[发明专利]一类用于汞离子检测的尼罗蓝荧光染料

说明书

技术领域

本发明涉及汞离子检测探针，尤其是适用于自然水样及工业水样的汞离子检测探针，以及相应的检测技术。

背景技术

汞是一种毒性较强的金属元素，在自然界中主要以单质汞、汞离子以及有机汞三种形态存在。溶解态的Hg²⁺是排入天然水体中汞污染物的主要存在形式，具有较高的化学活性，也是各种汞形态转化的枢纽，当Hg²⁺被人体吸收后，可通过血液循环进入全身及各个组织器官，造成中枢神经异常以及肝肾等内脏的损害。人为的污染造成了环境中特别是水体中大量的汞污染，如汞矿和其他金属的冶炼，氯碱工业和电器工业中的使用以及矿物燃料的燃烧等等。因此，水环境中的汞的分析测定是人们十分关注的课题。

近年来，拥有高灵敏度、高选择性、简洁快速的荧光分子探针检测技术快速发展，在元素分析中的应用越来越广泛。目前能够检测汞离子的荧光分子探针有很多，例如芘类荧光分子探针(Ying Zhou，et al.,Chemistry-An Asian Journal,2014,9(3),744-748.)，香豆素为荧光母体、含硫大环配体为识别基团的探针(V.Lippolis,R.Paolesse,N.Zaccheroni，et al.,Chemistry-An Asian Journal，2013,19(43),14639-14653.)，基于荧光共振能量转移机理(FRET)设计的比率型荧光分子探针(Zhang X L,Xiao Y,Qian X H,Angew.Chem.,Int.Ed.,2008,47,8025-8029.)以及利用胸腺嘧啶与Hg²⁺作用的菁染料比率分子探针(Zheng H,Zhang X J,Cai X,et al.,Org.Lett.,2012,14(8),1986-1989.)。由于汞离子的嗜硫性，这些探针的识别大部分是基于含硫基团的络合型机理。这样虽然提高了配体与汞离子的络合能力，但是同时也降低了配体的选择性，因为含硫基团也常与铅、银等元素络合。相比较而言，反应型的荧光探针通过特定的反应进行，能有效的避免环境中其它因素的干扰，达到较高的灵敏度。无论哪种类型的荧光探针，通常由发生荧光信号的荧光团与特异的识别位点经由合适的连接臂连接而成。设计时，期待在识别过程中这两部分的优势可以得到有效的叠加。然而，由于空间位阻和结构中原子的电荷密度不同，实际连接所获得的分子可能并不具有预期的效果，两部分官能团本身的性质在组合后的分子中无法得以适当的保留。诸如T.Hirano,K.Kikuchi,Y.Urano,et al.,J.Am.Chem.Soc.,2000,122,12399和J.Wang,Y.Xiao,Z.Zhang,et al.,J.Mater.Chem.,2005,15,2836中报道的几例探针，由于分子内电子迁移作用，未结合离子前荧光团的荧光被淬灭。还有一些荧光探针，所利用的识别位点是典型的金属离子配合物，然而由于其测试体系不同，以及所选用的连接方式不同，对环境中的pH较敏感，因而成为了pH探针。如：W S Zhang,B Tang,X Liu,et al.,Analyst,2009,134,367-371.L Yuan,W Y Lin,and Y M Feng,Organic&Biomolecular Chemistry,2011,9(6),1723-1726。反应性荧光探针的设计中也存在这样的问题，典型举例是汞离子成环配体用于H₂PO₄^-的检测(Rebecca M.Duke,Emma B.Veale,Frederick M.Pfeffer,et al.，Chem.Soc.Rev.,2010,39,3936-3953例33)。

另一方面，现有探针大部分测试都是在理想的可控条件下进行的。用于实际样本检验的时候，因为自然环境条件复杂，对探针的水溶性、选择性、灵敏度的要求都远远高于理想测试状况下的要求，应用往往因为各种原因失败。

针对上述状况，尤其是不稳定因素较多的实际应用体系，如自来水供给体系、海水体系环境，开发一种新型的结构简单易于制备的、高选择性与灵敏度的、能够应用于实际的自然环境条件下应用的荧光分子探针仍然很有必要。

发明内容

本发明针对现有的基于络合型汞离子荧光探针结构和性能上的不足，设计并合成出适用于自然水样中低浓度汞离子检测的反应型荧光分子探针。

本发明的目的之一在于提供一类用于汞离子检测的尼罗蓝荧光染料，所述荧光染料是具有结构通式Ⅰ的化合物：