Cu2+ 离子是人体内第三丰富的微量元素，对几种基本的生理功能至关重要。[1] 许多活性金属酶，如超氧化物歧化酶和细胞色素氧化酶，需要 Cu2+ 作为结构元素或辅因子。[2], [3] Cu2+ 离子也参与免疫细胞的发育和功能，以提供针对疾病和感染的屏障。[4], [5] 已知它在双氧运输、能量生成和信号转导中也起着关键作用。[4], [6] 尽管它是必需元素，但该离子的过度积累可能导致显著的健康风险，如帕金森病、威尔逊病、阿尔茨海默病和朊病毒病，包括胃肠道和肾系统的疾病。[7], [8] 世界卫生组织 (WHO) 已将饮用水中 Cu2+ 离子的最大允许水平设定为 2 ppm (约 30 μM)。[9] 由于上述所有原因，持续监测 Cu2+ 离子的浓度非常重要。高毒性重金属 Hg2+ 离子对人类和环境构成严重威胁。[10] 人类接触 Hg2+ 主要源于工业废水、受污染的水源，以及与甲基汞相关的鱼和海鲜等食物来源，以及在工业遗址附近受污染土壤中种植的稻米、蔬菜和谷物已成为严重关注的问题。Hg2+ 毒性也影响微生物活动，抑制植物发育、光合作用和营养吸收，同时增加包括 CH? 和 N?O 在内的温室气体排放。[11]
考虑到这些后果，迫切需要创造和改进战略传感方法，以便在实际样品中简便地检测这些金属离子。存在几种用于定性和定量检测这些金属离子的方法，包括用于 Cu2+ 的原子吸收光谱法 (AAS)，[12] 阳极溶出伏安法 (ASV)，[13] 电感耦合等离子质谱法 (ICP-MS)，[14] 和高效液相色谱法 (HPLC) [15] 以及用于 Hg2+ 的原子吸收光谱法 (AAS)，[16] 冷蒸气原子荧光光谱法 (CV-AFS)，[17] 电感耦合等离子质谱法 (ICP-MS)，[18] 和 X 射线荧光光谱法 (XRF) [19]。然而，由于简单、快速灵敏度和成本效益，比色传感器作为上述传统方法中最有效的模式之一。[20], [21], [22]
喹啶和苯并噻唑基席夫碱已被广泛报道具有检测各种金属离子的潜力。[23], [24], [25], [26], [27], [28] 喹啶部分的扩展 π-共轭和苯并噻唑单元存在不同的供体原子，使得这两者的结合成为开发高响应性和选择性传感器的强大平台。
在这种情况下，设计、合成并通过不同的光谱技术表征了一种基于喹啶 - 苯并噻唑的席夫碱 (E)-2-(2-(喹啶 -2-基亚甲基)肼基)苯并 [d] 噻唑，命名为 QCHBT。有趣的是，该探针在常见溶剂中对二甲基甲酰胺 (DMF) 溶剂显示出敏感性，呈现特定的橙红色。QCHBT 还显示出在 100% 水介质中检测 Cu2+ 离子的能力，结合所有其他竞争性金属离子，具有非常高的结合常数 3.01 × 105 M?1 和低检测限 0.29 μM。该探针还潜在地通过混合和研磨在固态检测 Cu2+。黄色的探针显示向深褐色的快速颜色变化，导致在 UV-vis 光谱的可见区域产生一个宽峰。单晶 X 射线衍射分析、Job 曲线和 ESI-MS 共同证实了 QCHBT 和 Cu2+ 离子之间的 1:1 结合化学计量比。产生的 QCHBT-Cu2+ 复合物作为针对 Hg2+ 离子的二级传感平台，具有高选择性和敏感性。传感机制可被认为是指示剂置换测定法，因为 QCHBT 对 Hg2+ 离子的强结合亲和力超过 Cu2+ 诱导 Cu2+ 从配位球中置换。此外，QCHBT 已显示用于现场定量各种来源的实际水样品和一些食品提取物如菠菜、腰果和茶中 Cu2+ 离子的验证应用。它还通过试纸方法和基于智能手机的 RGB 分析展示了实时分析。为了评估传感器 QCHBT 的性能，结合常数的值、检测限、传感介质和实用性与表格形式中的其他记录传感器进行了比较 (Chart S1) [25], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43]。虽然文献中已经报道了大量用于溶液中检测 Cu2+ 离子的传感器，但固态 Cu2+ 传感的例子仍然稀缺。值得注意的是，现有系统相对于以前报道的探针显示出显著优势，因为它结合了 DMF 敏感性、在水介质中的有效操作、Cu2+ 的机械化学固态传感、使用 QCHBT-Cu2+ 复合物顺序检测 Hg2+、在实际水和食品样品中的定量、基于智能手机和试纸分析。
