[发明专利]用于检测水相介质和细胞内汞离子的罗丹明B双硫类荧光探针及制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于环境检测及生物诊断领域，特别涉及一种用于检测水相介质和细胞内汞离子的罗丹明B双硫类荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术

汞离子是对人类身体健康最有威胁和毒害作用的金属离子之一。它对人体的中枢神经系统、消化系统及肾脏有重要的毒害作用，同时也对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛有一定的影响。汞及其污染物通过火山活动、采矿、固体废弃物焚化等多种方式，广泛分布于水、空气和土壤中，并可以进一步通过食物链不断在人身体内富集，对人体的毒性效应不断增强，从而对人的身体健康产生重大威胁。基于此，实现环境及生物组织中低浓度汞离子的检测多年来一直是人们的研究热点。传统汞离子检测技术主要通过原子吸收光谱等费用昂贵、操作复杂的仪器手段实现，此方法不利于大规模推广使用。

化学荧光探针通过与待测物汞离子的作用，利用荧光强度或荧光发射波长的变化，实现对汞离子的检测，具有灵敏度和选择性高、检测迅速、操作简单等优点。同时，由于有机分子结构易修饰、毒性小，在环境及生物组织内的汞离子检测领域具有广泛的应用前景。而在这类化学荧光探针中，由于罗丹明类有机荧光染料具有较大的摩尔消光系数和较高的荧光量子产率，基于罗丹明“开关”效应的重金属离子荧光探针引起了人们极大的兴趣并被广泛开发报道。大量实验结果证明，罗丹明类有机荧光染料是构建重金属汞离子检测探针的优良有机材料【参见：a)H.Yang,Z.Zhou,K.Huang,M.Yu,F.Li,T.Yi,C.Huang,Org.Lett.2007,9,4729–4732；b)J.Huang,Y.Xu,X.Qian,J.Org.Chem.2009,74,2167–2170；c)Y.H.Lee,M.H.Lee,J.F.Zhang,J.S.Kim,J.Org.Chem.2010,75,7159–7165；d)Y.K.Yang,K.J.Yook,J.Tae,J.Am.Chem.Soc.2005,127,16760–16761.】。虽然多种罗丹明类荧光探针已经被开发报到用于检测汞离子，但目前这些荧光探针的选择性、灵敏度以及生物相容性均不甚理想。因此，开发具有高专一选择性、高灵敏度和较好生物相容性等特征的新型汞离子荧光探针在实际应用中仍然具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种用于检测水相介质和细胞内汞离子的罗丹明B双硫类荧光探针。该探针可以快速准确、灵敏的检测出水相中以及组织细胞内的汞离子。

本发明的另一目的在于提供上述荧光探针的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述荧光探针的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于检测水相介质和细胞内汞离子的罗丹明B双硫类荧光探针，其结构式如式Ⅰ所示：

所述的用于检测水相介质和细胞内汞离子的罗丹明B双硫类荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

(1)2-溴代苯乙酮与1-吡咯啶二硫羧酸铵在丙酮溶液中室温搅拌至反应终止，除去溶剂后，无水乙醇重结晶得白色固体；得到双硫中间体-Ⅰ，其结构式如式II所示：

(2)氮气保护下，将步骤(1)得到的双硫中间体-Ⅰ重新溶于无水乙醇与四氢呋喃的混合溶剂中，于此溶液中加入水合肼，回流至反应终止，除去溶剂，无水乙醇重结晶得白色固体，得到双硫中间体-II，其结构式如式Ⅲ所示，直接用于下一步反应；

(3)氮气保护下，将罗丹明B与三氯氧磷回流反应，移去溶剂，得罗丹明B酰氯中间体；将此罗丹明B酰氯中间体溶于干燥的二氯甲烷，得溶液A；将步骤(2)获得的双硫中间体-II溶于干燥的二氯甲烷，得溶液B；将溶液B缓慢滴加到溶液A中，再向此混合溶液中滴加三乙胺，室温搅拌至反应终止，移去溶剂，得红色粗产品，即罗丹明B双硫类荧光探针。

其中，步骤(1)中所述的2-溴代苯乙酮与1-吡咯啶二硫羧酸铵的摩尔比优选为1：(1～1.5)；

步骤(2)中所述的无水乙醇与四氢呋喃的混合溶剂优选是无水乙醇与四氢呋喃按照体积比1:(1～5)进行混合得到；更优选为按照体积比1:1进行混合得到；

步骤(2)中所述的水合肼的用量优选为双硫中间体-Ⅰ的5～10倍摩尔当量；

所述的反应终止，优选用薄板层析(TLC)法、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)或液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)等检测；

步骤(3)中所述的回流反应的时间优选为3～5h；更优选为3h；