自来水中三价铝离子和三价铁离子的检测

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，广泛应用于航空航天、汽车、纺织、食品添加剂生产等工业领域，使其在环境中具有很高的可利用性，因此增加了被人体吸收的风险。世界卫生组织（WHO）规定每日摄入Al³⁺的限制为3–10毫克。过量摄入Al³⁺可能会破坏某些酶的活性，导致消化功能障碍。过量的Al³⁺离子也会破坏正常的钙磷比，影响骨骼发育，并损害中枢神经系统功能，甚至导致阿尔茨海默病和帕金森病等严重疾病。作为一种过渡金属离子，Fe³⁺在人体代谢过程中发挥着重要作用，并直接参与氧气的运输。然而，体内Fe³⁺储存过多与各种疾病有关，如血色素沉着症、肝炎，贫血、糖尿病和一些肿瘤。因此，有效监测微量Al³⁺和Fe³⁺是一个重要的研究热点。Wei等人^[1]设计并合成了一种新的荧光探针（E）-N′-（2,3-二羟基亚苄基）-1-（吡啶-2-基）-5-（噻吩-2-基）-1H-吡唑-3-甲酰肼（L）。希夫碱具有丰富的氮和氧供体中心以及强大的金属离子螯合能力，因此是识别金属离子的理想荧光探针。此外，含有N、S等的杂环化合物通常具有增强其荧光性质的强烈趋势，也提高了与金属离子配位的可能性。在各种杂环基团中，通常选择具有简单共轭结构的噻吩作为强荧光团，以保证席夫碱的优异性能。此外，吡唑及其衍生物是一类主要的螯合有机配体，它含有两个相邻的氮原子，具有优异的共轭酸碱性质和复杂的配位。同时，吡啶也是一种广泛使用的杂环化合物，N原子上未配对的电子可以与质子结合，这有望为金属离子和吡唑环提供配位位点。因此，噻吩、吡唑、吡啶和席夫碱的组合有利于构建用于检测目标离子的高效荧光探针。正如预期的那样，L可以通过DMSO/H₂O缓冲溶液中的“关-开-关”开关机制依次检测Al³⁺和Fe³⁺离子。在此基础上，还研究了L在检测自来水中目标金属离子方面的潜力。

[1] Wei K, Lyu S, Liu Y, Kang M, Liu P, Yang X, Pei M, Zhang G, An off-on-off fluorescence probe based on a pyrazole derivative for Al³⁺ and Fe³⁺ detection[J]. New Journal of Chemistry, 2023, 47: 751.

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