[发明专利]一种基于罗丹明B的汞离子荧光探针化合物的制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种汞离子荧光探针化合物及其制备与应用，属于荧光探针技术领域。

技术背景

汞是一种广泛存在于自然界的重金属元素，也是对人体损害最大的重金属元素之一。它可以在动植物体内富集，经食物链进入人体。在人体中，无极汞离子通过细菌可转化为毒性更大的有机汞，并最终引起全身中毒。比如甲基汞进入人体后往往会对脑部神经产生特异性的选择伤害, 可导致行为紊乱和神经损伤。发生在日本的‘水俣病’就是由甲基汞中毒引起的。然而食盐电解、贵金属冶炼等工业工程往往涉及到汞金属的应用。因此对其产生的废水、废液、废气等进行汞金属的检测极其重要。对机体造成神经毒性和肾脏损害等从而对人类健康产生巨大的威胁。

相对于传统的汞离子的检测方法，荧光探针检测法具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等优点，近几年受到研究人员的广泛关注。在常用的荧光基团中，罗丹明及其衍生物具有激发波长长、荧光量子产率高等优点。同时，罗丹明及其衍生物往往在金属离子存在下发生开关环引起溶液由无色到红色的变化，这为构造颜色和荧光双响应的探针分子汞离子探针分子提供了极佳的选择。

在现有的技术中，CN104327843A提供了一种基于冠醚的汞离子荧光探针的制备方法和用途，该探针可以应用于水体中汞离子的检测，但是其存在以下不足：1、该探针的制备步骤有五步反应，合成路线冗长；2、该探针没有一个准确的工作曲线，不能定量的测定汞离子的含量；3、该探针没有提供最低检测极限，可能难以满足更低浓度的测试；4、该探针的激发波长390 nm，对生物体有一定的伤害作用；5、该探针未能应用于细胞中汞离子的检测以及细胞成像研究。此外，CN104151326A提供了一种基于苝二亚酰胺-罗丹明B的汞离子荧光探针的制备方法，该荧光探针的水溶性较差，使用的溶剂为含有90%THF的水溶液。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种汞离子荧光探针化合物，可以灵敏检测汞离子。

本发明还提供所述汞离子荧光探针化合物的制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种汞离子荧光探针化合物，具有式I所示（图1）的结构。

本发明所述的汞离子荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将2,2’-联吡啶在氮气保护下溶于乙醚中，加入甲基锂反应后，在用高锰酸钾的丙酮溶液氧化脱氢，得到化合物II，6-甲基-2,2’-联吡啶（如图2）；

（2）上步制得6-甲基-2,2’-联吡啶溶于二氧六环中，用过量二氧化硒氧化甲基，得到化合物III，6-醛基-2,2’-联吡啶（如图3）；

（3）上步制得的6-醛基-2,2’-联吡啶与罗丹明B的酰肼混合溶于乙醇中，加热回流得到目标探针产物I（如图4）。

根据本发明，优选的，步骤（1）所述2,2’-联吡啶、甲基锂的摩尔比为1:1.1；

根据本发明，优选的，步骤（2）所述6-甲基-2,2’-联吡啶、二氧化硒的摩尔比为1:3；

根据本发明，优选的，步骤（3）所述6-醛基-2,2’-联吡啶、罗丹明B酰肼的摩尔比为1:1.2；根据本发明，优选的，步骤（1）、（2）全程在氮气保护下进行；

根据本发明，优选的，步骤（2）反应回流温度为101℃；

根据本发明，优选的，步骤（3）反应回流温度为78℃。

更为详细的，所述的汞离子荧光探针化合物的制备方法，步骤如下：

(a) 取2,2’-联吡啶5.30克置于三口烧瓶中，氮气保护并用冰浴降温至0℃以下，再取100毫升干燥的乙醚加入烧瓶中，搅拌直至2,2’-联吡啶全溶；另取甲基锂26毫升（1.3摩尔/升）缓慢滴入烧瓶，冰浴下反应2小时后加热回流3小时。待冷却至室温，加入10毫升水淬灭反应，分液后，水相用乙醚萃取，蒸发溶剂，加入300毫升饱和高锰酸钾的丙酮溶液，搅拌一小时，过滤除去生成的二氧化锰，蒸出溶剂，减压蒸馏的纯产物II 3.73克，产率64%。

(b) 取6-甲基-2,2’-联吡啶3.31克、二氧化硒3.24克、水0.21毫升，混合溶于50毫升二氧六环中，加热回流3小时，再次加入二氧化硒3.24克和水0.21毫升，加热回流27小时，待冷却至室温后，蒸出溶剂，用二氯甲烷:甲醇=15:1为展开剂，过柱子分离，得到纯产物III 1.28克，产率31%。

(c) 取6-醛基-2,2’-联吡啶0.18克，罗丹明B酰肼0.55克，溶于20毫升乙醇中，加热回流6小时。产物用碱性硅胶柱分离，二氯甲烷为展开剂，得到纯的产物探针0.36克，产率50%。