一种新型铜离子比色探针在实验教学中的应用

新型比色探针H-6的合成、表征及对铜离子的快速检测,是由科研转化而来的本科化学综合实验项目。该实验通过分子设计、有机合成,红外、核磁和质谱表征,以及紫外特性分析、实际应用和密度泛函理论(DFT)计算探针识别机理等全流程教学,提升了学生的实验技能和科研素养,激发了创新意识。该实验将有机化学、无机分析、材料科学、仪器分析等多学科交叉融合,强化了实验教学的系统性和应用性。将新型比色探针检测手段科研成果融入本科实验教学的思路与理念对推动实验教学改革有借鉴意义。

高分辨比色探针快速可视化检测水溶液中铜离子

目的构建特异性识别水中铜离子(Cu^(2+))并快速显色的化学比色探针。方法基于BODIPY荧光染料设计合成Cu^(2+)比色探针BBSCP,紫外-可见光分光光度法评价探针对水中Cu^(2+)的显色能力,加入常见金属离子后评价比色探针的抗干扰能力。结果BBSCP在485~670 nm波长范围内表现出较宽的吸收带,加入Cu^(2+)后,在465~600 nm区间出现蓝移,波段变尖,而其他金属离子没有引起变化;同时在Cu^(2+)溶液中加入等当量的其他常见金属离子后仍然保持Cu^(2+)显色能力。结论构建的比色探针BBSCP对水溶液中Cu^(2+)具有高度敏感性和选择稳定性,能作为快速检测水中Cu^(2+)的可视化探针广泛应用于生物诊断、食品等多个领域。

新型Cu^(2+)比色探针RCAIM的制备与性能研究

以罗丹明B酰肼为荧光团,利用三聚氯氰和异佛尔酮为原料修饰荧光团,设计制备出了一种功能性有机小分子比色探针(RCAIM),该探针在乙醇与水溶液(v/v=95∶5)中能够特异性地识别Cu^(2+),与Cu^(2+)结合形成配合物之后,溶液颜色从黄色变成红色。实验结果显示,将Cu^(2+)加入探针溶液后,探针RCAIM与Cu^(2+)以1∶2的方式形成配合物,配合物在吸收峰波长为555 nm处呈现出特异性较高的吸收,同时研究也证实探针RCAIM对Cu^(2+)检测具有良好的专一选择性以及抗干扰能力;探针RCAIM对Cu^(2+)的检出限为0.9×10^(-6)mol/L,表明其具有高灵敏性。同时该探针也能应用于湖水和自来水水样中Cu^(2+)的检测,检测结果灵敏度高,准确性强。并将该探针制备成便携试纸条,结果表明其能裸眼快速识别检测Cu^(2+)。

基于荧光素-罗丹明B的比色探针对Cu^(2+)和EDTA的接力识别

合成并表征了一种基于荧光素-罗丹明B的Cu^(2+)离子比色探针L。在体积比为9∶1的甲醇(MeOH)和4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(pH=7.4)体系中,Cu^(2+)的加入使主体化合物L溶液颜色由浅粉色变为亮粉色,实现主体化合物L对Cu^(2+)的裸眼识别。紫外可见光谱研究表明,主体化合物L对Cu^(2+)表现出较高的选择性和灵敏度,且对EDTA具有良好的接力识别性能。主体化合物L与Cu^(2+)的络合常数为Ka=1.08×10^(-6) mol/L,检测限为2.33×10^(-7) mol/L,低于WHO规定的饮用水中Cu^(2+)的最大含量(20μmol/L)。此外,主体化合物L可通过滤纸染色定性检测Cu^(2+);通过紫外可见光谱对实际水样中Cu^(2+)浓度的定量检测,具有一定的实用价值。

铜、碘掺杂碳点过氧化物模拟酶比色探针检测茶叶中痕量Pb(Ⅱ)

基于Pb(Ⅱ)对铜、碘掺杂碳点模拟酶的活性调节,建立简单、灵敏测定茶叶中Pb(Ⅱ)的比色探针新方法。铜、碘掺杂碳点的动力学分析结果表明:其模拟酶催化参数符合典型的米氏方程模型。Pb(Ⅱ)吸附于铜、碘掺杂碳点表面后,可促进底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine,TMB)的氧化。Pb(Ⅱ)在0.27~27.02 mg/L范围内呈良好的线性关系。将该方法用于Pb(Ⅱ)含量的测定,其检出限可达到34.3μg/L,实际茶叶样品的加标回收率在92.41%~101.85%范围内,满足GB 5009.12—2017《食品中铅的测定》中的检测要求。该方法具有简便、稳定、特异性强等特点,其检出限也低于国家规定的食品中Pb(Ⅱ)含量限值。

一种可视性识别氰离子的比色探针及其作用机理研究

设计合成了一种新型的苯腙类衍生物A及其功能化普通试纸,并将其应用于环境污染物CN-可视性比色识别。对其结构表征和紫外可见光谱性能研究的结果表明:CN-存在下,探针A的紫外-可见光谱在703nm处出现新峰,伴有浅黄色到深蓝色颜色变化;光谱检测CN^-的检出限为1.8×10^(-6 )mol/L,试纸"裸眼"检出限为10^(-3) mol/。初步机理证明了A与CN^-之间作用本质是氢键,结合比为1∶1,结合常数为2.7×10~3 mol^(-1)/L。探针A是一种潜在的高灵敏度、高选择性的CN-比色传感器。

罗丹明型Cu^(2+)比色探针的合成及识别

以偶氮苯水杨醛和罗丹明B-酰肼为原料,经缩合反应得到Cu^(2+)比色探针RAH,其结构经1HNMR、MS和元素分析进行表征。通过紫外-可见光谱法研究了RAH对金属离子的识别能力。结果表明,RAH在CH_3CN/Tris-HNO_3溶液中对Cu^(2+)具有高选择性识别能力,溶液由无色迅速转变为粉红色,说明与Cu^(2+)形成1∶1型配合物,结合常数为1.1×10~5dm^3/mol。

一个可识别Cu^(2+)的比色探针的合成及性质研究

文章以罗丹明B为原料合成了含苯甲酰基结构的罗丹明衍生物L,其结构经1H NMR,质谱和元素分析表征。通过紫外光谱法研究了目标物L在CH3CN-H2O溶液(体积比1:1)中与金属离子的识别特性。结果表明目标物L作为探针可选择性比色识别Cu2+。

基于希夫碱型噻二唑的氟阴离子比色探针

合成了一种基于希夫碱型噻二唑(A)的氟离子比色探讨,通过紫外吸收光谱方法研究了其与阴离子的相互作用,实验显示,探针A对F&有高选择性的灵敏响应:乙腈溶液中F&引入,探针A吸收光谱发生显著红移,溶液的颜色由黄色变为红色;其它离子(Cl&、Br&、I&、H2PO&4、HSO&4、CH3CO2&、ClO&4)加入,探针A吸收光谱及溶液颜色几乎不变。结果表明,探针A对氟离子显示出高选择、高灵敏的识别性能。

罗丹明Schiff碱型比色探针的合成及对Cu^(2+)的识别

以7-羟基-4-甲基-8-香豆素醛和罗丹明B酰肼为原料,经缩合反应得到可选择性识别Cu2+的比色探针L,并利用1HNMR、MS和元素分析对其结构进行了表征。通过紫外-可见光谱法研究了探针L在缓冲液(V(CH3CN)∶V(Tris-HCl)=1∶1,pH=6.0)中对金属离子的识别能力。随着Cu2+加入,探针L在λ=557 nm处产生强的可见吸收响应,溶液由无色迅速转变为紫红色。在0.6×10-6~1.6×10-6mol/L范围内,Cu2+的浓度与吸光度呈线性关系,最低检测限为6.6×10-8mol/L。探针L与Cu2+形成1∶1型配合物,识别过程可逆。

基于罗丹明的Cu^(2+)和Cd^(2+)比色探针及光谱性能研究

以3-甲醛基-苯并嗪-2-酮和罗丹明B酰肼为原料,经缩合反应合成一种新型比色探针RC,并利用1HNMR、13CNMR和MS对其进行结构表征。利用紫外-可见紫外光谱法研究了探针RC在乙醇溶液中的金属离子识别性能,该探针在λ=496 nm处对Cu^(2+)和Cd^(2+)发生不同程度的红移,裸眼可观察到明显的颜色变化,而且不受其他离子的干扰。通过Job-plot曲线和Benesi-Hildebrand方程计算出探针RC与Cu^(2+)和Cd^(2+)的物质的量结合比均为1∶1,结合常数K分别为6.44×105和1.17×105,并测得Cu^(2+)和Cd^(2+)的最低检测限分别为5.80×10-6mol和9.19×10-6mol。

多枝状罗丹明比色探针的合成及其对Cu^2+的识别

以罗丹明B酰肼和2,4,6-三甲酰基间苯三酚为原料经缩合反应得到多枝状苯三酚-罗丹明酰腙类比色探针RbTP。该探针在丙酮-水溶液中可以快速识别Cu^2+,并具有良好的灵敏度和抗干扰能力,对其他共存离子如Ag^3+、Al^3+、Fe^2+、Fe^3+、Zn^2+、Pb^2+、Ni^2+、Cd^2+、Co^2+和Hg^2+无光谱响应。在556 nm处最大吸光度与加入的Cu^2+体积(0~36μL)之间呈良好的线性关系,对Cu^2+的检测限约为1.33×10^-6 mol/L。在探针RbTP溶液中分别加入Cu2+和乙二胺四乙酸(EDTA)循环5次,RbTP仍然能可逆性检测出Cu^2+。循环实验和Job's曲线测试证实,RbTP与Cu2+通过络合过程发生快速响应,二者的物质的量比近1∶3。

一种基于溶剂效应及波长分辨检测AcO-、F-及OH-的比色探针

利用微波反应,制备得到2-[2-羟基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羟基喹啉探针。探针分子通过双键及偶氮键在酚环左右两端引入喹啉稠环与对硝基苯环,形成偶氮大共轭结构;羟基及氮、氧杂原子提供了良好的阴离子识别位点,通过氢键作用可选择性识别F^-、AcO^-及OH^-。在CH_3CN-DMSO(99∶1,V/V)中,探针分别与F^-、AcO^-形成1∶1的配合物,在595与350 nm的吸光度比值(A595 nm/A350 nm)与F^-、AcO^-浓度相关,颜色由浅黄变为深蓝;在CH_3CN-H_2O-DMSO(94∶5∶1,V/V)中,由于质子效应影响,探针对强碱性F^-的结合能力显著降低,特征吸收峰急剧下降,而探针对AcO^-的结合则影响不大,仅最大吸收波长发生紫移,在560与350 nm处的吸光度比值(A560 nm/A350 nm)与AcO^-浓度相关,探针可选择性识别AcO^-。因此,利用溶剂效应并结合波长差异可分别实现对F^-、AcO^-的识别检测。在DMSO-H2O(9∶1,V/V)中,由于探针中的羟基去质子化作用,在pH 6～10范围内,探针在600与355 nm的吸收值比值(A600 nm/A355 nm)与pH值相关,随pH值增大,探针溶液颜色由浅黄变为蓝色,由pH滴定得到pKa=7.65。利用探针识别时明显的颜色变化,建立了快速、灵敏的裸眼检测微量F^-、AcO^-及pH的可视化分析方法。

一种三角架结构的罗丹明-Cu^(2+)比色探针研究

利用2,4-二羟基苯甲醛将三乙醇胺与三个罗丹明酰肼连接,合成了一种三角架结构罗丹明探针s4。在DMF/H2O(1/1,v/v,p H 6)介质中,Cu2+能使探针s4在558 nm波长处的吸收显著增强,呈紫红色。作为Cu2+比色探针,显色敏锐、共存干扰极小。在Cu2+浓度2.0×10-7mol·L-1~1.6×10-5mol·L-1范围内,吸光度与浓度线性相关,检出限为1.052×10-7mol·L-1。对水样中微量Cu2+检测的回收率在95%~105%,相对标准偏差小于5%。红外光谱、核磁证实了探针识别Cu2+的配合作用为探针分子中罗丹明螺环的开环和闭环两种结构的互变。

一种测定S^(2-)的金纳米棒非聚集比色探针

基于S2-对金纳米棒(AuNRs)纵横轴溶出速度的差异性所引起的红移量(△λ)和颜色变化,开发了AuNRs溶出比色探针.探针线性范围(10～10000.0μmol/L)宽、灵敏度高(检出限为7.9μmol/L)、选择性好,用于实际样品中S2-含量的测定和人体疾病诊断,其结果与亚甲基蓝法相吻合.此外,探讨了探针测定S2-的反应机理.

TCF类比色探针的合成及其对亚硫酸盐的高灵敏度检测

本文以2-二氰基亚甲基-3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氢呋喃(TCF)为发色团,合成了三个比色探针。研究了探针对几种小分子含硫化合物如硫化氢、亚硫酸盐以及小分子硫醇的光谱响应,结果表明探针TNS-2对亚硫酸盐具有较高的选择性。浓度滴定曲线结果显示在0.2~40μM范围内,A_(334)/A_(447)与亚硫酸盐浓度呈现良好的线性关系,检出限为7.0×10^(-8)mol/L,表明探针TNS-2对亚硫酸盐具有较高的检测灵敏度。

基于氢键的阴离子比色探针的合成和性质研究

以5-溴水杨醛和4-苯基-3-氨基硫脲合成了一种新型希夫碱类阴离子比色探针,研究了该探针对常见阴离子的比色响应特性。结果表明,在DMSO体系中加入氟离子、乙酸根离子和磷酸二氢根离子后,探针的最大吸波长从352 nm红移到398 nm,肉眼可观察到溶液的颜色从淡黄色变成了黄色,而其它的阴离子如氯离子、溴离子和碘离子的加入基本不引起溶液紫外-可见吸收波长的任何变化。因此,这种探针可以用来识别氟离子、乙酸根离子和磷酸二氢根离子。

一种用于水中次氯酸根检测的高选择性裸眼比色探针

实时检测和监测水中的次氯酸根离子(ClO-)是极富挑战性的研究工作。报道了一种光学性能优异、“裸眼”可分辨的比色型探针分子(PAH)。首先利用高分辨质谱,核磁共振氢谱和核磁共振碳谱等方法对目标探针分子(PAH)的结构进行表征。随后,利用紫外-可见吸收光谱考察了不同pH缓冲溶液条件下探针PAH与次氯酸根离子的相互作用。结果显示,水溶性的探针分子PAH在pH值为2.0~5.0的磷酸盐缓冲液中为黄色溶液,其最大吸收峰在424 nm处;在pH值为6.0~12.0的磷酸盐缓冲液中PAH为紫色溶液,最大吸收峰在532 nm处;在不同pH缓冲液体系中分别加入次氯酸根离子,肉眼可观察PAH溶液颜色褪去,紫外-可见吸收光谱显示在424 nm处的特征吸收峰逐渐降低并在532 nm处出现新的吸收峰,溶液颜色从黄色到紫色然后到无色,特征峰明显消失。进一步优化了实验条件,发现在pH 5.0的磷酸盐缓冲液中,探针分子PAH对ClO-离子具有特定的选择性和灵敏度,并且具有较低检出限等优点;在优化的条件下,探究了常见的金属离子、阴离子等共存条件下,对探针分子PAH检测次氯酸根离子的干扰影响。实验发现,常见的金属离子(Li^(+),Co 2^(+),Cr 3^(+),K^(+),Cd 2^(+),Pb 2^(+),Ca 2^(+),Hg 2^(+),Ba 2^(+),Cu 2^(+),Mg 2^(+),Ni 2^(+),Zn^(2^(+)),Al 3^(+)和Fe 3^(+)),阴离子(NO-2,I-,AcO-,ClO-4,SO_(2)-4,CN-,Br-,CO_(2)-3和F-),活性氧(ROO·,·OH,H_(2)O_(2),·O-2,tBuOOH,tBuO·和^(1)O_(2)),和活性氮(ONOO-和NO·)等33种物质对探针分子检测ClO-离子的干扰较小。同时,探针PAH可以定量检测次氯酸根离子(y=1.58678-0.52451x,R^(2)=0.99852),检出限为5.39μmol·L^(-1)。此外,对水体系(84消毒剂和自来水)中的次氯酸根离子浓度进行分析,三次平行试验测得自来水中次氯酸根离子的平均浓度为7.96μmol·L^(-1),平均加标回收率高,表明探针PAH还可用于定量检测实际水体系中的次氯酸根离子。

水溶性大分子汞离子荧光-比色探针RhBH-P(VP-co-GMA)的合成与性能

采用活性基团修饰法,通过罗丹明B酰肼(RhBH)与乙烯基吡咯烷酮-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(P(VP-co-GMA))侧链上环氧基团的开环反应,制得一种键合有罗丹明B酰肼的水溶性聚合物RhBH-P(VP-co-GMA)。在水溶液中,该聚合物本身无色且无荧光,加入汞离子后,罗丹明的螺环结构打开,出现显著的荧光增强和颜色变红,实现了在水溶液中对汞离子的"关-开"荧光检测和裸眼检测。在此条件下,其他共存离子没有明显响应。研究表明:该聚合物是一种高选择性的Hg2+探针,可以实现水溶液中的汞离子检测。

基于新型比色探针的分光光度法测定β-淀粉蛋白寡聚体的含量

基于制备的包载葡萄糖信号分子的聚乙烯亚胺(PEI)功能化介孔二氧化硅纳米粒子(PEI-MSN)以及mAPOE多肽标记的金纳米粒子(mAPOE-AuNPs),通过将竞争置换反应与比色分析技术联合,构建了一种能够对β-淀粉蛋白寡聚体(Aβo)高效检出的新型简单比色探针(PEI-MSN/mAPOE-AuNPs)。将负电荷的mAPOE-AuNPs静电吸附在正电荷PEI-MSN表面,然后将葡萄糖包载进入介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)孔隙并封堵。当Aβo存在此体系时,由于Aβo与mAPOE多肽之间的特异性作用力大于mAPOE-AuNPs与PEI-MSN之间的静电作用,导致mAPOE-AuNPs与PEI-MSN分离,PEI-MSN内包载的葡萄糖分子从MSN的孔隙中释放出来,然后利用二硫化钼纳米片(MoS2NSs)的过氧化物酶活性,对释放出来的葡萄糖进行比色分析,从而间接实现对Aβo的光学检测。Aβo标准曲线的线性范围为1.0~20 nmol·L^(-1),检出限为0.4 nmol·L^(-1)。按照标准加入法进行回收试验,回收率为98.0%~110%,测定值的相对标准偏差(n=6)为1.9%~2.7%。