新型 1,2,3-三唑 - 硫代缩氨脲杂化分子的合成、表征及传感器应用：Pb2+ 选择性电位传感器及其应用

《Synthetic Metals》：Synthesis, characterization, and sensor applications of a novel 1,2,3-triazole–thiosemicarbazone hybrid molecule: Pb2+–selective potentiometric sensors and their applications

　　

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  合成并表征了一种新的 1,2,3-三唑 - 硫脲杂化分子衍生物分子。
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  研究了其作为电位传感器设计中离子载体的潜力。
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  发现制备的传感器在众多离子中对 Pb²⁺ 离子表现出选择性。
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  发现最佳传感器的检测限较低，为 7.47×10^-7 M。

引言

1,2,3-三唑化合物是一类重要的含氮杂环化合物，因其独特的结构和电子性质而备受关注。五元环内存在三个连续的氮原子，使其能够与阳离子、阴离子和中性物种产生强且选择性的相互作用，这使得 1,2,3-三唑在化学传感器应用中极具吸引力 [1], [2]。此外，它们的高化学稳定性、抗酶降解性和生物电子等排特性已促使其在材料科学、配位化学和药物化学中得到广泛应用 [3], [4], [5]。由于这些优势特征，1,2,3-三唑衍生物代表了用于开发功能传感器和其他先进化学应用的多用途平台 [6]。

硫脲是一类多用途化合物，因其丰富的配位化学性质、结构灵活性和广泛的生物及分析应用而引起了相当大的关注 [7], [8], [9]。由于存在 N–H 和 C=S 基团等多个供体位点，硫脲可以通过螯合和氢键相互作用有效地与金属离子相互作用，使其成为离子传感器的合适候选者 [10]。文献中报告的几种含硫脲的化合物 (图 1) 已表现出对 Ba²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺ 和 Sr²⁺ 等金属离子的电位传感器行为 [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18]。此外， Incorporating 同时 Incorporating 1,2,3-三唑和硫脲部分的杂化系统已显示出对 Hg²⁺ 离子的 remarkable 选择性 [19], [20] (图 1)。这些发现突出了基于硫脲的受体和杂化受体作为选择性金属离子传感器应用的有效且可调平台潜力。

重金属广泛应用于各种工业应用，由于其对环境 and 人类健康的危险影响而被归类为污染物 [21]。铅是一种有毒重金属，其化合物中的氧化态大多为 +2，没有生物功能且非必需 [22]。铅及其化合物被广泛使用，特别是在油漆、珠宝、电子产品、焊接、管道和一些炊具中 [23]。随着工业应用的扩大，铅由于其倾向于在生物系统中生物累积而被视为一种重要的有毒物质，从而对环境 and 人类健康构成 serious 风险 [24]。铅可以轻易在人体的各个部分累积，包括血液、神经系统、肾脏、生殖器官和大脑。这种累积可能导致一系列不良反应，如急性毒性、器官功能损伤和神经损伤 [25]。因此，测定各种环境样品中的铅很重要。尽管迄今为止已使用各种分析技术来分析痕量 Pb²⁺ 离子，但这些技术不适合原位监测，需要经验丰富的人员和设备齐全的实验室 [12], [17]。

电化学传感器已成为用于敏感和选择性测定各种化学和生物分析物的重要分析工具 [26], [27], [28]。电位法固态接触离子选择性电极 (SC-ISEs) 在测定重金属以及各种离子物种方面提供了显著优势，包括高选择性、快速响应时间、低检测限、低成本、宽线性工作范围、易于制备和原位分析 [29], [30]。作为电位法 ISEs 中活性组分的离子载体，是 enable 与分析物相互作用的最重要传感器组件 [31]。

文献中之前提出了基于许多有机分子的不同电位传感器。在已报告的传感器研究中，我们小组报告了合成、表征和应用新离子载体分子作为商业离子载体的替代品，用于测定各种离子物种。在本研究中，我们合成并表征了一种新的腙衍生物分子，旨在生产电位传感器，以 highly selective 和经济的方式测定重金属 Pb²⁺ 离子。

章节摘要

化学试剂与仪器

研究中使用的所有化学试剂和仪器列在补充文件中。

1,2,3-三唑 - 硫脲杂化分子 (7) 的合成

1,2,3-三唑 - 硫脲杂化分子的合成方案见方案 1。构成离子载体合成中间步骤的分子 4、5 和 6 的详细合成实验程序列在补充文件中。将硫脲 (1.0 mmol, 91.1 mg) 置于 50 mL 圆底烧瓶中，并加入相应的醛 6 (1.0 mmol, 486.1 mg)

新合成硫脲衍生物分子的表征

三唑连接的硫脲杂化的合成始于将 4-溴苯胺 1 转化为相应的叠氮化物 (2)，方法是通过重氮化，然后在酸性条件下用叠氮化钠进行一锅法桑德迈尔反应 [32]。香兰素 (3) 被独立转化为曼尼希碱 4 [33]，随后在碱性条件下与丙炔基溴发生邻位烷基化，高产率地得到末端炔烃 5。铜 (I) 催化叠氮 - 炔环加成

结论

在本研究中，成功合成了一种新型 1,2,3-三唑 - 硫脲杂化分子，并通过各种光谱方法 (¹H–、¹³C–NMR、FTIR 和 HRMS) 进行了表征。使用这种合成的分子制备了固态接触聚合物膜传感器，这些传感器对 Pb²⁺ 离子表现出高选择性。开发的传感器以其低检测限、能斯特响应、宽浓度范围、快速响应时间、良好

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

CRediT 作者贡献声明

奥斯曼·努里·阿斯兰: 写作 – 原稿，调查。 奥古兹·厄兹贝克: 写作 – 原稿，调查，资金获取，形式分析。 埃尔拜·卡拉伊: 写作 – 原稿，调查，形式分析。 伊萨·梅尔特·埃斯基: 调查。 格尔凯姆·卡耶马克乔卢: 调查。 奥努尔·杰姆·阿尔图诺卢克: 调查。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能出现在影响本文中报告的工作。

奥斯曼·努里·阿斯兰 | 奥古兹·厄兹贝克 | 埃尔拜·卡拉伊 | 伊萨·梅尔特·埃斯基 | 格尔凯姆·卡耶马克乔卢 | 奥努尔·杰姆·阿尔图诺卢克