氟化硼二吡咯染料在识别光气中的应用

张俊胜

摘 要：氟化硼二吡咯（BODIPY）是一类性能优良的荧光染料，BODIPY类荧光染料有着较高的选择性、高灵敏度、高荧光量子产率、高摩尔消光系数、良好的光学稳定性和对pH不敏感的优点，在过去的20年内得到广泛的研究。光气是一种毒性很强的气体，属于窒息性毒气，高浓度吸入可致肺水肿。本文基于BODIPY对光气分子荧光识别进行介绍，期待引起相关学科同行的兴趣。

关键词：BODIPY;识别;光气

氣体是地球自然环境的重要组成部分，在各个方面起着显著的作用，如氧气是呼吸作用的必要参与者。不过也用一些有毒有害的气体，如光气（COCl2）。它是一种广泛使用的无色剧毒气体，气已成为对人类的严重威胁。公共安全，因为它可能被恐怖分子使用，并在工业事故中意外释放。根据Matheson气体数据手册，20 ppm的光气可在2 min内造成肺部损伤，而接触25ppm的浓度只需30min是非常危险的。光气浓度为90ppm，在30min或更短的30min内迅速致命。因此，迫切需要开发简单、快速、选择性的光气检测方法。目前开发了光气监测的检测技术，包括色谱技术和质谱联用技术（GC/MS[1]高效液相色谱/MS[2]）、电法[3]、比色法[4]、和致氟法。[5]其中是基于荧光的传感技术系统具有操作简单、灵敏度高、成本低和现场使用方便等优点。BODIPY是一类性能非常优越的荧光材料，因此可以使用它对光气进行识别，多位科研工作者在者方面做了很多工作。

Hong-Cheng Xia等[6]构建了一个高度选择性的BODIPY荧光传感器o-Pab。它是将临苯二胺作为反应位点。在神经毒剂模拟物和各种酰基氯化物环境中，该传感器在比色和开启荧光模式下对光气具有较高的选择性高，还可以快速响应（10～15s），及在溶液中检测限低（2.7nM）。与大多数无法区分的传感器相比，该分子可以与光气反应，并且不与其替代品、三磷基和双磷酸盐发生反应。并且，该分子还可以用聚环氧乙烷把它固定在滤纸上，制备了方便的气相光气实时选择性监测试纸。测试试纸可以检测到光气的危险浓度范围，它可以检测出浓度达到或低于导致健康风险的光气。

Tae-Il Kim等[7]开发了一种meso位肟取代的-1，3，5，7-四甲基BODIPY探针。在有光气存在的情况下，meso位的肟基团会转化为氰基。在光气浓度不断变大的情况下，该荧光染料可以实现从灰色到橙色的转变，是一个可视化的过程，并且可以排除酸，神经模拟剂，酰化/磷酸化试剂的干扰，从而实现对光气分子的选择性与定量识别。并且响应速度非常快，小于10s;检出限很低，为0.09ppb。并且在固态下，同样可以达到类似的效果。该探针可应用于含有光气的化学工业中的定性和定量监测。

Yuanlin Zhang等[8]研制了一种新型的基于BODIPY的光气探针8-EDAB。其检出限低至0.12nM，响应时间不超过15s。该探针用8位的乙二胺作为识别基团，探针经受光气介导的亲核取代反应和随后的分子内环化过程，弱蓝色荧光转化为了绿色荧光。8-EDAB探针所显示的较高的灵敏度、快速的反应率和高的识别选择性，是快速、可靠地检测光气的候选探针。在实际应用中，乙腈作为介质在此工作中得到最佳检测灵敏度和反应速率。

Melike Sayar等[9]开发了一种光气特异性荧光探针BOD-SYR，它使用BODIPY染料作为可见光集光发色团和邻氨基苄胺单元作为反应基。该探针系统依赖于六元环化过程，在选择性和灵敏度方面表现出高度的分析性能。其对溶液中的三光气的响应时间不超过10s。该探针涂在固体表面也可以成功检测气态光气。装有BOD-SYR染料的手持式光气检测器并不复杂，却显示了对气态光气非常有前景的快速检测性能。最重要的是，该方法和手持探测器非常适合于紧急情况下的早期检测。

综上，荧光小分子探针是生命体系中使用最广泛的检测工具，在人们了解生命规律、改善生活条件方面起了重要的作用。发展气体分子的小分子荧光探针将是当下及未来的前沿研究领域。我们相信，在不久的将来，气体信号分子的小分子荧光探针将得到快发展，为研究气体信号分子的功能和调控提供有力的工具。

参考文献：

[1]Hendershott JP.Am Ind Hyg Assoc J，1986，47742-746.

[2]Rando RJ，Poovey HG，Chang SN.J Liq Chromatogr，1993，163291-3309.

[3]郭成超，杨建超，石明生，等.地球物理学进展，2019，34（02）：709-716.

[4]陈雯芳.杭州化工，1983，3：17-24.

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[6]Xia HC，Xu X，Song QH.Anal Chem，2017，89（7）：4192-4197.

[7]Kim TI，Hwang B，Bouffard J，et al.Anal Chem，2017，89（23）：12837-12842.

[8]Zhang Yl，Peng A，Jie X，et al.ACSAppl Mater Inter，2017，9（16）：13920-13927.

[9]Sayar M，Karaku E，Güner T，et al.Chem-Eur J，2018，24（13）：3136-3140.

基金项目：大学生创新创业训练计划项目：201814440406;贵州省科学技术基金：[2016]1060;贵州省教育厅科技拔尖人才支持项目：黔教合KY字[2016]085;贵州省科技厅-贵州理工学院联合基金：黔科合LH字[2015]7101

*通讯作者：杨柳涛（1983-），男，博士。