[发明专利]由罗丹明B、三亚乙基四胺和异硫氰酸苯酯合成的荧光探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种作为汞离子荧光探针材料使用的罗丹明B-苯基硫脲衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

汞是出现频率和毒性均名列前茅的重金属，影响范围较广，毒性较强。由于其对于功能蛋白质和酶中的硫醇基团具有较高的亲和性，汞或其衍生物通常会导致细胞发生功能失调，进而引发后续的健康问题（参见M. Harada, Minamata disease: methylmercury poisoning in Japan caused by environmental pollution, Crit. Rev. Toxicol., 1962, 2:40-57）。不幸的是，汞污染能够发生于一系列天然和人为环境中，例如海啸或火山喷发、金矿开采以及燃油废料。因此，有效地检测或监控生物样品或环境样品中的汞已成为近年来相关领域的研究热点。

由于检测灵敏、选择性高等优点，荧光技术长期以来一直受到极大关注。罗丹明类荧光分子因具有良好的光稳定性、长波长发射和高量子产率、响应机理独特等优点而成为该方法最重要的荧光母体之一。罗丹明类荧光探针在重金属和过渡金属离子的检测中得到了广泛应用。设计该类探针的基本思路是通过含有伯氨基的桥联剂将罗丹明类荧光母体与识别基团R相连接，罗丹明荧光母体中的羧基可与伯氨反应生成独特的内酰胺五元环结构（参见J-S. Wu, I-C. Hwang, K-S. Kim等人, Rhodamine-based Hg²⁺-selective chemodosimeter in aqueous solution: fluorescent off-on, Org. Lett., 2007, 9(5):907-910以及C. Kaewtong, J. Noiseephum, Y. Uppa等人, A reversible Em-FRET rhodamine-based chemosensor for carboxylate anions using a ditopic receptor strategy, New J. Chem., 2010, 34:1104-1108）。当R在羰基的协同作用下与某种重金属或过渡金属离子发生作用时，可使探针的内酰胺键断裂，形成开环结构，导致荧光强度显著增强，从而实现对该离子的选择性识别。

然而，已报道的Hg²⁺荧光探针大多数是一个探针分子结合一个Hg²⁺，而且有的荧光探针对于Hg²⁺的选择性较差，灵敏度不高；有的选择性好、灵敏度高，但水溶性差，无法在水相中完成检测；或者有的选择性好、灵敏度高，但合成困难。因此亟须一种新颖的、选择性高、灵敏度高且水溶性好的罗丹明型Hg²⁺荧光探针。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明旨在提供一种来自罗丹明B、三亚乙基四胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针及其制备方法和应用。

本发明的核心在于改变罗丹明B的细部结构，先使其与三亚乙基四胺反应以形成性质稳定的螺环酰胺结构并引入含氮桥联片段，再与异硫氰酸苯酯反应以引入硫原子。利用Hg²⁺的亲硫性，通过上述方案获得的新型罗丹明B-苯基硫脲衍生物RTTU（即罗丹明型Hg²⁺荧光探针RTTU）的每一个分子能够结合三个Hg²⁺，因而具备较高的选择性和检测灵敏度。

首先，为了达到上述目的，本发明提供了一种如式（I）所示的罗丹明B-苯基硫脲衍生物，

（I）。

其次，本发明提供了一种制备上述罗丹明B-苯基硫脲衍生物的方法，其包括以下步骤：

1）将罗丹明B（RB）溶于反应溶剂A中，然后按照罗丹明B与三亚乙基四胺（TETA）的摩尔比为1:10-15的用量逐滴滴加三亚乙基四胺，滴加完毕后在70-90℃下加热反应20-30小时，冷却至室温，减压除去溶剂后用水/二氯甲烷体系萃取，收集有机相，减压除去二氯甲烷，得到螺环酰胺中间体， 

；

2）将步骤1）中获得的螺环酰胺中间体和异硫氰酸苯酯（PITC）按照1:6-12的摩尔比溶于反应溶剂B中，在20-80℃的条件下搅拌反应5-72小时，冷却至室温后析出固体，再静置12-48小时后，过滤、洗涤并干燥，无需纯化即得罗丹明B-苯基硫脲衍生物，

。