色胺類精神活性物質(zhì)是以色胺為母核結(jié)構(gòu)的一類化合物，其快速、高靈敏、高特異性的檢測對社會穩(wěn)定、人民健康和家庭和諧具有重要意義。基于席夫堿反應(yīng)的光學(xué)探針構(gòu)建是一種典型傳感策略，而目前席夫堿探針傳感性能的提高大多集中在調(diào)節(jié)傳感材料結(jié)構(gòu)方面，從探針自身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)方面提高對目標(biāo)物檢測性能的研究鮮有報道。因此，是否可以通過在探針中引入吸/給電子取代基來調(diào)節(jié)識別位點(diǎn)發(fā)生席夫堿反應(yīng)的能力，進(jìn)而影響其對目標(biāo)物的檢測性能，對于理性設(shè)計高效的席夫堿基探針具有重要意義。
 

　　基于此，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所痕量化學(xué)物質(zhì)感知團(tuán)隊(duì)從影響席夫堿反應(yīng)活性的熱力學(xué)和動力學(xué)角度出發(fā)，提出了π共軛橋取代基吸電子能力調(diào)控識別位點(diǎn)反應(yīng)活性的探針設(shè)計策略。基于α-甲基色胺中胺基親核性，以2-二氰基亞甲基-3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氫呋喃(TCF)為電子受體，以醛基為識別位點(diǎn)，采用克腦文格反應(yīng)設(shè)計并制備了一系列席夫堿基熒光探針(FS-TCF、FBTV-TCF、BrFS-TCF)。研究發(fā)現(xiàn)，通過π共軛橋取代基吸電子能力(-C6H4、-C6H2N2、-C6H2Br2)調(diào)控識別位點(diǎn)的親電性，可實(shí)現(xiàn)其與目標(biāo)物反應(yīng)活性的調(diào)控。當(dāng)π共軛橋?yàn)?C6H2Br2時，探針BrFS-TCF對α-甲基色胺具有最佳檢測效果，反應(yīng)后熒光從橙色發(fā)射(613 nm)變?yōu)辄S綠色發(fā)射(535 nm)，顏色從橙色(457 nm)變?yōu)闊o色(343 nm)，熒光檢測限為13 nM，比色檢測限為132 nM，響應(yīng)時間為0.1秒。該探針對仲胺、叔胺、芳香族伯胺無響應(yīng)，并可通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法有效區(qū)分α-甲基色胺與脂肪族伯胺。此外，構(gòu)建了BrFS-TCF-海綿基儲液測試筆，對α-甲基色胺顆粒的裸眼檢測限達(dá)0.645 ng，并實(shí)現(xiàn)了對人工搖頭丸和人工唾液中α-甲基色胺的鑒別。
 

　　作為一種可用于在復(fù)雜場景下識別痕量α-甲基色胺溶液和固體微粒的可靠、有效方法，本工作將為高靈敏、快速響應(yīng)和可視化熒光探針設(shè)計以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似物質(zhì)的區(qū)分識別提供新的研究思路。
 

　　相關(guān)研究以“Precise Electron-Withdrawing Strength Regulation of π?Conjugate Bridge-Boosted Specific Detection toward α?Methyltryptamine”為題發(fā)表于《分析化學(xué)》(Analytical Chemistry)，論文第一作者為蔡珍珍副研究員和聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生霍知恒，通訊作者為竇新存研究員。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、新疆維吾爾自治區(qū)天山英才計劃等項(xiàng)目的資金支持。
 

π共軛橋取代基吸電子能力調(diào)控席夫堿基探針構(gòu)筑策略、響應(yīng)機(jī)制及性能對比