Fig. 3 Emission spectra of Eu(TTA)3 at 10-6 M excited at 345 nm upon addition of 5*10-5 to
10*10-5 M BuNH2 (left) or 2*10-4 to 12*10-4 M Et2NH (right) in THF aqueous solution.
Fig. 4 13C-NMR spectra measured by titration of a CDCl3 solution of 1 M Eu(TTA)3 with 1
equivalent of BuNH2 recorded at 293 K.
在合成得到稀土配合物后，作者采用荧光光谱将其对有机胺分子的识别效果进行了测试与分析。从Fig. 3中可以看出，单一的稀土配合物在345nm的激发光照射下发射出铕离子的特征红色光谱。而随着有机胺分子的滴加（一级胺、二级胺），配合物的发光呈现逐渐猝灭。从宏观的照片上看出，原来配合物发出强烈的红色荧光，当滴加胺分子后，红色荧光消失。对比左右两种不同的胺的猝灭效果，作者发现，该稀土配合物对一级胺的猝灭效果要明显优于二级胺。简单地说，该探针对一级胺的检测限要低于二级胺。关于胺分子滴加后荧光变化的作用
机理，作者认为这是由于有机胺分子中的氨基具有孤对电子能够进攻与三氟甲基相连的电正性很强的碳原子，从而导致碳氧双键断开，配体无法与铕例子配位，因而荧光粗灭。显然，一级胺的孤对电子的活性更强，更容易进攻碳原子，因为其作用力更明显，反应在荧光光谱图上则表现为检测限更低。
为了验证提出的机理与解释，作者采用了
13
CNMR核磁共振碳谱进行了分
析。在Fig. 4（顶图）中给出的未滴加胺分子的碳谱，其中位于低场化学位移位移为171.61, 171.24, 170.88 and 170.52 ppm的四重峰归属于与三氟甲基相连的羰基的C原子。而在滴加有机胺分子后，位于该处的四重峰消失，取而代之的是在高场77.85ppm处有一个新的吸收峰产生，这有力的证明了在胺分子滴加后，与三氟甲基相连的羰基消失，并有以单键相连的碳原子产生。这和作者提出的机理是十分吻合的。（胺基团的孤电子对进攻电正性较强的C原子，使碳氧双键断开使得配体无法与铕例子配位，导致荧光的猝灭。）
小结与启示：
在有机物中，有些官能团不含氢原子，例如C=O，C=C=C， N=C=O等，无法从核磁共振氢谱中获得相关结构信息，而碳谱可以描述有机物的碳原子，尤其对分子碳链骨架的确定具有重要作用。其不足在于C原子中13C含量太低，谱图信号弱，测定时需要样品量较大。
在传感器中，若主体与客体作用后，改变了主体的碳链骨架或碳原子的连接方式（双键-单键），便可以通过测定碳谱的变化从而确定反应的机理。 2.3. 文献3——19FNMR核磁共振氟谱在荧光传感器中新方式传感的应用
文献标题：“Reduced glutathione-resisting 19F NMR sensors for detecting HNO” 文献来源：Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2012, 20, 4668–4674. 作者单位：日本东京大学
主要内容：该论文设计并合成了一个新颖的基于核磁共振氟谱识别硝酰基的铜离子配合物。利用硝酰基的还原性将配合物中的二价铜离子还原为一价铜离子，由于还原前后磁性的改变，利用配体中氟原子氟谱峰强度的变化从而实现对亚硝酰的识别。同时作者还对生物体内容易造成干扰的还原型谷胱甘肽进行了测试，发现其干扰不大，表明该传感器具有较好的选择性。
[2]
2.3.1. 研究思路与实验原理
硝酰基是缺电子中心，也可以把它看作是质子化的一氧化氮。近年来的研究发现，硝酰基在生物体以某种形式参与氧化还原过程，具有极其重要的生理作用。
目前有许多探针关注于硝酰基的识别与标记，但在实际测试过程中发现生物体内存在的还原性谷胱甘肽常常造成干扰。作者基于前人有关硝酰基识别的基础，设计了一个含氟原子的二价铜配合物，用于识别硝酰基，利用硝酰基的还原性能够将二价铜离子还原为一价铜离子。由于还原前后配合物的磁性发生了改变，因而对氟原子的核磁共振光谱产生了较大影响，可用于氟谱识别。同时由于铜离子的配合物稳定性很强，谷胱甘肽无法与其发生作用，从而避免了谷胱甘肽的影响。
2.3.2 荧光传感器对硝酰基的识别性能及其机理研究
Fig. 5 (a) 19F NMR spectra of Cu-POSS with or without Angeli’s salt in 100 mM acetate buffer (pH 7.0) at 25 C. (b) The peak width at the half-height of 19FNMR signals from the samples containing the POSS derivatives.
除了采用紫外、荧光等光谱来描述探针的传感行为，作者还采用了核磁共振氟谱来传感。从Fig.5中可以看出，二价铜离子配合物的氟谱为单一的信号，吸收峰较宽。在滴加安吉利盐（产生硝酰基）后，配合物的氟谱有明显的改变，吸收峰位置没有改变，但峰变窄变高。而当滴加还原性谷胱甘肽时，吸收峰变化不明显，通过氟谱的变化，实现了硝酰基的传感。作者认为，滴加前后配合物氟谱的变化是由于磁性的改变，那么这种改变显然来源于铜离子的氧化还原。基于硝酰基的还原性，能够将二价铜离子还原为一价铜离子，这个过程中配合物的磁性由顺磁性变为抗磁性，因为氟谱变化明显。而由于配合物稳定性较强，还原性较弱的谷胱甘肽对二价铜离子响应要弱得多，因而基本不会造成干扰。
与未键合的探针进行对比，即单纯将铜离子配合物与带氟的化合物作用，结果发现其效果远远比不上将氟与铜离子配合物键合在一起的效果好。因而更加突出了作者设计该探针的价值。
小结与启示：
核磁共振氟谱相对于氢谱和碳谱来说比较简单，因为一般的有机化合物中含氟原子较少，通常氟谱显示为极少数峰，因为其变化容易观察。
该论文基于化合物磁性的改变，从而通过核磁共振光谱的变化来描述与传感这种变化，这种思路开拓了核磁共振光谱研究的视野。从一种物质结构的表征手段扩展为识别传感手段。
三、总结
从以上三篇文献可以看出，核磁共振光谱灵敏度很高，影响分子中原子化学环境的许多作用力都能在光谱图上描述出来，对于荧光传感器机理的研究无疑是最有力也是最有效的方法。
对比不同元素的核磁共振光谱，各有优点也有不足。氢谱是研究最广泛也是最常用的光谱，其信号较强，但有机分子常常含有许多氢原子，因而谱图复杂，不易研究其细微变化。在荧光传感器中，常用核磁共振氢谱1HNMR来表征氢键的作用位点及数目。而碳谱对于确定有机分子的碳链骨架具有独特的优势，其不足在于同位素13C丰度较低，谱图信号弱，对样品的测试量要求较大。有机分子中常常很少含氟原子，因而相对氢谱、碳谱，氟谱的应用偏少，但也正是因为这一点，核磁共振氟谱吸收峰较少，易于分析。从文献三中，我们发现核磁共振光
谱作为描述分子中原子化学环境的表征手段，现在也可以用作传感的新方式。这一点也为我的研究拓宽了新的思路与方向。
四、参考文献
[1] Ala’a O. El-Ballouli, Yadong Zhang, Stephen Barlow, Seth R. Marder, Mohammad H. Al-SayahBilal R. Kaafarani, Tetrahedron Letters, 2012, 53: 661–665. [2] Zhan Zhou, Qianming Wang, Jintai Lin, Yanna Chen, Chuqin Yang, Photochemistry and Photobiology, 2012, 88: 840–843.
[3] Narufumi Kitamura, Tatsuhiro Hiraoka, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2012, 20: 4668–4674.