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                【化學品與環境專欄】汞離子熒光探針的研究進展
                引用本文:張人杰,史紀福,王雪,等.汞離子熒光探針的研究進展[J]. 化學試劑,2022,44(9): 1325-1333。
                DOI10.13822/j.cnki.hxsj.2022.0309 

                投稿網址:https://hxsj.cbpt.cnki.net/


                文章亮點




                1.以汞離子的檢測機理為出發點,分別從設計原理、選擇性、靈敏度和實用性角度綜述;

                2.介紹了近年來有機小分子探針的設計策略;
                     3.重點介紹了基于功能高分子熒光材料檢測汞離子的研究策略及進展。


                圖文介紹


                1

                基于有機小分子的汞離子熒光探針

                1.1  配位型小分子熒光探針
                配位型小分子熒光探針具有檢測速度快的優勢。汞離子可以與探針中的雜原子(N、O、S等原子)快速配位,形成汞的配合物(見圖1)?;谂湮换蚧瘜W鍵合作用生成Hg—N鍵、Hg—O鍵、Hg—S鍵等,改變了雜原子與熒光基團間的電子傳遞方式,從而調控熒光變化,實現汞離子的快速檢測。

                1  A.配位型汞離子熒光探針;B.配位型汞離子探針作用機制示例

                Fig.1 A. Coordination-based mercury ion fluorescent probe; B. Example of chelated mechanism of coordination-based mercury ion fluorescent probe

                1.2 反應型小分子熒光探針

                相較于配位型汞離子探針,反應型探針能夠高選擇性檢測汞離子。根據其反應類型,將其歸納為:羥汞化反應(圖2a)、硫代縮醛/酮脫保護反應(圖2b)、脫硫反應(圖2 c2f)等類型。

                2  反應型汞離子熒光探針

                Fig. 2  Reaction-based mercury ion fluorescent probe

                1.3  配位-反應結合型小分子熒光探針

                該類型探針識別汞離子過程中,既具有配位作用,又伴隨著反應。如圖3所示,探針21在汞離子的存在下,首先是誘導了五元螺環的開環,隨即與硫原子、氮原子、苯環發生配位作用,形成汞離子配合物,引起光學性能改變,達到識別效果[28]。

                2

                高分子熒光材料


                近年來,材料科學的發展為分析測試領域開發和應用提供新的策略,科學家們將注意力轉向開發新型功能高分子熒光材料。高分子熒光材料骨架中存在多個識別位點,相對于小分子熒光探針表現出更好的選擇性和結合能力。

                2.1 反應型功能高分子熒光材料

                新型高分子熒光材料的設計與開發意義重大,其中反應型功能高分子熒光材料制備簡單,可修飾多個響應位點且選擇性高,在Hg2+的檢測方面具有充分的優勢。

                2.2 配位型功能高分子熒光材料

                配位型高分子熒光材料與汞離子發生配位作用,通過熒光性能的改變實現檢測,響應速度快,具有較高的檢測性能。

                3

                總結與展望

                本文以汞離子的檢測機理為重點研究對象,介紹了相關的有機小分子熒光探針及功能高分子熒光材料。并將其檢測策略歸納為配位型、反應型及兩者結合型3類。其中配位型小分子熒光探針具有檢測速度快的特點。探針中的雜原子(N、O、S等)與汞離子發生配位作用,基于配位或化學鍵合作用生成Hg—N鍵、Hg—O鍵、Hg—S鍵等相應的配合物,改變了雜原子與熒光基團之間的電子傳遞方式,從而調控熒光變化實現汞離子的識別檢測。相較于配位型汞離子熒光探針,反應型汞離子熒光探針選擇性更高,通過羥汞化反應、硫代縮醛/酮脫保護反應或脫硫反應等機理,實現汞離子的專一性檢測。


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