一种分析汞离子的比色荧光探针、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种高选择性汞离子比色荧光探针。具体地，本发明专利技术的探针为一类硫代碳酸酯类化合物，其可作为汞离子比色荧光探针用于汞离子的检测。

A colorimetric fluorescent probe for the analysis of mercury ions, preparation methods and Applications

The present invention relates to a highly selective mercury ion colorimetric fluorescent probe. Specifically, the probe of the present invention belongs to a class of thio carbonate compounds, which can be used as mercury ion colorimetric fluorescent probes for the detection of mercury ions.

【技术实现步骤摘要】
一种分析汞离子的比色荧光探针、制备方法及应用
本专利技术涉及硫代碳酸酯类化合物作为汞离子荧光探针，能够对汞离子高选择性灵敏识别，或者其可测定样品中汞离子的浓度。
技术介绍
汞是在常温、常压下唯一的液态金属，是地壳中比较稀少的一种元素，极少数的汞在自然状态下以金属单质的状态存在。汞的用途有很多，不仅可以用于制造测量仪器，如温度计、血压计等；还可以用于制造杀虫剂；也可以用于从矿藏中提取其他贵金属（金）等。但汞作为一种重金属元素，其对环境和人体的危害同样不可忽视。汞污染的主要来源包括固体废弃物的燃烧、仪表厂、冶炼贵金属等工业的废水。由于汞是一种不可生物降解元素，又具有很强的迁移性和生物累积性，汞元素及其化合物可以通过皮肤或食物链进入人体，并且无法正常的代谢排出体外，因此会对大脑、肝脏及神经系统等产生危害。近年来，汞污染已成为一个全球性的环境问题。鉴于此，发展能够有效检测汞离子的分析方法是极其重要和有意义的。现如今已报导的检测汞离子的分析方法包括光学分析法，容量分析法，汞离子选择电极法，离子色谱法(IC)等方法。在这些众多的检测方法中比色荧光探针由于其特有的优点而成为研究人员关注的焦点。然而，目前报道的荧光探针仍存在一些问题，包括选择性不够好、响应速度不够快、合成复杂。由于环境中的其他离子如钴离子、钾离子、锡离子、钠离子、镍离子、铅离子、铬离子、钙离子、镁离子、镉离子、二价铁离子、锌离子、铜离子、三价铁离子及铝离子等其他金属离子，它会对汞离子的检测构成潜在干扰，因此，发展合成简单、水溶性好、高灵敏度、高选择性的汞离子比色荧光探针是本领域技术人员急需解决的课题。专利
技术实现思路
本领域急需一种制备简单的高选择性汞离子比色荧光探针，从而能够有效检测汞离子。为此，本专利技术合成了一类新颖的汞离子的比色荧光探针，其合成简单、选择性高、水溶性好。本专利技术还提供了上述比色荧光探针的制备方法，以及在制备用于检测样本中汞离子浓度的制剂中的应用。本专利技术是通过以下措施来实现的具体而言，本专利技术提供了一种汞离子比色荧光探针，其为硫代碳酸酯类化合物，其结构如式1所示：式1上式中：R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11为氢原子，碳原子数1-3的直链或支链烷基，碳原子数1-3的直链或支链烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11相同或不同。优选的，本专利技术的荧光探针，其结构如式2所示：式2。本专利技术还提供了汞离子荧光探针的制备方法，其特征在于采用以下步骤:将式6所示的对羟基苯甲醛溶于二氯甲烷，再加入式5所示的硫代氯甲酸苯酯，二者的摩尔比是1:1.5，在N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)的催化作用下，常温搅拌10h，然后进行抽滤，得到纯品式3式5式6式3将式7所示的3-OH-3-CH3-2丁酮溶于吡啶，加2-3滴乙酸，再加入式8所示的丙二腈，二者的摩尔比为1:2，在25℃油浴中反应24h，然后进行抽滤，得到纯品式4式7式8式4将式3所示的碳酸酯类化合物溶于无水乙醇中，在哌嗪的催化作用下，加入式4所示的腈，二者的摩尔比为1:1，常温搅拌10h，然后进行抽滤，得到式2所示的纯品；式3式4式2优选的，本专利技术的对应于本专利技术的探针是相应的硫代碳酸酯类化合物。本专利技术还提供了检测样本中汞离子浓度的方法，其包括将本专利技术的探针与待测样本接触的步骤。本专利技术还提供了本专利技术的探针在制备用于检测样本中汞离子浓度的制剂中的应用。如上所述的应用，首先配制探针储备液：称量5mg的式2加入到比色管中，加入1mL的二氯甲烷，摇匀，使探针溶解，再用无水乙醇定容到10mL，配制成1mM的探针储备液。然后，在比色管中加入1mL的无水乙醇，移取50µL的探针储备液(1mM)放进比色管中，加入4-6mL蒸馏水，然后加入0.5mL的磷酸缓冲盐溶液PBS，再用蒸馏水定容到10mL，移取200µL汞离子溶液(1mM)加入比色管内，摇匀，40min后，用荧光分光光度计（HoribaFluoroMax-4）测定荧光光谱。如上所述的应用，首先配制探针储备液：首先配制探针储备液：称量5mg的式2加入到比色管中，加入1mL的二氯甲烷，摇匀，使探针溶解，再用无水乙醇定容到10mL，配制成1mM的探针储备液。然后，在比色管中加入1mL的无水乙醇，移取50µL的探针储备液(1mM)放进比色管中，加入4-6mL蒸馏水，然后加入0.5mL的磷酸缓冲盐溶液PBS，再用蒸馏水定容到10mL，移取200µL汞离子溶液(1mM)加入比色管内，摇匀，40min后，用紫外-可见分光光度计（UV-3101PC）测定吸收光谱。本专利技术的汞离子比色荧光探针可与汞离子进行作用，产生荧光光谱和紫外吸收光谱的变化，从而实现对汞离子的定量检测。具体而言，本专利技术的汞离子荧光探针分别与钴离子、钾离子、锡离子、钠离子、镍离子、铅离子、铬离子、钙离子、镁离子、镉离子、二价铁离子、锌离子、铜离子、三价铁离子及铝离子等其他离子进行作用均不能导致荧光光谱和紫外吸收光谱的明显改变，从而实现对汞离子的选择性识别，进而可任选地用于排除这些钴离子、钾离子、锡离子、钠离子、镍离子、铅离子、铬离子、钙离子、镁离子、镉离子、二价铁离子、锌离子、铜离子、三价铁离子及铝离子的存在对汞离子的定量测定的干扰。本专利技术的汞离子荧光探针汞离子反应非常灵敏，从而有利于对汞离子的迅速检测。可选择地，本专利技术的汞离子荧光探针的稳定性好，进而能够长期保存使用。进一步的，本专利技术的汞离子荧光探针是高选择性汞离子比色荧光探针，且合成简单，水溶性好，有利于商业化的推广应用。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供了一种制备简单、高选择性、水溶性好的化合物制成的汞离子比色荧光探针，从而能够有效检测汞离子。本专利技术的制备方法，其合成简单、条件温合、适合于工业化生产。本专利技术在制备用于检测样本中汞离子浓度的制剂中的应用，具有水溶性好，灵敏度高，测量方法简单可靠，能够比较快地高选择性识别汞离子以及在环境中的其他离子的存在下能够准确对汞离子进行定量分析。附图说明图1是探针(5µM)加入Hg2+(20µM)前后的荧光光谱图2是探针(5µM)加入Hg2+(20µM)前后的吸收光谱。图3不同浓度Hg2+(0-20µM)对探针(5µM)荧光光谱的影响。图4不同离子分析物(20µM)对探针(5µM)的荧光强度的影响。图5不同离子分析物(20µM)对探针(5µM)的荧光强度的影响(加有Hg2+)。具体实施方式：下面将通过借助以下实施例来更详细地说明本专利技术。以下实施例仅是说明性的，应该明白，本专利技术并不受下述实施例的限制。实施例1：制备式3和式4化合物取式6所示的对羟基苯甲醛244mg溶于15mL二氯甲烷，再加入式5所示的硫代氯甲酸苯酯519mg，二者的摩尔比是1:1.5，在120mgN,N-二异丙基乙胺(DIPEA)的催化作用下，常温搅拌10h，然后进行抽滤，得到纯品式3。式5式6式3取式7所示的3-OH-3-CH3-2丁酮306mg溶于吡啶，加2-3滴乙酸，再加入式8所示的丙二腈396mg，二者的摩尔比为1:2，在25℃油浴中反应24h，然后进行抽滤，得到纯品式4式7式8式4实施例2式3式4式2（方案1）将199mg（1mmol）式3所示的碳酸酯类化合物溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分析汞离子比色荧光探针，其为硫代碳酸酯类化合物，其结构如式1所示：

【技术特征摘要】
1.一种分析汞离子比色荧光探针，其为硫代碳酸酯类化合物，其结构如式1所示：式1上式中：R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11为氢原子，碳原子数1-3的直链或支链烷基，碳原子数1-3的直链或支链烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11相同或不同。2.根据权利要求1所述的比色荧光探针，其特征在于，结构如式2所示：式2。3.一种权利要求2所述的比色荧光探针的制备方法，其特征在于采用以下步骤:将式6所示的对羟基苯甲醛溶于二氯甲烷，再加入式5所示的硫代氯甲酸苯酯，二者的摩尔比是1:1.5，在N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)的催化作用下，常温搅拌10h，然后进行抽滤，得到纯品式3式5式6式3将式7所示的3-OH-3-CH3-2丁酮溶于吡啶，加2-3滴乙酸，再加入式8所示的丙二腈，二者的摩尔比为1:2，在25℃油浴中反应24h，然后进行抽滤，得到纯品式4式7式8式4将式3所示的碳酸酯类化合物溶于无水乙醇中，在哌嗪的催化作用下，加入式4所示的腈，二者的摩尔比为1:1，常温搅拌10h，然后进行抽滤，得到式2所示的纯品；式3式4式2。4.一种权利要求1或2所述比色荧光探针在制备用于检...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐征和，徐晶，朱宝存，徐立荣，桑国庆，于潇，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37