中国科学院新疆理化技术研究所窦新存AC:精确调控π-共轭桥吸电子强度促进α-甲基色胺特异性检测

文摘   2025-01-26 19:54   江西  

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原文链接:10.1021/acs.analchem.4c05950

由于多种胺类化合物中都存在相似的胺基和苯环,因此特异性地荧光检测 α-甲基色胺 (AMT) 是一项巨大的挑战。

近日,中国科学院新疆理化技术研究所窦新存团队展示了在含醛的席夫碱基荧光探针中精确调节 π 共轭桥的吸电子强度以用于超痕量 AMT 鉴别。研究发现,不同的吸电子基团 −C6H4−C6H2N2 −C6H2Br2 作为 2-二氰基亚甲基 3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氢呋喃 (TCF) 基探针的 π 共轭桥可以对具有不同胺亲核性的有机胺进行分类和识别。值得注意的是,以−C6H2Br2π共轭桥的探针(记为BrFS−TCF)具有最高的识别位点亲电性,对AMT表现出优异的nM级检测限(LOD)和即时响应时间(<0.1秒)。特别是,它对仲胺、叔胺、芳香胺甚至一级胺表现出极好的选择性。本策略将为具有类似结构和性质的化学物质提供新途径,尤其是为打击非法毒品提供新途径。相关研究成果发表于《Anal. Chem.》上

图文解析

1. (a)基于TCF的席夫碱探针的设计策略及π-共轭桥吸电子强度的调制示意图。(b)三种探针(FS-TCFFBTV-TCFBrFS-TCF)的结构及在检测AMT和色胺前后相应的荧光发射光谱(DMSO中)。

2. (a) 探针对色胺的拟议传感机制。(b) 三种探针 (0.1 mM) 在不同干扰物 (4 mM) 和色胺 (4 mM) 存在下分别在 365 nm 紫外线灯和自然光照射下的荧光和比色图像。(c) 训练集分类混淆矩阵的结果,色胺标记为 0,异丁胺标记为 1,辛胺标记为 2

3. (a)设计的探针、色胺和干扰物的静电势分布图,其中最大和最小静电势表面分别用红点和蓝点表示。(b)三种探针中醛基与色胺和干扰物中氨基的静电势值比较。(c)设计的探针、色胺和干扰物的初级反应速率常数。(d)三种探针对应不同有机胺的特定响应。(e)探针BrFS-TCF及其对DMSO中色胺的反应产物的优化分子结构、LUMOHOMO、相对能级和振子强度(f)。红色和蓝色区域分别表示正轨道相和负轨道相。(f)设计的(i)探针BrFS-TCF及其反应产物的空穴-电子分析;(ii,v)由空穴和电子分布平滑转换而来的Chole/Cele图; Chole/Cele 的质心用紫色和橙色球体标记,电荷转移距离用 D 表示;(iii) 探针 BrFS-TCF 的碎片跃迁密度矩阵图。

4. (a) BrFS-TCF 在不同浓度的色胺(0-400 μM)下获得的荧光发射光谱以及在 365 nm 激发下获得的相应光学图像。 (b) 613 535 nm 处的发射强度分别与色胺浓度(0-160 200-400 μM)的关系。 (c) BrFS-TCF 对色胺的时间依赖性荧光响应的光学图像和相应的 G 值。 (d) 在自然光下对不同浓度的色胺(0-400 μM)获得的紫外可见吸收光谱和相应的光学图像。 (e) 343 nm 处的吸光度强度与色胺浓度的关系。(f) BrFS-TCF 对色胺的时间依赖性比色响应的光学图像和相应的 G 值。标准偏差是从三次重复测量中获得的。

5. (a) 嵌入 BrFS-TCF 的压缩海绵型储层测试仪的结构示意图以及在 365 nm 紫外线灯和自然光照射下对 AMT 的荧光和比色检测。(b) 对溶解在人工唾液中的不同浓度 AMT 进行储层测试仪的实际 (i) 荧光和 (ii) 比色检测。嵌入 BrFS-TCF 的聚乙烯醇 (PVA) 海绵传感器单元在检测 AMT (0-20 mM) 之前和之后的 (c) 荧光和 (d) 比色图像以及从图像中提取的 R/G 值与 AMT 浓度的对应关系。(e) 对分散在人工摇头丸中的不同浓度 AMT 进行储层测试仪的实际荧光检测。(f) 从工业相机拍摄的传感过程视频中提取的光学图像。g)检测色胺时,PVA 海绵上荧光点的扩散直径随时间的变化。

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