本发明专利技术公开了一种基于含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针及其制备方法与应用。通过紫外-可见分光光度计与荧光分光光度计研究了探针HgP1在CH3OH-H2O溶液中与金属离子的识别特性。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，并能通过溶液颜色变化实现对汞离子的裸眼识别。该探针对汞离子的最低检测限为0.256 µg/kg，表明本方法可满足国家标准对汞离子的限量要求，具备较强的实际应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种汞离子(Hg2+)检测剂，具体涉及一种基于基于含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针的制备方法。
技术介绍
汞是生物体和环境中常见的污染物之一，汞在常温下以液态的形式存在，具备较强的挥发性，给生态系统带来较大的危害。汞主要以无机汞和甲基汞的形式进入生物体中，并在生物体内富集。汞离子具备较强的嗜硫性，过量的汞离子与生物体内含S的蛋白质或者酶发生反应，从而引起一系列的疾病。对生物体的神经系统和正常代谢活动造成极大的伤害，如汞离子过量可以导致不可逆的DNA损伤、心肌梗塞、中枢神经紊乱以及多种类型的自闭症等症状。正是由于汞离子的剧毒性，世界上多个国家和相关组织均对汞离子在饮用水和食品中的含量做了严格的要求，如美国环保局(EPA)就严格规定在饮用水中的汞离子含量不得超过2ppb。近年来，实时监测生物体和环境中的汞离子含量成为一个重要的研究领域。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。基于“turn-on”机理的荧光传感材料可减少检测错误，对复杂体系检测更准确，按机理它分为荧光化学传感器(fluorescentchemsensor)和荧光化学剂量计(fluorescentchemodosimeter)两种类型。其中，荧光化学剂量计由于可以和目标分析物发生不可逆的化学反应，对分析物表现出高选择性，逐渐突显出其在重金属离子检测中的优势。汞离子荧光化学剂量计主要是利用汞离子与硫羰基发生脱硫反应以及与端基炔或烯烃发生羟汞化反应实现对汞离子检测。羟汞化反应由于反应活性较低，常常需要较高的反应温度或较长的反应时间，限制了它的应用。基于脱硫反应的汞离子荧光化学剂量计具有响应速度快、常伴有比色分析等特点，越来越受到人们的关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针的制备方法。本专利技术提出的一种基于含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针的制备方法，首先由商品化的罗丹明B与半胱胺盐酸盐进行缩合酰化反应，得到一种罗丹明B-半胱胺衍生物(RhB-SH)；该罗丹明B-半胱胺衍生物(RhB-SH)经过劳森试剂硫化得到含碳硫键的中间体(S-RhB-SH)；该含碳硫键的中间体(S-RhB-SH)与间苯二甲酰氯进行酰氯化反应得到一种含双碳硫键结构罗丹明的化合物，该化合物在甲醇-水溶液中可以用做Hg2+的高选择性荧光探针。本专利技术提出的一种基于含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针的制备方法，其具体合成路线如下所示：(1)将罗丹明B溶于无水1，2-二氯乙烷中，冰浴条件下滴加入一定量的三氯氧磷，冰浴下反应1小时，改为回流反应3小时，减压去除溶剂，得到罗丹明酰氯RhB-Cl。将罗丹明酰氯RhB-Cl溶于无水乙腈中，冰浴条件下过量半胱胺盐酸盐的乙腈溶液滴加入上述体系中，待反应完全后使反应体系升温至室温，减压除去溶剂，用乙酸乙酯重新溶解，用纯水和饱和氯化钠溶液洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，硅胶柱层析分离得到中间产物RhB-SH。(2)将中间体RhB-SH和劳森试剂溶于无水甲苯，加热回流至反应完全，减压蒸馏浓缩除去甲苯，浓缩物用CH2Cl2溶解，饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤浓缩后硅胶柱层析分离得到中间体S-RhB-SH。(3)将中间体S-RhB-SH与三乙胺混合于二氯甲烷溶液中，冰浴条件下滴加入间苯二甲酰氯的二氯甲烷溶液，滴加完毕后该为室温反应，反应完全后，饱和氯化钠溶液洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，用二氯甲烷和甲醇作为洗涤剂，经硅胶柱层析分离得到产物HgP1。所述步骤(1)中，罗丹明B与三氯氧磷的物质的量之比为1:3-8，所述冰浴条件温度为0℃以下，回流反应温度为80-90℃，反应时间为4-7小时，罗丹明酰氯RhB-Cl与半胱胺盐酸盐的物质的量之比为1:3-5，反应时间为5-8小时，产率为60-80％。所述步骤(1)中，硅胶柱分离的洗脱液为CH2Cl2和CH3OH，所述CH2Cl2与CH3OH的体积比为20-30:1。所述步骤(2)中，中间体RhB-SH与劳森试剂的物质的量之比为1：2-5，所用甲苯需经无水处理，所述加热回流反应温度为105-120℃，反应时间为10-15小时，硅胶柱分离的洗脱液为CH2Cl2和CH3OH，所述CH2Cl2与CH3OH的体积比为8-20:1，产率为15-30％。所述步骤(3)中，硅胶柱分离的洗脱液为CH2Cl2和CH3OH，所述CH2Cl2与CH3OH的体积比为10-25:1，产率为70-90％。所述步骤(3)中，化合物S-RhB-SH为2-4当量，间苯二甲酰氯为1当量，三乙胺为2-4当量，所述冰浴条件温度为0℃以下，室温反应时间为8-15小时。含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针分子在检测Hg2+中的应用。本专利技术的有益效果是：探针HgP1在CH3OH-H2O(9/1，v/v)体系中对Hg2+具有高效灵敏的专一检测能力。通过以上紫外、荧光光谱研究等实验结果，推测出HgP1识别Hg2+的可能机理如附图6所示：探针溶液中加入Hg2+，由于Hg2+的嗜硫性，Hg2+与分子结构中‘C＝S’中的S原子结合，生成并脱去两分子的HgS，并导致罗丹明结构中的酰螺内酯环打开，释放出荧光信号，生成具有荧光的产物HgP1-Hg。通过HR-MS对产物HgP1-Hg的结构进行了确证(附图7)。实验结果表明，HgP1-Hg理论计算值为484.2417，HR-MS结果显示为484.2298。该数据确证了附图6所示作用机理。附图说明图1为本专利技术的荧光探针HgP1紫外选择性图，插图为溶液颜色变化图；图2为本专利技术的荧光探针HgP1荧光选择性图，激发波长520nm；图3为本专利技术的荧光探针HgP1识别Hg2+的抗金属阳离子干扰性图，激发波长520nm，发射波长583nm；图4为本专利技术的荧光探针HgP1识别Hg2+的抗阴离子干扰性图，激发波长520nm，发射波长583nm；图5为本专利技术的荧光探针HgP1荧光滴定图，插图为最低检测限图，激发波长520nm；图6为本专利技术的荧光探针HgP1识别机理图；图7为本专利技术的荧光探针HgP1识别机理验证高分辨图。具体实施方式本专利技术中制备荧光探针HgP1的过程中所使用的化学试剂、溶剂、金属离子等均阿拉丁试剂公司。在荧光探针HgP1的确证和性能测试过程采用Bruke公司DTX-400型核磁共振谱仪，溶剂为氘代氯仿，以TMS为内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针结构式如下所示：
【技术特征摘要】
1.一种含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针结构式如
下所示：
2.如权利1要求所述的含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针分子的制备方法，其特征在
于，它的步骤如下：
(1)将罗丹明B溶于无水1,2-二氯乙烷中，冰浴条件下滴加入三氯氧磷，冰浴下反应1
小时，再回流反应3小时，减压去除溶剂，得到罗丹明酰氯RhB-Cl；将罗丹明酰氯RhB-Cl
溶于无水乙腈中，冰浴条件下滴加过量半胱胺盐酸盐的乙腈溶液，待反应完全后使反应体系
升温至室温，减压除去溶剂，用乙酸乙酯溶解，用纯水和饱和氯化钠溶液洗涤，有机相用无
水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，硅胶柱层析分离得到中间产物RhB-SH；
(2)将中间产物RhB-SH和劳森试剂溶于无水甲苯，加热回流至反应完全，减压蒸馏浓
缩除去甲苯，浓缩物用CH2Cl2溶解，饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤浓缩
后硅胶柱层析分离得到中间体S-RhB-SH；
(3)将中间体S-RhB-SH与三乙胺混合于二氯甲烷溶液中，冰浴条件下滴加入间苯二甲
酰氯的二氯甲烷溶液，滴加完毕后该为室温反应，反应完全后，饱和氯化钠溶液洗涤，有机
相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，用二氯甲烷和甲醇为洗涤剂，经硅胶柱层析分
离得到含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针分子。
3.如权利要求2所述的含双碳硫键结构罗丹明的Hg2+荧光探针分子的制备方法，其特征在
于：所述步骤(1)中，罗丹明B与三氯氧磷的物质的量之比为1:3-8，所述冰浴条件温度为
【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，刘继红，王红旗，王敏，尹海燕，刘冬梅，李漫，曹成，祁玉峰，贾斌，周玲，张军锋，
申请(专利权)人：河南省农业科学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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