基于希夫碱环状磷腈的荧光探针：超低浓度Hg2+检测及其在纸质器件中的应用突破

本研究创新性地开发了基于蒽修饰环状磷腈的希夫碱荧光传感器（化合物4-5），通过紫外可见吸收、稳态/瞬态荧光及激发-发射矩阵（EEM）分析证实其可实现汞离子（Hg2+）的超灵敏检测（检测限LOD达0.15-0.28μM），并成功应用于纸质检测器件开发，为环境诊断提供了可视化快速检测方案。

　　

亮点

材料与设备

六氯环三磷腈（三聚体）、碳酸钾（K₂CO₃）、碳酸铯（Cs₂CO₃）、联苯-2,2′-二醇、4-羟基-1-萘甲醛、2-氨基蒽、氘代氯仿（CDCl₃）、氘代二甲基亚砜（DMSO-d₆）、重水（D₂O）、四氢呋喃（THF）、正己烷、二氯甲烷、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、香豆酸、槲皮素、葡萄糖，以及阴离子钠盐（Cl^?、HCO^?、NO₃^?、CN^?、SO₄^2?、I^?、NO₂^?、Br^?、HCO^2?）和阳离子硝酸盐（Zn²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Na⁺等）。

化合物的合成与结构分析

化合物1和2参照文献方法合成，其结构经表征与文献一致。希夫碱试剂3通过2-氨基蒽与4-羟基苯甲醛在超声浴中发生缩合反应制备。随后以Cs₂CO₃为碱，使希夫碱试剂3与磷腈衍生物2（用于化合物4）、1（用于化合物5）发生亲核取代反应，成功获得目标化合物4–6。

结论

本研究首次通过新型4-羟基-1-萘甲醛与2-氨基蒽（化合物3）功能化环三磷腈（1）的希夫碱缩合反应，成功合成环磷腈基荧光传感器（化合物4和5），实现了对Hg²⁺离子的荧光"开启式"检测。其结构经MALDI-MS、FT-IR及NMR（³¹P、¹H、¹³C）光谱表征，并通过密度泛函理论（DFT）计算验证了传感机制。化合物展现出卓越的选择性、超低检测限（0.15μM）和宽线性范围（0.50-10.0μM），并在实际样品分析中通过加标回收验证了实用性。更引人注目的是，基于其明显的比色响应，这些化合物被成功开发为纸质检测试剂盒，为环境诊断中Hg²⁺离子的快速可视化检测提供了创新解决方案。