基于Knoevenagel反应的新型荧光探针TPAMDN的合成及其对水中硫化物的检测与去除性能研究

《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》：Synthesis of novel fluorescent probes based on the Knoevenagel reaction: For the detection and removal of sulfides from water

本文成功合成了一种基于Knoevenagel反应的新型荧光探针材料TPAMDN，该材料具有大斯托克斯位移（151 nm）、橙红色荧光和聚集诱导发光（AIE）效应，能实现对S2?的高选择性、快速响应（5秒）检测（检测限LOD=9.73×10?8 mol/L），并通过与聚丙烯酰胺（PAM）简单掺杂展现出优异的S2?去除性能（最大吸附量qe=229.20 mg/g），为水中硫化物的同步检测与治理提供了新策略。

　　

Highlight

材料和设备

Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、AC^?、Cl^?、I^?、HPO₃^?、NO₃^?、Br^?、SO₄^2?、S₂O₈^2?、S^2?、HCO₃^?、F^?、S₂O₃^2?、SO₃^2?、IO₄^?、HS^?、谷胱甘肽（GSH）、CO₃^2?、HSO₃^?、丙二腈、氢氧化钠、1,4-二氧六环、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、乙腈、氘代氯仿（CDCl₃）、乙醇、四氢呋喃（THF）、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲亚砜（DMSO）等试剂购自成都科隆化学有限公司，均为分析纯且未进一步纯化。三苯胺甲醛为实验室自制，实验用水为去离子水。

紫外-可见吸收光谱通过紫外-可见分光光度计（UV-6000pc）记录。

产物合成与表征

探针合成路线如方案1所示：将三苯胺甲醛与丙二腈以1:1摩尔比溶解于10 mL乙醇中，在80°C、300 rpm下搅拌反应8小时。自然冷却结晶后，过滤并用乙醇和纯水多次洗涤，干燥后得到目标化合物TPAMDN。通过质子核磁共振（¹H NMR）、碳核磁共振（¹³C NMR）和质谱（MS）对产物结构进行表征，结果证实成功合成了探针分子。

结论

本实验通过Knoevenagel反应成功合成探针材料TPAMDN。该材料具有大斯托克斯位移（151 nm），在THF/H₂O（体积比9:1）混合溶剂中发射橙红色荧光，并表现出聚集诱导发光（AIE）效应。该探针能在复杂环境中实现对S^2?的特异性检测，响应迅速（5秒），检测性能优异（检测限LOD=9.73×10^?8 mol/L）。通过¹H NMR、密度泛函理论（DFT）计算和高分辨质谱（HRMS）分析，证实其与S^2?通过亲核加成反应以1:1化学计量比结合，且掺杂聚丙烯酰胺（PAM）后对S^2?的去除率高达95.2%，为水中硫化物的同步检测与去除提供了创新解决方案。