CN105131004B

CN105131004B - 1‑萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明b衍生物、制备方法以及应用

Info

Publication number: CN105131004B
Application number: CN201510593930.7A
Authority: CN
Inventors: 马立军; 陈志�; 李婉珊; 唐健; 李煦田
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: CN105131004A

Abstract

本发明公开了1‑萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物、制备方法以及应用。该衍生物的结构式为：

Description

1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物、制备方法以及应用

技术领域

本发明涉及1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物、制备方法以及应用。

背景技术

汞及其化合物的污染是一个很严重的环境问题，以汞离子为代表的无机汞一旦进入环境后，不会像有机污染物那样在环境中被迅速分解，它们可能长期存在于环境中。环境中的汞通过食物链转移到人体内，对人体健康存在多种危害，进入人体内的汞会慢慢累积无法通过自身代谢进行排泄，将直接导致肝、心脏、甲状腺疾病，引起神经系统紊乱，慢性汞中毒，甚至引发恶性肿瘤的形成。所以，对汞特别是汞离子的检测是非常重要的。

汞离子的检测方法一般包括原子吸收光谱和等离子体发射光谱（ICP）、电化学方法、比色法、生物和纳米传感器以及荧光离子探针等手段。相对于传统的方法，荧光离子探针法不但方便快捷，通常还具有较高的选择性和灵敏度，故很容易用于重金属离子的实时和原位检测。由于汞大多数存在于环境水体系中，因此设计合成一种能够在水溶液中高灵敏度、高选择性地检测汞离子的荧光探针具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物、制备方法以及应用。

本发明所采取的技术方案是：

1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物，结构式为：

。

1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的制备方法，步骤为：

1）将罗丹明B与水合肼混溶于溶剂中进行充分反应，得罗丹明B内酰肼；

2）将罗丹明B内酰肼和1-萘异硫氰酸酯混溶于溶剂进行充分反应，除去溶剂得到粗产物，分离纯化得到终产物。

步骤1）中，罗丹明B、水合肼的用量比为：1mmol:(1-3)mL。

步骤2）中，罗丹明B内酰肼、1-萘异硫氰酸酯的摩尔比为：1：（1-5）。

步骤2）中，分离纯化的方法为柱层析。

一种检测汞离子浓度的方法，步骤为：

1）制作标准曲线：将汞离子溶液加入到1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物制成的溶液中，配置汞离子浓度成梯度变化的溶液，记录汞离子浓度与溶液的荧光变化量，制作汞离子浓度对荧光变化量的标准曲线；

2）检测记录：将含有汞离子的待测溶液加入到1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物配制而成的溶液1中，得到溶液2，记录溶液2相对于溶液1的荧光变化量；

3）计算：利用标准曲线计算待测溶液中汞离子的浓度。

步骤2）具体为：将含有汞离子的待测溶液加入到已知浓度的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的溶液中，待测溶液的加入量为使得1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物溶液的荧光强度达到最大值，记录该荧光变化量。

所述的化合物作为汞离子荧光探针的应用。

所述的化合物作为血清中汞离子的指示剂的应用。

本发明的有益效果是：

本发明的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物作为荧光探针，可以在水溶液中特异性检测汞离子，抗干扰能力强，灵敏度高，检测限低。

附图说明

图1是2.0×10^-5mol/L的罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液中加入不同物质的量浓度的汞离子荧光图（激发波长为530 nm）；

图2 是2.0×10^-5 mol/L的罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液加入各种不同的常见金属离子的荧光变化图（每种金属离子的浓度都为2.0×10^-5mol/L，激发波长为530 nm）；

图3是珠江水样中汞离子浓度与荧光强度的变化图（探针浓度为2.0×10^-5 mol/L，激发波长为530nm）；

图4是胎牛血清中汞离子的荧光成像图（探针浓度为6.0×10^-5mol/L，汞离子浓度为6.0×10^-5 mol/L，在365nm紫外灯照射下）。

具体实施方式

1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物，结构式为：

。

上述1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的制备方法，步骤为：

步骤1）中：优选的，所述的溶剂为醇类溶剂；进一步优选的，为甲醇；

优选的，罗丹明B、水合肼、甲醇的用量比为：1mmol:(1-3)mL:（5-10）mL；

优选的，反应温度为65-75℃，反应时间为2-8h；

优选的，步骤1）为：将罗丹明B与水合肼混溶于溶剂中进行充分反应，除溶剂并初步分离提纯，得罗丹明B内酰肼；

除溶剂并初步分离提纯具体为：除去溶剂，加乙酸乙酯溶解粗产物，再用水洗至水层为无色，收集有机层并除去有机层中的水分，再除去有机层中的乙酸乙酯，干燥即得罗丹明B内酰肼。

步骤2）中，优选的，所述的溶剂为腈类溶剂；进一步优选的，为无水乙腈；

优选的，罗丹明B内酰肼、1-萘异硫氰酸酯、无水乙腈的用量比为1mmol:（1.8-2.2）mmol：（18-22）mL；

优选的，反应温度为20-30℃，反应时间为2-5d；

优选的，分离纯化的方法为硅胶柱层析，柱层析所用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯体积比为6:1、5:1、4:1的混合溶剂。

一种检测汞离子浓度的方法，步骤为：

1）制作标准曲线：将汞离子溶液加入到本发明的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物制成的溶液中，配置汞离子浓度成梯度变化的系列溶液，在对应的激发波长下，测定系列1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物溶液的荧光强度，绘制荧光图谱，记录各自的荧光发射峰；其中，在所述的系列1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物溶液中，其中一份是汞离子浓度为0 的空白溶液，其余为非空白溶液；记录非空白溶液的荧光强度相对于空白溶液的荧光强度的荧光变化量，拟合确定荧光变化量与汞离子浓度的标准曲线；

2）检测记录：将含有汞离子的待测溶液加入到本发明的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物配制而成的溶液1中，得到溶液2，记录溶液2相对于溶液1的荧光变化量；

3）计算：利用标准曲线计算待测溶液中汞离子的浓度。

优选的，激发波长为530nm。

所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物作为汞离子荧光探针的应用；优选的，作为特异性汞离子荧光探针的应用。

所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物作为血清中汞离子的指示剂的应用。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1：罗丹明B内酰肼萘基硫脲的合成

罗丹明B内酰肼萘基硫脲的合成路线如下所示：

（1）

罗丹明B内酰肼萘基硫脲的具体合成步骤如下：

1）在圆底烧瓶中加入15ml的甲醇，称取罗丹明B 0.8891g（2mM）加入到圆底烧瓶中搅拌溶解，再加入4ml 80%的水合肼，升温到70℃搅拌回流反应4h。

冷却到室温，溶液颜色变为土黄色，减压旋蒸掉有机溶剂，用30ml乙酸乙酯溶解粗产物加入到分液漏斗中，用去离子水洗至水层为无色。收集有机相用无水硫酸镁干燥后，减压旋蒸掉乙酸乙酯，真空干燥后得到淡黄色的罗丹明B内酰肼。

2）称取0.4566g（1mM）罗丹明B内酰肼和0.3705g（2mM）1-萘异硫氰酸酯加入到圆底烧瓶中，加入20ml的无水乙腈，在室温下搅拌反应3d。反应结束后，减压旋蒸掉乙腈，得到紫色的粗产物。用硅胶柱层析分离提纯粗产物，洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯体积比为6:1、5:1、4:1的混合溶剂，得到紫色的固体——罗丹明B内酰肼萘基硫脲。

产物的¹H NMR谱（400 MHz，CDCl₃）中化学位移（ppm）和对应的质子类型归属为：7.98（d，1H，benzene(H)），7.70（d，1H，naphthalene(H)），7.65（d，1H，naphthalene（H）），7.57（t，2H，benzene（H）），7.51（m，2H，naphthalene（H）），7.37（m，2H，benzene（H）），7.23（t，2H，naphthalene（H）），7.07（s，1H，—NH—），6.89（d，1H，naphthalene（H）），6.42（t，3H，benzene（H）），6.14（s，2H，benzene（H）），3.24（m，9H，—CH₂—，—NH—），1.07（m，12H，—CH₃）。

产物的质谱结果：ESI-MS(m/z)：642.35，理论分子量为：641.82。

实施例2：罗丹明B内酰肼萘基硫脲对汞离子特异性选择识别

配制浓度为2.0×10^-5mol/L 的罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液，逐步滴加汞离子的浓溶液（浓度为5 mmol/l），使得溶液中汞离子的浓度分别为0.0，0.5，1，2，4，6，8，10，20，30，40，60，80，100 μmol/L，以530 nm作为激发波长，测得它们的荧光光谱，荧光光谱图如图1所示。从图1可以看到，随着汞离子浓度的不断增大，荧光发射峰的强度逐渐增强。

按上述同样的步骤测试其他金属离子，包括碱金属、碱土金属、过渡金属和重金属离子。结果表明，罗丹明B内酰肼萘基硫脲对其他金属离子没有识别作用，溶液的荧光发射强度基本上没有变化。取各种金属离子浓度为20 μmol/L时的荧光发射强度作图2。

由图2可以看出，其他金属离子对罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液的荧光发射性质基本上没有变化，只有汞离子使罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液得荧光显著增强，表现出了对汞离子非常高的选择性识别作用。

汞离子浓度的检测：

1）制作标准曲线：将标准浓度（5 mmol/L）的汞离子溶液加入到罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液（浓度为2.0×10^-5 mol/L）中，配置汞离子浓度成梯度变化的罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液，记录汞离子浓度与罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液的荧光变化量（所述的荧光变化量指的是含有汞离子的罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液相对于不含汞离子的罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液的荧光强度变化值），制作汞离子浓度对荧光变化量的标准曲线；

2）再将含有汞离子的待测溶液加入到罗丹明B内酰肼萘基硫脲溶液1中，得到溶液2，记录溶液2相对于溶液1的荧光变化量；

3）利用标准曲线计算待测溶液中汞离子的浓度。

实施例3：珠江水中汞离子的监测

采取珠江水样，经过简单的静置、过滤后用于测试。往珠江水样中分散浓度为3、5、7、10、15、20nM/L的汞离子，然后测试不同水样的荧光发射强度，用汞离子的浓度和荧光发射强度作图，跟标准曲线相比较。图3是珠江水样中汞离子浓度与荧光强度的变化图（探针浓度为2.0×10^-5 mol/L，激发波长为530nm）；由图3可知，由珠江水样测试得到的数据能够较好的符合标准曲线，说明该探针能够实际应用于环境中汞离子的监测。

实施例4：血清中汞离子的成像

1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物用于胎牛血清中汞离子的成像方法，包括以下步骤：将1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物加入到胎牛血清中混合均匀后，加入汞离子混合均匀，可以看到胎牛血清的颜色变深，在紫外灯365nm波长的照射下胎牛血清发出红色的荧光。

在本实施例中汞离子和探针的浓度都是60μmol/L。

从图4中可见，单纯的血清和加了探针后的血清有点绿色的荧光，再往有探针的血清中加入汞离子后发出红色的荧光，说明罗丹明B内酰肼萘基硫脲跟血清中的汞离子发生了作用，诱使罗丹明B内酰肼萘基硫脲开环。

Claims

1.1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物，其特征在于：结构式为：

2.权利要求1所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的制备方法，其特征在于：

步骤为：

1)将罗丹明B与水合肼混溶于溶剂中进行充分反应，得罗丹明B内酰肼；

2)将罗丹明B内酰肼和1-萘异硫氰酸酯混溶于溶剂进行充分反应，除去溶剂得到粗产物，分离纯化得到终产物。

3.根据权利要求2所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，罗丹明B、水合肼的用量比为：1mmol:(1-3)mL。

4.根据权利要求2所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的制备方法，其特征在于：步骤2)中，罗丹明B内酰肼、1-萘异硫氰酸酯的摩尔比为：1：(1-5)。

5.根据权利要求2所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的制备方法，其特征在于：步骤2)中，分离纯化的方法为柱层析。

6.一种检测汞离子浓度的方法，其特征在于：步骤为：

1)制作标准曲线：将汞离子溶液加入到权利要求1所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物制成的溶液中，配置汞离子浓度成梯度变化的溶液，记录汞离子浓度与溶液的荧光变化量，制作汞离子浓度对荧光变化量的标准曲线；

2)检测记录：将含有汞离子的待测溶液加入到权利要求1所述的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物配制而成的溶液1中，得到溶液2，记录溶液2相对于溶液1的荧光变化量；

3)计算：利用标准曲线计算待测溶液中汞离子的浓度。

7.根据权利要求6所述的一种检测汞离子浓度的方法，其特征在于：步骤2)具体为：将含有汞离子的待测溶液加入到已知浓度的1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物的溶液中，待测溶液的加入量为使得1-萘基异硫氰酸酯修饰的罗丹明B衍生物溶液的荧光强度达到最大值，记录荧光变化量。

8.权利要求1所述的化合物作为汞离子荧光探针的应用，本方法不用于疾病的诊断。