氟离子荧光探针的研究进展

张世玲，彭孝军

（大连理工大学精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024）



氟离子荧光探针的研究进展

张世玲，彭孝军

（大连理工大学精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

摘要：氟离子是电负性最强、离子半径最小的阴离子，是一个强路易斯碱，在化学、生物学、医学和军事等方面都具有重要作用。适量的氟化物摄入人体可以预防龋齿、治疗骨质疏松症，但是过量的摄入会导致氟斑牙、氟骨症、尿石症以及癌症等疾病，因此氟离子的识别与检测具有重要意义。化学荧光探针具有选择性好、灵敏度高、方便快捷、成本低廉等优点，近年来化学研究者设计合成了大量的氟离子荧光探针。根据识别机理不同，氟离子荧光探针主要划分为3种：氢键型、路易斯酸受体型、氢键和路易斯酸混合型。综述了近年来不同类型的氟离子荧光探针的研究进展，总结了氢键型和路易斯酸型氟离子荧光探针的优缺点，对未来氟离子荧光探针的研究方向进行了展望。

关键词：氟离子；荧光探针；染料；分子工程；阴离子识别；化学分析；生物成像；分子生物学

2015-06-19收到初稿，2014-07-10收到修改稿。

联系人：彭孝军。第一作者：张世玲（1989—），女，硕士研究生。

Received date: 2015-06-19.

引 言

阴离子在很多化学和生物进程中扮演着重要的角色，因此近来年阴离子的识别和检测受到了极大的关注。其中，氟离子的识别和检测尤为重要。氟是人体所必需的微量元素，适量的氟化物摄入可以预防龋齿、治疗骨质疏松症。但是高浓度的氟化物摄入对人体的危害很大，轻则会影响牙齿和骨骼的生长发育，出现氟化骨症、氟斑牙等慢性氟中毒症状，重则引起心律不齐、恶心、呕吐等急性氟中毒。过量的氟离子对蛋白质和DNA的合成都有抑制作用，使得免疫系统代谢紊乱，最终使机体免疫能力下降。过量的氟还会导致动物血压下降甚至贫血，影响动物的生长发育。细胞内的高氟暴露会导致线粒体氧化性损伤，降低线粒体呼吸链速率，从而导致线粒体功能紊乱。

传统的氟离子分析方法有离子色谱法、选择电极法、氟试剂比色法和荧光探针法。氟离子荧光探针由于具有选择性好、灵敏度高、方便快捷、成本低廉等优点，被化学研究者大量地设计合成。目前所报道的氟离子荧光探针根据识别机理的不同主要划分为3种：①氢键型（hydrogen bond）；②路易斯酸受体型（Lewis acid）；③氢键和路易斯酸混合型（hybrid Lewis acid/hydrogen-bond）。本文综述了不同类型氟离子荧光探针的研究进展。

1 氢键型

由于氟的电负性最强，氟与质子结合形成的氢键最强，甚至可以将质子去掉（即去质子化）[1-2]。最常见的氢键供体有N—H和O—H基团。比较典型的氢键结合位点有脲、硫脲[3-5]，氨基、酰胺[6-9]，吡咯、咪唑及含氮五元杂环化合物[10-17]，酚类化合物[18-20]等。这类荧光探针的识别机理是氟离子与探针分子的结合位点质子酸中心形成强烈的氢键或将质子去除，从而使探针分子的光物理性质发生变化，通过荧光信号或颜色变化表达出来。

1.1 脲、硫脲类

彭孝军课题组在2006年设计合成了一例以脲为氟离子识别位点、苯并唑为荧光母体的氟离子荧光探针1[3]（图1）。加入氟离子后，探针的脲结合位点先与1倍摩尔量的氟离子形成氢键，随着氟离子浓度的增加进一步夺取N—H的氢，形成氮负离子和FHF-，抑制了激发态分子内质子转移（ESIPT）过程，探针颜色从无色变成黄色，荧光从橘黄色变成绿色，实现了对氟离子的裸眼以及荧光比率识别。该探针加入醋酸根离子后荧光从橘黄色变成蓝色，能够很好地区分氟离子和醋酸根离子。

图1 探针1识别氟离子的机理Fig. 1 Mechanism of probe 1 for detection of fluoride

Gunnlaugsson 等报道了一例以萘酰亚胺为母体、在3位上引入尿素作为识别基团的氟离子荧光探针2[5]（图2）。在纯DMSO体系中，随着加入氟离子浓度的增加，紫外吸收在波长为327 nm处的强度迅速增加，272 nm处的强度降低，在495 nm处出现一个新的吸收峰，吸收光谱的这些变化使得探针的颜色从浅黄色变成红色，实现了对氟离子的裸眼识别。同时探针的荧光强度随氟离子浓度增加而降低，当加入50倍摩尔量的氟离子时荧光基本被淬灭。这是由于加入氟离子后氟离子与尿素的N—H形成氢键，进而发生去质子化作用，使得探针发生分子内电荷转移（ICT）过程，从而探针荧光被淬灭。

图2 探针2和3的结构Fig. 2 Structure of probe 2 and 3

Ramamurthy 等设计合成了一例以硫脲和亚氨基为双重识别基团、吖啶二酮衍生物为荧光母体的氟离子比色荧光探针3[4]（图2）。在乙腈体系中，加入的氟离子浓度小于0.4 mmol·L-1时，氟离子与硫脲的N—H形成氢键，然后去质子化，此时探针发生光诱导电子转移（PET）进程，荧光被淬灭，颜色无变化。当加入氟离子浓度大于0.4 mmol·L-1时，氟离子与吖啶二酮衍生物上的亚氨基N—H形成氢键，然后去质子，探针的PET进程阻断，分子内形成一个强的电子拖拉体系，发生分子内电荷转移（ICT）进程。这些变化表现在光谱上为最大吸收波长从370 nm 红移至460 nm，最大荧光发射波长从420 nm红移至500 nm，而且从荧光淬灭变成了荧光增强。

1.2 氨基、酰胺类

Wang 等报道了一例近红外可视化比率识别氟离子的荧光探针4[9]（图3）。该探针以二苯亚胺上的N—H作为氟离子的识别基团，分子本身存在激发态分子内质子转移（ESIPT）现象，在波长为671 nm处有较弱的荧光。在DMSO体系中，加入氟离子，与亚氨基N—H形成氢键，发生去质子化作用，抑制了探针分子的ESIPT进程。探针在671 nm处的荧光强度降低，在478 nm处出现一个很强的荧光发射峰，实现对氟离子的比率检测，同时紫外吸收光谱在709 nm处出现一个新的吸收峰，探针颜色从橘红色变成深蓝色，实现对氟离子的近红外可视化识别。探针4对氟离子的最低检测限可以达到微摩尔级别。

图3 探针4检测氟离子的机理Fig. 3 Mechanism of probe 4 for detection of fluoride

Prasad 课题组设计合成了一例低分子量荧光有机凝胶氟离子探针5[6]（图4）。该探针是AB3型树枝石低分子量有机凝胶苯乙酰腙和蒽在氯仿和甲醇（体积比1:1）混合溶液中常温搅拌1 h制成的及时凝胶，酰腙的N—H作为氟离子的识别位点，蒽是荧光发色团。加入氟离子之前，探针呈黄色凝胶状态。而加入氟离子后，氟离子与酰腙的N—H形成氢键，发生去质子化作用，探针经历一个从凝胶到溶液的转变过程，颜色从黄色变为亮红色，可裸眼识别0.1倍摩尔量（相比于凝胶浓度）的氟离子。在红色溶液中加入适量的水，探针又可从红色溶液状态转变为黄色凝胶状态。因此，探针5对氟离子的响应是一个可逆的过程，可循环使用。

1.3 含氮的五元环化合物类

图5 探针6、7和8的结构式Fig. 5 Structure of probe 6, 7 and 8

图4 探针5识别氟离子的原理Fig. 4 Mechanism of probe 5 for detection of fluoride

彭孝军课题组2005年报道了一组比色和比率识别氟离子的荧光探针6、7和8[14]（图5）。该组探针均以1,2-咪唑蒽醌为荧光母体，咪唑的N—H为氟离子的结合位点。在乙腈溶液中，探针6和8对氟离子具有很好的响应，吸收光谱和荧光发射光谱均有100 nm的红移，而且都有非常明显的荧光比率变化（Rmax/Rmin= 88和548）；而7仅吸收有变化，荧光无响应。在基态时，加入氟离子，发生两个过程，首先是氟离子和N—H形成氢键，然后发生去质子化作用。在激发态时，分子内质子转移（ESIPT）也促进了去质子化过程的发生。探针对氟离子的选择性主要由分子内的电子推拉体系控制，探针6对氟离子的选择性最好，可以把氟离子与醋酸根、磷酸二氢根区别开，因为探针6的N—H基团酸度比较适宜。

图6 探针9识别氟离子的原理Fig. 6 Mechanism of probe 9 for detection of fluoride

Ravikanth 课题组报道了一例以BODIPY为荧光母体、可逆再循环使用的高选择性氟离子化学探针9[15]（图6）。探针分子内部的N—H可以和BODIPY上的两个氟原子之间形成氢键，使得苯并咪唑与BODIPY处于同一个平面上，PET过程被抑制，具有很强的橘黄色荧光。在乙腈体系中，加入氟离子，氟离子可竞争性地与N—H形成氢键，进而诱导去质子化作用，使得苯并咪唑负离子与BODIPY不在同一平面上，从苯并咪唑到BODIPY的光诱导电子转移（PET）过程得以发生，从而探针本身很强的荧光被淬灭，探针的颜色也从粉红色变成蓝色。如果在加入氟离子的探针溶液中滴加少量酸，探针的荧光会逐渐得到恢复，而且探针颜色也从蓝色变回粉红色，说明该探针检测氟离子是一个可逆的过程，可以循环使用检测氟离子。该探针对氟离子的最低检测限为93 nmol·L-1。

华东理工大学朱为宏课题组于2010年设计合成了两例基于吡咯半醌化合物去质子化作用的比色氟离子探针10和11[17]（图7）。这两例探针均以半醌吡咯为发色团，吡咯上的N—H作为氟离子的识别位点。在DMSO体系中，加入氟离子，探针10 在496 nm处的吸收波长降低，而在568 nm处出现一个新的强吸收峰，颜色从橙色变成鲜蓝色。加入其他阴离子，仅能与10形成氢键，不能发生去质子化过程，探针颜色无变化。对于探针11，可发生二次去质子化作用。加入0～40倍摩尔量氟离子时，波长459 nm和571 nm处的吸收峰强度降低，在740 nm处出现新吸收峰，颜色从酒红色变成灰色；当加入的氟离子浓度大于40倍摩尔量时，740 nm处的吸收峰降低，在624 nm处出现吸收峰，探针颜色从灰色又变为绿色。加入其他阴离子，则不能发生去质子化或只能发生一次质子化作用，不会对氟离子的响应造成干扰。

图7 探针10和11的结构式Fig. 7 Structure of probe 10 and 11

1.4 酚类化合物

四川大学Lu 等报道了一例高选择性的氟离子荧光探针12[18]（图8）。该探针以萘酰亚胺为荧光母体，酚羟基O—H为氟离子识别位点。在纯DMSO体系中，加入氟离子，氟离子与酚羟基形成氢键，并发生去质子化过程，探针的最大吸收波长红移214 nm，到了近红外区域，溶液从黄色变成蓝色，同时荧光被很快淬灭，从橘红色荧光变为无荧光。探针对氟离子具有较快的响应速度，荧光强度在加入氟离子15 s内被基本淬灭，对氟离子的最低检测限为14.2 mmol·L-1。由于在细胞内探针的荧光强度不能被氟离子淬灭，不能用来检测细胞内的氟离子，但可用作溶酶体的标记染料。

南方医科大学Liu等报道了一例基于6-羟基萘-2-氰基丙烯酸聚乙二醇酯的氟离子荧光探针13[20]（图9）。在PBS（pH 7.4，10 mmol·L-1，包含1% DMSO）缓冲溶液体系中，加入氟离子，探针在490nm处的荧光强度降低，在450 nm处的荧光强度增加，荧光从绿色变成蓝紫色。同时在波长382 nm处的紫外吸收降低，在548 nm处出现一个新的吸收带，红移了166 nm，颜色从无色变为粉红色。13对氟离子具有高选择性，不受其他离子干扰，可检测无机氟离子（即NaF），最低检测限为8.54 mmol·L-1。13具有较好的水溶性和细胞渗透性，而且细胞毒性很小，可用于识别细胞内的氟离子。

图8 探针12识别氟离子的原理Fig. 8 Mechanism of probe 12 for detection of fluoride

2 路易斯酸受体型

路易斯酸（Lewis acid)是指能作为电子对接受体（electron pair acceptor）的原子、分子、离子或原子团，有机化学反应中作为亲电试剂。路易斯酸具有低能量的LUMO空轨道（最低未占轨道），会与路易斯碱的HOMO（最高占有轨道）反应。常见的路易斯酸配位中心有金属原子（如Sb，Zn，Cu，Zr，Al等）、非金属原子（B，Si）等。氟离子是一个典型的路易斯碱，因此可以利用路易斯酸碱反应原理设计合成一系列氟离子荧光探针。目前所报道的路易斯酸受体型氟离子荧光探针主要有以下几类：有机硼化合物类[21-24]、硅氧键类[25-34]、硅碳键类[35-39]、硅氧键断裂诱导分子内成环反应类[40-48]以及金属配合物类[49-51]。

2.1 有机硼化合物类

Yoon 等在2006年报道了第一例以荧光素为荧光母体、硼酸作为识别位点的氟离子荧光探针14[22]（图10）。探针14的硼原子可与酚羟基上的氧进行配位，形成硼酸盐化合物，探针分子发生从硼酸盐到荧光素的PET过程，荧光被淬灭。在乙腈与甲醇体积比为9:1的混合体系中，加入氟离子，氟离子迅速与硼原子进行配位，硼原子上的羟基离去，荧光素上的酚羟基与氟离子、邻近的氮原子之间形成氢键，此时探针分子的PET进程被抑制，荧光恢复。

图9 探针13识别氟离子的原理Fig. 9 Mechanism of probe 13 for detection of fluoride

图10 探针14识别氟离子的原理Fig. 10 Mechanism of probe 14 for detection of fluoride

2009年Yoon 课题组又设计合成了一例比率荧光识别氟离子的荧光探针15[24]（图11）。该探针包含一个不对称双配位基团，即一个硼酸基团和一个咪唑盐基团。在乙腈溶液中，探针15有一个很宽的荧光发射带，最大发射波长在440 nm。加入氟离子后，在440 nm处的发射峰有明显的下降，在372 nm处出现一个很强的新发射峰，等发射点在406 nm。这是由于氟离子与硼酸基团的硼原子发生路易斯酸碱反应形成配位键，同时氟离子还与咪唑盐上的C—H形成氢键。

图11 探针15识别氟离子的原理Fig. 11 Mechanism of probe 15 for detection of fluoride

2.2 硅氧键类

朱为宏课题组2012年报道了第一例能够同时比色和比率识别氟离子的近红外荧光探针16[25]（图12）。该探针以BODIPY衍生物为荧光母体、硅氧键为氟离子识别基团。在二氯甲烷体系中，加入氟离子，探针的颜色从粉红色变成靛蓝色，可实现对氟离子的裸眼比色识别。探针本身在573 nm处发射黄色荧光，加入氟离子后在573 nm处的发射强度降低，在676 nm处出现新的荧光发射峰，实现了对氟离子的比率荧光识别。同年，该课题组又报道了一例以苯并吡喃腈衍生物为荧光母体的近红外氟离子荧光探针17[26]（图13）。在DMSO和水（体积比为95:5）的混合体系中，探针为黄色溶液，无荧光，加入氟离子后探针颜色变为蓝色，并在波长718 nm处发射出荧光。加入其他阴离子，均不会发生一系列光谱变化，探针对氟离子具有较好的选择性，最低检测限为8.5×10-8mol·L-1。

北京大学Tang 课题组2014年报道了一例能够检测水溶液和细胞内氟离子的超灵敏度荧光探针18[28]（图14）。该探针中包含着一个四级铵结构，既能增加探针的水溶性，又能通过电荷相互吸引将氟离子锁在探针分子周围，大大提高了探针对氟离子的选择性和灵敏度，还能增加探针的细胞渗透能力。探针能快速响应纯PBS缓冲溶液中的无机和有机的氟离子（NaF，TBAF），在2 min内荧光强度基本达到稳定，最低检测限为0.57×10-6(0.57 ppm)。另外，探针18还能比率识别Hela细胞中的氟离子。

图12 探针16识别氟离子的原理Fig. 12 Mechanism of probe 16 for detection of fluoride

图13 探针17识别氟离子的原理Fig. 13 Mechanism of probe 17 for detection of fluoride

图14 探针18识别氟离子的原理Fig. 14 Mechanism of probe 18 for detection of fluoride

图15 探针19识别氟离子的原理Fig. 15 Mechanism of probe 19 for detection of fluoride

台北国立科技大学Huang 等2015年报道了一例超灵敏的“off-on”型氟离子荧光探针19[31]（图15）。该探针以香豆素为荧光母体、叔丁基二苯基硅为氟离子识别位点。探针本身荧光被淬灭，加入氟离子（NaF），氟离子诱导硅氧键断裂，形成羟基，进而分子内部发生一系列电子重排反应，释放出一个醌甲基结构，同时分子中二氟甲基的两个氟离子也相继离去，最终形成7-羟基-8-醛基香豆素，荧光恢复。而离去的两个氟离子会继续进攻探针，诱发分子内重排反应。在碱性蛋白胨水（APW）溶液中，探针对氟离子的最低检测限为0.5 pmol·L-1，是目前所报道的氟离子探针中检测限最低的。但是由于加氟后要发生一系列化学反应，导致探针对氟离子的响应时间较长，文章中的各项测试实验响应时间均在1 h以上。

2.3 硅碳键类

Ravikanth 等设计合成了一例以BODIPY为荧光母体、基于硅碳键断裂反应的氟离子荧光探针20[33]（图16）。在二氯甲烷体系中，加入氟离子，氟离子诱导—CC—SiMe3断裂，形成终端炔烃。在光谱上表现为最大吸收波长蓝移20 nm，颜色从红色变成紫色，即吸收光谱波长571 nm处的吸收强度减弱，在波长551 nm处出现一个新的吸收峰；最大发射波长也蓝移20 nm，荧光从橘黄色变成绿色，即波长584 nm处的荧光发射峰强度逐渐减弱，在波长564 nm处出现一个新的发射峰。探针对氟离子的响应较快，在5 min内达到平衡。因此，该探针可实现对氟离子的比色裸眼和比率荧光识别。

图16 探针20识别氟离子的原理Fig.16 Mechanism of probe 20 for detection of fluoride

武汉大学Liu 课题组也报道了一例非常类似的氟离子荧光探针21[38]（图17）。在丙酮体系中，加入氟离子，探针的最大吸收波长从555 nm蓝移到538 nm，最大发射波长也从571 nm蓝移至554 nm。探针对氟离子具有很好的选择性，基本不受其他阴离子的干扰，对氟离子的最低检测限为67.4nmol·L-1。但是探针20、21都只能检测纯有机溶剂中的氟离子，在有机溶剂中稍微加水溶液对氟离子都没有响应。

图17 探针21识别氟离子的原理Fig. 17 Mechanism of probe 21 for detection of fluoride

2.4 硅氧键断裂诱导分子内成环反应类

Ahn 等报道了一例可用于体内双光子荧光成像的氟离子荧光探针22[40]（图18）。在HEPES的缓冲溶液中（包含20%的乙腈），探针22的最大吸收波长在460 nm，本身没有荧光，加入氟离子后10 min即可观察到在波长595 nm处出现一个强的荧光发射峰，1 h后荧光强度基本达到饱和，对氟离子的最低检测限为4×10-6(4 ppm)。探针22具有很好的双光子性质，可用来进行单、双光子细胞荧光共聚焦显微成像。研究者将该探针应用于活的斑马鱼组织双光子荧光成像，第一次实现了对脊柱动物组织内的氟离子识别。

图18 探针22识别氟离子的原理Fig. 18 Mechanism of probe 22 for detection of fluoride

彭孝军课题组2014年报道了一例点亮细胞线粒体中氟离子的荧光探针23[48]（图19）。在乙腈体系中，探针对氟离子具有很好的选择性和很高的灵敏度，响应时间较快（10 min内达到饱和），具有很高的荧光量子产率（F = 0.8396），容易制成试纸用于识别纯水中的氟离子，最低可检测到19× 10-9(19 ppb)。23首次点亮了活细胞线粒体中的氟离子，最低能识别细胞内10 mmol·L-1的氟离子，而不受其他阴离子的干扰。

图19 探针23识别氟离子的原理Fig. 19 Mechanism of probe 23 for detection of fluoride

2.5 金属配合物类

Gabbaï课题组在2012年报道了一例含有过渡金属锑配合物的氟离子荧光探针24[49]（图20）。过渡金属Sb具有接受外来电子对的空轨道，是一个很好的路易斯酸配位中心，前人工作发现 [Ph4Sb]+对氟离子具有很高的亲和力。因此，该课题组基于此设计合成了一例包含 [Ph4Sb]+结构的氟离子荧光探针，探针中蒽作为荧光发色团，Sb作为氟离子的识别位点。在水（10 mmol·L-1，CTAB/吡啶缓冲液）和DMSO（体积比9:1）混合溶液中，探针本身没有荧光，加入氟离子后氟与Sb配位，形成[Ph4Sb]F，发射出蓝紫色荧光。

图20 探针24识别氟离子的原理Fig.20 Mechanism of probe 24 for detection of fluoride

图21 探针25识别氟离子的原理Fig.21 Mechanism of probe 25 for detection of fluoride

2014年Gabbaï 课题组在探针24的基础上又报道了一例包含过渡金属锑配合物的氟离子荧光探针25[50]（图21），该探针可检测到饮用水中10-6(ppm)级别的氟离子浓度。在二氯甲烷中，探针的最大吸收波长在430 nm，无荧光发射，加入氟离子后最大吸收波长红移至482 nm，并在波长616 nm处出现一个很强的荧光发射峰，探针颜色从黄色变成橘红色，从没有荧光变成发射很强的橘红色荧光。该探针可裸眼检测到mmol·L-1级别的氟离子浓度，在二氯甲烷中加入相转移催化剂TPABr可用于识别饮用水中的氟离子，能够识别饮用水中1.9× 10-6(1.9 ppm)的氟离子。

3 氢键和路易斯酸混合型

有的氟离子荧光探针分子中同时存在两个不同类型的氟离子识别位点，即既有氢键类型的氟离子结合位点又有路易斯酸氟离子配位中心，统一将这一类探针称为氢键型和路易斯酸混合型氟离子荧光探针。

James 等设计合成了一例以1,8-萘酰亚胺为荧光母体的氟离子荧光探针26[52]（图22）。该探针包含两个氟离子识别位点：一个是氨基的N—H，另一个是硼酸酯基团。在探针的乙腈溶液中，加入氟离子，探针在448 nm处的最大吸收峰减弱红移至470 nm，同时在波长590 nm处出现一个强的新吸收峰，探针颜色从黄绿色变成蓝紫色。随着氟离子浓度的增加，探针的荧光逐渐被淬灭。研究者通过Job’s plot实验证明了探针与氟离子之间的配比关系为1:5，分别是3个氟离子和硼（B）原子形成配位键、2个氟离子和氨基上的N—H形成氢键，进而发生去质子化作用。由于醋酸根和磷酸氢根也可以和N—H形成氢键，探针对这两种阴离子也具有一定的响应。

图22 探针26识别氟离子的原理Fig. 22 Mechanism of probe 26 for detection of fluoride

4 总结与展望

目前所报道的氟离子荧光探针主要有两种类型，即氢键型和路易斯酸型。大部分氢键型氟离子荧光探针由于氟离子与水分子之间能够形成氢键，限制了其在水溶液中的应用，而且容易受到醋酸根和磷酸氢根的干扰。而路易斯酸型氟离子荧光探针是利用路易斯酸碱反应原理检测氟离子，对氟离子具有专一选择性，其中很多都具有较好的生物相容性，可以应用于检测生物体内及细胞内的氟离子。由于造成体内氟中毒的主要原因是长期处于高氟环境中或是长期饮用高氟水，当前和未来研究氟离子荧光探针的聚焦点应该在于开发能识别水溶液和细胞内氟离子的新型荧光探针。从荧光探针的类型来看，路易斯酸型氟离子荧光探针将成为未来氟离子荧光探针的主要发展方向。

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Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (21136002 and 21421005) and the National Basic Research Program of China(2013CB733702).

Research progress on fluorescent probes for fluoride ions

ZHANG Shiling, PENG Xiaojun
(State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China)

Abstract：Fluoride ions play an important role in many chemical, biological, medical and military processes because of strongest electronegativity, the smallest ion radius, and strong Lewis base. Low levels of fluoride ions have shown to be effective for prevention of dental caries and treatment of osteoporosis. But high concentration of fluoride intake is harmful to human body. It may cause dental fluorosis, skeletal fluorosis, urolithiasis and diseases such as cancers. Therefore, the recognition and detection of fluoride ions is of great significance. Fluoride fluorescent probes have attracted a wide spread attention due to its high selectivity and sensitivity, speediness and convenience, low cost, etc. In recent years, the researchers designed and synthesized a large number of fluorescent probes for fluoride ions. According to detection mechanism, fluorescent probes for fluoride ions mainly contained three types: 1) the hydrogen bond type; 2) Lewis acid style; and 3) the hydrogen bond and Lewis acid mixed. In this paper, the research progress of different types of fluorescent probes for fluoride ions respectively was reviewed, the advantages and disadvantages of different types were summed up, and the future research of fluorescent probes for fluoride ions was prospected.

Key words：fluoride; fluorescence probe; dye; molecular engineering; recognition of anions; chemical analysis; bio-imaging; molecular biology

Corresponding author:Prof. PENG Xiaojun, pengxj@dlut.edu.cn

基金项目：国家自然科学基金项目（21136002,21421005）；国家重点基础研究发展计划项目（2013CB733702）。

中图分类号：TQ 618.5

文献标志码：A

文章编号：0438—1157（2016）01—0191—11

DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20150954