不同类型氟离子荧光探针的研究进展

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1、精选公文范文管理资料不同类型氟离子荧光探针的研究进展　　引言　　阴离子在很多化学和生物进程中扮演着重要的角色，因此，近来年阴离子的识别和检测受到了极大的关注。其中，氟离子的识别和检测尤为重要。　　氟是人体所必需的微量元素，适量的氟化物摄入可以预防龋齿，治疗骨质疏松症。但是高浓度的氟化物摄入对人体的危害很大，轻则会影响牙齿和骨骼的生长发育，出现氟化骨症、氟斑牙等慢性氟中毒症状，重则引起心律不齐、恶心、呕吐等急性氟中毒。过量的氟离子对蛋白质和DNA[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料的

2、合成都有抑制作用，使得免疫系统代谢紊乱，最终使机体免疫能力下降。过量的氟还会导致动物血压下降甚至贫血，影响动物的生长发育。细胞内的高氟暴露会导致线粒体氧化性损伤，降低线粒体呼吸链速率，从而导致线粒体功能紊乱。　　传统的氟离子分析方法有离子色谱法、选择电极法、氟试剂比色法和荧光探针法。氟离子荧光探针由于具有选择性、灵敏度高，方便快捷，成本低廉等的优点，被化学研究者大量的设计合成。目前所报道的氟离子荧光探针根据识别机理的不同主要被划分为三种：1）氢键型（Hydrogenbond）；2）路易斯酸受体型（Le

3、wisacid）；3）氢键和路易斯酸混合型（HybridLewisacid/Hydrogen-bond）。　　本文综述了不同类型氟离子荧光探针的研究进展。　　1氢键型　　由于氟的电负性最强，氟与质子结合形成的氢键最强，甚至可以将质子去掉（即去质子化）。[1,2]最常见的氢键供体有N-H和O-H[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料基团，比较典型的氢键结合位点有脲、硫脲[3-5],氨基、酰胺[6-9],吡咯、咪唑及含氮五元杂环化合物[10-17],酚类化合物[18-20]等。这类荧光探

4、针的识别机理是氟离子与探针分子的结合位点质子酸中心形成强烈的氢键或将质子去除，从而使探针分子的光物理性质发生变化，通过荧光信号或者颜色变化表达出来。　　1.1脲、硫脲类　　彭孝军课题组在2006年设计合成了一例以脲为氟离子识别位点，苯并恶唑为荧光母体的氟离子荧光探针1[3]（如图1.1）。加入氟离子后，探针的脲结合位点先与一倍当量的氟离子形成氢键，随着氟离子浓度的增加，进一步夺取N-H的氢质子，形成氮负离子和FHF-,抑制了激发态分子内质子转移（ESIPT）过程。探针颜色从无色变成黄色，荧光从橘黄色变

5、成绿色，实现了对氟离子的裸眼以及荧光比率识别。该探针加入醋酸根离子后，荧光从橘黄色变成蓝色，能够很好的区分氟离子和醋酸根离子。Gunnlaugsson等人报道了一例以萘酰亚胺为母体，在3位上引入尿素作为识别基团的氟离子荧光探针2[5]（如图1.2）。在纯DMSO体系中，随着加入氟离子浓度的增加，紫外吸收在波长为327nm处的强度迅速增加，272nm处的强度降低，在495nm[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料处出现一个新的吸收峰，吸收光谱的这些变化使得探针的颜色从浅黄色变成红色，实

6、现了对氟离子的裸眼识别。与此同时，探针的荧光强度随着氟离子浓度的增加而降低，当加入50倍当量的氟离子时，荧光基本被完全淬灭。这是由于加入氟离子后，氟离子与尿素的N-H形成氢键，进而发生去质子化作用，使得探针发生分子内电荷转移（ICT）过程，从而探针荧光被淬灭。　　Ramamurthy等人设计合成了一例以硫脲和亚胺基为双重识别基团，吖啶二酮衍生物为荧光母体的氟离子比色荧光探针3[4]（如图1.2）。在乙腈体系中，加入的氟离子浓度小于0.4mM时，氟离子与硫脲的N-H形成氢键然后去质子化，此时探针发生光诱

7、导电子转移（PET）进程，荧光被淬灭，颜色无变化。当加入氟离子浓度大于0.4mM时，氟离子与吖啶二酮衍生物上的亚氨基N-H形成氢键然后去质子，探针的PET进程阻断，分子内形成一个强的电子拖拉体系，发生分子内电子转移（ICT）进程。这些变化表现在光谱上为最大吸收波长从370nm红移至460nm,最大荧光发射波长从420nm[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料红移至500nm,且从荧光淬灭变成了荧光增强。　　　　1.2氨基、酰胺类　　Wang等人报道了一例近红外可视化比率识别氟离子的荧

8、光探针4[9]（如图1.3）。该探针以二苯亚胺上的N-H作为氟离子的识别基团，分子本身存在着激发态分子内质子转移（ESIPT）现象，在波长为671nm处有较弱的荧光。在DMSO体系中，加入氟离子，与亚氨基N-H形成氢键，发生去质子化作用，抑制了探针分子的ESIPT进程。　　探针在671nm处的荧光强度降低，在478nm处出现一个很强的荧光发射峰，实现对氟离子的比率检测，同时紫外吸收光谱上在709nm处出现一个新的吸收峰，探针颜色从橘红色变成深蓝色，实现对