基于DESs绿色合成喹啉-吖啶衍生物的荧光传感性能及BSA结合机制研究：一种高选择性检测苦味酸的新型"关-闭"型荧光探针

《BMC Chemistry》：Synthesis and in silico studies of quinoline appended acridine via conventional and green methods: photophysical analysis of novel fluorophore for picric acid detection using a ‘turn-off' fluorescence approach

本刊推荐：针对环境污染物苦味酸(PA)的高效检测需求，研究者采用深共晶溶剂(DESs)绿色合成了一系列4-(9-苯基-1,2,3,4-四氢吖啶-2-基)环己酮衍生物(3a-3e)。通过TD-DFT计算和分子对接验证了化合物与牛血清白蛋白(BSA)的结合特性，并发现荧光团3e能以1.766×10-9 M检测限特异性识别PA，为环境监测提供了新型高效荧光传感器。

　　

在环境污染和公共安全领域，硝基爆炸物苦味酸(PA)的高灵敏度检测一直是重大挑战。这种水溶性极强的化合物广泛存在于皮革、染料和农药工业废水中，世界卫生组织(WHO)规定其在地下水中的含量必须低于0.001 mg/L。传统检测方法存在操作复杂、成本高等缺陷，而荧光化学传感器因其响应快速、实时监测等优势成为研究热点。与此同时，绿色化学理念的兴起促使科学家们寻求更环保的合成方法，其中深共晶溶剂(DESs)因其低毒性、可生物降解和可回收特性备受关注。

为应对这些挑战，VIT大学的研究团队在《BMC Chemistry》发表了创新性研究成果。他们通过常规方法、微波辅助和DESs介导三种途径，成功合成了一系列新型4-(9-芳基-1,2,3,4-四氢吖啶-2-基)环己酮衍生物(3a-3d)及其二聚体(4a-4d)，特别开发出能特异性检测PA的荧光探针3e。这项工作不仅建立了绿色高效的合成策略，更为环境污染物监测提供了新型分子工具。

研究采用了多项关键技术：微波辅助无溶剂合成、胆碱胆碱-乙二醇DESs体系优化、单晶X射线衍射(SC-XRD)结构解析、时间依赖密度泛函理论(TD-DFT)计算预测电子特性、牛血清白蛋白(BSA)分子对接评估药物结合潜力，以及紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析光物理性质。

在化学合成方面，研究团队系统比较了不同方法。DESs法以胆碱胆碱为氢键受体(HBA)，乙二醇为氢键给体(HBD)，在60℃反应4小时获得最高产率(53.8%)，且溶剂可循环使用4次。微波法则在225W功率下5分钟完成反应，展现高效优势。绿色指标计算显示原子经济性(AE)达90.9%，反应质量效率(RME)77.1%，证实了工艺的环保性。

光物理特性研究发现，氨基衍生物3e在354nm激发下发射445nm荧光，斯托克斯位移达11,108-16,377cm^-1。该探针对PA表现出卓越选择性，在存在2NP、3NP等干扰物时仍保持高灵敏度。Job's plot证实1:1结合计量比，检测限低至1.766nM，远优于WHO标准。机理研究表明，PA通过氢键与3e的-NH₂结合，引发光诱导电子转移(PET)导致荧光淬灭。

分子模拟揭示了化合物的潜在生物应用价值。二聚体4a与BSA的结合能达-10.28kcal/mol，主要结合于IB和IIIA位点，涉及ARG、GLU等关键氨基酸。DFT计算显示3e+PA复合物的HOMO-LUMO能隙缩小0.4eV，证实了稳定的电子转移过程。

该研究的创新价值体现在三方面：首先，开发了DESs介导的绿色合成路线，为喹啉类化合物生产提供了环保方案；其次，通过SC-XRD解析了3e的晶体结构，确认其R构型和椅式构象；最重要的是，创制了迄今最灵敏的PA荧光传感器之一，检测限达到亚纳摩尔级。这些发现不仅推动了绿色化学发展，也为环境监测和生物医学研究提供了新工具。未来研究可进一步优化探针结构，拓展其在血清白蛋白药物输送等领域的应用。