阅读说明：本技术 2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物及其制备方法及其应用 (Cadmium complex of 2,3, 3', 4' -biphenyltetracarboxylic acid and 4,4' -bipyridine, preparation method and application thereof ) 是由 王艳宁 王少单 赵宇飞 常雪萍 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物及其制备方法及其应用,所述配合物的化学式为[Cd<Sub>2</Sub>(bptc)(4,4′-bpy)(H<Sub>2</Sub>O)<Sub>3</Sub>]·H<Sub>2</Sub>O,该配合物为3-D Cd<Sup>II</Sup> CP晶体结构,具有H<Sub>4</Sub>bptc和4,4′-bpy的混合配体,属于三斜晶系,空间群为Pī；在该空间群Pī中,其不对称单元由两个Cd<Sup>2+</Sup>离子,一个bptc<Sup>4-</Sup>离子,一个4,4’-bpy,三个配位水分子和一个晶格水分子组成。所述配合物可以用作化学传感器,分别通过发光-OFF和-ON模式同时检测AA和L-Trp,作为荧光探针方面的应用前景较大。(The invention provides a cadmium complex of 2,3, 3', 4' -biphenyltetracarboxylic acid and 4,4' -bipyridyl and a preparation method and application thereof, wherein the chemical formula of the complex is [ Cd 2 (bptc)(4,4′‑bpy)(H 2 O) 3 ]·H 2 O, the complex is 3-D Cd II CP crystal structure of H 4 The mixed ligand of bptc and 4,4' -bpy belongs to a triclinic system, and the space group is P ī; in the space group P ī, the asymmetric cell is composed of two Cd 2+ Ion, one bptc 4‑ Ion, one 4,4' -bpy, three coordinated water molecules and one lattice water molecule. The complex can be used as a chemical sensor, can simultaneously detect AA and L-Trp through luminescence-OFF and-ON modes respectively, and has application prospect in the aspect of being used as a fluorescent probeIs relatively large.)

2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物及其制备 方法及其应用

技术领域

本发明属于过渡金属配合物材料领域，具体涉及一种2,3,3′,4′-联苯四羧酸 和4，4′-联吡啶的镉配合物及其制备方法及其应用。

背景技术

生物分子(DNA，蛋白质，氨基酸，生物标记等)在各种复杂的生物过程 中发挥着重要作用。维生素C(抗坏血酸(AA))是维持人类和动物健康的最 常见的微量营养素之一，已被广泛应用于生物，营养，制药和化学系统等各个 领域。作为一种用于治疗中毒，过敏反应，动脉粥样硬化，坏血病和肝病的药 物，AA可以促进健康细胞的发育和正常组织的生长。研究表明，AA缺乏可能 导致坏血病和脂质的氧化损伤，而过量摄入AA可能引起胃痉挛，***和 腹泻。人体中的八个必需氨基酸之一色氨酸(Trp)以类似的方式在许多生理过程中也起着重要作用，例如蛋白质的生物合成，植物生长素的合成等，此外 Trp也是5-羟色胺和褪黑激素的前体，可改善睡眠，情绪和心理健康。Trp代谢 不当被认为是某些疾病(包括慢性肝炎，糙皮病，妄想症和帕金森氏病)的重 要指标。因此，定性甚至定量检测此类生物分子具有重要意义，这将推动医学 诊断，食品营养分析等技术的发展进程。

迄今为止，已经探索了多种生物传感方法。例如，已建立了高效液相色谱 (HPLC)，电化学方法，核磁共振(NMR)，原子吸收光谱法来测定AA。 但是，这些方法仍然有一些限制。例如，基于电化学的传感器简单、快速，成 本低，但面临选择性较差，检测信号不稳定等缺点。尽管NMR和HPLC具有 较大的检测范围和出色的选择性，但其灵敏度仍然很差。同样，在目前，检测 Trp的最常用分析策略是基于毛细管电泳，气相色谱，HPLC，UV可见分光光 度法和电化学方法，这些方法成本高，操作复杂或携带性差。所有这些缺点限 制了它们的广泛应用应用程序。综上所述，仍然迫切需要开发廉价，简便的检 测方法来快速灵敏地检测AA和Trp。

发明内容

基于此，本发明的目的在于公开一种2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶 的镉配合物及其制备方法及其应用，该配合物应用于检测AA和Trp具有简 便、快速、高灵敏性。

一种2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物，该配合物的化学式 为[Cd₂(bptc)(4,4′-bpy)(H₂O)₃]·H₂O，该配合物为3-D Cd^II CP晶体结构，具有 H₄bptc和4,4′-bpy的混合配体，属于三斜晶系，空间群为Pī；在该空间群Pī 中，其不对称单元由两个Cd²⁺离子，一个bptc^4-离子，一个4,4'-bpy，三个配位 水分子和一个晶格水分子组成，两个Cd²⁺离子分别为Cd1离子和Cd2离子， Cd1和Cd2均位于八面体配位中心，Cd1被三个羧基O原子，一个4,4'-bpy N 原子和两个水分子包围，Cd2与四个羧基O原子，一个4,4'-bpy N原子和一个 水分子配位，Cd-N键长为

Cd-O的键长为

在其中一实施例中，在该配合物中bptc^4-配体采用μ₅-η¹:η¹:η¹:η²配位模 式，其中，2-和3-COO-基团分别作为螯合方式来连接一个Cd2离子，3'-COO- 基团是结合Cd1离子的单齿桥，4'-COO-基团采用双齿键合模式结合两个单独 的Cd1离子，形成非共面的[(Cd1)₂(μ₂-COO)₂]双核单元且Cd1a-Cd1g距离为为 完全去质子化的bptc^4-配体显示-4氧化态。

在其中一实施例中，该配合物中的两个苯环之间的二面角为43.58°，4个 COO-基团分别与相应的苯环平面形成78.31°、11.61°、50.02°和44.92°的二面 角。

在其中一实施例中，所述配合物的荧光寿命为：τ₁＝0.72μs，τ₂＝5.63μs。

所述的2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物的制备方法，包括 如下步骤：将14.7mg，0.05mmol的2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐，7.8mg，0.05 mmol的4,4'-联吡啶和8.0mL蒸馏水密封在容积为20mL的聚四氟乙烯内衬的 不锈钢反应釜中，然后将其在120℃烘箱恒温加热72小时，其中，所述蒸馏水 采用HCl调节为pH＝6；关闭烘箱电源，冷却至室温后，过滤，用蒸馏水洗 涤，获得无色块状晶体，其基于Cd(II)的产率为48.0％。

在其中一实施例中，通过添加0.5mM的L-色氨酸，通过该制备方法制得 的所述配合物的发光强度增加了51倍。

在其中一实施例中，该配合物对于抗坏血酸的淬灭效果公式为：I₀/I＝1+ K_SV[AA]，其中，AA表示抗坏血酸，I₀和I分别是在不存在和存在AA的情况 下配合物1的悬浮液的发光强度，K_SV是淬灭常数，其在1.5至5.5μM的低浓 度下以4.85×10⁴M^-1计算，线性相关系数R为0.9897。

在其中一实施例中，该配合物对于L-色氨酸的增强效果公式为：I/I₀＝1+ K_SV[Trp]，其中，Trp表示色氨酸，I₀和I分别是在不存在和存在Trp的情况下 配合物1的悬浮液的发光强度，在0.0225-0.1μM的初始浓度下，增强系数K_SV为9.6×10⁷M^-1。

所述2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物作为化学传感器，分 别通过发光-OFF和-ON模式同时检测AA和L-色氨酸。

所述2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物作为化学传感器对生 物氨基酸的检测方法如下：将2mg研磨好的所述配合物浸泡在2ml去离子水 中，超声处理30分钟，放置24h，形成悬浮液；将0.225M的抗坏血酸、L-脯 氨酸、L-缬氨酸、L-丝氨酸、L-酪氨酸、L-异亮氨酸、L-苏氨酸、L-苯丙氨 酸、L-蛋氨酸、L-天冬氨酸、L-亮氨酸和L-半胱氨酸分别加入所述配合物的悬 浮液中；在260nm的激发波长下进行荧光检测，获得上述0.225M的氨基酸水 溶液的发光强度；通过发光强度判断配合物对于生物氨基酸的识别能力。

所述2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物作对混合生物分子中 特定氨基酸的选择性检测方法如下：首先，在所述配合物的悬浮液中分别加入 至0.225M的抗坏血酸、L-脯氨酸、L-缬氨酸、L-丝氨酸、L-酪氨酸、L-异亮 氨酸、L-苏氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸、L-天冬氨酸、L-亮氨酸和L-半胱氨 酸，然后，将抗坏血酸溶液分别添加到包含10倍量的其他氨基酸的水溶液 中，所述其他氨基酸包括L-脯氨酸、L-缬氨酸、L-丝氨酸、L-酪氨酸、L-异亮 氨酸、L-苏氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸、L-天冬氨酸、L-亮氨酸和L-半胱氨 酸；在260nm波长的激发下进行荧光检测；分析抗坏血酸的发光猝灭作用在 混合生物分子中的影响。

综上所述，2,3,3′,4′-联苯四羧酸和4,4′-联吡啶的镉配合物的制备方法简 单，所述配合物对AA表现出最显著的淬灭作用，而配合物对L-Trp表现出最 有效的增强作用，所述配合物可以用作化学传感器，分别通过发光-OFF和-ON 模式同时检测AA和L-Trp，作为荧光探针方面的应用前景较大。

附图说明

图1为本实施例中的配合物1的晶体结构示意图，其中，(a)不对称单 元；(b)2-D层；(c)手性相反的两个单螺旋链；(d)3-D网络；(e)配 合物1的拓扑结构。

图2是本实施例中的配合物1的实验和模拟粉末X射线衍射(PXRD) 图。

图3是本实施例中的配合物1和其配体的红外光谱图。

图4a是H₄bptc的荧光激发光谱和发射光谱图。

图4b是配合物1的荧光激发光谱和发射光谱图。

图4c是配合物1实验与模拟计算的荧光寿命图谱。

图5a是配合物1对不同生物分子(0.225M)在水溶液中的发光响应，其 中，激发波长为260nm。

图5b是图5a所示配合物1对不同生物分子(0.225M)在水溶液中的荧光 强度图。

图6a随着AA浓度变化的配合物1的AA悬浮液的发光光谱图。

图6b是1-I/I₀与AA浓度的线性相关性。

图7是AA的发射光谱(260nm波长激发)。

图8是在其他氨基酸(5mM)干扰下，配合物1对AA的选择性，其中， 荧光强度以2mg的配合物1的发射强度在2ml纯水中归一化。

图9是配合物1在不同生物分子(0.225M)水溶液中浸泡后的PXRD图 谱。

图10是不同生物分子的紫外-可见吸收光谱。

图11是配合物1对水溶液(在260nm激发)中不同生物分子(0.5mM) 的发光响应示意图。

图12a是L-Trp浓度变化的配合物[email protected]悬浮液的发光光谱。

图12b是I/I₀-1相对于L-Trp浓度的图的线性相关性。

图13是在其他氨基酸(5mM)的干扰下，水溶液中配合物1对L-Trp的 选择性，荧光强度以2mg的配合物1的发射强度在2ml纯水中归一化。

图14 TD-B3LYP/6-31G计算的H₄bptc的前线轨道。

图15是在相同的实验条件下配合物1、Trp和配合物与Trp的悬浮液的发 射光谱(激发波长为260nm)。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实 现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本 发明的公开内容的理解更加透彻全面。

1.[Cd₂(bptc)(4,4′-bpy)(H₂O)₃]·H₂O(简称配合物1)的合成：

将2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐(14.7mg，0.05mmol)，4,4'-联吡啶(7.8 mg，0.05mmol)和蒸馏水(8.0mL)(pH＝6用HCl调节)密封在装有容积 为20mL的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后将其在120℃烘箱恒温加 热72小时。关闭烘箱电源，逐渐冷却至室温后，过滤，用蒸馏水洗涤，获得 无色块状晶体，其基于Cd(II)的产率为48.0％。C₂₆H₂₂N₂O₁₂Cd₂的元素分析 的理论值：C,40.04；H,2.86；N,3.59％。实测值：C,40.17；H,2.81；N,3.38％。 红外(KBr，cm^-1)检测结果为：3229(m),1696(m),1604(m),1547(s),1462(m),1412(s),1273(m),1150(w),1074(m),861(m),817(s),765(w),1138(m),681(w), 635(w),499(m)。

2.配合物1的晶体结构测定；

配体的计算使用高斯09程序进行。通过DFT方法在D-B3LYP/6-31G*级 别将结构完全优化为基态，然后基于TD-SCF方法计算了结构的单重态和三重 态能量。

配合物1的相关数据是采用Bruker D8 QUEST ECO衍射仪上用Mo-Kα辐 射

收集获得的。采用SHELXTL程序，使用直接法并以Olex2 作为图形界面来解析配合物1的结构。使用SHELXL-2014/7在F²上对模型进 行细化。在细化过程中，所有非氢原子均被赋予各向异性位移参数。使用 riding模型对H原子进行处理。CCDC编号为1996924。最终获得配合物1的 晶体学数据数据，请参见表1。

表1配合物1的晶体学数据

请参加图1所示，X射线单晶衍射显示[Cd₂(bptc)(4,4′-bpy)(H₂O)₃]·H₂O是 3-DCd^IICP，具有H₄bptc和4,4′-bpy的混合配体，属于三斜晶系，空间群为 Pī。在它的空间群Pī中，其不对称单元由两个Cd²⁺离子(Cd1，Cd2)，一个 bptc^4-离子，一个4,4'-bpy，三个配位水分子(O9，O10，O11)和一个晶格水分 子(O12)组成。Cd1和Cd2均位于八面体配位中心，但具体环境不同。Cd1 被三个羧基O原子(O5，O7a，O8e)，一个4,4'-bpyN原子(N2f)和两个水 分子(O10，O11)包围，而Cd2与四个羧基O原子(O1d，O2d，O3， O4)，一个4,4'-bpyN原子(N1)和一个水分子(O9)配位。Cd-N键长相 当，Cd-N键长为

但是Cd-O的键长范围为

2,3,3′,4′-联苯四羧酸(H₄bptc)的结构式如下：

4,4'-联吡啶(4,4′-bpy)的结构式如下：

根据晶体数据，可以得出关于bptc^4-配体的三个结论：(i)bptc^4-配体采用 μ₅-η¹:η¹:η¹:η²配位模式，其中四个羧基显示三种不同的配位模式：2-和3-COO- 基团分别作为螯合方式来连接一个Cd2离子；3'-COO-基团是结合Cd1离子的 单齿桥。4'-COO-基团采用双齿键合模式结合两个单独的Cd1离子，形成非共 面的[(Cd1)₂(μ₂-COO)₂]双核单元且Cd1a-Cd1g距离为(ii)完全去质 子化的bptc^4-配体显示-4氧化态；(iii)bptc^4-分子在配合物1中表现出半刚性 特征。两个苯环之间的二面角为43.58°，4个COO-基团分别与相应的苯环平 面形成78.31°、11.61°、50.02°和44.92°的二面角。

配合物1存在两个具有相反手性的单螺旋链。Cd1八面体被bptc^4-配体的3'- 和4'-羧基连接成两条螺旋单链。由于中心对称的空间群，两个螺旋的数目相 等。因此，配合物1中的每个螺旋链都是由金属-配体相互作用产生的，可以表 达为(-Cd1-O5-O8-)。相邻螺旋链之间的间隔为然后，通过4'- COO-基团的Cd1和O7之间的相互作用，将相邻的两种螺旋链进一步桥接以产生 1-D双链结构。两个bptc^4-配体的2-和3-COO-二齿基团螯合两个相邻的Cd2离 子，1-D双链连接在一起形成2-D层。如图1中(d)所示，通过Cd²⁺和吡啶N1，N2 原子之间的相互作用，产生的2-D层由4,4'-bpy配体支撑，最后形成3-D网络结构。从拓扑角度看，Cd2^II可以看作是3个连接节点，Cd1^II可以看作是4连接节 点，bptc^4-配体可以看作是5连接节点，因此将配合物1的复杂结构简化为一个 (3、4、5)连接的3-D拓扑网络结构，其拓扑符号为(4·6²)(4²·6⁴)(4³·6⁴·8³)，如 图1中(e)所示。

在3-D网络中发现了典型的强O-H…O氢键。配位的水分子O10，O11与 羧酸氧原子O6，O7，O8形成强氢键，O…O间距为2.617至这使1-D 双链更加稳定。同时，晶格水分子(O12)***层之间，与配位水O9及羧基O 原子(O1，O2，O3)分别形成O-H…O氢键。

3.配合物1的粉末X射线衍射(PXRD)分析

图2给出了配合物1的实验和模拟粉末X射线衍射(PXRD)图。合成配 合物1的样品的衍射峰与单晶衍射数据计算出的模拟图基本吻合，表明了合成 样品为纯相。

4.配合物1的红外光谱(IR)分析

请参见图3，由于晶格水分子的ν(OH)振动，该光谱在3000-3500cm^-1的范 围内显示出宽吸收带。1696cm^-1处的强带是羧基的特征。在1700-1730cm^-1区 域没有吸收带，表明配合物1中的羧基完全去质子化，这与单晶X射线分析的 结果一致。

5.配合物1的荧光性能研究

如图4a所示，当在300nm激发时，游离的H₄bptc配体显示出较强的紫色 光，最大波长为395nm。配合物1表现出相似的最大发光，仅观察到较小的蓝 移(15nm)(见图4b)。显然，发光发射带1可以归因于H₄bptc配体的配体 内π*-π电荷跃迁，因为它们具有相似的发射带。15nm的显著蓝移应归因于金 属-配体配位相互作用。羧酸根与Cd^II离子的配位可能会增加羧酸根配体的π*- π跃迁能隙，从而导致发射峰蓝移。

请参见图4c，此外，进一步的研究表明，配合物1的衰减曲线拟合为双指 数函数，计算出其荧光寿命为：τ₁＝0.72μs(68.37％)，τ₂＝5.63μs (31.63％)。

6.光致发光传感特性

请参见图11，本发明研究了配合物1对生物分子的发光响应。结果表明， 配合物1对AA表现出最显著的淬灭作用，而配合物1对L-Trp表现出最有效 的增强作用，而其他11种生物氨基酸在0.5mM的浓度下对发光强度的影响可 忽略不计。因此，配合物1可以用作化学传感器，分别通过发光-OFF和-ON 模式同时检测AA和L-Trp。

7.配合物1用于抗坏血酸的检测研究

请参见图5a-5b，研究了配合物1对一些生物分子的发光响应，将2mg研 磨好的样品1浸泡在2ml去离子水中，超声处理30分钟，放置24h，形成悬 浮液。将0.225M的AA、L-脯氨酸(L-Pro)、L-缬氨酸(L-Val)、L-丝氨酸 (L-Ser)、L-酪氨酸(L-Tyr)、L-异亮氨酸(L-lle)、L-苏氨酸(L-Thr)、 L-苯丙氨酸(L-Phe)、L-蛋氨酸(L-Met)、L-天冬氨酸(L-Asp)、L-亮氨酸(L-Leu)和L-半胱氨酸(L-Cys)分别加入配合物1的悬浮液中。结果表明， 各悬浮液的最大发光强度在很大程度上取决于生物分子。其中AA表现出最显 著的猝灭作用，而其他11种生物氨基酸在0.225M浓度下对发光强度的影响可 以忽略不计。这一结果表明，配合物1可以通过荧光猝灭效应作为AA的化学 传感器。

为了研究AA的敏感性，将不同浓度的AA水溶液加入到配合物1的乳液 中。如图6a所示，随着AA浓度的增加，配合物1的发光强度逐渐降低。加入 150μM的AA，配合物1悬浮液的发射强度被猝灭了近100％。此外，通过 Stern-Volmer方程分析淬灭效果：I₀/I＝1+K_SV[AA](图6b)，其中，I₀和I分别 是在不存在和存在AA的情况下配合物1的悬浮液的发光强度，K_SV是淬灭常 数，其在低浓度(1.5至5.5μM)下以4.85×10⁴M^-1计算，具有良好的线性相关系数(R)为0.9897，表明对AA具有很强的淬灭作用。根据Ksv值和空白溶 液的十次重复发光测量的标准偏差，LOD(3σ/Ksv)估计为5×10^-6M。

值得注意的是，随着AA浓度的增加，在450nm左右出现了一个新的峰 值，这可能是由于AA自身发光所引起的。为了证实这一点，我们检测了AA 的发光行为，结果显示，在260nm波长的激发下，其最大发射峰在458nm处 (图7)，但该峰强度较弱没有统计学意义，可以忽略不计。

实际上，对混合生物分子中特定氨基酸的选择性检测是非常必要的。因 此，我们通过竞争实验研究了一系列的选择性传感和抗干扰检测。首先，在配 合物1的悬浮液中分别加入11种不同氨基酸(0.225M)，然后，将AA溶液 分别添加到包含10倍量的其他氨基酸的水溶液中，所述其他氨基酸包括L- Met，L-Val，L-Leu，L-Asp，L-Ile，L-Tyr，L-Cys，L-Thr，L-Pro，L-Ser和L- Phe。在260nm波长的激发下进行荧光检测。如图8所示，AA的发光猝灭作用在混合的生物分子中没有明显的变化，表明配合物1用于检测AA的探针具 有很高的选择性。

AA对发光CPs的猝灭作用可能归因于以下条件：(1)晶体结构的坍塌； (2)配合物与AA之间的氧化还原反应；(3)阴离子交换机理；(4)共振 能量传递机理。在此，进一步分析了通过AA猝灭发光的可能的感应机理。

首先，PXRD图谱证实了在不同生物分子(0.5mM)的水溶液中1的样品 具有结构完整性(图9)。因此，可以排除由于晶体结构的坍塌或分解而引起 的淬灭机理。其次，在配合物1的骨架中缺乏变价金属离子，排除了由氧化还 原反应引起的发光猝灭的可能性。第三，考虑到配合物1的中性骨架，不可能 在配合物1和AA之间进行离子交换。此外，根据我们选择的所有生物分子的 紫外-可见吸收光谱(图10)，只有AA水溶液与配合物1的激发光谱有明显 的重叠，这表明AA可以强烈吸收激发光的能量，并最终导致发光淬灭。另 外，共振能量传递的淬灭过程可分为两种不同的淬灭机理(静态和动态淬灭机 理)。而在本发明中，静态共振能量转移机制是通过荧光猝灭选择性检测AA 的主要原因。

8.配合物1用于L-色氨酸的检测研究

如图11所示，通过添加0.5mM的L-Trp，配合物1的发光强度增加了51 倍。因此，详细测试了L-Trp对配合物1的作用，以进一步验证发光-ON检 测。

滴定实验表明，随着L-Trp浓度的增加，配合物1的发光强度逐渐增加 (图12a)。从定量角度讲，该淬灭作用还可以通过Stern-Volmer方程进行合 理化处理：I/I₀＝1+K_SV[Trp]并绘制出在初始浓度(0.0225-0.1μM)下具有良 好线性关系的曲线，如图12b所示。增强系数K_SV经计算为9.6×10⁷M^-1。此 外，LOD计算为63nM。从表3可知，在检测灵敏度和选择性与现有的基于 CP的L-Trp发光传感器相比配合体1表现更好。

表3.所报告的用于发光检测的CP与L-Trp的比较。

通过添加10倍数量的其他氨基酸(包括L-Met，L-Val，L-Leu，L-Asp， L-Ile，L-Tyr，L-Cys，L-Thr，L-Pro，L-Ser和L-Phe变成L-Trp悬浮液。如图 13所示，在加入L-Trp之前350nm处的发光没有明显变化，但是在加入L-Trp 之后表现出明显的增强，这表明可以与其他氨基酸并存检测到L-Trp。

在以往的文献报道中，由Trp引起的增强荧光强度的机制可能是以下2种 典型情况：(1)化合物配体与Trp分子单重态间的能量转移机制。Trp 单重态能级为4.3051eV，而大多数氨基酸的单重态能级在5eV左右。显然， Trp与其他氨基酸的单重态能级存在显著差异，可以推断：如果传感器有单重 态能级稍低于4.3051eV的有机配体，那么它会有更好的色氨酸选择性。为了 验证这一结论，我们用DFT计算H₄bptc配体的激发态。计算表明：H₄bptc的 单重态能级为4.48eV。在276nm(f＝0.1351)处的有效激发与所观察到的激 发(265nm)相当，对应从其HOMO轨道到LUMO轨道的电子跃迁能量(图 14)。因此，可以排除由于

能量从Trp的单重态能级到1配体的能级转 移的荧光增强机制。

表4 TD-B3LYP/6-31G计算的H₄bptc的吸收光谱特性

	跃迁能 吸收波长 振子强度	跃迁形式	特性
				S<sub>1</sub>	4.48eV 276.45nm f＝0.1351	HOMO-＞LUMO	<sup>1</sup>ππ<sup>*</sup>
S<sub>2</sub>	4.54eV 273.19nm f＝0.0670	HOMO-＞LUMO+1	<sup>1</sup>ππ<sup>*</sup>
				S<sub>3</sub>	4.63eV 267.84nm f＝0.0197	HOMO-1-＞LUMO	<sup>1</sup>ππ<sup>*</sup>

(2)分析物直接增强了发光。即将选择性荧光检测的结果归因于L-Trp的 性质。如图11所示，L-Trp可以在325-450nm范围内发出强荧光，而配合物1 在相同范围内只有弱荧光，那么将L-Trp加入配合物1的悬浮液后，荧光强度 会自动增强。然而其他氨基酸在325-450nm范围内没有荧光，因此添加其他氨 基酸后无法观察到荧光增强现象。配合物[email protected]溶液在不同浓度下的发射光 谱也证明了这种猜想。如图15所示，当Trp的浓度从0.05mM增加到0.5mM 时，Trp的强度增加几乎与配合物[email protected]溶液的强度相同，这表明荧光强度 的增强来自Trp自身而不是配合物1和Trp之间的相互作用。

综上所述，通过Cd^II和半刚性四羧酸H₄bptc的构建，借助含氮杂环配体的 辅助配位能力，我们成功地合成了发光配合物1，并将其应用于水溶液中AA 和L-Trp的高灵敏性及高选择性的荧光检测。滴定实验和抗干扰检测表明，配 合物1对分析物具有低的LOD和高的选择性。对其机理的进一步研究表明， 静态共振能量转移和L-Trp的固有荧光特性是分别对AA荧光猝灭和L-Trp荧 光增强效果的主要原因。我们认为这一结果对基于水溶液体系中的生物分子发 光传感技术的发展具有积极的意义。

上述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不 能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要 求为准。