《Sensors and Actuators B: Chemical》：Hydrogen Peroxide?Mediated Detection of Mold in Paper?Based Cultural Heritage
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合成了一种鲁米诺衍生物——3-肼基邻苯二甲酰肼（3-HPH）。
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3-HPH是通过两步重
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合成了一种鲁米诺衍生物——3-肼基邻苯二甲酰肼（3-HPH）。
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3-HPH是通过两步重氮化-还原策略从鲁米诺获得的。
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烷基自由基（R·）和过氧自由基（ROO·）在反应机理中起主导作用。
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3-HPH用于通过过氧化氢检测霉菌。
引言
微生物检测是文化遗产预防性保护的重要组成部分。[1],[2] 由于纸质文物、暴露在外的古建筑、洞穴和壁画等容易受到微生物侵扰，霉菌会对文物的结构稳定性和信息完整性构成持续风险。[3] 因此，在早期阶段快速检测文物表面的霉菌是保护文物的有效方法。[4],[5] 目前，显微镜观察[6]、分离培养[7]、分子生物学分析[8]和化学分析方法[9]是检测表面霉菌的主要方法。然而，这些传统方法通常检测周期长且灵敏度不足。[10],[11] 因此，在非常低的浓度下无法实现霉菌的早期检测。因此，在文化遗产保护领域，建立一种早期预警、快速且高灵敏度的检测策略非常受欢迎。[12]
对于文化遗产保护机构而言，在微生物劣化初期快速检测和定量评估文物表面的霉菌有助于及时识别潜在的霉变风险。这样可以采取有针对性的干预措施，降低霉菌对文物的损害概率。[13],[14],[15] 众所周知，过氧化氢可以通过黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖的氧化酶直接氧化底物以及超氧化物歧化酶（SOD）对超氧阴离子的歧化过程在真菌代谢中生成。[16],[17] 作为一种典型的活性氧（ROS）和广泛使用的生物标志物，过氧化氢（H?O?）在化学发光（CL）检测中扮演了重要角色，尤其是在鲁米诺-H?O? CL系统中。因此，开发一种高灵敏度的H?O?检测方法可以实现文物霉变的快速早期预警，并实现文物保护。[19]
自1928年首次合成鲁米诺以来[20]，人们一直在追求提高其对H?O?的CL效率和灵敏度。由于环状肼基团是发光的关键功能团[21]，结构优化主要集中在芳香环的周围修饰上。近年来，研究人员详细研究了鲁米诺上各个位置对发光效率的影响。例如，Vougioukalakis[22]系统评估了6位和8位的取代模式，确定了取代基效应与发光强度之间的明确关联。然而，鲁米诺上的5-氨基位置对其量子产率至关重要。如果氨基位置发生改变，发光效率会大大降低[23],[24]。因此，很少有研究者关注鲁米诺的5-氨基[25],[26],[27]。到目前为止，只有少数论文报道了通过改变鲁米诺的5-氨基来提高CL效率。通过对称的偶氮基鲁米诺二聚体的开发，通过偶氮键（-N=N-）扩展了π共轭系统，使CL强度比单体提高了16倍[28]。此外，Lv的研究小组[29]最近报道了一种鲁米诺重氮离子，可以在不添加任何催化剂的情况下实现强烈的H?O?检测。总的来说，对这些5-氨基的精确化学修饰仍是为开发高性能CL探针提供了一条有希望的途径。
在这项工作中，我们重点关注了之前未被充分研究的CL化合物3-HPH。虽然已有3-HPH的合成路线记录[30]，但使用鲁米诺作为前体的合成路线尚未报道，其CL特性也未被研究。3-HPH可以通过两步重氮化-还原过程从鲁米诺获得。具体来说，鲁米诺的氨基首先在NaNO?/HCl条件下转化为重氮中间体，然后通过SnCl?还原得到肼基化产物。使用鲁米诺作为前体的合成路线具有多个优点，包括易得的起始材料以及避免了复杂的邻苯二甲酰二酮框架的多步构建。此外，这种方法保留了鲁米诺的化学发光核心，从而为制备鲁米诺衍生物探针提供了直接的方法。
在这里，我们阐明了3-HPH在无催化剂条件下对H?O?的CL响应，并评估了其分析性能，包括检测限、线性范围和抗干扰能力。仔细研究了CL机制。过氧自由基的持续产生主要增强了3-HPH-H?O?系统的CL强度。此外，我们展示了3-HPH在监测真菌代谢过程中产生的H?O?方面的应用。在未添加任何催化剂的情况下，3-HPH对H?O?的检测限为2 nM，并能检测到低至5 CFU/100 μL的霉菌污染。通过减少样品处理并保持分析对象的完整性，这种方法提供了一种灵敏、简单且广泛适用的工具，用于快速预警霉菌污染，并支持预防性保护措施。（图1）
章节摘录
实验部分
材料、试剂和仪器的详细信息；3-HPH的ESI-MS谱；3-HPH和3-肼基邻苯二甲酸（3-HPA）的1H NMR谱；3-HPA的合成方法；3-HPH对H?O?检测的化学发光稳定性；以及3-HPH在真菌检测中的选择性评估详见补充材料。
3-HPH-H?O?系统的CL研究
在传统的基于鲁米诺的CL系统中，芳香环上的氨基在发光过程中起着关键作用。因此，研究用其他功能团取代氨基的影响一直是一个重要的研究焦点。尽管专利中描述了一种肼基替代衍生物的合成路线，但此前尚未报道使用鲁米诺作为直接前体的合成方法。[30]
结论
总之，这项工作报道了一种新型鲁米诺衍生物——3-肼基邻苯二甲酰肼（3-HPH）的合理合成和特性表征，证明它是一种高效、自增强型的化学发光探针。与传统依赖金属催化剂或酶放大的邻苯二甲酰肼系统不同，3-HPH仅在H?O?存在下就表现出优异的固有发光强度。通过UV-vis、荧光和ESR等手段对机制进行了研究。
CRediT作者贡献声明
Na Lu： 撰写 – 审稿与编辑，可视化。 Jingbo Geng： 初稿撰写，研究，概念化。 Wei Liu： 监督，项目管理，方法学，资金申请。 Baoxin Li： 监督。 Yan Jin： 监督。 Mairupu Guli Zewaier： 可视化。 Huaming Sun： 软件。 Bingjie Mai： 方法学。 Huaqin Shui： 软件。 Xueting Wang： 形式分析。 Qing Chang： 数据管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的利益冲突或个人关系。
致谢
我们非常感谢中国自然科学基金（项目编号32670120）和陕西省自然科学基金（项目编号2024JC-YBMS-116）对这项工作的支持。作者还感谢中央高校基本科研业务费（GK201902009和GK201701002）以及陕西省创新研究团队计划（2014KCT-28）对这项工作的支持。
Jingbo Geng 拥有陕西师范大学的硕士学位。他的研究兴趣包括发光分子的合成和化学传感器。
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