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新型高效的电化学发光探针——吡啶并嘧啶衍生物
2019-03-27
来源：转载自第三方
电化学发光是将电化学与化学发光相结合的一种技术，在环境监测、生物分析、临床医学和发光器件等领域中具有极大的应用潜力。发展简便易得、新型和高效率的电化学发光体并对其发光机理进行深入研究，仍然是电化学发光研究领域的重要方向。
什么是电化学发光
近日，江汉大学-西安大略大学国际合作联合实验室的王洪波教授和丁志峰教授团队通过简便的一锅三组分反应，制备了一种高性能的电化学发光探针分子。
电化学发光，又被称为电致化学发光，是一种在溶液中发生电化学反应时产生的光，即通过在电极上施加某一种电压进行电化学反应，在电极表面生成一些电生物质，这些物质与体系中其他的组分之间以电子传递的形式产生激发态，激发态再返回到基态的过程中产生的发光现象。通常用光电倍增管等光学仪器测量发光光谱和强度可对痕量物质进行分析。将电化学与化学发光有效结合，可赋予电化学发光许多优势。例如，荧光和分光光度法等方法一般需要额外的光源才能实现检测，而ECL的光源来源于电化学方法激发产生的光辐射，因此不需要额外的激发光源。又如，在反应中，电极表面产生发光物质，电化学激发信号能够严格控制发光物质的形成速度以及参加发光反应的方式，因此可以通过改变电极上施加电压的大小和发光物质的浓度对反应进行控制。目前，三联吡啶钌（Ru(bpy)32+）是最常用的电化学发光探针，尤其在生物相关应用领域。贵金属储量有限、价格昂贵，所以发展廉价易得、性能高效的新型电化学发光探针具有很大的需求。
近年来，吡啶并嘧啶类杂环化合物因在生物、化学治疗中具有重要的作用，因而引起科学家广泛的研究兴趣。其中吡啶[1,2-α]嘧啶结构也是一些商业化药物（如巴马斯啶、吡嘧司特等）的重要结构单元，但是这类化合物作为电化学发光探针的研究目前没有报道。
电化学发光探针分子的制备
基于此，江汉大学的王洪波教授发展了一种简便高效的一锅三组分以及后续的酰胺化反应，合成了一种新型的吡啶并嘧啶类衍生物，即4-亚氨基-4-氢-吡啶[1,2-α]嘧啶-3-氰（4-imino-4H-pyrido[1,2-α]pyrimidine-3-carbonitrile, IPPC），所得到的IPPC具有高效的蓝绿色荧光，相对荧光量子产率高达29%。加拿大西安大略大学的丁志峰教授利用电化学发光表征技术对所合成的新型IPPC化合物的电化学发光性能及发光机理进行了详细的研究。研究结果表明，该化合物基于湮灭反应的电化学发光性能很弱，但是IPPC化合物在基于共反应试剂的电化学发光途径中表现出良好、高效的性能。相比于氧化型的共反应剂，还原型的共反应剂能更高效地与IPPC发光体反应，生成激发态分子进而发光。在研究的还原型共反应剂中，2-(二丁基氨基)乙醇（DBAE）表现出最强的电化学发光信号，相对电化学发光效率高达29%，高于大多数有机发光分子。在电极上施加不同电压，Spooling ECL光谱仪可以原位记录不同电压下的光谱，结果显示，IPPC发光波长不随施加电压发生改变，最大发射波长保持在500 nm，与光致发光（photoluminescence, PL）的最大发射波长470 nm很接近，进一步表明IPPC的ECL发光激发态均是单体激发态分子。
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