已经通过FTIR，1 H NMR光谱和质谱设计，合成并表征了具有羟基官能团作为氢键供体位点的氰基和硝基信号单元的不同位置取代的新比色受体R1和R2。受体R1和R2对F -和AcO -表现出明显的视觉反应。离子允许在水介质中实时分析这些离子。受体 - 阴离子复合物的形成得到了UV-vis滴定研究的支持，并通过结合常数计算得到证实。阴离子结合过程遵循一级速率方程，计算的速率常数揭示了AcO -离子的更高反应级。的1个 1 H NMR滴定和TDDFT研究提供充分的支持的结合机制。受体R1的Hg 2+和F -离子传感特性已被用于实现“AND”和“INHIBIT”分子逻辑门应用。
关键词： 比色传感器; DFT; 分子逻辑门; 速率常数; 取代基效应
由于阴离子的生物学和环境重要性，开发用于检测阴离子的新有机受体是超分子化学家的关键[1-7]。氟化物，醋酸盐和磷酸盐等阴离子在生理水平上对促进牙齿和骨骼健康，代谢和遗传转导的主导作用已得到很好的证实[8-14]。越来越多的研究兴趣选择性和灵敏的阴离子检测丰富了阴离子受体化学领域与广泛的设计策略[15-19]。在各种分析技术中，比色法因其快速响应率，低成本，简便方法和高选择性而引起了化学家们的极大关注[20-26]。。选择合适的检测技术非常重要，因为它直接决定了传感器的功效。
通过包含结合位点和信号传导单元的比色探针结合的阴离子以协调的方式起作用，产生肉眼可见的光学输出。阴离子的检测通常遇到受体 - 阴离子相互作用的挑战，例如尺寸和形状效应，pH和溶剂化效应。在这方面，在过去几十年中已经投入了相当大的努力来设计合适的受体。已经基于各种相互作用模式开发了许多阴离子受体，例如氢键和静电相互作用，它们分别依赖于方向性和距离依赖性。由于存在吸电子取代基，质子的酸性进一步调节氢键的形成[1]。研究人员在检测涉及氢键和去质子化机制的阴离子的背景下设计了基于吡啶的衍生物。Gunnlaugsson及其同事报道了一种吡啶基氨基硫脲衍生物，用于通过氢键相互作用检测OH -，F -和AcO -离子，然后进行去质子化过程[27-29]。
具有化学和生物分子的分子逻辑门的设计一直处于最前沿，通过分子计算机为先进的诊断和治疗创造了新的途径。作为一个额外的优势，在分子门控设备中，布尔逻辑计算可以通过特定输入激活，并通过生物识别，生物催化和选择性化学反应进行精确处理[30]。自从第一个AND逻辑门被de Silva及其同事用光信号模拟以来，分子逻辑门应用中设计的受体的使用已经取得了很大进展[31]。研究人员使用了大量的化学系统来开发不同的功能，如AND，OR，NOT及其综合操作[32]。此外，具有多输入分子逻辑门的受体越来越受到关注，因为已知它们可以执行特殊的算术运算[33-35]。此外，研究人员已经实现了集成逻辑门，如INHIBIT，半减法器，半加器，全加器和带有各种单分子的完全减法器[36,37]。
在这个方向上，我们报告了两种新的有机受体的设计和合成，这些有机受体用合适的吸电子取代基装饰，即。氰基和硝基官能团作为杂环上的信号单元。随着对增强发色信号输出的愿景，信号单元已连接到具有羟基官能团的共轭系统，该羟基官能团充当阴离子的结合位点。UV-vis，1 H NMR滴定研究以及受体R1和R2的 DFT研究将有助于达成约束机制。受体中杂原子的存在可以进一步允许它们用于检测阳离子。预期这种双离子传感特性在算术级逻辑解释的研究中起作用。