基于杯[4]芳烃双喹啉鎓的双模式比色-荧光传感器用于氰离子快速检测：合理设计、相互作用研究与实际应用

《Chemosensors》：A Dual-Mode Colorimetric and Fluorescent Sensor for Rapid Detection of Cyanide Ions: Rational Design, Interaction Studies, and Practical Applications

　　

研究人员合成了含有两个喹啉鎓单元的杯[4]芳烃荧光化学传感器（C4-BisQ），并对其选择性检测氰离子（CN^?）的性能进行了评估。在CH₃CN/H₂O（9:1, v/v）体系中，C4-BisQ对CN^?表现出双模式光学响应：在环境光下溶液由绿色变为蓝色，同时伴随荧光猝灭。紫外-可见（UV–Vis）和荧光滴定研究表明，C4-BisQ与CN^?之间以1:1化学计量比相互作用，结合常数为1.08 × 10⁵ M^?1。通过比率UV–Vis分析测得的检测限为0.080 μM，通过荧光光谱法测得的检测限为0.54 μM。在常见干扰阴离子和金属阳离子（如F^?、Cl^?、Br^?、I^?、ClO₄^?、NO₃^?、H₂PO₄^?、HSO₄^?、Ac^?以及Li⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Al³⁺）存在下，C4-BisQ对CN^?表现出高选择性。光谱数据表明，氰离子识别主要涉及去质子化过程，并在所采用条件下伴随荧光猝灭。在自来水和海水中的回收实验，以及杏和桃仁提取物中的视觉检测，共同证实了该传感器的实际适用性。总体而言，C4-BisQ为环境水及食品相关样品中的氰化物检测提供了一种简单的双模式方法。

氰离子（CN^?）是一种高毒性阴离子，可通过抑制线粒体细胞色素c氧化酶阻断细胞呼吸，即使低剂量暴露也可能引发急性中毒。同时，氰化物在金矿提取、电镀、冶金、聚合物生产和化学合成等工业过程中仍被广泛使用，造成持续的环境释放和水体污染风险；多种可食用植物中的氰苷经酶解也会释放氰化物，使得食品基质中的氰化物暴露成为不容忽视的问题。因此，发展快速、灵敏、适用于环境水和食品样品中氰化物检测的分析方法具有重要意义。传统的气相色谱、离子色谱、高效液相色谱、质谱、原子吸收和电化学方法虽灵敏度高、定量准确，但通常需要昂贵仪器、繁琐样品前处理和专业人员，难以满足现场快速筛查需求。光学化学传感器因响应快、操作简单、可裸眼检测而成为替代方案；其中，将比色响应与荧光响应整合于同一传感器的双模式体系，可在复杂样品基质中提供互补信号，提高分析可靠性。喹啉/喹啉鎓类化合物因缺电子杂芳环结构而广泛用于氰离子传感，但将其引入杯[4]芳烃骨架并实现双模式氰离子检测的研究仍相对不足。基于上述背景，研究人员设计并合成了含有两个喹啉鎓单元的杯[4]芳烃荧光化学传感器C4-BisQ，旨在近中性条件下实现CN<