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本文聚焦于基于氮杂环推拉体系或共轭物的荧光传感器设计，探讨其在检测硝基芳香族炸药（如苦味酸（PA）、2,4,6 - 三硝基甲苯（TNT）等）方面的进展，分析唑 / 吖嗪骨架对灵敏度的影响，对该领域研究有重要参考价值。
引言
荧光化学传感器在检测痕量危险爆炸物领域备受关注，其在环境保护、国土安全和法医调查等方面应用广泛。硝基芳香族化合物（NACs），像苦味酸、2,4,6 - 三硝基甲苯（TNT）和二硝基甲苯（DNT），是许多爆炸物成分的关键部分。恐怖活动中爆炸物的使用对生命和财产构成严重威胁，“9?11” 事件后，爆炸物检测成为全球关注的紧迫问题。
爆炸袭击后，爆炸物会污染土壤、地表水和地下水。长期接触被硝基芳香族化合物污染的水源，会给人类带来严重健康问题，比如肝脏和肾脏损伤、白内障、贫血、神经系统紊乱，还可能有致突变和致癌作用。美国环境保护署（EPA）规定饮用水中 TNT 的允许浓度为 2 ppb。苦味酸（PA）除了具有爆炸性，还用于制药、火箭燃料制造和染料工业，且易溶于水，是常见的地下水污染物。
痕量爆炸物检测方法主要分为两类：批量检测方法和痕量检测技术。痕量检测技术用于识别超痕量水平的爆炸物，包括检测爆炸物释放的蒸汽、爆炸物容器表面的残留物以及与爆炸物接触过的物体（包括人体）。常用方法有气相色谱 - 质谱法、表面增强拉曼光谱法、X 射线成像、电化学传感器和离子迁移谱法等，但这些方法存在设备庞大、操作复杂、成本高和灵敏度低等局限。批量检测技术常用于公共交通场所，如机场、火车站、地铁站和海事设施，依赖脉冲快热中子分析、核四极共振分析和荧光猝灭传感器材料等方法。
荧光和可见光传感技术因使用方便、便于移动应用和灵敏度高而日益普及。与比色检测相比，荧光传感受检测物质颜色和状态的影响较小。荧光猝灭是一个复杂现象，涉及光诱导电子转移（PET）、电子交换、共振能量转移（RET）和分子间电荷转移（ICT）等机制。近几十年来，多种材料被广泛应用于荧光传感技术，如聚集诱导发光（AIE）化合物、金属 - 有机框架（MOFs）、金属 - 有机配合物、发光配位聚合物、聚合物基材料、炔基化多环芳烃（PAHs）、芘基化学传感材料、苝酰亚胺基化合物和 BODIPY 基荧光传感器等。
本文是之前一篇综述的延续，之前的综述（DP2020）关注于基于 π - 扩展推拉分子的传感器，该分子含有六元芳香氮杂环作为吸电子基团，涵盖截至 2019 年底的主要相关研究。本文则涵盖 2020 年初至 2025 年 1 月的相关文献，聚焦于利用共轭物和推拉体系（包括各种唑和吖嗪）的荧光猝灭化学传感器，用于爆炸物的痕量检测。
咪唑基传感器
含氮五元杂环（唑类）在光学、电学等材料开发中是重要的构建模块。以咪唑为例，它具有独特的双极结构，两个氮原子，一个作为供体，另一个作为受体，由 C (2) 位的碳原子隔开，这种结构增强了其发色和其他功能，在荧光传感器设计中具有重要意义。
其他唑基传感器
基于三唑的 N - 糖基芘化合物被开发用于在半水介质中快速检测 PA。通过引入糖基，这两种化合物具有高水溶性。研究发现，在多种硝基芳香族化合物（包括 2,4 - DNT、2,6 - DNT、2,4 - DNP、2 - NT、4 - NT 等）中，它们对 PA 表现出良好的选择性和灵敏度。
吡啶基传感器
吡啶（pKa = 5.2）是比（苯并）二嗪更强的碱。由于其高碱性，吡啶基被证明是对苦味酸最有效的识别基团之一。一般来说，PA 的缺电子性质使其能通过供体 - 受体相互作用与富电子荧光团结合。因此，具有供体 - 受体推拉结构的荧光团对 PA 有望具有高灵敏度。
二嗪和三嗪基传感器
一种 Y 形喹喔啉衍生物被开发用作 PA 的比色和荧光检测探针。该衍生物在纯 THF 中呈现黄色荧光，发射峰在 λem = 546 nm，量子产率为 16%。研究其在 THF/H?O 混合物中的行为发现，当水的比例从 10% 增加到 60% 时，发射强度增加，而当水比例达到 90% 时，发射几乎完全猝灭。
结论
荧光传感器领域涉及众多相互关联的主题。本文研究数据聚焦于氮杂环推拉体系或其共轭物，它们是对各种硝基芳香族化合物高效且选择性高的荧光探针。推拉体系在多功能化学传感器设计中有诸多优势，比如可轻松调节光物理性质等。这一领域的研究为爆炸物检测和相关领域发展提供了重要支持，未来有望进一步优化传感器性能，拓展其应用范围。
