[发明专利]一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针分子及其制备方法

说明书

本发明旨在提供一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针分子及其制备方法，本发明提供的荧光探针分子对水溶液中Hg²⁺的检测具有很高的选择性，在水溶液中对Hg²⁺表现出特异性荧光反应，并且具有较低的浓度检测限。

技术领域

本发明属于检测领域，具体的设计一种荧光探针及其制备方法，尤其涉及一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针分子及其制备方法

背景技术

重金属及其衍生物是全球范围内广泛存在的污染物，已引起一系列健康和环境问题，因此，重金属的检测近年来得到了越来越多的关注。由于汞在生物学中的高毒性和在工业中的广泛应用，汞离子带来的重金属污染一直以来都备受关注，所以对于汞离子的高灵敏检测是分析化学领域中亟待解决的问题之一。目前发现的重金属检测荧光探针很多，主要是通过金属络合改变传感器的分子结构或电子性质，从而导致荧光性质的改变，可以通过监测荧光变化来达到检测金属离子的目的。然而与其它普通过渡金属阳离子相比，汞离子荧光探针的发展总体较为缓慢，许多荧光(FL)有机染料的小分子汞化学传感器已被开发出来，但其中大多数需要混合一定比例的有机溶剂来检测和/或离子选择性不尽人意。此外，一些基于汞离子荧光探针的合成路线复杂，总收率较低，所有这些缺点都影响了它们在实际样本监测中的实用性。因此，开发基于多机制的高灵敏度的荧光探针用于水溶液中汞离子的检测是非常有必要的。

发明内容

本发明旨在提供一种操作简便、灵敏度高、检测效率高的检测水溶液中汞离子含量的荧光探针及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针分子，其特征在于，具有以下结构，

可以理解，该荧光探针分子X是由罗丹明B、四臂PEG链和三氮唑部分组成。罗丹明衍生物之所以被选择作为构建该荧光探针的基础，是因为它理想的光物理性质和独特的非荧光螺环形式转变为荧光开环形式的特性。而四臂PEG链和三氮唑部分的选择首先是基于较长的PEG链能明显改善荧光探针分子的水溶性，而且4-Arm-PEG96-N3(VIII)是目前实验室常规方法能获得的最长链段的单分散多臂型聚乙二醇，这种多臂结构能同时固载多个荧光基团；其次是基于Hg²⁺与PEG的配位性能和亲氮性质。Hg²⁺与四臂PEG和三氮唑基团的相互作用可以使罗丹明染料更灵敏地从无荧光螺旋体环型转变为荧光开环型。同时利用PEG的高度亲水性和类冠醚结构，设计合成出了新的可在纯水介质中检测Hg²⁺的荧光探针。

另一方面，本发明提供了一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针分子中间体式VIII，其特征在于，具有以下结构，

又一方面，本发明提供了一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针分子中间体式VIII化合物的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：

步骤一：在无水四氢呋喃中，在氢化钠的作用下式(I)化合物HO-PEG12-OH与式(II)化合物N3-PEG4-Tos发生反应得到式(III)化合物HO-PEG16-N3；

步骤二：在无水四氢呋喃中，在氢化钠作用下，式(IV)化合物四甘醇单磺酸酯HO-PEG4-Tos与式(III)化合物HO-PEG16-N3反应得到式(V)化合物HO-PEG20-N3；

步骤三：在无水四氢呋喃中，在氢化钠作用下，式(V)化合物HO-PEG20-N3与式(II)化合物N3-PEG4-Tos反应获得式(VI)化合物HO-PEG24-N3；

步骤四：在一定温度下，过量的式(VI)化合物HO-PEG24-N3与式(VII)化合物季戊四醇对甲苯磺酸酯反应，从而获得式(VIII)化合物4-Arm-PEG96-N3。