CN104927837A - 一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于分析化学领域，涉及一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制备方法及其应用。该分子探针化学式如式I所述，其中，R1为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。该探针通过引入糖类化合物，不但能够增加探针化合物的水溶性，还能提高其生物相容性；通过颜色变化便可以快速定性定量检测出样品中汞离子，该探针对汞离子的检测下限为10^-7M，可用于水中和生物组织内汞离子的快速定性检测，特别适用于现场实时检测。

Description

一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于分析化学领域，涉及一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制备方法及其应用。

背景技术

剧毒重金属汞被广泛用于工业生产流程中，它们大都最终转化成为阳离子而被排放到自然界。汞离子可以通过食物链在生物组织里富积起来，从而对人和自然界造成巨大的危害。因此，如何有效地检测汞离子对于生物化学、环境科学以及医学等都有着重大的意义。迄今对于汞离子的检测人们已经发展出多种方法，如原子吸收光谱、原子发射谱等。然而这些方法有着很多缺点，如样品需要预处理、检测不够快速、检测价格昂贵等。因此，在很多重要的应用场合，人们迫切需要快速、准确、低成本并能选择性地分析检测这些重金属的方法。化学传感器能够较好地满足以上几个要求。近几年来，设计和使用化学传感器来检测铅汞离子逐渐成为一个新兴的研究热点。

文献报道汞离子的荧光分子探针合成方法复杂，并且成本高，合成的产物对汞离子的检测处在可见光谱范围以外，不能通过肉眼观察到颜色的变化，必须要借助于昂贵的检测仪器。另外，还存在如样品需要预处理、检测不够快速、水溶性差、检测价格昂贵等缺点。因此，在很多重要的应用场合，人们迫切需要快速、准确、低成本并能选择性地分析检测汞离子的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有问题，提出一种快速、准确、低成本的汞离子检测荧光分子探针、制备方法及其应用，通过该分子探针可以选择性地检测出样品中的汞离子。

本发明的目的通过以下技术方案实现

1.本发明提供一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针，该分子探针化学式如下I式所示：

其中，R₁为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。

2.上述1提供的水溶性糖类荧光分子探针，其中，所述糖配体为葡萄糖。

3.本发明还提供上述1所述的水溶性糖类荧光分子探针的制备方法，该方法包括如下步骤：

将1.5g的化合物1溶解在三氟乙酸中，室温下加入1.9g的六亚甲基四胺，反应10小时左右，反应进程用薄层色谱监测，反应完全后，浓缩，硅胶柱纯化，得到800mg质量分数57％的化合物2；

将350mg的化合物2溶在水中，室温下加入796mg的D-葡萄糖氨基盐酸盐和67mg的氢氧化钠，反应5小时，然后过滤，洗涤，收集固体，得到592mg质量分数为97％的化合物3，即为糖类荧光分子探针；

4.本发明还提供上述1或2所述的荧光分子探针在汞离子检测中应用，将汞离子浓度分别配置成10^-8M、10^-7M、10^-6M、10^-5M、10^-4M、10^-3M，然后分别加入等摩尔数的糖类荧光分子探针，以肉眼观察颜色变化，汞离子溶液的颜色很快由黄色变为红褐色，获得关于汞离子浓度与颜色变化的标准曲线。

5.上述4所述的应用，其中，检测中保证纯水中汞离子的下限浓度为10^-7M，即该荧光分子探针的灵敏度为10^-7M。

6.上述4所述的应用，其中，将待检测物溶解于纯水中，保证其中的汞离子的全部溶解于水中形成样品水溶液，加入荧光分子探针，以肉眼观察颜色变化，当颜色由黄色变为红褐色说明待检测物中含有汞离子；对照汞离子浓度标准曲线，确定样品水溶液中汞离子的浓度，从而定量检测待检测物中汞离子的浓度。

7.本发明还提供包括上述1或2所述的水溶性糖类荧光分子探针的检测试纸、检测试剂盒或者便携式固体荧光分子探针的试剂。

有益效果：

1.糖类化合物在自然界中大量存在。由于含有多个羟基，因此这些化合物在水中的溶解度很大，还能提高其生物相容性而且糖类化合物无毒无害，不会对环境造成二次污染。结合糖类化合物的荧光配体具有无毒性和高溶解性。

2.本发明提供的水溶性糖类荧光分子与经过试验，汞离子作用后会引起荧光强度和溶液颜色的巨大变化，检测下限为可以达到10^-7M，不需要借助仪器，通过颜色变化便可以快速定性定量检测出样品中汞离子，可用于水中和生物组织内汞离子的快速定性检测，特别适用于现场实时检测。

3.通过Na⁺、Ag⁺、Cat²⁺、Hg²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Cr²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺等13种离子与汞离子对比试验，该水溶性糖类荧光分子对汞离子具有特异性，其他离子均不产生变化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域的公知手段。

旋光度在25℃时用Perkin-Elmer 241MC自动旋光仪测得。1H NMR由BrukerARX 400在CDCl3中测得，以四甲基硅为内标。质谱采用VG PLATFORM质谱仪，用ESI技术进样。薄层色谱(TLC)由HF254硅胶板上用30％(v/v)的硫酸甲醇溶液或紫外(UV)检测器检测。柱色谱采用100-200目的硅胶，用乙酸乙酯-石油醚(60-90℃)作为淋洗液，溶液在小于60℃时减压蒸馏，以下未特别说明的化合物都是可商购或可参照文献制备的物质。

实施例1：

水溶性糖类荧光分子探针的制备

(1)将1.5g的化合物1溶解在三氟乙酸中，室温下加入1.9g的六亚甲基四胺，反应10小时左右。反应进程用薄层色谱监测。反应完全后，浓缩，硅胶柱纯化。乙酸乙酯和石油醚为淋洗剂，得到800mg的质量分数为57％的化合物2。反应过程如下：

(2)将350mg的化合物2溶在水中，室温下加入796mg的D-葡萄糖氨基盐酸盐和67mg的氢氧化钠，一定温度下反应5小时左右。然后过滤，洗涤，收集固体，得到592mg的质量分数为97％的化合物3，即为糖类荧光分子探针。反应过程如下：

实施例2：

特异性检测

将等摩尔量的糖类荧光分子探针和各种金属离子(Na⁺、Ag⁺、Cat²⁺、Hg²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Cr²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺)分别配成10^-4M的溶液，然后混合，观察溶液颜色的变化。荧光分子探针溶液的颜色是黄色。荧光分子探针加入到各种离子溶液中后，汞离子溶液的颜色很快由黄色变为红褐色，其他溶液的颜色几乎没什么变化或者变化不明显。通过这个实验，可以看出所合成的糖类荧光分子探针对汞离子有很好的选择性，其他金属离子不会造成干扰。

实施例3

灵敏度检测

将汞离子浓度分别配置成10^-8M、10^-7M、10^-6M、10^-5M、10^-4M、10^-3M，然后分别加入等摩尔数的糖类荧光分子探针，然后观察溶液颜色的变化，根据这个实验可以比较容易的得出，汞离子的检测下限可以达到10^-7M，而且颜色随着浓度的增大，逐渐加深，最后变成紫色。

在520nm条件下，测试荧光度与汞离子浓度变化之间的关系，得出关于汞离子浓度与荧光强度之间的标准曲线，从而可以定量测定待检测物中汞离子的浓度。

可以知道，上述实施例仅为了说明发明原理而采用的示例性实施方式，然而本发明不仅限于此，本领域技术人员在不脱离本发明实质情况下，可以做出各种改进和变更，这些改进和变更也属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针，其特征在于，该分子探针化学式如下I式所示：

其中，R₁为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。

2.权利要求1所述的水溶性糖类荧光分子探针，其特征在于：所述糖配体为葡萄糖。

3.权利要求1所述的水溶性糖类荧光分子探针的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将1.5g的化合物1，如式II所示，溶解在三氟乙酸中，室温下加入1.9g的六亚甲基四胺，反应10小时左右，反应进程用薄层色谱监测，反应完全后，浓缩，硅胶柱纯化，得到800mg质量分数57％的化合物2，如式III所示；

将350mg的化合物2，如式III所示，溶在水中，室温下加入796mg的D-葡萄糖氨基盐酸盐和67mg的氢氧化钠，反应5小时，然后过滤，洗涤，收集固体，得到592mg质量分数为97％的化合物3，即为糖类荧光分子探针，如式IV所示；

4.权利要求1或2所述的荧光分子探针在汞离子检测中应用，其特征在于：将汞离子浓度分别配置成10^-8M、10^-7M、10^-6M、10^-5M、10^-4M、10^-3M，然后分别加入等摩尔数的糖类荧光分子探针，以肉眼观察颜色变化，汞离子溶液的颜色很快由黄色变为红褐色，检测汞离子不同浓度下的荧光光谱，获得关于汞离子浓度与颜色变化的标准曲线。

5.权利要求4所述的应用，其特征在于：检测中保证纯水中汞离子的下限浓度为10^-7M，即该荧光分子探针的灵敏度为10^-7M。

6.权利要求4所述的应用，其特征在于：将待检测物溶解于纯水中，保证其中的汞离子的全部溶解于水中形成样品水溶液，加入荧光分子探针，以肉眼观察颜色变化，当颜色由黄色变为红褐色说明待检测物中含有汞离子；对照汞离子浓度标准曲线，确定样品水溶液中汞离子的浓度，从而定量检测待检测物中汞离子的浓度。

7.包括权利要求1或2所述的水溶性糖类荧光分子探针的检测试纸、检测试剂盒或者便携式固体荧光分子探针的试剂。