有機(jī)發(fā)光分子因其光學(xué)信號能對外部刺激（如特定底物或環(huán)境物理參數(shù)變化）產(chǎn)生響應(yīng)而備受關(guān)注。傳統(tǒng)有機(jī)熒光團(tuán)面臨在固態(tài)下因聚集導(dǎo)致淬滅（ACQ）或在固態(tài)下因分子轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)受限而誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）的局限。雙態(tài)發(fā)射（DSE）有機(jī)熒光團(tuán)則能在溶液和固態(tài)下均保持發(fā)光，彌合了ACQ與AIE之間的功能鴻溝。其中，具有激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（ESIPT）能力的分子，因其光致互變異構(gòu)特性，通常表現(xiàn)出大斯托克斯位移、高光穩(wěn)定性及固態(tài)強(qiáng)發(fā)射等優(yōu)勢，成為傳感應(yīng)用的理想候選。本文研究的有機(jī)發(fā)光體（E）-4-(5-溴-2-羥基亞芐基氨基)-2,3-二甲基-1-苯基-1,2-二氫吡唑-5-酮（ANMB）正是一種基于DSE-ESIPT機(jī)制的多功能傳感器。

ANMB通過4-氨基安替比林與5-溴水楊醛在乙醇中經(jīng)席夫堿縮合反應(yīng)合成，產(chǎn)率高達(dá)98%。核磁共振氫譜證實(shí)了產(chǎn)物的形成。

該化合物表現(xiàn)出顯著的ESIPT活性，其光學(xué)性質(zhì)受多種外部刺激影響。在不同激發(fā)波長（340-430納米）下，ANMB顯示出激發(fā)依賴性發(fā)射特性。當(dāng)激發(fā)波長從400納米增至430納米時(shí)，可觀察到約34納米的藍(lán)移，且發(fā)射峰相對強(qiáng)度隨之變化。對應(yīng)的色坐標(biāo)圖表明，其發(fā)射光顏色可從綠色調(diào)至藍(lán)色，揭示了其光致互變異構(gòu)過程（烯醇式與酮式互變）。

在不同極性溶劑中，ANMB的吸收峰穩(wěn)定在356-364納米，表明其電子結(jié)構(gòu)不受溶劑環(huán)境影響，是具有高度剛性的熒光團(tuán)。然而，其發(fā)射光譜在強(qiáng)極性溶劑中出現(xiàn)74-82納米的顯著藍(lán)移，這歸因于激發(fā)態(tài)下可能的氫鍵或質(zhì)子轉(zhuǎn)移減少了電荷分離。量子產(chǎn)率計(jì)算表明，ANMB在DMSO和DMF中量子產(chǎn)率最高（分別為0.0136和0.0141），這與這些非質(zhì)子極性溶劑的粘稠特性有助于穩(wěn)定激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移有關(guān)，因此后續(xù)研究選用DMF作為溶劑。

ANMB在溶液態(tài)和固態(tài)均表現(xiàn)出巨大的斯托克斯位移，分別為109納米和155納米。這種大位移能有效減少光譜重疊和背向散射，提升了傳感的可靠性。

此外，通過改變DMF中水的比例，研究了ANMB的聚集誘導(dǎo)淬滅（ACQ）特性。當(dāng)水含量從10%增至90%時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度逐漸下降，證實(shí)了其ACQ行為，這歸因于形成了導(dǎo)致濃度淬滅效應(yīng)的有序晶體聚集體。

ANMB對多種金屬離子的熒光響應(yīng)測試顯示，其熒光在與金屬離子配位后會(huì)發(fā)生淬滅。其中，Cu²⁺和Fe³⁺的淬滅效率最高，分別達(dá)到96%和83%。干擾實(shí)驗(yàn)表明，ANMB對Cu²⁺離子具有高選擇性和靈敏度。

通過吸收光譜和發(fā)射光譜滴定，研究了ANMB與Cu²⁺的相互作用。隨著Cu²⁺濃度增加，吸收光譜在360納米處的峰強(qiáng)度下降，并伴隨20納米的紅移，同時(shí)在420納米處出現(xiàn)新吸收峰，溶液顏色變?yōu)辄S色。基于此的比值法測定，得出對Cu²⁺的檢測限（LOD）和定量限（LOQ）分別為5.91微摩爾和17.92微摩爾。發(fā)射光譜滴定顯示，加入Cu²⁺會(huì)導(dǎo)致509納米處熒光逐漸淬滅，完全淬滅需要約26當(dāng)量的Cu²⁺，據(jù)此計(jì)算的LOD和LOQ分別為3.11微摩爾和9.41微摩爾。

通過Job’s plot和Benesi–Hildebrand（BH）plot分析，推測ANMB與Cu²⁺可能形成1:2（Cu²⁺: ANMB）的配合物。Stern-Volmer曲線分析在較高Cu²⁺濃度下呈現(xiàn)非線性，表明淬滅過程復(fù)雜。基于1:2結(jié)合模型的擬合，得出兩個(gè)結(jié)合常數(shù)K₁₁= 5.14 M^-1和K₂₁= 3.44 × 10⁶M^-1，較高的K₂₁值提示正協(xié)同效應(yīng)。

密度泛函理論（DFT）計(jì)算進(jìn)一步闡明了結(jié)合機(jī)制。優(yōu)化后的幾何結(jié)構(gòu)和分子軌道分析表明，ANMB的酮式結(jié)構(gòu)（ANMB_keto）的前線軌道（HOMO和LUMO）密度定域在包含關(guān)鍵供體原子（酚氧O^-、亞胺氮N和吡唑啉酮羰基氧）的區(qū)域，使其更易于與Cu²⁺完全螯合。靜電勢（ESP）圖顯示，酮式結(jié)構(gòu)具有更離域的負(fù)靜電勢，而Cu²⁺配合物形成后，負(fù)電勢區(qū)域被中和，分布更均勻，支持了穩(wěn)定螯合物的形成。推測的配合物結(jié)構(gòu)中，一個(gè)Cu²⁺離子與兩個(gè)ANMB分子通過兩個(gè)酚氧、兩個(gè)亞胺氮和兩個(gè)羰基氧以六配位扭曲八面體幾何構(gòu)型相結(jié)合。

基于氨基醇對Cu²⁺的強(qiáng)競爭配位能力，將ANMB-Cu²⁺體系（熒光淬滅態(tài)）用于手性氨基醇的檢測。加入氨基醇后，Cu²⁺被競爭奪走，游離的ANMB恢復(fù)熒光，實(shí)現(xiàn)“開啟式”傳感。

研究以(S)-(+)-2-苯基甘氨醇和(R)-(-)-2-苯基甘氨醇為模型分子。結(jié)果顯示，隨著(S)-(+)-對映體濃度增加，體系在497納米處出現(xiàn)單一發(fā)射峰，并伴有約14納米的藍(lán)移，其LOD和LOQ分別為1.13微摩爾和3.42微摩爾。有趣的是，加入(R)-(-)-對映體時(shí)，體系在464納米和502納米處出現(xiàn)雙發(fā)射峰，其LOD和LOQ分別為3.32微摩爾和10.07微摩爾。這種差異化的熒光響應(yīng)使ANMB能夠?qū)崿F(xiàn)對映選擇性識(shí)別。研究表明，R-對映體可能同時(shí)穩(wěn)定了ANMB的兩種構(gòu)象體或電子態(tài)，從而產(chǎn)生雙發(fā)射峰；而S-對映體可能由于構(gòu)象或空間位阻阻止了ESIPT過程，只允許正常發(fā)射，故呈現(xiàn)單峰。當(dāng)兩種對映體等量混合加入時(shí)，得到的發(fā)射光譜與單獨(dú)加入任一異構(gòu)體時(shí)均不同，表明在ANMB-Cu²⁺體系的手性環(huán)境中存在競爭性結(jié)合和差異性相互作用。

ANMB對肼也表現(xiàn)出高選擇性傳感能力。在溶液中，隨著肼濃度的增加，ANMB在520納米的原始發(fā)射峰強(qiáng)度先增后減，同時(shí)在411納米和432納米處出現(xiàn)兩個(gè)新發(fā)射峰，熒光顏色從綠色逐漸變?yōu)樗{(lán)色。這種變化歸因于肼與ANMB中游離的羰基發(fā)生反應(yīng)，形成了新的亞胺鍵。基于發(fā)射強(qiáng)度比值（I₄₃₂/I₅₂₀）與肼濃度的線性關(guān)系，計(jì)算出LOD和LOQ分別為0.122毫摩爾和0.371毫摩爾。時(shí)間響應(yīng)實(shí)驗(yàn)顯示，比值信號在約8-9分鐘內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，表明這是一個(gè)反應(yīng)介導(dǎo)的傳感過程。選擇性測試表明，ANMB對肼的響應(yīng)遠(yuǎn)高于其他可能的干擾物。

為了發(fā)展簡便可靠的固態(tài)檢測方法，研究還制備了ANMB熒光試紙。試紙?jiān)谧贤夤猓?65納米）下呈青檸綠色熒光。滴加不同濃度的肼溶液后，試紙?jiān)谧贤夤庀碌臒晒忸伾珡那鄼幘G色變?yōu)樗{(lán)色，在白光下則從無色變?yōu)榈�黃色，實(shí)現(xiàn)了肼的固態(tài)可視化檢測。

為探索ANMB的潛在生物活性，對其進(jìn)行了分子對接研究。靶點(diǎn)選擇了與腹瀉相關(guān)的胃腸道（GI） motility和分泌調(diào)節(jié)密切相關(guān)的蛋白：小鼠μ阿片受體（μOR，PDB ID: 5C1M）、δ阿片受體（δOR，PDB ID: 4EJ4）以及M3毒蕈堿乙酰膽堿受體（PDB ID: 4U14）。對接結(jié)果顯示，ANMB與這三種蛋白均能穩(wěn)定結(jié)合，結(jié)合自由能（ΔG）分別為-7.1、-7.8和-8.1千卡每摩爾。具體相互作用包括與μOR（5C1M）中Thr220和Ser222殘基形成的三個(gè)常規(guī)氫鍵；與δOR（4EJ4）中Glu112殘基通過OE1/OE2形成的鹽橋，以及與Lys108、Glu112、His301的pi-陽離子/pi-陰離子相互作用；與M3受體（4U14）中Leu225殘基形成的常規(guī)氫鍵以及與Trp525的pi-陽離子相互作用，此外還存在多種疏水相互作用。

通過瑞士ADME在線工具進(jìn)行的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)預(yù)測表明，ANMB符合Lipinski、Ghose、Veber、Egan和Muegge的所有類藥性規(guī)則，具有零違規(guī)。其總極性表面積（TPSA）為59.52 ?²，脂水分配系數(shù)（log P）為3.49，表現(xiàn)出良好的胃腸道吸收特性和血腦屏障（BBB）滲透性，提示其具有口服給藥的潛力。雖然它會(huì)抑制除CYP2D6和CYP3A4以外的其他細(xì)胞色素P450（CYP）酶，且不是P-糖蛋白的底物，但整體性質(zhì)支持其作為先導(dǎo)化合物的進(jìn)一步開發(fā)。

真實(shí)水樣分析：將ANMB用于實(shí)際水樣（河水、自來水、飲用水）和植物提取液（印楝葉提取物）中Cu²⁺和肼的加標(biāo)檢測。對于10微摩爾的Cu²⁺加標(biāo)，回收率在97.3%至101.7%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.78%-1.29%。對于0.5毫摩爾的肼加標(biāo)，回收率在91.26%至96.94%之間，RSD為1.06%-1.34%。在印楝葉提取物中肼的回收率略低，可能是由于天然植物代謝物或基質(zhì)的輕微干擾。總體而言，ANMB在復(fù)雜實(shí)際樣品中表現(xiàn)出準(zhǔn)確、可靠的檢測能力。

植物活體成像：為了評估ANMB在生物體系中的成像能力，研究選擇了發(fā)芽的鷹嘴豆以及Boerhavia diffusa L.和Bignonia magnifica的莖切片。用ANMB孵育后，這些植物組織在紫外光下顯示出強(qiáng)烈的綠色熒光。隨后加入肼溶液處理，鷹嘴豆幼苗的胚根和胚芽部分，以及兩種植物的莖切片均呈現(xiàn)出明亮的藍(lán)色熒光。這證明了ANMB能被植物組織良好吸收，并在與肼反應(yīng)后產(chǎn)生顏色可變的熒光信號，成功實(shí)現(xiàn)了對植物體內(nèi)肼分布的成像，拓展了其在植物科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

本研究成功開發(fā)并表征了一種集成了DSE和ESIPT機(jī)制的新型有機(jī)發(fā)光體ANMB。該材料在溶液和固態(tài)下均表現(xiàn)出巨大的斯托克斯位移，具備作為多功能傳感器的潛力。其核心功能包括：通過與Cu²⁺的高選擇性配位導(dǎo)致熒光淬滅；基于此淬滅-恢復(fù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對手性氨基醇的“開啟式”對映選擇性識(shí)別（S-對映體單峰，R-對映體雙峰）；以及對肼的高選擇性檢測，并伴隨從綠色到藍(lán)色的明顯熒光顏色變化。此外，分子對接研究揭示了ANMB靶向腹瀉相關(guān)蛋白的潛在治療活性，ADME預(yù)測支持其良好的類藥性質(zhì)。實(shí)際水樣分析和活體植物成像實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了其在環(huán)境監(jiān)測和生物成像領(lǐng)域的實(shí)用價(jià)值。綜上所述，ANMB代表了DSE-ESIPT有機(jī)發(fā)光體在分析傳感、手性識(shí)別、環(huán)境檢測及潛在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面的一個(gè)重要進(jìn)展。