神经性毒剂作为毒性最强的化学战剂,通过抑制乙酰胆碱酯酶导致死亡,尽管受到国际禁令,但仍对安全构成威胁,因此亟需开发简单有效的检测方法[[1], [2], [3], [4]]。目前,已有多种技术方法用于神经性毒剂的检测,包括气相色谱法[5]、离子迁移谱[6]、表面增强拉曼光谱[7]和比色法[8],但这些方法存在设备庞大、需要专业操作以及现场应急响应延迟等局限性。相比之下,小分子荧光探针具有分析速度快、灵敏度高、选择性优异、操作简便和成本相对较低等优点[[9], [10], [11], [12], [13]];其易于合成和成本可控的特点使其在应用中具有显著优势。其中,聚集诱导发射增强(AIEE)探针通过限制聚集状态下的分子运动,有效克服了传统荧光材料因聚集而导致的荧光衰减问题,即使在固体或高浓度环境中也能保持较高的信噪比,已被广泛用于环境污染物、食品污染物和生物标志物的痕量检测[[14], [15], [16]]。这些优点使得AIEE探针在神经性毒剂检测领域具有广阔的应用前景[[12,13]]。二乙基氰膦酸酯(DCNP)是一种常用的神经性毒剂模拟物,目前已开发出多种芳香族AIEE分子,但这些分子通常具有大体积取代基和高度扭曲的构象[17,18],合成过程复杂,限制了其快速应用。同时,缺乏此类结构特征的AIEE活性芳香族分子在DCNP检测中的应用仍待探索。此外,AIEE荧光团通常受溶剂影响(在水溶液中荧光增强而在有机溶剂中荧光减弱),这与DCNP需要在有机溶剂环境中发挥作用的特点相矛盾[[21], [22], [23], [24]]。现有的DCNP荧光探针依赖于氨基/羟基与DCNP之间的磷酸化反应,但生物系统中的多种亲核基团会干扰这一反应,导致特异性不足[[24], [25], [26], [27], [28], [29]]。因此,开发具有反向响应特性(“在有机溶剂中荧光增强/在水溶液中荧光减弱”)且不含氨基/羟基反应位点的新型AIEE荧光探针对于精准检测DCNP至关重要。
有趣的是,DCNP可作为山田反应试剂参与缩合反应,激活羧基并与胺类化合物缩合生成酰胺产物[[30], [31], [32]]。该反应条件温和,适用于酸碱敏感的底物,选择性高,副产物少,为DCNP检测提供了新的活性位点,且不依赖于羟基或氨基。最近,我们的研究小组还报道了几种基于“共价组装”策略的荧光探针[[33], [34], [35]],这些探针表现出显著的荧光变化,具有高灵敏度和良好的选择性,且无背景干扰。
2-氨基肉桂酸(NH?-CA)具有多种生物活性,如抗菌、抗氧化、抗炎、促进消化和辅助调节血糖等作用[[36,37]]。然而,在荧光检测领域的相关研究仍然较少。本研究发现,NH?-CA在固态下具有强烈的荧光发射(图1所示)。结构分析表明,NH?-CA以二聚体形式存在,是一种高度结晶的AIEE分子。利用DCNP引发的羧酸活化作用,NH?-CA的氨基发生共价组装环化,生成RC-CA,从而产生荧光信号变化,建立了DCNP检测体系。此外,利用这些探针制备了便携式固态荧光试纸,实现了现场实时检测气态DCNP的功能。
图2