Photochromic Lanthanide(III) Materials with Ion Sensing Based on Pyridinium Tetrazolate Zwitterion

Lanthanide­(III)
ion (Ln­(III)) sensing has become a major research
area owing to its intriguing prospect in clinic, biology, and environmental
studies. However, the existing methods have limitations like requirement
of expensive instrumentation, long analytical times, and sample pretreatments,
revealing the necessity of other methods. In this work, by using N-methyl-4-pyridinium tetrazolate (mptz) zwitterion as an
electron acceptor, we obtained several new Ln­(III) compounds with
electron-transfer (ET) photochromic properties: [Ln­(NO3)3(H2O)4]·mptz [Ln = Sm (1), Eu (2), Gd (3), La (4), Ce (5), Pr (6), Nd (7),
Tb (8), Dy (9), Ho (10), Er
(11), Tm (12), Yb (13), Lu
(14)]. Notably, different Ln­(III) ions in these compounds
can be visually identified by their different photoinduced color changes
related to the ET process. This work may not only contribute to the
more understanding of the structure–photosensitivity relationships
of pyridinium-based compounds, but also provide a new approach for
Ln­(III) ion sensing.

镧系（III）离子（Ln（III））传感技术因其临床、生物学和环境研究中的诱人前景而成为一项重要的研究领域。然而，现有的方法存在诸如需要昂贵的仪器设备、分析时间长以及样品预处理等限制，凸显了其他方法的需求。在本研究中，我们利用N-甲基-4-吡啶基四唑盐（mptz）两性离子作为电子受体，成功制备了具有电子转移（ET）光致变色性质的多种新的镧系（III）化合物：[Ln（NO3）3（H2O）4]·mptz [Ln = Sm（1）、Eu（2）、Gd（3）、La（4）、Ce（5）、Pr（6）、Nd（7）、Tb（8）、Dy（9）、Ho（10）、Er（11）、Tm（12）、Yb（13）、Lu（14）]。值得注意的是，这些化合物中不同的镧系（III）离子可以通过其与ET过程相关的不同光诱导颜色变化进行视觉识别。本研究不仅可能有助于加深对吡啶基化合物结构-光敏性关系的理解，而且还为镧系（III）离子传感提供了一种新的方法。