[发明专利]一种检测双光子汞离子荧光探针及其制备方法与使用方法

说明书

本发明公开了一种检测双光子汞离子荧光探针及其制备方法与使用方法。本发明利用苯并香豆素构筑具有双光子发射的荧光体系，并在酯羰基处引入硫原子作为汞离子的设别部分，使其能对汞离子进行特异性响应。探针本身由于硫代酯基的存在而在长波处有橙色荧光发射。但当存在汞离子的条件下，由于汞离子促进的水解脱硫反应，使得硫代酯基水解为酯羰基，探针分子发射出强的黄色荧光。本发明提供的苯并香豆素染料的“比率”型汞离子探针对汞离子溶液具有良好的响应，能够实现对样品内微量汞离子的灵敏定量检测，具有操作简便，成本低廉，响应灵敏，易于推广和应用等优点。

技术领域

本发明属于有机小分子荧光探针领域，具体涉及一种作为双光子汞离子荧光探针使用的苯并香豆素类衍生物及其制备方法与使用方法。

背景技术

汞是一种具有严重生理毒性的广泛分布于空气，水和土壤的重金属。汞离子可以通过微生物作用转化成甲基汞，进一步通过各种途径进入食物链并在生物体内逐级积累最终进入到人体内，对人体的大脑、中枢神经等系统产生极大的破坏作用，可造成语言和记忆能力障碍等严重疾病，甚至导致有机体的死亡。近几年来，随着汞在工业生产中的频繁应用，汞已经成为全球性的环境污染物，由此引发的生物危害日益严重。因此，发展高灵敏度和高特异性的汞离子的检测方法，实现实时、原位、动态地检测水体中汞离子的含量，对于保障人民群众生命安全等具有重要的理论意义和实用价值。

荧光检测法由于其优秀的检测灵敏度和选择性，并能实现对生物样品的实时、在线检测而受到研究者的广泛关注。香豆素类荧光分子因其具有良好的光稳定性、高摩尔消光系数和量子产率等独特光学性质而成为该方法最重要的荧光母体之一，在多种待测分子的荧光检测中得到了广泛的应用。

目前已开发的用于检测汞离子的小分子荧光探针主要基于汞离子与硫原子之间的特异性结合力而设计的。当存在汞离子的条件下，探针分子中的硫缩醛或是硫代酰胺等官能团被汞离子选择性地水解并以HgS或是汞的二硫配体等形式脱除硫原子，导致探针分子的荧光性质发生变化，从而实现对汞离子的特异性识别。

然而，目前基于硫缩醛或是硫代酰胺为探针报告基团的探针(参见综述Mahato,P.；Saha,S.；Das,P.；Agarwalla H.；Das,Amitava.RSC Adv.,2014,4,36140–36174.)常以香豆素、荧光素、BODIPY、罗丹明等为荧光母团，波长主要集中在蓝-绿-黄等区域，在生物实验中往往难以穿透生物的深层组织，不利于其在复杂的生物体系内进行准确检测。此外，目前的汞离子荧光探针的检测限相对较高，难以对微量甚至极微量的含汞离子样品进行定量检测。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种定量检测汞离子的苯并香豆素类双光子荧光探针(TPM1)。利用本发明可对样品中极微量的汞离子进行定量检测。

本发明的核心在于利用苯并香豆素构筑具有双光子发射的荧光体系，并在酯羰基处引入硫原子作为汞离子的设别部分，使其能对汞离子进行特异性响应。探针本身由于硫代酯基的存在而在长波处有橙色荧光发射。但当存在汞离子的条件下，由于汞离子促进的水解脱硫反应，使得硫代酯基水解为酯羰基，探针分子发射出强的黄色荧光。通过上述方案，获得了“比率”型的荧光响应，实现了对汞离子的高灵敏、特异性检测。

本发明所述汞离子荧光探针命名为4-甲基-8-吗啉代-2H-苯并[g]色烯-2-硫酮，结构式如式(I)所示：