[发明专利]一种基于蒽醌衍生物的汞离子荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于蒽醌衍生物的汞离子荧光探针及其制备方法和应用。得到一种在CH₃OH/HEPES(10 mM,pH=7.4,1/1,v/v)体系中可以用做Hg²⁺的高选择性和高灵敏性的荧光探针HgP1，通过荧光光谱仪研究了探针HgP1在CH₃OH‑HEPES溶液中对金属离子的识别性能。研究结果表明：探针HgP1对Hg²⁺具有高效专一的选择性，具有较强的抗金属阳离子和阴离子干扰能力。该探针对汞离子的最低检测限为8.2 nM，表明本方法可满足相关国家标准对汞离子的限量要求，具备较强的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及重金属检测领域，特别是指一种基于蒽醌衍生物的汞离子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

在生物体和环境中，汞是常见的一种污染物。在常温条件下，汞以液态的形式存在，挥发性比较强，对生态环境造成了严重的污染。环境中汞离子污染对动植物和人类健康造成了严重的危害。汞主要以离子的形式进入生物体中，并在生物体内富集。如汞离子致使动植物基因变异，严重的还会危害动植物生命。汞离子具备较强的嗜硫性，一旦环境中的汞离子进入人体，将对人的大脑和神经系统产生严重的毒性。汞离子与生物体内含硫的蛋白质或者酶发生反应，从而引起一系列的疾病，如汞离子过量可以导致不可逆的 DNA 损伤、肺水肿、肾衰竭以及多种类型的自闭症等症状。正是由于汞离子的剧毒性，对于环境中汞离子含量的快速实时检测至关重要，如对土壤中汞离子残留的检测、食品安全的实时监控等方面，在环境科学、食品安全和医学研究领域具有重要的意义。

荧光探针由于具有成本较低、操作仪器简单、检测限低、实时监测等优点，荧光探针法检测金属离子近年来受到广泛关注。

在众多的荧光探针种类中，反应型荧光探针由于可以和目标分析物发生不可逆的化学反应，对目标分析物表现出高选择性，可减少检测误差，提高检测准确度，在复杂体系中对重金属检测具有较好的应用价值。用于汞离子检测的反应型荧光探针主要识别原理是利用汞离子较强的嗜硫性，汞离子可以与探针结构中硫原子发生脱硫反应从而导致探针化学结构发生改变，识别体系荧光强度发生明显变化，实现对汞离子的快速专一检测。基于脱硫反应的汞离子荧光探针具有响应速度快、识别效率高等特点，受到广泛关注。

发明内容

本发明提出一种基于蒽醌衍生物的汞离子荧光探针及其制备方法和应用，解决了快速、专业、灵敏检测汞离子遇到的问题。本发明中制备荧光探针HgP1的过程中所使用的化学试剂、溶剂、金属离子等均购自阿拉丁试剂公司。在荧光探针HgP1的结构确证过程采用Bruker公司DTX-400型核磁共振谱仪，溶剂为氘代氯仿, 以TMS为内标记录核磁共振氢谱和碳谱。采用Thermo公司的Q-Exactive HR-MS质谱仪记录高分辨质谱数据。采用日本日立公司F-7000荧光光谱仪记录荧光光谱。

本发明提出的一种基于蒽醌衍生物的汞离子荧光探针的制备方法得到一种在CH₃OH/HEPES(10 mM, pH = 7.4, 1/1, v/v)体系中可以用做Hg²⁺的高选择性和高灵敏性的荧光探针HgP1。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于蒽醌衍生物的汞离子荧光探针的制备方法，具体步骤为：

（1）1, 2-二氨基蒽醌（238.35 mg，1 mmol）溶解于10 mL的乙醇溶液中，加入含对羟基苯甲醛（552 mg，4 mmol）的乙醇（5 mL）溶液，加入3滴的三氟乙酸(5.7mg 0.05mmol)，回流反应4小时，反应完全后，冷却至室温，减压蒸馏去除溶剂，用甲醇和二氯甲烷作为洗脱剂（1:20），经硅胶柱层析分离得到198.3 mg黄色固体即为中间体1，产率56.2%，技术路线如下：