[发明专利]水溶性聚合物Hg2+荧光探针及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针及其合成方法，基于罗丹明6G和PNIPAM而获得，以水相检测的方式检测待测水体中的Hg²⁺，在完成检测后能够被从待测水体中分离出来，属于荧光比色化学传感器微量分析技术领域。

技术背景

无论是汞元素还是汞离子，进入环境后都能够由细菌通过生物甲基化反应转化为甲基汞。而甲基汞能够通过食物链进入人体，严重损害人体健康，甚至危及生命。监测水体是否发生汞污染的技术有多种，其中一种是荧光比色化学传感器检测技术。该技术能够在线检测待测体系，根据由荧光比色化学传感器获得的荧光信号获得检测结果，选择性好，并且灵敏度高，因而检出限低。作为荧光探针的传感物质为有机小分子化合物，包括罗丹明衍生物、荧光素类衍生物、冠醚、杯芳烃、卟啉、多肽等，例如采用罗丹明硫酰肼，由紫外光激发获得荧光信号，荧光响应速度快，使得检测能够在线进行，实时完成。并且，在完成检测后，通过逆向反应恢复荧光探针的原来状态，再由色谱法等方法使之与待测体系分离，从而得以循环使用。

然而，所述基于有机小分子的荧光比色化学传感器检测技术存在以下缺点：

1、不能实现真正意义的水相检测。因为，这些有机小分子化合物在水中的溶解性较差，需要在检测过程中加入大量能够与水互溶的有机溶剂，如乙醇、乙氰等，不仅增加额外材料消耗，也因此降低了检测灵敏度。

2、不易将荧光探针与待测体系分离。因为，虽然可以采用色谱法等方法实现分离，但是，需要借助特殊仪器并采取复杂措施，分离成本也大幅增加。

在现有技术中，也有将罗丹明与水溶性聚合物结合获得一种罗丹明衍生物的方案，其制备方法步骤繁琐，制备难度较大。

发明内容

本发明的目的在于通过罗丹明与水溶性聚合物结合，能够很容易地获得一种荧光比色化学传感物质，采用该物质能够直接以水相检测的方式检测待测体系中的Hg²⁺，不仅具有高选择性、低检出限，而且能够在完成检测后很容易地与待测体系分离。为此，我们发明了一种水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针及其合成方法。

本发明之水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针是一种罗丹明衍生聚合物，其特征在于，其构成部分包括罗丹明6G骨架、阴离子键合结构单元及聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，所述罗丹明衍生物其结构式如下：

其中，n为大于零的整数，分子量为2300～12100。

本发明之水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针合成方法其特征在于，首先，以罗丹明6G为原料，与水合肼反应制得含有氨基的罗丹明6G内酯环；然后，将所述含有氨基的罗丹明6G内酯环与α-溴代异丁酰溴反应，制得远端含有罗丹明6G内酯环的引发剂；最后，采用ATRP(原子转移自由基聚合法)，由所述引发剂引发N-异丙基丙烯酰胺单体聚合，所述引发剂与所述单体的摩尔比为1:20～80，制备出分子量为2300～12100的水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针。

相比于现有技术，采用本发明之方法能够很容易地制备出最终产物水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针，如前所述，由远端含有罗丹明6G内酯环的引发剂通过成熟的ATRP方法引发N-异丙基丙烯酰胺单体聚合即完成制备。

荧光探针分子量对荧光比色化学传感器检测技术的检测效果有直接和明显的影响，当分子量过低时，荧光探针的溶解度降低，其中的聚N-异丙基丙烯酰胺的温敏性不能表现出来；当分子量过高时，由于围绕在含有氨基的罗丹明6G内酯环本体附近的N-异丙基丙烯酰胺的链过长，会降低检测灵敏度，从而抬高检出限。鉴于此，本发明将本发明之水溶性聚合物Hg²⁺荧光探针的分子量控制在2300～12100范围内。