超分子Cu2+传感：一种通过机械化学方法合成的亚胺配体及其与β-环糊精主客体化学相互作用的影响

《ChemistrySelect》：Supramolecular Cu2+ Sensing: A Mechanochemically Synthesized Imine Ligand and the Impact of β-Cyclodextrin Host–Guest Chemistry

机械化学合成新型铜离子配体，检测限低至4.7×10?? M，通过β-环糊精复合增强选择性，抑制Al3?和Hg2?干扰，实际水质检测回收率94.2%-110.0%，并影响DNA和BSA结合常数。

　　

摘要

通过机械化学方法，以4-氨基苄氰和2-羟基-1-萘醛为原料，合成了一种新型的亚胺类配体(E)-2-(4-(((2-羟基萘-1-基)亚甲基)氨基)苯)乙腈，产率超过99%。该配体表现出优异的Cu²⁺离子传感性能，具有快速的视觉响应和低检测限（4.7 × 10^?8 M）。结构研究表明形成了2:1（L-Cu²⁺）的复合物，这一结果通过Job图和¹H NMR滴定分析得到了证实。为了提高在水中的性能，研究了其与β-环糊精的客体-主体复合作用。紫外-可见光谱和NMR光谱证实形成了1:1的包合物（K_a = 6.2 × 10⁵ M^?1），这是由于氨基苄氰插入到了β-CD的空腔中。L-β-CD体系显著提高了选择性，减少了Al³⁺和Hg²⁺的干扰，同时保持了相当的灵敏度（LOD = 4.8 × 10^?8 M）。实际应用验证显示，与游离配体相比，该复合物的回收率更高（94.2%–110.0% vs 87.2%–114.7%）。生物分子相互作用研究表明，该配体对DNA有中等程度的插入作用（K_a = 1.2×10⁴ M^?1），但这种作用被β-CD的包合作用减弱（K_a = 3.5 × 10³ M^?1）；同时，其与牛血清白蛋白（BSA）的结合能力略有增强（K_a从2.2 × 10⁶ M^?1增加到4.0 × 10⁶ M^?1）。这项研究通过紫外-可见光谱分析了β-环糊精对Cu²⁺传感的影响，为开发先进的超分子分析平台提供了见解。

图形摘要

机械化学合成得到了一种新型的Cu²⁺传感器，其性能通过与β-环糊精的复合作用得到了显著提升。该客体-主体体系实现了10^?8 M的检测限，并减少了Al³⁺和Hg²⁺离子的干扰。实际水样分析验证了其实用性，而生物分子研究则展示了环糊精对分子识别过程的选择性调控作用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

由于本研究未生成或分析新的数据（除了可用于CCDC的单晶结构数据），因此不适用数据共享规定。我们使用的沉积编号为：2447598（化合物名称：(E)-2-(4-(((2-氧萘-1(2H)基)亚甲基)氨基)苯)乙腈；晶胞参数：a 9.9800(1) b 5.6937(1) c 24.2233(3) P21/n）和2447599（化合物名称：(E)-2-(4-(((2-氧萘-1(2H)-基)亚甲基)氨基)苯)乙腈；晶胞参数：a 10.066(2) b 5.7424(13) c 24.584(6) P21/n）。