基于长碳链的4-苯乙腈基-1,8-萘酰亚胺的设计合成及其阴离子识别性能研究(2)
总之，由于阴离子在医学领域、催化领域、环境科学领域、生命科学领域以及化学过程中都有着举足轻重的作用，因此设计和合成能够选择性识别阴离子并能显示其识别过程的阴离子探针，引起了人们的广泛关注。对生物学上和环境中重要阴离子具有选择性识别的阴离子探针在工业生产(例如监测追踪化学过程的污染)，疾病诊断和治疗医学(监测电解，应急医学鉴定分析,光化学治疗法)，环境治理(各种各样的环境监测)等方面有着广泛的应用前景。
1.2阴离子识别的方法
主体与客体识别，也就是阴离子接探针与阴离子识别的作用方式，决定于阴离子接探针的设计原理，按其主客体识别方法，主要分为三种[9]：①氢键作用法；②取代-移位法；③化学反应法。
（1）氢键作用法
该类型的荧光探针主要有荧光/发色团以及以共价键相连接的识别位点构成（见下图）。该法主要是利用阴离子的碱性强弱。当阴离子作用于探针化合物中的酸性基团N-H键、OH键等时，导致探针发生脱质子化效应，进而改变探针化合物的光谱信号，造成溶液颜色及荧光颜色的变化，进而实现了对阴离子的检测。
彭孝军等人[10]设计了一种含蒽醌荧光团的阴离子比率颜色探针R1。在乙腈溶液中，随着F－的浓度增加，氟离子与N-H键发生了脱质子化效应，并以FHF－的形式出现。探针脱去N-H质子后，分子内构成一个较大的五元环共扼体系，这致使探针分子的紫外吸收光谱发生了约100 nm的红移现象，同时伴随着荧光强度的增强，实现了对F－的选择性识别。
（2）取代法
该法是利用一个选择性较好的接受基团，并以非共价键的形式（一般为金属配位键或较弱的氢键）连接于颜色发色团上（一般为颜料或染料化合物），形成复合物的结构。当向探针溶液中加入阴离子时，阴离子与接受基团发生相互作用，致使探针释放出染料或颜料化合物（譬如：Fl、ARS、BODIPY、PYY等)，同时也造成了探针的结构及光电信号发生改变，继而达到分析检测的目的。该法所设计的比色探针，具有较大的实际应用前景，并且大部分探针能够实现在水相或混合溶液中对阴离子进行选择性识别及“裸眼”检测的目的。
Hu 等人[11]设计、合成了一种含有罗丹明6G的荧光团连接于苯基脲与三价铁离子相结合的荧光探针R2复合物，该探针能实现对AcO-的识别。当向含有探针R2的溶液中滴加醋酸根离子时，原先在530 nm处与556 nm处的紫外、荧光吸收带逐渐消失，并且溶液的颜色由蓝色变为无色。而加入其它的阴离子并没有导致吸收与荧光光谱的改变。
（3）化学反应法
化学反应法也简称化学计量器法，该法具有检测灵敏度高、专一性强、反应具有不可逆性等优点，近年来逐渐受到超分子化学家的亲睐。该法主要是利用分析物与探针结构中的作用位点发生不可逆的化学反应，致使探针本身结构以及光谱信号的改变，导致探针溶液颜色的变化或荧光颜色的变化，从而实现对分析物的检测。目前报道较多的化学计量器主要是F－切断Si-O与Si-C键（有时在切断Si-O之后，探针本身发生了闭环缩合或串联反应等），CN－亲核加成于含有强吸电子基团部位（如羰基C=O，C=C双键等），生物细胞硫醇/HS－/氨基酸系列类[12-14]（主要是生物硫醇切断磺酰胺或醚键类）等，这些探针分子也已应用于生物细胞检测、生物成像技术方面。
Punidha等人[15]设计、合成了的一种含TBS保护的荧光探针R3，该探针能够在水溶液中实现对氟离子的检测。其识别机理：由于氟离子对硅原子具有高度的亲核性，能够专一的切断TBS硅氧键，导致探针本身裸露出含氧负离子的香豆素荧光团，进而表现出溶液颜色及荧光的变化。