一種基于羅丹明6g的汞離子檢測熒光探針分子、制備方法及用圖
【技術領域】
[0001] 本發明屬于有機功能材料領域，具體涉及一種基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探 針分子和制備方法及其用于汞離子檢測的用途。
【背景技術】
[0002] 汞在自然界分布較廣，其廣泛的使用對生態造成破壞，在環境中造成污染，并對人 體健康造成很大的威脅及影響。汞是一種可以在生物體內積累的毒物，無機汞易轉化成為 有機汞，兩者均能在生物體內富集，通過生物體內和食物鏈累積可以大大提高汞對人體的 危害性。當汞進入人體后，即集聚于肝、腎、大腦、心臟和骨髓等部位，造成神經性中毒和深 部組織病變，引起疲倦、頭暈、顫抖、牙齦出血、禿發、手腳麻痹、神經衰弱等癥狀，甚至會出 現精神混亂，進而瘋狂痙攣致死。目前，很多關于汞離子的測試方法，雖然靈敏度較高，但是 普遍存在檢測費用高、樣品制備復雜、測試耗時長等問題。因此，發明一種簡單、快速、靈敏 的檢測方法，對環境水體、煙葉及相關制品中汞離子的檢測具有重要意義。羅丹明衍生物作 為典型的開/關型熒光探針，與特定的金屬離子結合后，由于五元環中氮原子的電荷密度變 化，導致C-N鍵斷開，從而產生顏色及熒光的變化。在不同的測試體系中，由于羅丹明衍生物 與不同的金屬離子結合力不同，導致化合物發光及顏色變化也不盡相同，因而賦予該系列 化合物作為分子熒光探針測試重金屬離子的能力。分子熒光探針具有靈敏度高、選擇性好、 易于調節發光顏色從而實現可視化觀測的特點，可以較好地滿足簡單、快速、靈敏度高的檢 測要求。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種高選擇性的基于羅丹明6G的汞離子檢測 熒光探針分子和制備方法及其用于汞離子檢測的用途。
[0004] 本發明第一方面涉及一種基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子，該汞離子檢 測熒光探針分子具有如下結構：
[0005]
[0006] 本發明第二方面涉及所述基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的制備方法， 包括以下步驟：
[0007] (1)將羅丹明6G和水合肼在甲醇中加熱回流4~6小時，得到的絮狀沉淀經抽濾后， 經硅膠層析柱用第一洗脫劑分離提純，得到的固體物質為羅丹明6G酰肼化合物；
[0008] (2)將步驟（1)得到的羅丹明6G酰肼化合物和2-醛基-8-羥基喹啉溶解到沸騰的乙 醇中，加入冰醋酸，在氮氣的保護下加熱回流6~10小時，得到的沉淀物質經溶劑洗滌過濾 后，經硅膠層析柱用第二洗脫劑分離提純，得到的固體物質即為基于羅丹明6G的汞離子檢 測焚光探針分子。
[0009] 優選地，所述步驟（1)中羅丹明6G、水合肼和甲醇的比例為3g:lmL:50mL，所述第一 洗脫劑為正己烷:二氯甲烷：甲醇體積比為10:4:1的混合物。
[0010]優選地，所述步驟(2)中羅丹明6G酰肼化合物和2-醛基-8-羥基喹啉以及冰醋酸的 摩爾比為3: 2:0.1，所述溶劑為乙醇：乙醚體積比為1:1的混合物，所述第二洗脫劑為二氯甲 烷。
[0011]本發明第三方面涉及羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子用于水體樣品、煙草樣 品、活細胞內汞離子檢測的用途。
[0012]優選地，所述活細胞為Spill2活細胞(斜紋夜蛾細胞)及活線蟲體細胞。
[0013]本發明的有益效果：
[0014] 1、本發明的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子合成方法簡單、收率高；
[0015] 2、本發明的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子激發和發射光譜在可見區， 對溶劑極性不敏感，并且化學穩定性好；
[0016] 3、本發明的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子含有多個可與汞離子發生 絡合作用的胺基基團，可以形成多個氫鍵進而實現絡合識別作用，對汞離子有很好的選擇 性，對他+，1( +辦2+^2+，(：112+等常見金屬離子及其陰離子具有很好的抗干擾能力；
[0017] 4、本發明的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子絡合汞離子前后熒光發射 約有300倍的增長，檢測靈敏度高，且分辨時間短，可應用于環境水體樣品、煙草樣品、活細 胞內的汞離子檢測，具有廣泛應用前景；
[0018] 5、本發明基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子細胞滲透性好，對細胞本身毒 副作用小，可以實現活細胞內特別是Spill2活細胞(斜紋夜蛾細胞)及活線蟲體細胞內汞離 子的檢測。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的合成路線；
[0020] 圖2為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的1H-NMR譜圖；
[0021] 圖3為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的13C_NMR譜圖； [0022]圖4為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的HRMS(ESI)譜 圖；
[0023] 圖5為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在水溶液體系中 對不同常見金屬離子響應的紫外光譜圖；
[0024] 圖6為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在水溶液體系中 對不同常見金屬離子響應的熒光光譜圖；
[0025] 圖7為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在水溶液體系中 隨Hg2+濃度變化的紫外光譜圖；
[0026]圖8為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在含Hg2+的水溶 液體系中，在紫外光譜為533nm處的吸光度與相應汞離子濃度的擬合曲線圖；
[0027]圖9為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在水溶液體系中 隨Hg2+濃度變化的熒光光譜圖；
[0028]圖10為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在含Hg2+的水溶 液體系中，熒光光譜556nm處的熒光強度與相應汞離子濃度數據擬合曲線圖；
[0029] 圖11為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在水溶液體系 中對汞離子識別的干擾實驗之熒光光譜圖；其橫坐標表示不同離子存在條件下，分別加入 汞離子后的樣品瓶編號，其中橫坐標分別對應:a:空白對照，b: Ag+，c: Al3+，d: Cd2+，e : Co2+， f: Cr3+，g: Cu2+，h: Fe3+，i : Na+，j : Ni2+，k: Pb2+，1: Zn2+離子存在條件下，分別加入汞離子后在 556nm處的熒光強度；
[0030] 圖12為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在活細胞 Spill2內對汞離子識別圖片：（a)探針化合物(2〇ym〇l/L)自身熒光照片；（b)探針化合物(20 ymol/L)加入Hg 2+(300ymol/L)后熒光照片；（c)探針化合物（20ymol/L)加入Hg2+(600ymol/ L)后熒光照片；（(1)，（〇，（〇分別為( &)，（13)，（(3)對應明場照片；
[0031] 圖13為本發明所涉及的基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子在活線蟲體內 對汞離子識別圖片：（a)探針化合物(2〇ym 〇l/L)自身熒光照片；（b)用300ymol/L Hg2+預處理 5小時后，再加入20ymol/L探針化合物處理1小時后熒光照片；（c)用600ymol/L Hg2+預處理5 小時后，再加入20ymol/L探針化合物處理1小時后熒光照片；（d)，（e)，（f)分別為(a)，（b)， (c)對應明場照片。
【具體實施方式】
[0032] 實施例1:基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的合成 [0033]具體合成路線見圖1。
[0034] (1) 2-醛基-8-羥基喹啉的制備：取0.32g的2-甲基-8-羥基喹啉（2mmo 1)溶解到 20mL的二惡烷中。加熱到60°C，再稱取0.27g的Se02加入到上述溶液中，然后將溫度升至80 °C，將反應混合物在氮氣的保護下加熱回流10小時。反應結束后，將反應液冷卻至室溫，所 得沉淀用8mL的二惡烷和8mL的二氯甲烷清洗、過濾，并真空干燥。所得粗產物通過硅膠層析 柱，用石油醚：乙酸乙酯=9: l(v:v)洗脫，洗脫液經濃縮得到0.14g的淺黃色化合物。產率 40 · 5% ,Η-ΝΜ^δΟΟΜΗζ,ΟΧ^^δΙΟ^Ο,ΙΗ) ,8.31-8.33((1,1H)，8.15(s，lH) ,8.05-8.06 (d，1H)，7·6-7·64(m，1H)，7·42-7·44(m，1H)，δ7·2-7·3(m，1H)。
[0035] (2)羅丹明6G酰肼化合物的制備:稱取0.3g羅丹明6G(0.63mmo 1)，溶解到5mL的甲 醇中，再加入〇. lmL水合肼。回流4~6小時，得到絮狀沉淀。所得沉淀抽濾后，經硅膠層析柱， 用正己烷:二氯甲烷：甲醇= 10:4:1(V:V:V)洗脫。洗脫液經濃縮、干燥得羅丹明6G酰肼化合 物。1H-匪R(500MHz，CDC1 3):δ7.96-7·94(ι?，1H) ,7.46-7.44(m，2H) ,7.06-7·05(ι?，1H)，6·39 (s，2H)，6.26(s，2H)，3.57(s，4H)，3.23-3.20(m，4H)，l.96-1.88(s，6H)，l.36-1.25(m，6H)。
[0036] (3)基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子的合成:稱取0.21g 2-醛基-8-羥基 喹啉（1.2mmo 1)和0.307g羅丹明6G酰肼化合物(0.8mmo 1)溶解到沸騰的乙醇中，加入3滴冰 醋酸，將反應混合物在氮氣的保護下加熱回流8小時。所得黃色沉淀用乙醇：乙醚=l:l(v: v)的溶劑清洗并過濾，然后經硅膠層析柱，用二氯甲烷洗脫，濃縮洗脫液得〇. 23g橙黃色化 合物。iH-NMRHOOMHz,DMS〇-d6) :S9.87(s，lH)，8.69(s，lH)，8.24-8.22(d，lH) ,7.98-7.96 (d，lH)，7.87-7.85(d，lH)，7.62-7.57(m，2H)，7.40-7.38(d，2H)，7.33-7.31(d，lH)，7.09-7.05(t,2H),6.40(s,2H),6.27(s,2H),5.10(s,2H),3.17-3.12(m,4H),1.85(s,6H),1.23-1.19(t，6H) ;13C-NMR(100MHz，DMS0-d6)S:168.87，153.90，152.51，152.39，151.26，148.35， 145.98.138.54.137.00. 134.80.129.29.129.24.128.71.127.96.126.93.124.16.123.82， 118.86.118.26.117.46.112.79.105.10.96.58.66.02.32.00. 17.44.14.64.HRMS(ESI): calcd for C36H33N5〇3[M+H] + = 584.2583,found m/z 584.2650; [M+Na] + = 606.2476,found m/z 606.2477.其中，DMS〇-d6為氘代二甲基亞砜。相關譜圖見圖2~4。
[0037]實施例2:基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子對汞離子紫外檢測的選擇性 [0038] 采用DMS0(二甲基亞砜）：HEPES(4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液）（0.02mol/L，pH = 7.4) =6:4( v:v)溶液控制實驗條件。
[0039] 將基于羅丹明6G的汞離子檢測熒光探針分子用DMS0:HEPES = 6:4(V:V)的溶劑溶 解并定容到l〇〇mL的容量瓶中，配制成熒光探針分子濃度為20ymol/L的溶液。
[0040] 將樣品瓶分為12組，每組各樣品瓶分別加入5mL濃度為20ymol/L