[发明专利]一种基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针，所述荧光探针的结构式如下：，该探针是基于汞离子诱导硫缩醛脱保护机理，以半花菁为母体，与汞离子作用后释放出半花菁染料分子单体，荧光强度显著增强并伴随明显的颜色变化，可用于汞离子的裸眼检测,选取的干扰离子等对检测效果无影响，实现了对汞离子的特异性识别响应，该探针在HEPES(pH=7.4)缓冲体系中对汞离子响应比较迅速，5 min内可以完成响应，且检测限达到0.32μM，具有良好的选择性和较高的灵敏度，而且探针成功应用于细胞和斑马鱼内的汞离子荧光成像，在生物与环境样品中的汞离子的检测有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针以及该探针的制备方法和应用。

背景技术

随着社会的发展和越来越多的人关注环境保护，有害的金属离子和阴离子检测研究也因其在生物，化学和环境应用上的实用性而受到高度重视。汞离子（Hg²⁺）是地球上毒性最强的重金属离子之一，它广泛存在于我们周围的水，空气和土壤中。它以多种不同形式存在（例如金属离子，离子以及作为有机和无机盐和配合物的一部分）。溶剂化的无机汞离子是Hg²⁺最稳定的无机形式之一，然而，它是一种高度细胞毒性的腐蚀性和致癌性离子，它可以对人体的大脑，心脏，肾脏，胃，肠等许多器官造成损害。此外，水环境中的细菌可能会将Hg²⁺转化为甲基汞，甲基汞可以积聚在食物中，然后进入食物链并被人体吸收。而且，甲基汞导致多种严重的疾病，包括感觉，内分泌和神经损伤，伴有急性和慢性毒性。因此，对有毒汞的担忧促使我们亟待研究和开发出具有高度选择性和灵敏性的方法来监测Hg²⁺，特别适用于使活性细胞特别是生物体中的Hg²⁺可视化检测。

目前用于检测Hg²⁺离子的方法，如原子吸收/发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法，它们显示出高灵敏度和高选择性，通常用于无机物定量分析测定。但是，这些检测方法不适用于监测活细胞生物学中的Hg²⁺。与上述不同的检测方法相比，荧光法是一种非常有用的活细胞生物学测定方法，因为它具有普遍的无损特性，而且灵敏度高，特异性强。此外，荧光显微成像技术可以绘制活细胞内Hg²⁺离子的时空分布。

近红外区域（NIR）约650-900nm，在此区间内只有少数几类分子表现出吸收，并且它们不会对荧光信号产生背景干扰，因此，它是一个低背景荧光干扰区域，更适合于细胞内荧光成像。此外，近红外光可以更深入地穿透组织，这对于研究活体生物成像具有重要意义。因此，开发近红外荧光探针来检测活细胞，特别是生物体中的Hg²⁺就显得尤为重要。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针，该探针具有良好的选择性和较高的灵敏度，可适用于待测样品中汞离子含量的荧光检测、目视定性，以及细胞和生物体内的荧光成像检测。

本发明还提供了上述基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针的制备方法以及应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于半花菁结构的反应型汞离子近红外荧光探针，该汞离子近红外荧光探针的分子式为C₂₉H₃₀NO₂S₂⁺，结构式如下所示：

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上述基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针的制备方法，其包括以下步骤：

1）环己酮与三氯氧磷反应得到化合物1；

2）化合物1与1,3,3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉反应得到化合物2；

3）化合物2,4-二羟基苯甲醛与乙二硫醇反应得到化合物3；