综述：阴离子检测的分子识别研究进展与环境意义

这篇综述系统阐述了超分子化学（Supramolecular Chemistry）在阴离子识别领域的研究进展，重点探讨了尿素（urea）、硫脲（thiourea）等氢键供体构建的比色/荧光传感器对磷酸盐（PO43-）和硝酸盐（NO3-）的检测机制，揭示了其在环境监测（如富营养化eutrophication）和疾病诊断（如囊性纤维化CF）中的潜在应用价值。

　　

1. 引言：超分子化学与阴离子识别
超分子化学研究分子间非共价相互作用（如氢键、静电作用），其核心分支"分子识别"通过主客体（host-guest）互补实现阴离子特异性结合。阴离子如Cl^-在细胞膜运输中起关键作用，其失调与囊性纤维化（CF）相关；而环境中的PO₄^3-和NO₃^-过量会导致水体富营养化。

2. 阴离子受体分类

• 氢键型受体：尿素/硫脲通过N-H···O氢键结合阴离子，在极性溶剂中表现优异。
• 金属配位型：如salen金属配合物通过可逆脱金属反应特异性检测PO₄^3-。
• 静电作用型：适用于高水合能的阴离子（如PO₄^3-水合能-2765 kJ/mol）。

3. 检测技术进展

• 比色法：基于钼蓝法的PO₄^3-检测（检出限0.02-2 μM），肉眼可见颜色变化。
• 荧光法：如锌-席夫碱复合物与PO₄^3-结合后释放荧光配体，实现"Turn-on"检测。
• 核磁共振：³¹P NMR可直接追踪磷酸盐物种转化。

4. 环境与健康应用

• 富营养化机制：农业肥料中的PO₄^3-/NO₃^-通过地表径流进入水体，引发藻华（algal bloom）→细菌分解耗氧→水生生物死亡。
• 医学诊断：CN^-传感器通过抑制细胞色素氧化酶（cytochrome oxidase）活性预警氰化物中毒。

5. 挑战与展望
当前传感器在复杂基质（如血清、废水）中的选择性仍需优化。未来或可开发基于机械互锁分子（mechanically-interlocked molecules）的多模式检测平台，结合人工智能实现实时环境监测。