CN105885828A - 基于罗丹明的水溶性汞离子荧光探针的制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于罗丹明的水溶性汞离子荧光探针的制备方法和应用，该Hg²⁺荧光探针的结构式为：，该探针是由1,2,4‑偏苯三酸酐、3‑二乙氨基苯酚和水合肼为原料合成的。本发明提供了一种结构简单的基于罗丹明衍生物水溶性Hg²⁺荧光探针的制备方法，这是第一个用罗丹明内酰胺衍生物实现100%水溶液中对Hg²⁺检测的荧光探针。在这个体系中，Hg²⁺诱导罗丹明内酰胺结构开环，产生强烈的荧光，对Hg²⁺检测表现出很高的灵敏度。该荧光探针对Hg²⁺表现出很好的选择性，几乎不受其他阳离子的干扰。当pH值在5.0到8.0之间时，不影响荧光探针对Hg²⁺的测定，该荧光探针与Hg²⁺作用迅速，响应时间在3分钟以内。此外，该探针还可以应用于环境水样中Hg²⁺的测定以及生物细胞中Hg²⁺的荧光成像。

Description

基于罗丹明的水溶性汞离子荧光探针的制备方法和应用

技术领域

本发明属于荧光探针技术领域，具体涉及基于罗丹明衍生物水溶性Hg²⁺荧光探针的制备和应用。

背景技术

汞离子作为危害极大的环境污染物之一，广泛分布在空气、水以及土壤中，它可以在环境中不断积累，会被细菌转化为亲脂性的甲基汞，通过食物链进入生物体和人体(文献1:D.W.Boening,Chemosphere,2000,40,1335–1351.)。而且，汞离子能够很容易地穿过生物细胞膜(文献2:X.Zhang,Y.Xiao,X.Qian,Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47,8025–8029.)，能与蛋白质中的巯基结合(文献3:M.Harada,Crit.Rev.Toxicol.,1995,25,1–24.)，会对大脑、肾脏和神经系统造成严重的损伤(文献4:Y.Zhou,C.-Y.Zhu,X.-S.Gao,X.-Y.You,C.Yao,Org.Lett.2010,12,2566–2569.)。我国《重金属污染综合防治“十二五”规划》已经将汞的污染及其综合防治列入重点领域。因此，开发环境以及生物体系中汞离子的检测方法具有重要的价值和意义。

现有测定汞离子的方法主要是原子吸收法、原子发射法、原子荧光法、电感耦合等离子体法，这些方法虽各具优点，但也存在一定弊端，如需要相对复杂的仪器和操作熟练的技术人员，并且检测费用高昂，操作繁琐，灵敏度不高；荧光探针相比其它检测方法具有响应快，分子制备简单，使用简便，灵敏度高等特点，是检测重金属离子的有效手段。最近几年，能够在水溶液中识别检测汞离子的荧光探针由于可应用到生物细胞内的汞离子检测，因而引起人们极大的兴趣和重视。设计合成高灵敏、高选择性且可在水溶液中检测汞离子的荧光探针备受人们关注。

最近，许多测Hg²⁺的荧光探针已被报道，它们分别基于不同荧光团，如香豆素(文献5:M.G.Choi,Y.H.Kim,J.E.Namgoong,S.-K.Chang,Chem.Commun.2009,3560–3562；文献6:K.Tsukamoto,Y.Shinohara,S.Iwasaki,H.Maeda,Chem.Commun.2011,47,5073–5075；文献7:Y.-S.Cho,K.H.Ahn,Tetrahedron Lett.2010,51,3852–3854；文献8:W.Jiang,W.Wang,Chem.Commun.2009,3913–3915.)，喹啉(文献9:H.Jiang,W.Luo,J.Jiang,X.Jin,W.Dou,X.Tang,L.Yang,C.Chen,Z.Ju,X.Yao,W.Liu,Sen.Actuators,B 2014,204,68–73.)，荧光素(文献10:M.G.Choi,D.H.Ryu,H.L.Jeon,S.Cha,J.Cho,H.H.Joo,K.S.Hong,C.Lee,S.Ahn,S.-K.Chang,Org.Let.2008,10,3717–3720.)，苯并二唑(文献11:S.Sumiya,T.Sugii,Y.Shiraishi,T.Hirai,J.Photochem.Photobiol.A 2011,219,154–158.)，芘(文献12:S.M.Park,M.H.Kim,J.-I.Choe,K.T.No,S.-K.Chang,J.Org.Chem.2007,72,3550–3553.)，吩噻嗪(文献13:M.Kaur,M.J.Cho,D.H.Choi,Dyes Pigm.2016,125,1–7.)，邻苯二甲酰亚胺(文献14:B.Leng,J.Jiang,H.Tian,AIChE J.2010,56,2957–2964.)，氟硼吡咯(文献15:X.Zhang,Y.Xu,P.Guo,X.Qian,New J.Chem.2012,36,1621–1625；文献16:T.K.Khan,M.Ravikanth,Dyes Pigm.2012,95,89–95.)，苯三唑(文献17:H.Lin,W.Shi,Y.Tian Ma,L.Xu,J.Ma,Y.Hui,Z.Xie,J.Lumin.2015,157,280–284.)，蒽(文献18:G.Zhang,D.Zhang,S.Yin,X.Yang,Z.Shuai,D.Zhu,Chem.Commun.2005,16,2161–2163.)，花菁(文献19:Z.Zhu,W.Zhu,M.Zhu,X.Wu,H.Tian,Chem.Eur.J.2010,16,14424–14432.)。然而，大部分这些荧光探针存在一些局限如水溶性不好，发射波长短(低于500nm)、荧光淬灭、对离子的选择性不好、没有应用到生物系统中。因此，开发一个能在100％水溶液中检测Hg²⁺性能优良的荧光增强型荧光探针很有必要。

自Czarnik等人的先驱工作以来(文献20:V.Dujols,F.Ford,A.W.Czarnik,J.Am.Chem.Soc.1997,119,7386–7387.)，基于罗丹明内酰胺的荧光分子探针已引起广泛的注意。因其独特的化学结构特征，许多基于罗丹明衍生物作为“关/开”型的荧光探针已被报道出来(文献21:X.Chen,T.Pradhan,F.Wang,J.S.Kim,J.Yoon,Chem.Rev.2012,112,1910–1956；文献22:H.N.Kim,M.H.Lee,H.J.Kim,J.S.Kim,J.Yoon,Chem.Soc.Rev.2008,37,1465–1472.)。我们都知道，罗丹明以螺内酰胺环的形式存在是无荧光的，与目标物结合后导致开环，此时的罗丹明表现出强烈的荧光发射及可见光吸收，结果表现出荧光和物质颜色的变化。而且，罗丹明有一个长的发射波长(高于500nm)，对于检测对象，该荧光团可以有效避开来自背景荧光的干扰(文献23:J.Wu,H.J.Kim,M.H.Lee,J.H.Yoon,J.H.Lee,J.S.Kim,Tetrahedron Lett.2007,48 3159–3162)。目前，许多基于罗丹明的测汞离子的荧光探针已被报道(文献24:J.-S.Wu,I.-C.Hwang,K.S.Kim,J.S.Kim,Org.Lett.2007,9,907–910；文献25:P.Xi,L.Huang,H.Liu,P.Jia,F.Chen,M.Xu,Z.Zeng,J.Biol.Inorg.Chem.2009,14,815–819；文献26:J.Du,J.Fan,X.Peng,P.Sun,J.Wang,H.Li,S.Su,Org.Lett.2010,12,476–479；文献27:Y.-K.Yang,K.-J.Yook,J.Tae,J.Am.Chem.Soc.,2005,127,16760–16761；文献28:W.Lin,X.Gao,Y.Ding,L.Yuan,L.Long,Chem.Commun.2010,46,3529–3531；文献29:A.B.Rode,J.Kim,S.-H.Kim,G.Gupta,I.S.Hong,Tetrahedron Lett.2012,53,2571–2574；文献30:A.Jana,J.S.Kim,H.S.Jung,P.K.Bharadwaj,Chem.Commun.2009,4417–4419)。然而，它们需要在有机溶剂或有机溶剂-水溶液中进行，这大大限制了它们在生理环境中的实际应用。因此合成一个基于罗丹明类能在100％水溶液中高选择性、高灵敏地检测Hg²⁺的荧光分子探针具有重大的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，提供了一种高灵敏度，高选择性的基于罗丹明衍生物结构新颖的水溶性Hg²⁺荧光探针。

本发明的技术方案是，一种基于罗丹明衍生物的Hg²⁺荧光探针，其结构式如下：

一种基于罗丹明衍生物的Hg²⁺荧光探针的制备方法。步骤如下：1)将1,2,4-偏苯三酸酐和3-二乙氨基苯酚按摩尔比1:1.9～1:2.2混合于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，氮气保护下，磁力搅拌回流5～7小时，停止反应；反应混合物冷却至室温后，用二氯甲烷和水进行萃取，合并有机层并减压蒸馏除去溶剂。粗产品用二氯甲烷/甲醇(体积比为8:1～5:1)为洗脱剂柱层析分离得红色固体(5-羧基罗丹明B)。2)将5-羧基罗丹明B和80％水合肼按摩尔比1:6～1:4混合于无水甲醇溶液中，氮气保护下，60～80℃下磁力搅拌回流18～24小时；减压蒸馏除去溶剂。粗产品用二氯甲烷/甲醇(体积比为15:1～10:1)为洗脱剂柱层析分离得白色固体(探针1)。

一种基于罗丹明衍生物的荧光探针的性能研究。首先，研究了该探针的荧光光谱性质，加入Hg²⁺之前，荧光探针没有罗丹明的荧光发射峰，说明探针分子处于内酰胺闭环结构；随着Hg²⁺的加入，在573nm处出现了罗丹明的最大发射峰，并且随着Hg²⁺浓度的增大，探针分子的荧光强度不断增强，当加入1当量的Hg²⁺时，荧光强度增强42倍，说明该探针可以高灵敏的对Hg²⁺进行检测。其次，还研究了探针的紫外吸收光谱，在没有加入Hg²⁺时，探针在555nm处没有吸收带，加入Hg²⁺之后，在555nm处出现吸收峰，并且随着Hg²⁺浓度增加，吸光度增大，同时伴随着溶液从无色变成粉红色。接着，研究了探针对阳离子的选择性，检测了探针与Hg²⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Al³⁺，Zn²⁺，Cd²⁺，Cr³⁺，Mn²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Ag⁺，Pd²⁺，Pb²⁺，Cu²⁺的荧光响应情况。加入Hg²⁺，在573nm处出现一个很强的荧光发射峰，而相同的条件下加入其他的阳离子，荧光强度除了Cu²⁺有较小程度的增加外，其它阳离子都没有明显的改变。进一步研究发现在汞离子的存在下，其他的阳离子几乎没有对探针的荧光性能产生影响。由此可见，荧光探针对Hg²⁺有较好的选择性。最后，研究了pH值对荧光探针测定Hg²⁺的影响和荧光探针对Hg²⁺的响应时间，当pH值在5.0到8.0之间时，不影响荧光探针对Hg²⁺的测定。该荧光探针响应迅速，响应时间在3分钟以内。

一种基于罗丹明衍生物的荧光探针的应用。荧光探针1已成功应用于实际水样中对Hg²⁺的定量检测以及对Hg²⁺的生物细胞成像。

附图说明

图1为Hg²⁺荧光探针的合成路线。

图2为Hg²⁺荧光探针与不同浓度的Hg²⁺作用后的荧光光谱图。

横坐标为波长，纵坐标为荧光强度。Hg²⁺荧光探针的浓度为10μM，Hg²⁺浓度分别为：0，0.3，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，20.0μM。荧光激发波长为520nm。插图为探针对Hg²⁺浓度的线性响应图。

图3为Hg²⁺荧光探针与Hg²⁺作用前后的日光灯和荧光灯下颜色变化以及结构变化图。

图4为Hg²⁺荧光探针与不同浓度的Hg²⁺作用后的紫外可见吸收光谱图。

横坐标为波长，纵坐标为吸光度。荧光探针的浓度为10μM，Hg²⁺浓度分别为：0，0.5，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0μM。

图5为Hg²⁺荧光探针的选择性图。F₀和F表示探针溶液加入金属离子前后的荧光强度。黑色柱表示探针溶液在空白或加入各种阳离子后的荧光变化情况，白色柱表示探针溶液在加入汞离子后，又加入各种阳离子的荧光变化情况。

图6为pH对Hg²⁺荧光探针的影响图。

图7为荧光探针在不同Hg²⁺浓度下(0.5，2.0，5.0，8.0μM)，荧光强度随时间变化的关系曲线图。

图8为荧光探针的细胞毒性试验。横坐标为荧光探针的浓度，纵坐标为细胞的存活率。

图9为荧光探针的细胞成像图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不限于此。

实施例1：

5-羧基罗丹明B(2)的合成:在含有50mL N,N-二甲基甲酰胺的100mL圆底烧瓶中加入1,2,4-偏苯三酸酐(1.92g,10mmol)和3-二乙氨基苯酚(3.30g,20mmol)，氮气保护下，磁力搅拌回流6小时，停止反应；反应混合物冷却至室温后，加入二次蒸馏水(200mL)，充分搅拌后，用二氯甲烷(100mL×3)进行萃取，合并有机层并减压蒸馏除去溶剂。粗产品用二氯甲烷/甲醇为6:1(体积比)的洗脱剂柱层析分离得红色固体2(0.419g,产率：8.6％)。¹H NMR(400MHz,CD₃OD)δ8.19(d,J＝8.0Hz,1H),8.08(d,J＝8.0Hz,1H),7.80(s,1H),7.28(d,J＝8.0Hz,2H),6.98(d,J＝8.0Hz,2H),6.89(s,2H),3.64(d,J＝8.0Hz,8H),1.28(s,12H).¹³CNMR(100MHz,CD₃OD)δ164.9,160.4,157.9,134.3,132.8,132.6,131.8,131.7,116.1,115.9,98.1,47.7,13.9.MS(TOF)m/z 487.3.

Hg²⁺荧光探针的合成：化合物2(0.490g,1.00mmol)溶解在50.0mL无水甲醇中，搅拌下滴加水合肼(0.30ml,5.25mmol)。氮气保护下，磁力搅拌回流反应混合物24小时；减压蒸馏除去溶剂。粗产品用二氯甲烷/甲醇为10:1(体积比)的洗脱剂柱层析分离得白色固体(探针1)(0.193g,产率：38.5％)。¹H NMR(400MHz,CD₃OD)δ8.06(d,J＝8.0Hz,1H),7.84(d,J＝8.0Hz,1H),7.63(s,1H),6.39-6.46(m,6H),4.62(bs,2H),3.60(q,J＝8.0Hz,8H),1.17(t,J＝8.0Hz,12H).¹³C NMR(100MHz,CD₃OD)δ163.9,153.9,152.1,149.0,130.6,129.0,127.4,121.7,108.2,103.7,98.1,64.6,44.0,11.5.MS(TOF)m/z 501.4.Anal.calcd.forC₂₉H₃₂N₄O₄(1):C,69.58；H,6.44；N,11.19；O,12.78.Found:C,69.56；H,6.45；N,11.18；O,12.80。结果表明，所得产物结构正确。

实施例2：

荧光探针1与Hg²⁺作用的溶液配制

将一定量的荧光探针溶解在水中,得到浓度为1.0×10^-4mol·L^-1探针的备用溶液。将一定量的硝酸汞溶解在水中，倒入500mL的容量瓶中，加水稀释至刻度线，得到浓度为1.0×10^-3mol·L^-1的Hg²⁺。将1.0×10^-3mol·L^-1的Hg²⁺水溶液用二次蒸馏水逐渐稀释得到1.0×10^-4-1.0×10^-8mol·L^-1的Hg²⁺水溶液。将1.0mL探针的备用溶液和1.0mL的Hg²⁺水溶液加入到10mL的容量瓶中，用缓冲溶液Tris-HNO₃定容，得到浓度为1.0×10^-5mol·L^-1的荧光探针和1.0×10^-4-1.0×10^-8mol·L^-1的Hg²⁺混合待测溶液。

实施例3：

荧光探针1与Hg²⁺作用的荧光光谱性质的测定

以pH值为7.0的Tris-HNO₃缓冲溶液为溶剂用Perkin Elmer LS 55荧光分光光度计测定了荧光探针与Hg²⁺作用的荧光光谱，结果如图2。荧光探针的浓度为10μM，Hg²⁺的浓度依次为0，0.3，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，20.0μM，激发波长固定为520nm，发射波长范围为530～650nm，狭缝宽度为5nm/5nm。加入Hg²⁺之前，荧光探针几乎无荧光，加入Hg²⁺后，在573nm处出现了罗丹明的发射峰，并且随着Hg²⁺浓度的增大，探针分子的荧光强度不断增强，当加入10.0μM的Hg²⁺时，荧光强度增强至未加入Hg²⁺时的42倍。如图2的插图所示，荧光强度跟Hg²⁺的浓度呈现线性关系，线性范围是3.0×10^-7～1.0×10^-5M，检测限是9.7×10^-8M。从图3也可以看出，荧光探针与Hg²⁺作用之前，无色且没有荧光发射，说明探针分子处于内酰胺闭环结构；当加入Hg²⁺后，Hg²⁺诱导罗丹明内酰胺结构开环，溶液变成粉红色且有强烈荧光发射。

实施例4：

荧光探针1与Hg²⁺作用的紫外可见吸收光谱性质的测定

图4为荧光探针与不同浓度的Hg²⁺作用后的紫外可见吸收光谱图，Hg²⁺的加入量依次为0，0.5，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0μM。从图4中可以看出，没有加入Hg²⁺时，探针在555nm处几乎没有吸收峰，加入Hg²⁺之后，在该处出现吸收峰，并且随着Hg²⁺浓度增加，吸收峰强度增强，这是因为探针分子的结构发生了变化，结构从罗丹明的闭环形式转变为开环形式。紫外可见吸收光谱测定用的仪器为Perkin Elmer Lambda 25型紫外可见分光光度计。

实施例5：

荧光探针1对Hg²⁺测定的选择性

在浓度为10μM的荧光探针的Tris-HNO₃缓冲溶液(pH为7.0)加入金属阳离子的荧光强度的变化情况。如图5黑色柱所示,金属阳离子有Hg²⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Al³⁺，Zn²⁺，Cd²⁺，Cr³⁺，Mn²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Ag⁺，Pd²⁺，Pb²⁺，Cu²⁺(Hg²⁺的浓度是10μM，其他阳离子的浓度为1mM)。从实验结果来看，当加入汞离子时该探针分子在573nm处发出很强的荧光发射峰，其强度相当于空白溶液的40多倍，在相同的条件下加入其它阳离子时，只有Cu²⁺在573nm处荧光强度和空白对照组有较小程度的荧光增强。另外，我们也探究了在汞离子存在的条件下，其它离子对探针1的荧光测定的影响，如图5白色柱所示，探针几乎不受其它金属离子存在的干扰。这些现象表现探针1对Hg²⁺的测定表现出良好的选择性。

实施例6：

溶液pH值对荧光探针1测定Hg²⁺的荧光性质的影响

我们考察了pH值对荧光探针测定Hg²⁺的荧光强度的影响，结果如图6。我们研究的pH范围为2.0～12.0，荧光探针的浓度为10μM，Hg²⁺的浓度为10μM。实验结果如图6所示，当pH＜5，荧光探针随着pH的降低荧光强度增大，这是因为在酸性条件下，探针发生质子化，使得罗丹明结构处于开环状态；当pH＞5，由于罗丹明处于闭环结构，随着pH的变化，荧光强度基本不变。然而，加入Hg²⁺之后，在pH＜8，荧光强度基本不变，这是因为在酸性条件下的质子化或与Hg²⁺的结合作用，都能使得罗丹明内酰胺结构处于开环状态。综上所述，当pH值在5.0到8.0之间时，不影响荧光探针对Hg²⁺的测定，这非常有利于该探针在实际样品中的应用。

实施例7：

荧光探针1与Hg²⁺作用的响应时间的测定

为了研究荧光探针对Hg²⁺的响应时间，我们考察了荧光探针在不同Hg²⁺浓度下(0.5，2.0，5.0，8.0μM)的荧光光谱的变化情况，其结果如图7。从图中可以看出，该探针对Hg²⁺的响应时间不到3分钟，满足在实际样品中进行实时监测时对响应时间的要求。从图7我们还可以看出，荧光强度达到最大值后，荧光强度不再发生变化，会出现一个平台，表明此荧光探针光稳定性好。

实施例8：

荧光探针1的实际水样的应用

将所制荧光探针用于水样(湘江水和池塘水)中Hg²⁺回收率的测定。将所有水样经简单处理后用所制得的探针测定，得知水样中不含Hg²⁺，然后分别加入不同浓度的Hg²⁺样品溶液。结果列于表1。从表中可以看出，探针对所有水样中Hg²⁺回收率的测定结果令人满意，由此看来所制探针(1)可有效的应用于实际样品中Hg²⁺的分析测定。(表1)

表1实际水样中Hg²⁺回收率的测定

^a三次测定的平均值，^b标准偏差

实施例9：

荧光探针1在活细胞中的应用

首先，我们做了细胞毒性试验，结果如图8所示。当加入0～20μM Hg²⁺探针，30min后，细胞的成活率均在98％以上，因此可以说明，此Hg²⁺荧光探针可应用于检测活细胞内的Hg²⁺，并且毒性较小。接着，我们将HeLa细胞培养于细胞培养基中，然后添加有10％胎牛血清(FBS)和5％CO₂，在37℃的环境下放置。将细胞接种于共聚焦培养皿中，培育孵化24h使细胞贴壁。做细胞成像实验之前，我们先用磷酸盐缓冲溶液(PBS)将HeLa细胞清洗三次。然后加入10μM的荧光探针分子1在37℃下恒温放置1小时，再用PBS缓冲溶液清洗三次，最终在OLYMPUS FV1000激光共聚焦显微镜下进行拍照。拍照完之后，再在该细胞中加入Hg²⁺(10μM)，在37℃恒温孵育1小时，用PBS洗涤三次，并再次于激光共聚焦显微镜下拍照。激光共聚焦显微镜所设定的激发波长在515nm处。一般情况下，细胞内的Hg²⁺含量非常少，因此向细胞内加入探针，检测不到荧光信号，如图9a所示。但是，加入Hg²⁺后，如图9b所示，可检测到细胞内很强的红色荧光信号。因此可以说明，此Hg²⁺探针可能用于检测细胞内的Hg²⁺。

Claims (4)

1.一种基于罗丹明衍生物水溶性Hg²⁺荧光探针（1），其结构式如下：。

2.根据权利要求1所述的一种基于罗丹明衍生物水溶性Hg²⁺荧光探针的制备方法，其特征在于它的具体制备步骤为：1）将1, 2, 4-偏苯三酸酐和3-二乙氨基苯酚按摩尔比1:1.9~ 1:2.2混合于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，氮气保护下，磁力搅拌回流5 ~ 7小时，停止反应，反应混合物冷却至室温后，用水和二氯甲烷进行萃取，合并有机层并减压蒸馏除去溶剂，粗产品用二氯甲烷/甲醇（体积比为8:1 ~ 5:1）为洗脱剂柱层析分离得红色固体（5-羧基罗丹明B）；2）将5-羧基罗丹明B和80%水合肼按摩尔比1:6 ~ 1:4混合于无水甲醇溶液中，氮气保护下，60～80 ℃下磁力搅拌回流反应混合物搅拌下回流18 ~ 24小时，减压蒸馏除去溶剂，粗产品用二氯甲烷/甲醇（体积比为15:1 ~ 10:1）为洗脱剂柱层析分离得白色固体（探针1）。

3.根据权利要求1所述的一种基于罗丹明衍生物的Hg²⁺荧光探针的性能研究，其特征在于：1）该荧光探针用无背景干扰的罗丹明内酰胺衍生物对生物相关的阳离子Hg²⁺进行检测；2）在这个体系中，Hg²⁺诱导罗丹明内酰胺结构开环，产生强烈的荧光，并且当加入1当量的Hg²⁺时，荧光强度增强42倍，表现出很高的灵敏度；3）该荧光探针对Hg²⁺表现出很好的选择性，几乎不受其它阳离子的干扰，如Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ba²⁺，Al³⁺，Zn²⁺，Cd²⁺，Cr³⁺，Mn²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Ag⁺，Pd²⁺，Pb²⁺，Cu²⁺；4）当pH值在5.0到8.0之间时，荧光探针对Hg²⁺的测定不受pH的影响；5）该荧光探针与Hg²⁺作用迅速，响应时间在3分钟以内。

4.根据权利要求1所述的一种基于罗丹明衍生物的Hg²⁺荧光探针的应用，其特征在于：成功应用于实际水样中对Hg²⁺的定量检测以及对Hg²⁺的生物细胞成像。