基于噻唑并[3,2-a]吲哚衍生物的偶氮化合物：高选择性双金属离子荧光传感器的设计与应用

本研究报道了噻唑并[3,2-a]吲哚衍生物5的腙7与偶氮9化合物的合成及光物理性质。其中偶氮化合物9展现出卓越的双金属离子识别能力，通过荧光淬灭(turn-off)机制特异性检测Fe2+(LOD 0.09 μM)和Cu2+(LOD 0.14 μM)，灵敏度远超EPA(5.36 μM)和WHO(31.5 μM)饮用水标准。DFT计算显示金属配合物具有窄HOMO-LUMO能隙(Fe2+ 1.63 eV/Cu2+ 2.94 eV)，Job's plot证实1:1结合模式，Stern-Volmer分析和荧光寿命测试揭示静态淬灭机制。该传感器兼具可逆性和稳定性，为环境监测提供了新型检测工具。

　　这项突破性研究设计了一种源自噻唑并[3,2-a]吲哚(thiazolo[3,2-a]indole)的新型偶氮化合物(azo compound)，其展现出令人惊艳的双重金属离子检测能力。通过精妙的分子工程，化合物9成功实现了对Fe²⁺和Cu²⁺的超灵敏识别，检测限分别达到0.09 μM和0.14 μM——这个数值比美国环保署(EPA)规定的饮用水铁离子上限(5.36 μM)和世界卫生组织(WHO)铜离子标准(31.5 μM)低了数十倍。理论计算(DFT)揭示了关键作用机制：当金属离子与传感器结合后，会显著缩小其最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占分子轨道(LUMO)之间的能隙(energy gap)，Fe²⁺配合物能隙仅1.63 eV，Cu²⁺配合物为2.94 eV。通过Job's plot确定结合比为1:1，而Stern-Volmer曲线和荧光寿命测试则证明这是一个典型的静态淬灭(static quenching)过程。更令人振奋的是，这个智能传感器还具备"开关"特性——既能精准捕获目标离子，又能通过适当处理恢复检测能力，这种可逆性(reversibility)使其在环境监测、生物传感等领域具有广阔应用前景。