.38μmol/L。探针JNPH具有快速响应识别Al³⁺的能力，响应时间为60 s。利用1H-NMR研究了探针JNPH对Al³⁺的识别机理，并结合Job曲线推测了探针JNPH与Al³⁺的作用模式。     

聚乙烯亚胺修饰的碳点荧光探针用于检测汞离子

以维生素C(Vc)为碳源,以聚乙烯亚胺(PEI)为掺杂氮剂,通过一步水热合成法制备了可发射蓝色荧光的水溶性碳点荧光探针(PEI-Vc CDs)。基于Hg²⁺对PEI-Vc CDs探针良好的荧光猝灭效果,建立了一种快速检测Hg²⁺的方法。在0.022～20μmol/L浓度范围内,PEI-Vc CDs探针荧光猝灭程度与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系,检出限为22 nmol/L(S/N=3)。其它金属离子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Ag⁺、Ba²⁺和Pb²⁺)不会引起探针荧光强度的显著改变,表明此探针对Hg²⁺具有高的选择性。将此探针用于河水、自来水和矿泉水等...     

基于氮化碳量子点/罗丹明B系统检测汞离子的比率荧光探针

通过一步水热法,以柠檬酸和尿素为原料,制备了蓝色氮化碳量子点(CNQDs),并对CNQDs的粒径分布、元素组成、形貌结构及表面官能团进行了表征,考察了CNQDs的光谱性质。以CNQDs为母体与罗丹明B(RhB)构成比率荧光探针CNQDs/RhB,基于CNQDs/RhB(447 nm/581 nm)的荧光强度比值F₀=(F₄₄₇/F₅₈₁)的变化情况对汞离子(Hg²⁺)进行定量测定,具有高选择性和灵敏性。结果显示,该探针对Hg²⁺的检测线性范围为2～40μmol/L,检出限为1.95μmol/L。常见的阴离子和阳离子对CNQDs/Rh B检测Hg²⁺基本无影响,并对该比率型荧光探针的检测机制进行了探究。最后,将该探针应用于实际水样中Hg²⁺的检测,说明该探针具有潜在的应用价值。通过研究,对Hg²⁺的检测提供了新的思路,也预示了该荧光探针在水环境检测方面具有广阔的应用前景。     

2-[3-氰基呋喃-2(5H)-亚基]丙二腈衍生物的合成及其对Pd2+的识别

通过两步反应合成了一种2-(3-氰基呋喃-2(5H)-亚甲基)丙二腈衍生物TCF-Pyn,该化合物在MeCN/磷酸缓冲容溶液(PBS)(V∶V=2∶8,PBS 2×10^-2 mol/L,pH=7.4)混合溶液中能高选择性荧光"OFF-ON"识别Pd²⁺,发射波长达到近红外区(653 nm).该探针具有较好的抗干扰能力、较宽的pH适用范围(3~8)和较低的检测限(6.92μmol/L).应用研究表明,TCF-Pyn能检测真实水样中的Pd²⁺,并可对活细胞中的Pd²⁺进行荧光成像.     

高选择性检测Hg2+的喹啉酮衍生物荧光探针的合成及应用

设计合成了一种以喹啉酮为荧光团,具有新型结构的荧光探针（E）-N-（4-甲基-2-氧代-1,2-二氢喹啉-7-基）-3-（3-苯基-[1,2,4]三唑[3,4-b][1,3,4]噻二唑-6-基）丙烯酰胺（MNT）.研究结果表明,MNT可通过不饱和酰胺键异构化后与Hg²⁺配位,从而产生显著的荧光猝灭.1,2,4-三唑[3,4-b]-1,3,4-噻二唑缺电子的特征有助于提高猝灭效果的同时,能提供与Hg²⁺配位的杂原子.MNT探针对Hg²⁺具有高选择性、较高的量子产率和较强的抗干扰性,检测限为6.35×10^-8 mol/L,响应时间25 s.进一步研究发现,MNT在pH=4~13范围内均能特异性检测Hg²⁺.基于核磁滴定实验结果推测了该探针荧光检测Hg²⁺的机理,并由Job’s曲线确定了MNT与Hg²⁺之间的配位比为2：1.MNT在实际水样中的应用结果表明其可作为检测Hg²⁺的荧光探针.     

基于1,8-萘酰亚胺与罗丹明B间荧光共振能量转移的高选择性Hg2+比率荧光探针

以罗丹明B与1,8-萘二甲酰亚胺反应合成了1个高选择性Hg²⁺比率荧光探针(RN). 在甲醇/乙腈/4-羟基哌嗪乙磺酸缓冲溶液(pH=7.2, 体积比8:1:1)中, RN对Hg²⁺具有比色和比率荧光双重响应. 加入Hg²⁺后, RN的紫外-可见光谱在约556 nm处产生强吸收, 溶液由浅绿色变为橙色, 其它金属离子对RN的紫外-可见光谱几乎无影响. 无Hg²⁺存在时, RN的荧光光谱在540 nm处出现萘二甲酰亚胺荧光团的特征峰; 加入Hg²⁺后, 540 nm处的发射带逐渐消失, 同时在580 nm附近产生强荧光, 荧光颜色从绿色变为橙色. 这归因于从萘酰亚胺到开环罗丹明B的荧光共振能量转移(FRET), 探针RN对Hg²⁺的比率荧光响应具有高选择性, 不受其它共存金属离子的干扰.     

一种连续识别Cu2+和草甘膦荧光探针的合成及应用研究

以7-(4-甲氧基苯基)乙炔基香豆素为荧光基团,设计并合成了一种香豆素酰腙类荧光探针L.在探针L的二甲基亚砜(DMSO)/H₂O[V∶V=7∶3,4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES) 10 mmol/L,pH=7.4]溶液中加入Cu²⁺,可以通过肉眼观察到颜色由黄色变为浅棕色和明显的荧光猝灭效应.该探针不受其他金属离子和阴离子的干扰,检测限为5.6×10^-8mol/L.同时,L-Cu²⁺体系通过配体置换的方式实现了对草甘膦的特异性检测,具有良好的选择性和抗干扰性、较高的灵敏度、较宽的pH适用范围(5～9)和较低的检测限(11.3 ng/mL).此外,L-Cu²⁺体系可应用于实际水样中草甘膦的检测,在环境监测等领域具有良好的应用前景.     

用于汞离子检测和细胞成像的石墨相氮化碳量子点荧光探针

本文采用一步固相热解法，以尿素作为前体合成了石墨相氮化碳量子点(gCNQDs)．利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对g-CNQDs的粒径分布、元素组成、形貌结构和表面官能团进行表征．基于Hg²⁺淬灭g-CNQDs荧光的现象，构建可用于血样和尿样以及实际水样中Hg²⁺检测的荧光探针，在2.5～50.0μmol·L^-1范围内，Hg²⁺浓度与g-CNQDs相对荧光强度呈现良好的线性关系，检出限为1.5nmol·L^-1．在实际样品中检测Hg²⁺的加标回收率为97.17%～101.13%.g-CNQDs与Hg²⁺的相互作用机理主要为静态淬灭．该探针也被成功应用于肿瘤细胞成像．     

一种基于苯并噁唑类的可视化检测汞离子的荧光探针

设计合成了一种用于检测Hg²⁺的苯并噁唑类荧光探针4-(苯并[d]噁唑-2-基)-2-((二(2-(乙巯基)乙基)氨基)甲基)苯酚(ZY1), 用质谱、核磁氢谱和X射线单晶衍射等方法对其进行了结构表征, 并考察了其光谱性能. 研究结果表明, ZY1对Hg²⁺有较高的选择性和灵敏度, 它们之间的结合比为1:1, 共存离子及pH值(3.0～9.0)对其测定影响小. ZY1能够可视化检测Hg²⁺, 并在HeLa活细胞中实现了汞离子的成像, 这对检测生物体内的Hg²⁺将具有潜在的应用价值.     

基于小分子的铜离子与汞离子双识别荧光探针

铜离子在不同细胞生理过程中作为催化辅助因子起着很重要的作用,但是体内铜离子浓度出现异常也会导致疾病甚至死亡。与铜离子相比,汞离子是各种重金属污染物中最普遍、最危险的一种。因此,对它们高灵敏度、高选择性检测具有非常重要的意义。荧光探针法由于具有灵敏度高、快速便捷、可视化和原位无损检测等优点而成为Cu²⁺与Hg²⁺离子重要的检测手段之一。本文总结了近几年基于小分子Cu²⁺和Hg²⁺离子双识别荧光探针的设计合成、性能及其在分析方面的研究与最新进展,并展望了此类荧光探针未来的研究与发展方向。     

基于牛血清白蛋白功能化金纳米棒的荧光探针测定Hg2+

建立了一种以牛血清白蛋白功能化的金纳米棒(BSA-Cys-GNRs)为荧光探针检测Hg²⁺的新方法。以半胱氨酸作为连接臂成功将牛血清白蛋白修饰在金纳米棒表面,通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱、红外光谱和荧光倒置显微镜等多种分析方法对材料进行表征。研究发现,在295nm波长光激发下,BSA-Cys-GNRs探针在338nm显示强荧光,而Hg²⁺能够有效地猝灭BSA-Cys-GNRs的荧光。对一系列影响猝灭效果的因素进行考察,得出pH 4.0、孵育时间5.0min为最佳检测条件。Mn²⁺、K⁺、Ni²⁺、Na⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Ca²⁺、Al³⁺和Zn²⁺对BSA-Cys-GNRs的荧光信号没有明显的影响。当Hg²⁺的浓度为0.04444~8.888μmol·L^-1时,荧光猝灭效率与Hg²⁺的浓度之间存在良好的线性关系,检测限为8.08nmol·L^-1。将该方法用于环境水样中Hg²⁺的检测,回收率为98.9%~105.0%。     

一种吡啶-水杨醛类席夫碱的合成及对Zn2+的特异性识别

通过席夫碱反应将2-氨基4-甲基吡啶与4-(二乙氨基)水杨醛结合,设计并合成出一种新型的荧光探针L,该探针能特异性识别Zn²⁺。通过质谱、¹H NMR以及¹³C NMR表征其结构,并利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱研究了探针L在CH₃OH-H₂O(V:V=8:2,Tris-HCl缓冲液,pH=7.4)中对各种离子的选择识别能力。实验结果显示,向探针L中加入Zn2+之后,溶液从无荧光变成蓝色荧光,且457 nm处出现一发射峰。Job’s plot工作曲线结果和密度泛函理论(DFT)计算表明探针L与Zn2+结合计量比为1:1。荧光滴定结果表明探针L对Zn2+的检测极限可低至2.7×10^-8 mol·L^-1,结合常数为1.32×10⁴ L·mol^-1,pH应用范围4.0～10.0。对真实水样中的Zn2+进行检测,平均回收率大于98%,RSD小于1.61%,表明探针L能够检测真实水样中的Zn2+。     

基于菲并咪唑的ON⁃OFF⁃ON双比色荧光探针及细胞成像

设计合成了对称型菲并咪唑荧光探针PIP-ph-PIP, 并对其结构进行了表征和确认. 随着探针溶液中水体积分数的增加, 探针的聚集程度逐渐增加, 荧光强度先增强后猝灭. 荧光光谱测试结果表明, 在水相体系中探针PIP-ph-PIP能以ON-OFF-ON的方式分别对Ag⁺和SCN^-, Cu²⁺和PO³₄ ^-进行连续识别, 且连续识别效果可通过裸眼比色观察, 其中对Ag⁺识别具有超低检出限(6.1 nmol/L). 结果表明, 探针PIP-ph-PIP可应用于活体HeLa细胞中Ag⁺和Cu²⁺的定性分析及实际水样中Ag⁺和Cu²⁺的定量检测.