基于咪唑并吡啶的 Fe3?离子选择性识别荧光猝灭传感器及其在试纸中的应用

为实现 Fe3+离子的高效检测，研究人员合成系列 2 - 乙氧羰基咪唑并吡啶化合物。经筛选，化合物 3e 在乙腈 / 水（1:9, v/v）体系中对 Fe3+展现高选择性和灵敏度（检测限 3.9 μM，荧光猝灭响应），结合比 1:1， binding constant 为 2.845×103 M?1，且成功制备检测试纸，具实际应用价值。

　　

研究合成了一系列 2 - 乙氧羰基咪唑并吡啶化合物，并通过多种光谱技术（¹H NMR、¹³C NMR、傅里叶变换红外光谱 FTIR 和高分辨质谱 HRMS）对其进行表征。在这些化合物中，3e 因其良好的光物理性质被选用于金属传感应用。3e 在乙腈 / 水（1:9, v/v）混合体系中，即使存在其他竞争离子，对 Fe³⁺离子仍表现出高选择性和灵敏度，呈现荧光猝灭响应，荧光检测限为 3.9 μM。3e 荧光强度的降低是由于其与 Fe³⁺离子相互作用导致的顺磁性猝灭。Job 氏图分析表明 3e 与 Fe³⁺的结合比为 1:1。密度泛函理论（DFT）计算显示，3e-Fe³⁺配合物的最高占据分子轨道 - 最低未占据分子轨道（HOMO-LUMO）能隙减小，表明成功络合。利用 Benesi-Hildebrand 方程计算的结合常数为 2.845×103 M^?1，进一步证实了 3e 与 Fe³⁺之间的强相互作用。基于时间的研究显示，3e 具有优异的光稳定性，且对 Fe³⁺的检测响应时间快。使用涂覆传感器的滤纸成功实现了 Fe³⁺的实时检测，证明了 3e 在实际样品快速分析中的实用价值。