引言

工业生产促进了社会进步，但重金属离子污染造成了严重的环境问题。银离子对多种细菌、病毒和真菌有高效的杀灭作用，但是高浓度的银离子具有细胞毒性，会损伤人体的正常细胞；长期过量接触会导致银质沉着症（皮肤灰蓝色沉淀）；纳米银可能会产生环境残留，影响生态系统，因此使用时需严格控制剂量与范围。检测环境和生物样本中的银离子显得尤为重要。与其他传统的鉴定检测方法相比，各种荧光探针因灵敏度高、选择性高、响应快速和功能多样性而引起了人们的关注。因此，在过去几年中，能够检测生物系统和环境中重要离子的荧光探针的开发引起了人们的广泛关注。苯并咪唑类化合物因其易修饰，光稳定性好，荧光量子产率高等优点而被广泛应用于染料、光电材料和荧光探针等方面。希夫碱因为价格低廉、容易合成、容易修饰和操作简便而广受欢迎，是重要的研究方向之一。由于苯并咪唑具有环结构的自由电子离域，苯并咪唑希夫碱化合物在生物应用中表现出来更大的潜力。在此，使用2-氨基苯并咪唑和邻香草醛为原料，合成了（（（1H-苯并咪唑-2-基）亚氨基）甲基）-2-甲氧基苯酚的苯并咪唑希夫碱荧光探针，该探针能够在甲醇溶液中通过荧光分析法检测出Ag+的含量，为Ag+的含量检测提供了一种新的方法。

1实验部分

1.1 实验试剂与药品

甲醇（AR，国药集团试剂有限公司），2-氨基苯并咪唑（阿拉丁试剂），邻香草醛（阿拉丁试剂），各种金属离子均为金属氯化物或金属硝酸盐。

1.2 荧光探针合成

称取0.1331 g的2-氨基苯并咪唑与0.1521 g的2-羟基-3-甲氧基苯甲醛置于100 mL的圆底烧瓶中，加入15 mL的乙醇溶液，在80 ℃下冷凝回流8小时，反应完成后得到红色产物，用甲醇重结晶得到红色晶体，产率为52.3%。合成图见图1。

1.3 荧光探针的表征

1.3.1 核磁共振图谱

¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ12.78 (s,1H),12.00 (s,1H),9.65 (s,1H),7.60 (t, J =4.6 Hz,1H),7.46 (td, J =7.6,2.3 Hz,2H),7.25 –7.16 (m,3H),6.97 (t, J =8.0 Hz,1H),3.86 (s,3H).

1.3.2 红外光谱图

探针红外光谱图见图2。

2结果与讨论

2.1 探针溶剂的选取与测试

实验中考察不同极性的溶液对探针L1荧光强度的影响。用乙醇、甲醇、四氢呋喃、DMSO、DMF、乙酸乙酯、乙腈、环己烷分别溶解L1，立即测试体系荧光强度变化，结果如图3所示，当使用甲醇作溶剂时，该体系荧光强度增强到最大，因此我们选择甲醇为实验测试溶剂。

2.1.1 探针溶液配制

称取荧光探针L1（50 μmol）于50 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容，此时荧光探针母液浓度为1 mM。向500 mL容量瓶中移取5 mL母液，稀释定容后荧光探针溶液浓度为10 μM。

2.1.2 金属离子溶液配制

配置浓度为20 mM的金属离子（Mg²⁺，Ba²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Na⁺，K⁺，Ag⁺，Ca²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Mn²⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Al³⁺，Li⁺）的乙醇溶液，然后分别测定加入不同金属离子时的荧光发射强度。

2.1.3 荧光光谱测试条件

测试条件：Ex＝280 nm，Em＝350 nm，狭缝宽度=2.5 nm。测试体积：2 mL。

2.2 荧光探针L1的光谱研究

2.2.1 配体L1的离子选择性研究

首先测定了配体L1对不同金属离子的荧光光谱强度。选择甲醇作为实验测试溶剂，量取2 mL上述溶液，然后向该体系其中加入20 μL的金属离子（Na⁺，K⁺，Ag⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Mn²⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Al³⁺，Li⁺）的乙醇溶液，然后分别测定加入不同金属离子时的荧光发射峰，探究L1对金属阳离子的选择识别作用。

如图4所示，当在L1的甲醇溶液中加入Ag⁺时，L1在350 nm左右的荧光发射峰显著的降低；然而，当加入其他阳离子后L1在350 nm的荧光强度基本保持不变，与Ag⁺加入后的荧光强度的变化相比，影响很小。由此可知，Ag⁺能够猝灭L1的荧光，L1对Ag⁺具有选择性的荧光淬灭响应。

2.2.2 配体L1的抗干扰实验

在实际样品检测中，通常不只含有一种金属离子。因而，是否具有良好的抗干扰能力是衡量传感器的另一重要指标。在上述2 mL的实验溶液中，分别加入Ag⁺和其他金属离子各20 μL，记录下他们的荧光强度，实验结果如图5所示，随着其他金属离子的加入，并不会影响Ag⁺对荧光探针的猝灭，上述结果表明，L1能够特异性识别Ag⁺，且具有良好的抗干扰能力，可用于复杂环境体系中的Ag⁺检测。

2.2.3 配体L1的荧光滴定实验

量取2 mL实验试剂液，然后加入20 μL的浓度为1.0×10^-3 mol·L^-1的配体L1溶液，依次向其中加入浓度为1.0×10^-2 mol·L^-1的Ag⁺溶液，每次加入2 μL的Ag⁺溶液，然后分别测试随着银离子含量增多该体系的荧光强度。如图6所示，随着银离子浓度的增加，该体系的荧光发射强度不断减小。当加入银离子的量大于10 μL时，体系的荧光发射强度基本不变。

基于上述荧光滴定数据可计算出L1对Ag⁺的检测限。在相同条件下，测定10组空白样的荧光数据，计算其在330 nm处的标准偏差 SD，以Ag⁺的浓度与330 nm处待测样的荧光强度进行拟合，并用所测数据和方程（LOD =3×SD/K）计算得到探针对Ag⁺的检测限，SD为未加Ag⁺时荧光强度变化的标准偏差，K为线性关系斜率。结果如图7所示，SD:1.622115323，K为670.4035则该配体对银离子的检测限为7.26 nM。

2.2.4 L1结合比的测定

通过 Job’s plot 曲线来测定配合物 L1 与金属离子的结合比（见图8）。配置一系列摩尔分数不同的 L1/Ag⁺ 的溶液，通过保持 L1+Ag⁺ 的总物质的量浓度为10 μM。然后通过荧光光谱仪分别测定该体系的荧光发射强度。金属离子与荧光探针 L1 的结合比为数据连线拐点处所对应的摩尔浓度的比值。

由上图可知，当 Ag+ / (L1+Ag⁺) ≈0.33 时，荧光强度出现了拐点，由此初步推断荧光探针 L1 与 Ag⁺ 的结合比为2:1。

2.2.5 L1络合常数的确定

根据 Benesi–Hildebrand 方程，我们通过对荧光滴定实验所测得数据进行分析计算，最后便可以得到配体 L1 与 Ag⁺ 的络合常数 Ka。如下面所述，代表加入银离子后荧光传感器 L1 的最大荧光发射强度，代表配体 L1 的最小荧光发射强度，代表在测试体系中加入一定量银离子浓度时在350 nm处的荧光发射强度值。经过计算，我们得出配体 L1 与银离子的结合常数为1.4×10⁵ M^-1，结果见图9。

3总结

综上所述，本文基于苯并咪唑结构设计并合成了一种能特异性识别Ag+的希夫碱荧光传感器 L1。经研究发现，该探针在甲醇溶液中，对Ag+有着高选择性的识别作用，并且其识别作用基本上不受其他共存离子的干扰；响应速度较快，能较快产生荧光光谱响应，且识别作用具有较高的灵敏度，检测限为7.26 nM。此研究工作为设计开发银离子检测的荧光传感器提供了新的思路和策略。

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