基于4-(N, N-二乙氨基)水杨醛席夫碱类荧光探针的研究进展

4-(N,N-二乙氨基)水杨醛是染料及有机合成的重要中间体,也是具有亲水性质的生色团,其醛基常被用来制备席夫碱进而开发新颖的探针分子。本文介绍了对于一些常见离子如Al~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Hg~(2+)、Co~(2+)、F~-、CN~-等进行荧光识别和检测的基于4-(N,N-二乙氨基)水杨醛合成的席夫碱类荧光探针,这些探针具有较高的选择性和灵敏度,并有很好的细胞通透性和较低的细胞毒性,有一定的实用价值。本文为此类荧光探针在环境、生物、食品中的实际检测和应用研究提供了理论依据和实践基础。     

一种香豆素类锌离子荧光探针的合成及性能

通过Pechmann法使间苯二酚和乙酰乙酸乙酯发生脱水缩合反应,合成了4-甲基-7-羟基香豆素,再与六次甲基四胺反应,生成7-羟基-4-甲基-8-甲酰基香豆素,最终与吲哚酰肼发生席夫碱反应合成一种香豆素类荧光探针L。通过核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、荧光发射光谱仪和紫外可见分光光度计等技术手段研究该探针L的结构及其荧光性能。结果表明,探针L与Zn~(2+)的配合比为1∶1,对Zn~(2+)的检测限达到3.6×10~(-8)mol/L,降低了对Zn~(2+)的检测浓度,同时探针L对锌离子具有高选择性,可应用于在生物体内Zn~(2+)的检测。     

基于温敏性有机/无机杂化纳米粒子的比率型Hg~(2+)荧光探针

基于有机/无机杂化纳米粒子制备了能够对汞离子(Hg~(2+))进行比率型检测的荧光探针.首先通过连续的可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成了两亲性嵌段聚合物,P(MPS-co-NBDAE)-b-P(NIPAM-co-Rh BHA).其疏水嵌段为带有三甲基硅氧烷侧基,并标记有荧光能量给体N-(7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑)(NBD)基元的聚丙烯酸酯,P(MPS-co-NBDAE);亲水嵌段为共聚有潜在荧光能量受体罗丹明脲衍生物单体(Rh BHA)的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺),P(NIPAM-co-Rh BHA).由该嵌段聚合物自组装形成的胶束在三乙胺催化作用下水解发生溶胶-凝胶化过程后,得到核交联的有机/无机杂化纳米粒子.在没有Hg~(2+)离子存在时,该杂化纳米粒子溶液只显示出NBD基元发射的绿光;而在有Hg~(2+)离子存在条件下,Hg~(2+)离子可诱导Rh BHA开环为具有荧光发射性能的Rh B基元.由于NBD与Rh B之间的荧光共振能量转移(FRET)效应,杂化纳米粒子溶液的颜色和荧光发射性能均会发生明显的变化,从而实现对水溶液中Hg~(2+)离子的高效选择性检测.而且,升高温度会导致纳米粒子壳层PNIPAM嵌段的塌缩,使NBD和Rh B基元间的空间距离缩短,可进一步提高检测效果.因此,基于该有机/无机杂化纳米粒子的检测体系可用来对Hg~(2+)离子进行高效选择性检测.     

铜(Ⅱ)荧光探针的合成及其识别性能研究

以水合肼和4-(二乙氨基)水杨醛为原料,通过席夫碱反应合成了Cu~(2+)荧光探针。采用荧光和紫外等方法研究了其对金属离子的识别性能。结果表明,该探针在80%(V/V)的乙醇水溶液中对Cu~(2+)有较好的选择性、灵敏度并可裸眼识别,检测限为0.32 nmol/L。     

3-(4'-羧基-苯氧基)苯甲酸构筑的Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及对丙酮和Tb3+离子的荧光传感

利用水热法合成了2个新的配位聚合物(CPs):[M(3,4′-oba)(phen)(H_2O)]_n(M=Zn (1)、Cu (2),3,4′-H_2oba=3-(4′-羧基-苯氧基)苯甲酸,phen=菲咯啉),并用X射线单晶衍射测定其晶体结构。CP1为一维链状结构,中心金属Zn~(2+)的配位环境为[ZnO_3N_2],形成四方锥构型。配体3,4′-oba以μ_1∶η~1η~0/μ_1∶η~1η~0的模式与Zn~(2+)配位。CP2中Cu~(2+)的配位环境为[CuO_4N_2],呈扭曲的八面体构型。配体3,4′-oba采用μ_1∶η~1η~0/μ_1∶η~1η~1的模式连接2个Cu~(2+)形成一维"之"字链结构。一维链分别通过分子间氢键C—H…O (1)和O—H…O (2)形成二维超分子网状结构。配体phen以双齿螯合的形式与Zn~(2+)/Cu~(2+)配位。CP1表现出强的荧光,归因于配体的π*-π跃迁。研究了1在不同溶剂中的发光性能以及对镧系金属离子的荧光敏化效果。CP1的荧光被丙酮分子猝灭,而可以敏化稀土金属Tb~(3+)离子发出强的绿色荧光,因而1可作为检测丙酮分子和Tb~(3+)离子的荧光传感器。     

基于铜离子修饰金纳米簇“关-开”型荧光探针检测多巴胺

以11-巯基十一烷酸(11-MUA)为还原剂和保护剂,通过一步水热法合成了具有强烈荧光的水溶性金纳米簇(AuNCs),基于Cu~(2+)修饰的AuNCs@11-MUA构建了"关-开"型荧光探针用于多巴胺(DA)的选择性、高灵敏检测.向AuNCs@11-MUA溶液中加入Cu~(2+)离子后,AuNCs@11-MUA的荧光发生猝灭,体系的荧光信号处于"关闭"状态.在DA存在下,由于DA与Cu~(2+)具有更强的结合力,形成比Cu~(2+)/AuNCs@11-MUA复合体更稳定的络合物,可将Cu~(2+)从AuNCs@11-MUA表面移除下来,从而使其荧光得以恢复,体系的荧光信号呈"打开"状态.AuNCs@11-MUA探针的荧光恢复程度与DA的浓度在2.0×10~(-7)~5.0×10~(-5)mol/L范围呈良好的线性关系,检出限为8.0×10~(-8)mol/L(S/N=3).将该探针应用于人血清和尿液中DA的检测,回收率为93.2%~97.3%,相对标准偏差RSD4.08%,表明该方法可应用于人体内多巴胺的检测.     

间-双(2′-N,N′-苯甲胺基-1-萘基)甲氧基苯的合成及对Fe~(3+)和Cu~(2+)的荧光传感性能

以间二甲苯、水杨醛和α-萘胺等为原料合成了荧光化学传感器1,并经红外、核磁、质谱表征了产物的结构.用紫外光谱、荧光光谱滴定实验的方法研究了金属离子和化合物的相互作用.结果表明传感器1对Cu~(2+)和Fe~(3+)表现出高选择性荧光响应,受常见离子干扰较小,化合物1与Cu~(2+)和Fe~(3+)结合形成1∶1的配合物,其结合常数分别为(2.83±0.42)×10~3和(8.69±0.32)×10~3 L·mol~(-1),检出限分别为2.584 4×10~(-4)和1.234 2×10~(-5) mol·L~(-1).     

柱后衍生离子色谱法同时测定水中Fe^3＋,Fe^2＋,Cu^2＋,Zn^2＋方法研究

将Dionex 4000i离子色谱仪和国产721分光光度计组合联用,建立了一种同时测定水中Fe~(3+)、Fe~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)四种金属离子的柱后衍生离子色谱法。以磺基水杨酸/酒石酸/草酸为络合剂,质子化的二价乙二胺离子(EnH_2~(2+))为淋洗离子,在Dionex HPIC-CS2分离柱上先实现混合金属离子的分离,之后,各被分离的离子依次进入柱后反应器,与PAR在此反应显色生成有色络合物。借助国产721分光光度计,在500 nm的固定波长下依次检测流出的各离子。Fe~(3+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)三种离子仅需6 min就可全部淋洗出。Cu~(2+)在切换淋洗液后检测,也仅需10 min。本法可用于同时测定天然水(mg/L级浓度)和电站高纯水(μg/L级浓度)以及金属腐蚀产物中的Fe~(3+)、Fe~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)。进样分析前,仅需将水样酸化和过滤即可。     

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。     

医用生物相容性接枝共聚物负载阿霉素和香豆素的研究

以一端连有单电子转移自由基聚合(RAFT)链转移剂的聚乙二醇(PEG)为大分子链转移剂,调控2-(4-羟基丁酰氧基)甲基丙烯酸叔丁酯(t BHBMA)的RAFT聚合,得到的PEG-b-Pt BHBMA嵌段共聚物引发丙交酯的开环聚合,制得接枝共聚物PEG-b-(Pt BA-g-PLA).通过聚乳酸末端的羟基与7-甲氧基香豆素-3-羧酸(COU)中羧基的酯化反应,得到了含有荧光标记分子的接枝共聚物PEG-b-(Pt BA-g-PLA-COU).该聚合物主链选择性水解,得到了含有荧光标记分子的两亲性接枝共聚物PEG-b-(PAA-g-PLA-COU).以PEG-b-(PAA-g-PLA-COU)为药物载体,对阿霉素(DOX)进行了负载,制得了含有荧光标记分子的聚合物载药胶束.利用紫外光谱和动态光散射测定了载药胶束的载药量和胶束尺寸.     

11-Mercaptoundecanoic acid functionalized gold nanoclusters as fluorescent probes for the sensitive detection of Cu2+ and Fe3+ ions

Metal ions are physiologically essential,but excessive metal ions may cause severe risk to plants and animals.Here,we prepared gold nanoclusters(Au NCs) protected by 11-mercaptoundecanoic acid(11-MUA),which have excellent fluorescence properties for the detection of metal ions.The results showed that the copper ions(Cu~(2+)) and iron ions(Fe~(3+)) in the solution have obvious quenching effect on the fluorescence intensity of Au NCs.The detection range of Fe~(3+) was 0.8–4.5 mmol/L(R~2= 0.992) and 4.5–11.0 mmol/L(R~2= 0.997).And Cu~(2+) has a lower linear range(0.1–1.0 mmol/L,R2= 0.993).When EDTA was added into the reaction system,it was observed that the quenching effect of Cu~(2+) and Fe~(3+)on Au NCs showed different phenomenon.Then,the effect of metal ions on the fluorescence of Au NCs was investigated.The selective detection of Cu~(2+) was achieved by EDTA masking of Fe~(3+).In addition,we realized the metal ions detection application of Au NCs in the serum     

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%。     

低温水相合成巯基化聚乙烯醇/CdS量子点纳米复合物及用于测定环境水样中痕量Cu~(2+)

采用水相合成法,在低温N2气保护条件下,以巯基化聚乙烯醇(PVA)为基体材料合成一种环境友好型PVA/CdS量子点纳米复合物,并通过红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重(TG)、荧光光谱(PL)和紫外可见光谱(UV-Vis)等技术手段对复合物进行结构表征和光学性能研究。测试结果表明,复合物中CdS量子点为立方晶型结构,形状为球形,粒径小于5nm,具有很好的稳定性、分散性及发光性质。此外,Cu~(2+)对PVA/CdS水溶液荧光具有良好的猝灭作用,其荧光猝灭程度与Cu~(2+)浓度在1~1000nmol/L范围内呈良好的线性关系,线性相关系数为0.9923,方法检出限为0.12nmol/L。该纳米复合物荧光分析方法简便快速、灵敏度高、检出限低,已应用于实际黄河水样中痕量Cu~(2+)的分析与检测。     

N,N-二甲基吡啶苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙的合成及对Cu2+的选择性识别

设计合成了可用于识别铜离子的化合物N,N-二甲基吡啶苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙(1), 通过¹H NMR, ¹³C NMR和MS等对其结构进行了表征; 采用荧光光谱和吸收光谱法研究了化合物1与金属离子间的相互作用. 结果表明, 化合物1对Cu²⁺ 呈现良好的选择性, Cu²⁺ 的加入使化合物1的荧光强度增强12.5倍, 加入其它金属离子如Fe³⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Li⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 和 Ag⁺, 仅引起化合物1荧光强度的微降. 采用双倒数线性回归拟合法计算可知, 化合物1与Cu²⁺ 形成了1: 1型强发光配合物, 结合常数为2.0×10⁷ L/mol.     

Highly Sensitive and Selective Chemosensor for Cu2+ Based on a Schiff Base

A new chemosensor based on a Schiff base has been designed and synthesized. Its sensing behavior toward various metal ions was investigated by fluorescence and UV-Vis spectroscopic methods. The fluorescence of the sensor was quenched and the color rapidly changed from canary yellow to brown after the addition of Cu²⁺, while no changes occurred after the addition of other metal ions, which contributes to the detection of Cu²⁺ with naked eyes. The fluorescence quantum yield of the ligand was calculated to be 0.52. The corresponding detection limit of Cu²⁺ was 5.721×10^-7 mol/L, and the 1:1 binding mode of the sensor with Cu²⁺ was revealed by Job's plot.     

咔唑-二氨基马来腈类荧光探针的合成及对Cu2+和ClO-的检测

利用咔唑醛与二氨基马来腈合成了一种对Cu²⁺和ClO^-的响应的荧光探针分子CMN。探针分子与Cu²⁺作用后,紫外吸收光谱在394 nm处的吸光度迅速下降,颜色由黄色褪至无色;荧光光谱在452 nm处的发射峰迅速增强,出现明显的蓝色荧光。探针与ClO^-作用后,溶液发生褪色,并在375 nm和394 nm出现强荧光发射,发出淡蓝色荧光。CMN通过配位过程实现了对Cu²⁺的检测,其检测限为47μmol/L;CMN在ClO^-催化下亚胺键水解得到咔唑醛,实现了对ClO^-的检测,检测限3.06μmol/L。CMN可作为荧光检测试纸快速检测环境中的Cu²⁺和ClO^-。     

负载CuO的Ti~(3+)/TiO_2催化剂制备及其光催化甲苯降解性能

通过在锐钛矿TiO_2载体表面上负载Cu-BTC(BTC,1,3,5-苯甲酸)前驱体,还原处理制备光催化剂CuO-Ti~(3+)/TiO_2(Cu-TiMB),对其在可见光条件下气相甲苯净化催化性能进行了研究。结果表明,该改良方法制备的CuO-Ti~(3+)/TiO_2(CuTiM B)催化剂的活性是浸渍法所得催化剂CuO-TiO_2(Cu-TiD)的2.68倍。CuO-Ti~(3+)/TiO_2(Cu-TiMB)具有更大的比表面积(147 m2/g)和较小的颗粒粒径(0.45μm),呈现多孔状,CuO的分散度较高;催化剂表面Ti~(3+)提供了大量的氧缺位,在400-800 nm波段的光响应能力显著增强。CuO-Ti~(3+)/TiO_2(Cu-TiMB)催化剂中Cu~(2+)、Cu~+与Ti~(3+)形成的异质结构进一步增多了氧缺位数量,延缓e--h+的复合时间;氧缺陷增强了捕获吸附氧能力,通过金属氧化物价态变化增强化学吸附能力,提高了光催化性能。     

Highly sensitive and selective optical chemosensor for determination of Cu2+ in aqueous solution

A highly selective and sensitive rhodamine-based colorimetric chemosensor (1) for quantification of divalent copper in aqueous solution has been investigated in this work. It was designed using salicylaldehyde hydrazone and rhodamine 6G as copper-chelating and signal-reporting groups, respectively. In environmentally friendly media (50% (v/v) water/ethanol and 10 mM NaAc–HAc neutral buffer (pH 7.0)), the sensor exhibited selective absorbance enhancement to Cu²⁺ over other metal ions at 529 nm, with a dynamic working range of 0.05–5.00 μM and a detection limit of 10 nM Cu²⁺, respectively. To achieve fluorometric determination of Cu²⁺, the Cu²⁺-induced absorbance enhancement of 1 was efficiently converted to fluorescence quenching by fluorescence inner filter effects using rhodamine B (RB) as a fluorophore. The selectivity and sensitivity of fluorescence analysis were similar to those of absorptiometric measurement. Both absorptiometric and fluorometric methods were successfully applied to the detection of Cu²⁺ in three water samples.     

离子强度对膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂吸附Pb2+/Cu2+的影响

为揭示外加电解质离子强度对重金属离子吸附的影响规律与内在机制, 制备了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(BLPAMA), 研究了外加电解质离子强度对BLPAMA吸附单一和二元Pb²⁺/Cu²⁺的影响规律, 以及有、无外加0.2 mol/L NaNO₃时BLPAMA对二元Pb²⁺/Cu²⁺的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学。 结果表明, 在单一Pb²⁺或Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺和Cu²⁺吸附量降低;在二元Pb²⁺/Cu²⁺溶液中, 随离子强度增加, Pb²⁺吸附量降低而Cu²⁺吸附量提高。     

基于有机-无机介孔二氧化硅杂化材料对Cu^2和Co2+的选择性测定

合成了一种有机-无机介孔二氧化硅杂化材料(SBA-15-Tpy),通过透射电镜显微镜、X射线衍射、热重分析和N_2吸附-解吸曲线对其进行表征,并基于该材料建立了在水中对Cu²⁺和Co²⁺的选择性识别。研究表明,SBA-15-Tpy与Cu²⁺和Co²⁺结合后会分别在800 nm和510 nm处产生新的吸收峰,加入其它金属离子后不发生明显的吸收峰值变化。在最优条件下,检测Cu²⁺和Co²⁺的线性范围分别为2.0~200.0μmol/L和10.0~200.0μmol/L,检出限分别为0.48μmol/L和4.28μmol/L。将上述方法用于江水中Cu²⁺和Co²⁺的测定,回收率在96.0%~108.5%之间。