基于香豆素-呋喃酰肼的"开关型"荧光传感器：Fe3+识别在饮用水检测、试纸应用及DFT计算中的突破

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《Journal of Fluorescence》：A ″On–Off″ Fluorescent Sensor Based on Coumarin-Furoic Hydrazide for Recognition of Fe3+: Drinking Water, Test Strip Applications and DFT Calculations

【字体：大中小】 时间：2025年03月17日 来源：Journal of Fluorescence 2.6

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在工业化进程加速的今天，重金属污染已成为威胁生态环境和人类健康的隐形杀手。其中，铁离子（Fe³⁺）作为人体必需微量元素，其失衡会引发从贫血到阿尔茨海默病等数十种疾病，世界卫生组织（WHO）明确规定饮用水中铁含量不得超过0.3 mg/L（约6 μM）。然而传统检测方法如原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）存在设备昂贵、操作复杂等局限，亟需开发简便高效的检测技术。

土耳其卡拉曼奥鲁·穆罕默德贝大学化学系的Abdurrahman Karagoz团队在《Journal of Fluorescence》发表创新研究，设计合成了一种名为(E)-N'-((7-羟基-2-氧代-2H-色烯-3-基)亚甲基)呋喃-2-碳酰肼（CFHZ）的香豆素基荧光探针。该传感器在乙醇-水（99:1）体系中展现出对Fe³⁺的特异性"关-闭"响应，检测限低至25.7 nM，远低于WHO标准，为环境监测和生物医学检测提供了新工具。

研究团队采用核磁共振（¹H-NMR/¹³C-NMR）、质谱（MALDI TOF-MS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）完成探针表征，通过Job's plot确定2:1结合化学计量比，结合常数达1.82×10⁵ M^-1。密度泛函理论（DFT）计算揭示了配体-金属电荷转移（LMCT）的淬灭机制。实际应用测试显示，该探针在天然泉水样本中回收率达99.26-100.12%，试纸条可实现Fe³⁺的即时可视化检测。