基于蒽咪唑二酮的电荷转移探针：溶剂引导选择性检测S2-和AcO-及粪便污染水质的比色分析新策略

研究人员针对环境与生物系统中高浓度AcO-和S2-的危害性问题，设计了一种蒽咪唑二酮基比色探针（化合物1），通过溶剂调控实现选择性检测。该探针在乙腈中可响应多种阴离子，而在水相中特异性识别S2-（LOQ 0.62 μM），乙腈-水混合体系中则专一捕获AcO-（LOQ 0.54 μM），并开发了纸基传感器用于现场检测，为水质卫生监测提供了新工具。

　　

在环境监测和公共卫生领域，阴离子如硫化物（S^2-）和乙酸盐（AcO^-）的检测至关重要。硫化物常存在于粪便污染水体中，高浓度会引发神经系统损伤；乙酸盐虽是代谢中间体，过量则导致代谢性酸中毒。传统检测方法依赖复杂仪器，难以满足现场快速筛查需求。针对这一挑战，来自国内高校的研究团队在《Talanta》发表了一项创新研究，开发了一种基于蒽咪唑二酮的智能探针，通过溶剂调控实现阴离子的高选择性检测。

研究团队采用氧化偶联法合成蒽咪唑二酮衍生物（化合物1），结合核磁共振（¹H-/¹³C-NMR）、质谱和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）完成表征。通过紫外-可见光谱、电化学分析和密度泛函理论（DFT）计算探究其分子内电荷转移（ICT）特性，并利用动态光散射（DLS）研究纳米聚集体形成。实际样本检测采用化学修饰试纸对厕所水样进行硫化物分析。

设计思路与分子特性
化合物1通过蒽醌与咪唑单元的协同作用展现强ICT效应。DFT计算证实电子从咪唑供体向蒽醌受体转移，水相中自组装形成pH/温度响应型纳米聚集体，粒径约120 nm。这种独特结构使其光学性质对溶剂环境敏感。

阴离子识别性能
在乙腈中，探针与CN^-、F^-、H₂PO₄^-和AcO^-均发生反应，颜色由黄变红；但在乙腈-水（1:1）体系中，仅AcO^-通过Y形双齿氢键触发专一变色（检测限0.54 μM）。纯水相中，S^2-特异性使咪唑-NH去质子化，产生肉眼可见的蓝移（检测限0.62 μM）。电化学测试显示两种阴离子均可改变探针的氧化还原电位。

实际应用验证
团队将探针负载于滤纸制成试纸，成功实现厕所水样中硫化物的半定量检测。这种无需仪器的现场检测方案，为公共卫生监测提供了便捷工具。

结论与意义
该研究创新性地利用溶剂效应调控探针选择性：乙腈-水体系通过氢键捕获AcO^-，而水相中S^2-诱导的去质子化反应实现特异性响应。所开发的纸基传感器兼具高灵敏度与实用性，为环境污染物和生物标志物检测提供了新思路。研究不仅深化了对ICT探针-溶剂-分析物三元相互作用的理解，也为开发低成本现场检测技术奠定了分子设计基础。