CN106350059A - 一种反应型汞离子荧光探针及制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应型汞离子荧光探针的制备方法和应用，具体为一种基于罗丹明酰肼类衍生物的制备和应用于汞离子的高灵敏检测。本发明的荧光探针合成简便、反应条件温和、易于纯化、合成收率高且水溶性较好，选择性较高，光学性能稳定。该探针分子在PBS(pH=7.4)和乙醇混合溶液(体积比为90:10)中最大吸收波长为290nm，荧光很弱；随含汞离子的加入，532nm处出现一个逐渐增强的新吸收峰，溶液由无色变为肉眼可见的红色；在荧光光谱中585nm处出现新的发射峰，并且随着汞离子浓度的增加，其荧光强度也随之增加。该荧光探针分子很适合在生物体中的应用，在生物医药化学、环境科学等领域都具有重要的实际应用价值。

Description

一种反应型汞离子荧光探针及制备方法和用途

技术领域

本发明涉及的是化学分析检测技术领域，具体涉及一种反应型汞离子荧光分子探针的制备方法和该荧光分子在检测汞离子方面的应用。

背景技术

汞具有很强的生物毒性，对人的内分泌系统、免疫系统、神经系统等都有不良影响。人体吸收汞的途经有三种，分别是消化道、呼吸道和皮肤。汞在生物体内有累积效应，不能通过代谢过程排出体外，进入人体后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。长期接触并摄入汞会出现很明显的病症，如严重的恶心、呕吐、腹痛以及肾功能损伤等，通过水俣病患者的肢体表现、精神状态就能看出汞对人体的危害程度。根据《中华人民共和国环境保护法》规定，生活饮用水和农田灌溉水汞含量不得超过0.001mg/L。汞在水体中产生毒性的范围大约是0.01-0.001mg/L，而汞在水体中通过积累后的毒性远大于此，生活在受汞污染水域的鱼体内甲基汞的含量可比水中的高上万倍，经食物链积累后受到最大危害的还是我们人类。汞对农作物有害而无利，但农作物却能轻易的吸收，土壤中汞的含量影响农作物的生长发育，直接关系到农作物的产量与质量。土壤中的微生物非但不能将汞降解，有的甚至可以通过生物甲基化作用转化为更具毒害性的化合物，这些东西经食物链富集后最终还是进入人的体内。可见，汞对土壤的污染与危害也是不可小觑。因此重金属汞的分析与检测也便成为了当今分析化学领域的一个重要课题。

目前检测汞离子离子的方法有很多种，其中荧光分析法具有快速响应与高灵敏度的特点，因此利用荧光探针来定性与定量检测汞离子己成为研究的热点。近年来，关于汞离子荧光探针的研究己有一些报道，由于汞离子具有非常强的嗜硫性，参与一些有机反应的进行。近几年报道的反应型的汞离子探针还比较少，设计合成新型的反应型汞离子探针成为研究热点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种合成简便、反应条件温和、成本较低的汞离子荧光探针的合成方法。目的之二是提供一种选择性好、灵敏度高、水溶性好的反应型的检测汞离子的荧光探针。

本发明使用反应型检测汞离子荧光分子探针，采用罗丹明B水合肼衍生物和异氰酸酯合成，硫原子作为反应位点。

本发明解决问题采用的技术方案为，一种反应型检测汞离子的分子探针，分子结构式：

本发明的化合物的合成路线如下：

本发明荧光增强检测Hg²⁺荧光分子探针的具体特征如下：

该分子探针在PBS磷酸缓冲液，pH=7. 4)和乙醇混合溶液(体积比为90:10)中的溶解性较好，最大吸收波长为290nm，荧光信号较弱。随着汞离子的加入，探针分子在290nm处的最大吸收逐渐下降，同时532nm处出现一个逐渐增强的新的吸收峰，溶液由无色变为肉眼可见的红色。在荧光光谱中，585nm处出现较强的发射峰，并且随着汞离子浓度的增加，其荧光强度也随之增加。在紫外灯的照射下，探针呈现出较强的橙红色荧光。

本发明所述的探针分子原料易得，合成产率较高，光学性能稳定，灵敏度较高，水溶性较好，对汞离子识别能力强，响应速度较快。因此该类型探针在生物化学、环境科学等领域具有实际的应用价值。

附图说明

图1加入不同金属离子的吸收光谱，为本发明的荧光探针（10uM）在加入不同金属离子：Hg²⁺，Cu²⁺，Ag⁺， Ba²⁺，Co²⁺，Al³⁺，Cr³⁺，Cd²⁺，Mn²⁺，Pb²⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Ca²⁺，K⁺，Na⁺，Mg²⁺后的紫外吸收光谱的变化情况，横坐标为波长，纵坐标为吸收强度。

图2加入不同金属离子的荧光发射光谱，为本发明的荧光探针（10uM）在加入不同金属离子：Hg²⁺，Cu²⁺，Ag⁺， Ba²⁺，Co²⁺，Al³⁺，Cr³⁺，Cd²⁺，Mn²⁺，Pb²⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Ca²⁺，K⁺，Na⁺，Mg²⁺后的荧光发射光谱的变化情况，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度。

图3加入不同金属离子后的荧光强度对比图，为本发明的荧光探针（10uM）在加入不同金属离子：Hg²⁺，Cu²⁺，Ag⁺， Ba²⁺，Co²⁺，Al³⁺，Cr³⁺，Cd²⁺，Mn²⁺，Pb²⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Ca²⁺，K⁺，Na⁺，Mg²⁺后的柱形图，横坐标为金属离子种类，纵坐标为荧光强度。

具体实施方式

实施例 1：中间体1的合成

称取7.4 g罗丹明B溶于60 mL无水乙醇，然后用恒压滴液漏斗缓慢滴加18 mL85%的水合肼，78℃条件下回流搅拌3小时，待反应完全后冷却至室温，将反应液倒入100 mL的盐酸溶液（1 mol/L）中，用5%的氢氧化钠溶液调pH值介于8-9之间，析出大量固体，抽滤得5.5 g淡粉色固体，产率74%。核磁质谱表征如下：¹H NMR (CDCl₃), δ (ppm): 1.15 (t, 12H, NCH₂CH₃, J = 7.0 Hz), 3.32 (q, 8H, NCH₂CH₃, J = 7.0 Hz), 3.60 (bs, 2H, NH₂), 6.28 (dd, 2H, Xanthene-H, J ₁ = 9.0 Hz, J ₂ = 2.4 Hz), 6.41(d, 2H, Xanthene-H, J = 2.4 Hz), 6.45 (d, 2H, Xanthene-H, J = 9.0 Hz), 7.10 (dd, 1H, Ar-H, J ₁ = 5.4 Hz, J ₂ = 3.3 Hz), 7.42 (d, 1H, Ar-H, J = 3.3 Hz), 7.44 (d, 1H, Ar-H, J = 3.3 Hz), 7.93 (dd, 1H, Ar-H, J ₁ = 5.4 Hz, J₂ = 3.3 Hz)。

实施例2：分子荧光探针的制备

量取0.6mL苯甲酰氯加入到30mL乙腈中，待固体完全溶解后加入0.38g硫氰酸钾，搅拌回流45分钟，将反应液冷却至室温，称取1.0g中间体1溶于30mL乙腈后加入到反应液中，回流搅拌3小时。将固体抽滤，用去离子水洗涤，以体积比为1/2的石油醚/乙酸乙酯为洗脱液，经硅胶色谱柱提纯得0.62g粉红色固体，产率62％。¹H NMR(CDCl₃),δ(ppm):1.16(t,12H,NCH₂CH₃,J＝7.1Hz),3.33(q,8H,NCH₂CH₃,J＝7.0Hz),6.30(dd,2H,Xanthene-H,J₁＝9.1Hz,J₂＝2.5Hz),6.41(d,2H,Xanthene-H,J＝2.5Hz),6.45(d,2H,Xanthene-H,J＝9.0Hz),7.10(dd,1H,Ar-H,J₁＝5.4Hz,J₂＝3.3Hz),7.42(d,1H,Ar-H,J＝3.3Hz),7.44(d,1H,Ar-H,J＝3.3Hz),7.5-7.8(m,5H,Ar-H),7.93(dd,1H,Ar-H,J₁＝5.4Hz,J₂＝3.3Hz),8.81(s,1H,N-H),11.56(s,1H,N-H)。

[0013]

Claims (5)

1.本发明涉及一种荧光检测汞离子探针的制备方法以及该荧光分子探针在检测汞离子方面的应用，其特征是具有以下化学分子结构式：

所述检测汞离子的荧光探针是以罗丹明结构为荧光团，硫原子为反应位点的反应型探针。

2.根据权利要求1所述的荧光分子探针的合成方法，其制备方法如下：

（1）将罗丹明B和水合肼加入乙醇中，加热回流，反应完毕后，冷却到室温，将反应液倒入稀盐酸中，用的氢氧化钠水溶液调节pH，析出淡粉色物质，抽滤后用乙醇洗涤，放置在空气中晾干，得到2-氨基-3',6'-双(二乙胺基)螺[异吲哚啉-1,9'-吨]-3-酮（中间体1）；

（2）将苯甲酰氯溶于乙腈中，加入硫氰酸钾，回流45分钟，将步骤（1）中所得的中间体加入反应体系中，继续回流，点板跟踪反应，反应结束后冷却到室温，析出物质，抽滤后用乙醇洗涤，柱层析分离提纯得荧光探针化合物。

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应步骤1)中采用罗丹明B，所用的溶剂为乙醇或者乙腈中的一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应步骤2)中采用的溶剂可以为干燥的乙腈或丙酮中的一种。

5.权利要求1所述的荧光分子探针的应用，其特征在于：所选用的汞离子为氯化汞、高氯酸汞等二价汞离子的无机盐。