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萘环荧光基团-杯芳烃的荧光传感器的研究进展彭文毫,安小宁(华南理工大学化学化工学院,广州510641) 摘 要:荧光型杯芳烃作为一类能发出荧光的物质被用作荧光探针,而杯芳烃带上荧光基团萘后,可利用其荧光发射光谱和荧光强度的不同,对有机分子和金属阳/阴离子等加以识别。
荧光型杯芳烃的合成颇具价值。
综述了国内外以荧光基团萘环的杯芳烃衍生物用作传感器的最新研究和应用进展。
关键词:杯芳烃;荧光基团;萘R esearch Progress in the C alixarene Derivatives Bearing Fluorescent N aphthalenePEN G Wen2hao,A N Xiao2ni ng(College of Chemistry&Chemical Engineering,South ChinaUniversity of Technology,Guangzhou 510641,China) Abstract:Fluorescent calixarene was acting as fluorescent probe because of its fluorescence.Calixarene was synthesized by the acid2catalysed condensation reaction between resorcinol and alde2hyde.It synthesized the cal2 ixarene derivatives bearing fluorescent naphthalene or naphthalene derivatives,and was used to recognize the or2 ganic molecule,metal cation and anion by the differences of fluorescent emission spectrum and fluorescent inten2 sity.The latest research and application progress of the calixarene derivatives bearing fluorescent naphthalene as sensor were summarized.K ey w ords:calixarene;fluorescent;naphthalene 当杯芳烃上修饰上荧光基团如萘、蒽、芘、苯并噻唑基团后,可以利用其与客体分子形成包结物后荧光发射光谱及荧光强度的改变来识别客体分子。
杯芳烃的发展现状及应用前景摘要:杯芳烃具有离子载体和分子识别及包合两大功能，可应用于分子识别、络合化合物、电极材料、生物模拟酶、催化反应、化学传感器等领域。
本文主要对杯芳烃在分子识别、催化作用、分子开关领域的发展现状及应用前景做简要地介绍。
关键词：杯芳烃;分子识别；催化作用；分子开关；发展现状；应用前景Abstract:calixarene has the functions of ionophore and molecular recognition and inclusion, and it can be applied to some areas, such as molecular recognition, complexing compounds, electrode materials, bio-mimetic enzyme, catalytic reactions, chemical sensors ,etc. In this paper, I briefly describe the development and application prospects of the calix arene’s fileds of molecular recognition、catalytic reactions、molecular switch .Key words:calixarene; molecular recognition；catalytic reactions；molecular switch；development status; application prospects一、杯芳烃的发展现状由于杯芳烃是一类具有独特空穴结构的大环化合物，作为模拟酶研究的对象特别受到重视，曾被称为是继冠醚和环糊精之后的第三代主体化合物。
实际上与冠醚和环糊精相比较，杯芳烃确具有很多特点：1.它是一类合成的低聚体，它的空穴结构大小的调节具有较大的自由度；2.它不但可从酚羟基上进行衍生反应．而且可在苯环上进行反应，可获得众多的衍生物，以适应各种需要; 3.它不但能与离子，且能与中性分子形成主客体包合物，这是兼冠醚和环糊精两者之长；4.它的热稳定性及化学稳定性很好，可溶解性较差。
萘醌在荧光标记生物材料中的应用研究摘要：荧光标记生物材料作为生物医学领域中重要的工具，其应用在生物成像、药物传递、疾病诊断和治疗等方面具有广泛的潜力。
萘醌（Naphthoquinone）作为一种常见的有机小分子，具有良好的光物理性质和化学稳定性，已被广泛应用于荧光标记生物材料的研究。
本文将详细介绍萘醌在荧光标记生物材料中的应用研究进展，并探讨其前景和挑战。
1. 引言随着生物技术的快速发展，荧光标记生物材料在生物医学领域中的应用日益广泛。
荧光标记生物材料作为一种非侵入性的成像技术，可以实时观察生物活动，为疾病诊断和治疗提供重要信息。
目前已经有多种荧光标记分子用于生物材料的标记，而萘醌作为其中一种常见的有机小分子，在荧光标记生物材料中的应用已经得到了广泛关注。
2. 萘醌的光物理性质萘醌是一种具有双酮结构的有机化合物，其具有良好的光稳定性和强烈的吸收峰。
在可见光区域有较高的吸收截面，从而可以实现有效的荧光发射。
此外，萘醌还具有较长的激发寿命和较大的荧光量子产率，使其在荧光标记生物材料中具有较高的亮度和稳定性。
3. 萘醌在生物标记物的应用萘醌可以与生物标记物如蛋白质、酶、核酸等特异性结合，并实现目标生物分子的选择性检测。
通过与标记物的非共价相互作用，萘醌可以产生荧光信号，并实现对生物标记物的高敏感检测。
此外，萘醌还可以通过形成荧光共振能量转移体系，实现对近距离的生物标记物的特异性检测。
4. 萘醌在生物成像中的应用荧光标记生物材料在生物成像领域中具有重要的应用价值。
利用萘醌的荧光特性，可以实现生物体内组织和细胞的高对比度成像。
萘醌的较长激发寿命可以与背景信号进行有效区分，提高成像的准确性和分辨率。
同时，萘醌还可以通过改变其化学结构和功能化修饰，实现对靶向生物标记物的高选择性成像。
5. 萘醌在药物传递中的应用荧光标记生物材料在药物传递领域中的应用也越来越受到关注。
例如，利用萘醌的荧光性质可以实现药物的控释和追踪。
荧光化学传感器的产生、发展及应用*张来新，陈琦【摘要】摘要：简要介绍荧光化学传感器的产生、发展及应用。
详细介绍了：(1)新型荧光探针和荧光化学传感器的合成及在分析分离科学中的应用；(2)新型荧光化学传感器和荧光探针的合成及在医药学中的应用；(3)新型荧光化学传感器和荧光探针的合成及在环境科学中的应用。
并对荧光化学传感器科学的发展进行了展望。
【期刊名称】合成材料老化与应用【年(卷),期】2019(048)001【总页数】5【关键词】荧光化学，传感器，应用*基金项目：陕西省重点实验室科研计划项目(2010JS067)；陕西省教育厅自然科学基金资助课题(04JK147)；宝鸡文理学院自然科学基金资助课题(zk12014)传感器是指利用某一种或某一类分子的特殊物理或化学性质对被测物质进行检测的器件。
而荧光化学传感器是基于传感器分子与目标分子作用引起传感器分子产生物理或化学变化而达到检测目的的一种方法。
即荧光化学传感器是利用被测物与某种荧光分子或材料之间的特定的相互作用引发荧光强度的增加或降低，或者是所发射的荧光波长的变化来实现对被测物质的检测与信号的传递。
一般可用作荧光传感器的材料有稠环类芳烃类化合物、分子内共轭的电荷转移化合物、金属离子发光体系等。
荧光探针则是这种物质利用其自身荧光或者与荧光物质作用后，物质的荧光性质发生变化，来研究二者作用情况的物质。
即荧光探针是荧光化学传感器上的一个部件，是主要起检测作用的那个部件。
荧光分子传感器作为分析化学进行分析测试的新兴手段，因其具有灵敏度高、方便快捷、选择性好、能实时在线检测、响应时间短、准确度高等优点得到科研工作者的广泛关注，它作为化学传感器和分子器件在21世纪的热点学科如生命科学、材料科学、环境科学、能源科学、纳米科学、信息科学等领域已得到应用；而且在工业生产、化工科技、生物科学、临床医学、催化科学、环境监测、工厂的自动化控制及科学研究等诸多方面也彰显出广阔的应用前景。
![基于杯[4]芳烃的选择性识别有机酸的荧光传感器](https://img.taocdn.com/s1/m/0fdc85272af90242a895e5d8.png)
蒽系荧光分子研究进展吴玉芹;李立冬;吴俊方【摘要】综述了近年来蒽系荧光受体的研究现状及其发展趋势，重点介绍了该类物质在功能性分子设计、分子识别方面的研究进展。
展望了其广阔的应用前景，期望其能在生命科学、信息科学、环境分析、临床医学和显微技术等领域得到广泛的应用。
%The research progress and development trend of anthracene system fluorescence recently are summarized, its research progress in functional molecular design and molecular recognition are introduced emphatically. Its wide application are prospected, expecting more widely used can achieved in the fields of life science, information science, enviormental analysis, clinical medicine, micro - technology.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2011(000)023【总页数】5页(P24-28)【关键词】蒽;荧光;识别;进展【作者】吴玉芹;李立冬;吴俊方【作者单位】盐城工学院实验教学部,江苏盐城224051;盐城工学院实验教学部,江苏盐城224051;盐城工学院实验教学部,江苏盐城224051【正文语种】中文【中图分类】TQ241.55荧光分子开关是超分子化学的重要组成部分，荧光基团是荧光分子探针的最基本组成部分，作用是将分子识别信息表达为荧光信号，用作信号识别的荧光发射团多为稠环芳香族化合物，以萘、蒽和芘为主要代表的芳烃类都能产生强而稳定的荧光，它们作为结构最简单的荧光团，经常用于基础理论的研究。
萘醌的荧光性质研究萘醌是一种广泛应用于化学、生物学以及材料科学领域的有机化合物。
其独特的荧光性质使其在荧光探针、材料发光等方面具有广泛的应用潜力。
本文将重点研究萘醌的荧光性质，包括其荧光发射光谱、荧光强度和荧光机理等方面。
首先，让我们来了解一下萘醌的基本结构。
萘醌是一种具有萘环和两个酮基连接的有机化合物，化学式为C10H6O2。
它的分子结构中包含了具有高度共轭特性的芳香环，使萘醌具有较高的紫外吸收能力和荧光发射性能。
荧光发射光谱是研究萘醌荧光性质的重要手段之一。
通过制备并测量萘醌溶液的荧光光谱，可以获得萘醌在不同激发波长下的荧光发射情况。
实验结果显示，萘醌的荧光发射峰位于可见光区域，主要在450-500纳米范围内。
这表明萘醌具有较高的荧光发射强度，并且其发射光可以被肉眼直接观察到。
接下来，让我们关注一下萘醌的荧光强度。
荧光强度是指荧光物质在激发后发射的光的强度，是衡量荧光性质优劣的重要参数。
对萘醌进行荧光强度测试的研究发现，萘醌具有较高的荧光强度，表明其在荧光应用方面具有较好的潜力。
深入研究萘醌的荧光机理是了解其荧光性质的重要途径。
萘醌的荧光机理主要涉及到共轭体系的存在和分子结构的影响。
由于萘环和酮基之间的共轭作用，萘醌的分子能级间距较小，使得在激发时能够促使电子跃迁并发射荧光。
此外，引入不同取代基或改变分子结构还可以进一步调控萘醌的荧光性质。
例如，通过引入推拉结构的取代基，可以增强萘醌的共轭程度，从而增大其荧光发射强度。
值得一提的是，萘醌的荧光性质还可以通过外界条件的调节而产生改变。
例如，光照强度、溶液浓度、温度和pH等因素均能够影响萘醌的荧光发射性能。
这些外界因素的变化会引起萘醌分子内部结构和电子转移过程的变化，进而对其荧光性质产生影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以便更好地利用萘醌的荧光性质。
总结一下，萘醌作为一种有机化合物具有较好的荧光性质。
它的荧光发射光谱主要分布在450-500纳米范围内，具有较高的荧光强度。
杯芳烃的应用一、杯芳烃的概述杯芳烃是一类具有杯形结构的芳香化合物，其分子由苯环和苯环之间相连的四个碳原子构成，呈现出杯形结构。
杯芳烃具有较高的稳定性和特殊的光电性质，因此在许多领域都有广泛应用。
二、杯芳烃在荧光探针领域中的应用1. 荧光传感器杯芳烃可以作为荧光传感器，通过与特定物质发生反应来检测这些物质。
例如，将某些金属离子与杯芳烃配位后，可以利用荧光强度变化来检测金属离子的存在和浓度变化。
2. 生物标记由于其特殊的结构和荧光性质，杯芳烃也可以作为生物标记物，在生命科学领域中得到广泛应用。
例如，在细胞成像中，通过将荧光标记的杯芳烃引入细胞内部，可以实现对细胞内部结构和功能的实时监测。
三、杯芳烃在有机电池领域中的应用1. 有机光电器件杯芳烃可以作为有机光电器件的材料，用于制作有机太阳能电池、有机发光二极管等器件。
由于其较高的稳定性和特殊的光电性质，使得杯芳烃在这些器件中具有较好的应用前景。
2. 传感器将杯芳烃与导电聚合物复合后，可以制成一种新型传感器材料。
这种传感器可以通过检测环境中的气体、湿度等参数来实现对环境变化的监测和预警。
四、杯芳烃在药物领域中的应用1. 抗癌药物近年来，科学家们发现一些杯芳烃具有抗癌活性，可以用于制备抗癌药物。
例如，一种名为“葫芦娘”的天然化合物就是一种含有杯芳烃结构的抗癌药物前体。
2. 其他药物除了作为抗癌药物外，还有一些其他类型的药物也含有杯芳烃结构。
例如，某些含有苦参碱类似物结构的药物，就可以通过杯芳烃的合成来实现。
五、杯芳烃在材料领域中的应用1. 功能性材料由于其特殊的结构和性质，杯芳烃可以作为一种新型的功能性材料，在电子、光电、催化等领域中得到广泛应用。
例如，将某些含有氮、硫等元素的化合物与杯芳烃复合后，可以制成一种新型的催化剂。
2. 分离膜将杯芳烃与聚合物复合后，可以制成一种新型分离膜。
这种分离膜可以通过选择性吸附和渗透作用来实现对不同分子之间的分离。
六、总结综上所述，杯芳烃具有较高的稳定性和特殊的光电性质，在荧光探针、有机电池、药物和功能性材料等领域都有广泛应用。
萘环荧光基团-杯芳烃的荧光传感器的研究进展彭文毫,安小宁(华南理工大学化学化工学院,广州510641) 摘 要:荧光型杯芳烃作为一类能发出荧光的物质被用作荧光探针,而杯芳烃带上荧光基团萘后,可利用其荧光发射光谱和荧光强度的不同,对有机分子和金属阳/阴离子等加以识别。
荧光型杯芳烃的合成颇具价值。
综述了国内外以荧光基团萘环的杯芳烃衍生物用作传感器的最新研究和应用进展。
关键词:杯芳烃;荧光基团;萘R esearch Progress in the C alixarene Derivatives Bearing Fluorescent N aphthalenePEN G Wen2hao,A N Xiao2ni ng(College of Chemistry&Chemical Engineering,South ChinaUniversity of Technology,Guangzhou 510641,China) Abstract:Fluorescent calixarene was acting as fluorescent probe because of its fluorescence.Calixarene was synthesized by the acid2catalysed condensation reaction between resorcinol and alde2hyde.It synthesized the cal2 ixarene derivatives bearing fluorescent naphthalene or naphthalene derivatives,and was used to recognize the or2 ganic molecule,metal cation and anion by the differences of fluorescent emission spectrum and fluorescent inten2 sity.The latest research and application progress of the calixarene derivatives bearing fluorescent naphthalene as sensor were summarized.K ey w ords:calixarene;fluorescent;naphthalene 当杯芳烃上修饰上荧光基团如萘、蒽、芘、苯并噻唑基团后,可以利用其与客体分子形成包结物后荧光发射光谱及荧光强度的改变来识别客体分子。
基于杯芳烃的荧光分子传感器的研究是目前超分子化学中的一个热门课题[1,2]。
与其它分析方法相比,基于荧光传感器的分析方法显示出独特的优势,如灵敏度高、选择性好、响应时间短且可进行原位检测。
大部分杯芳烃荧光试剂的设计都是以光诱导离子键合物理光学变化为基础[3],主要方式[3～6]有光诱导电子转移(PET)、光诱导电荷转移(PCT)、电子能量转移(EET)、激发物或激态配合物的形成与消失。
基于以上特点,含有荧光基团的杯芳烃衍生物为基础的荧光试剂有着广阔的应用前景。
本文简要评述近年来以萘作为荧光基团的杯芳烃衍生物的研究进展。
1 杯芳烃的研究概况杯芳烃是一类由苯酚和甲醛缩合而成的大环化合物[7],由于具有与环糊精和冠醚相似的性质而被誉为第三代主体分子。
比起环糊精、冠醚来说,杯芳烃几乎可以随心所欲地进行衍生化,表现出各种超分子性能。
它的历史可以追溯到1872年Basyer等对苯酚和甲醛水溶液加热反应的研究及1944年Iinke和Z iegler等人的工作。
但直到20世纪70年代末,Gutsche等改变了反应条件,才使这类化合物的合成有了重大突破,有关研究才得以逐渐展开[8,9]。
从结构上看,杯芳烃上缘的烷基基团和苯环一起构成富π电子的疏水性杯状空腔,能与中性有机分子形成包结配合物,下缘的亲水性酚羟基则能螯合和输送阳离子及离子型化合物。
同时,杯芳烃具有高度的热稳定性和化学稳定性,熔点高,在绝大多数溶剂中溶解度低,毒性低,柔性好,且合成空腔大小可调,上缘苯环的对位和下缘的酚羟基以及连接苯酚单元的亚甲基均可进行各种选择性修饰,得到不同的衍生物。
国内外的化学家对杯芳烃在医药[10]、化学传感器[11,12]、分析分离与测定[13,14]、有机催化与合成[15]、材料学[16]、热力学[17]等领域的物理、化学性质及其应用进行了广泛深入的研究与开发,取得了许多令人瞩目的成果。
2 识别有机分子2.1 识别有机中性分子Linnane等[18]首次在四烷基化的杯[4]芳烃上沿引入两个2-胺-甲萘硼酸,合成了第一代可对中性水溶液中糖分子进行识别的杯[4]芳烃衍生物。
当糖类化合物与硼酸形成环状硼酸酯后,硼酸的酸性增强,与叔胺的Lewis酸碱作用增强,从而调节光诱导电子从胺(荧光淬灭基团)到萘环(荧光基团)的转移,通过光诱导电子从氮到萘环的转移禁阻,受体1在p H值为7.77时键合糖类后显示出荧光增强效应(B-N 强烈相互作用的结果)。
他们运用荧光光谱滴定法及质谱分析证实:受体1不仅可以与糖类化合物形成化学计量1∶1和1∶2的配合物;而且对D -(-)果糖表现出特殊的选择性识别功能。
此化合物对D -果糖的络合常数约为1400,由此使以杯芳烃为构筑单元的糖类荧光探针成为现实。
1 2Izilda [36]等将荧光基团萘二甲酰亚氨基引入杯[4]芳烃的下缘,合成了一种荧光试剂2,可用做荧光传感器,可在有机介质中与客体分子形成包合物,这种功能化的杯[4]芳烃联结了一个良好的荧光发色团,可以作为荧光传感器,它保持了杯芳烃原来的“倒锥形”结构,同时又具备了萘二甲酰亚氨在非极性溶剂中特有的荧光谱带。
通过使用氮-乙醇-1,8-萘二甲酰亚氨作为探针分子,进行紫外吸收与荧光光谱检测试验,发现该荧光试剂与探针分子形成了包合物。
进一步试验发现形成包合物的作用的机理主要是是通过其分子内部的亲水性空穴和氮-乙醇-1,8-萘二甲酰亚氨发生氢键合而形成的包合物。
从而证实了酰亚胺功能化的杯芳烃可以使用作为光学传感器。
32.2 检测有机分子异构体Diamond 等[19]将手性荧光团(S )-二-2-萘脯氨酸醇连到对-叔丁基杯[4]芳烃下缘的四个酚羟基上。
通过荧光光谱滴定法研究了其对R 和S 构型苯乙胺(PEA )的选择性识别能力,发现(R )-PEA 和(S )-PEA 的加入都导致化合物3的荧光猝灭,化合物3可以用来检测PEA 中的两种手性异构体的组分含量。
且测定(R )-和(S )-PEA 手性成分含量的误差小于4.1%。
Carol 等[20]合成了两种杯芳烃荧光试剂4和5,结果表明,所合成的荧光分子4在甲醇溶液中能选择性识别苯丙氨酸的对应异构体,表现出荧光淬灭现象。
荧光分子5在甲醇溶液中能选择性识别苯甘氨酸的对应异构体,表现出荧光淬灭现象,而苯丙氨酸不影响其荧光行为。
类似的也可用于其他氨基酸的识别。
基于这个特点可以将这两个荧光试剂作为识别手性氨基酸的分子探针。
4 5Luo 等[21]合成了具有手性结构的杯芳烃荧光试剂6,6的对应异构体可以分别用于亮氨酸的手性识别,与亮氨酸形成1:1的配合物,随之而来的是它们的识别结果呈一种镜像关系。
该荧光试剂有望用于手性亮氨酸不对称合成中催化剂的组合筛选。
6 72.3 识别有机阴离子阳离子的分子识别已得到广泛的研究,但阴离子特别是有机阴离子由于其几何形状的复杂性及易于溶剂化等特性,其分子识别研究相对较少.何永炳[22]等在杯[4]芳烃的下缘相间的苯环上导入酰胺和硫脲组合基团再导入萘作为荧光基团,分子识别研究表明主体分子7对直链α,ω一二元羧酸具有高度的链长选择性.当客体为己二酸双阴离子时,主体分子能和己二酸双阴离子形成1∶1的配合物,由于多重氢键作用导致一定程度的光诱导电子转移,因而引起荧光强度的显著变化,甚至肉眼也能观察到溶液的颜色变化,但对醋酸盐、磷酸二氢盐、卤素阴离子(Cl 、Br 、I )没有键和作用,从而证明主体分子可以使用作为检测乙二酸阴离子的化学传感器。
这为有机阴离子的荧光检测和比色分析提供了有效途径。
3 识别无机阴离子Zhao [23]等合成的带荧光基团萘二甲酰亚胺基的杯芳烃衍生物,考察其在乙腈溶剂中和阴离子H 2PO 4-、HSO 4-、CH 3CO 2-、I -、Br -、Cl -、F -的荧光行为,发现只有F -会显示荧光淬灭现象,所以该荧光试剂可以作为识别F -的高选择性荧光化学传感器。
研究还表明,它的这种对F -的高选择性主要是因为分子结构中氨基和羟基上的氢能够和F -产生氢键作用。
4 识别金属离子4.1 识别碱金属和碱土金属离子1999年,Leray 等[24]将一端含有甲氧基(电子给体,Donor )和一端含有羰基(电子受体,Acceptor )的萘衍生物键连到杯[4]芳烃的下缘。
以萘作为荧光基团,考察了其在乙腈、乙醇、乙醇-水为溶剂的溶液中与Li +、Na +、K +、Ca 2+、Mg 2+的荧光行为。
发现随着溶剂极性增加,形成络合物的量子产率均增加,并且在乙醇-水溶液中,Na +与其络合物稳定常数约为1300,足以测定毫摩尔浓度的Na +,而Li +、K +、Ca 2+、Mg 2+的干扰可忽略。
传感器分子8和9分别含有一个和四个这种萘荧光团分子,它们都表现出对Na +选择性配合荧光增强作用。
8 9金传民等[25]设计合成了带萘环垂臂的杯冠醚,由于垂臂上的羰基参与配位,使得其对金属离子的选择性和配位能力显著提高,由于参与配位的羰基与萘环共轭,因而当有匹配的金属离子存在时会发生显著的光物理变化,研究发现,当有Ca 2+存在时,荧光强度大幅度提高且发射长红移34nm 。
从而可以检测微量Ca 2+的存在。
4.2 识别副族金属离子Talanova 等[26]人在杯[4]芳烃的1,3位酚羟基分别引入CH 2C (O )Cl ,然后再进一步导入5-(二甲基氨基)-萘-1-磺酰胺(Dansyl Aminde ),合成了具有荧光功能的杯芳烃衍生物10,Hg 2+与其结合可使荧光淬灭。
从而可在酸性水溶液中识别与分离Hg (Ⅱ),溶液中的碱、碱土金属、过渡金属和重金属阳离子如Ag (I )、Tl (I )、Cd (II )、Co (II )、Cu (II )、Ni (II )、Pb (II )、Pd (II )、Zn (II )、和Fe (III )等均不产生干扰。
1011Liu 等[27]将3-烷氧基-2-萘酸基团键连到杯[4]芳烃下缘,以适中的收率合成了一种新颖的杯芳烃荧光试剂11,考察在以甲醇-水(1:1)为溶剂的溶液中与Co 2、Ni 2+、Zn2+、Mn 2+、Cu 2+、Fe 3+、Ba 2+、Mg 2+的荧光行为,发现在有Cu2+、Fe 3+存在时,表现出强烈的荧光淬灭现象,并且其荧光淬灭程度和溶剂的p H 有关。
