基于香豆素-呋喃酰肼的"开关型"荧光传感器:Fe3+识别在饮用水检测、试纸应用及DFT计算中的突破

《Journal of Fluorescence》:A ″On–Off″ Fluorescent Sensor Based on Coumarin-Furoic Hydrazide for Recognition of Fe3+: Drinking Water, Test Strip Applications and DFT Calculations

【字体: 时间:2025年03月17日 来源:Journal of Fluorescence 2.6

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在工业化进程加速的今天,重金属污染已成为威胁生态环境和人类健康的隐形杀手。其中,铁离子(Fe3+)作为人体必需微量元素,其失衡会引发从贫血到阿尔茨海默病等数十种疾病,世界卫生组织(WHO)明确规定饮用水中铁含量不得超过0.3 mg/L(约6 μM)。然而传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)存在设备昂贵、操作复杂等局限,亟需开发简便高效的检测技术。

土耳其卡拉曼奥鲁·穆罕默德贝大学化学系的Abdurrahman Karagoz团队在《Journal of Fluorescence》发表创新研究,设计合成了一种名为(E)-N'-((7-羟基-2-氧代-2H-色烯-3-基)亚甲基)呋喃-2-碳酰肼(CFHZ)的香豆素基荧光探针。该传感器在乙醇-水(99:1)体系中展现出对Fe3+的特异性"关-闭"响应,检测限低至25.7 nM,远低于WHO标准,为环境监测和生物医学检测提供了新工具。

研究团队采用核磁共振(1H-NMR/13C-NMR)、质谱(MALDI TOF-MS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)完成探针表征,通过Job's plot确定2:1结合化学计量比,结合常数达1.82×105 M-1密度泛函理论(DFT)计算揭示了配体-金属电荷转移(LMCT)的淬灭机制。实际应用测试显示,该探针在天然泉水样本中回收率达99.26-100.12%,试纸条可实现Fe3+的即时可视化检测。

材料与方法

研究以香豆素醛(4)与呋喃酰肼(5)缩合合成CFHZ(产率91.5%),使用300 MHz NMR和Microflex LT MALDI TOF-MS进行结构确认。荧光测试在Agilent Cary Eclipse荧光仪完成,激/

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