基于NASH反应的有机与水相环境中氰化物高选择性比色/荧光传感研究

本研究针对氰化物(CN–)检测中传统方法复杂昂贵的问题，开发了9种新型3,5-二硝基-N-苯基衍生物比色/荧光传感器。通过X射线晶体学和ESEM分析证实结构特征，在DMSO和水溶液中实现对CN–的特异性响应（检出限达μM级），颜色由无色变为蓝/紫色并伴随粉色荧光。结合1H NMR滴定和DFT计算阐明其通过去质子化和NASH反应的机制，研制的试纸条可现场快速检测，为环境与生物安全监测提供新工具。

　　

在工业快速发展的今天，氰化物犹如一把双刃剑——作为黄金冶炼、电镀等行业不可或缺的原料，其全球年消耗量巨大；但极低的致死剂量（WHO规定饮用水限值1.9 μM）又使其成为威胁环境和公共安全的"隐形杀手"。更棘手的是，传统检测方法如色谱分析、电化学传感等，往往需要复杂仪器和专业操作，难以满足事故现场的快速响应需求。这促使科学家们将目光投向能"看得见变化"的化学传感器，特别是兼具颜色变化和荧光响应的"双模"探针。

针对这一挑战，土耳其科学技术研究委员会(TUBITAK)支持的研究团队在《Dyes and Pigments》发表创新成果。研究人员从分子设计源头突破，以3,5-二硝基苯甲酰胺为核心骨架，通过引入吡啶、嘧啶等杂环结构，构建了9种新型化合物（1-9）。这些分子不仅能克服前体化合物DBNA的水溶性缺陷，更通过巧妙的结构修饰实现了对CN^–的"双重信号"响应。当遇到氰根离子时，溶液会在肉眼可见下从无色变为蓝紫色，同时在紫外光下迸发出粉色荧光，这种鲜明的变化使得检测过程如同"化学魔术"般直观。

研究采用多尺度表征技术：X射线单晶衍射解析了化合物2/4/5/7/8的精确空间构型，环境扫描电镜(ESEM)揭示了其表面聚集态特征；核磁共振氢谱(¹H NMR)滴定追踪了CN^–诱导的质子位移变化；结合密度泛函理论(DFT)和含时DFT(TD-DFT)计算，阐明了传感器通过去质子化和亲核芳香氢取代(NASH)的双重作用机制。特别值得注意的是，甲基化衍生物8/9通过季铵盐结构显著提升了水相检测性能。

【材料与仪器】部分显示，研究使用Bruker 600 MHz核磁共振仪获取高分辨率谱图，通过硅胶薄层色谱(TLC)监控反应进程，所有化合物均经熔点测定和元素分析验证纯度。

【合成】部分详细描述了设计策略：通过3,5-二硝基苯甲酰氯与氨基杂环化合物的缩合反应构建主体骨架（收率49-85%），再对吡啶氮原子进行甲基化获得水溶性改良的季铵盐衍生物（8/9）。这种模块化合成路线为性能优化提供了充分空间。

【结论】部分强调了三大创新：(1)首次实现NASH型传感器在纯水体系中的应用，突破传统有机溶剂限制；(2)通过理论计算证实CN^–优先攻击硝基邻位氢的机理，区别于常见的亲核加成路径；(3)开发的试纸条可实现现场实时检测，对工业废水监测和应急响应具有重要价值。

这项研究的意义不仅在于开发出性能优异的检测工具，更开创了氰化物传感的新机制。相比基于氢键作用的传统传感器，NASH反应提供的共价键合方式赋予更高的选择性和抗干扰能力——即使在F^–、AcO^–等竞争阴离子存在下，仍能保持对CN^–的专属响应。研究者特别指出，该传感器能有效区分氰化物与类似毒性的硫氰酸盐(SCN^–)，这个特性在法医毒理学检测中尤为重要。未来通过进一步优化分子结构，这类材料有望发展成为环境监测、工业安全乃至临床中毒急救的标准化检测工具。