顯色-熒光探針的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種隸離子(Hgh)檢測劑，具體設(shè)及一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物的 快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探針的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在全球工業(yè)化進(jìn)程當(dāng)中，人為活動造成環(huán)境中的重金屬離子含量日益增加，污染 范圍也日益擴(kuò)大。我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質(zhì)的污染率高達(dá)80.1% [周懷東，彭文啟等.水環(huán)境與水環(huán)境修復(fù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005]。早在80年代 初的調(diào)查中就發(fā)現(xiàn)，在金沙江、湘江、劑運(yùn)河、錦州灣等許多水體均有不同程度的重金屬污 染，其中嚴(yán)重地段的水相重金屬濃度高達(dá)幾百ppb，沉積物中重金屬濃度達(dá)上千ppm陽0 K C, Hui K C C. Chemical contamination of the East River (Dongjiang) and its implication on sustainable development in the Pearl River Delta. Environment International, 2001，26 (5，6): 303-308]。2003年黃河、淮河、松花江、迂河等十大流 域的流域片重金屬超標(biāo)斷面的污染程度均為超V類[胡必彬.我國十大流域片水污染現(xiàn)狀 及主要特征.環(huán)境科學(xué)，2003, 25: 15-17]。2012年1月15日，廣西龍江河拉浪水電站網(wǎng)箱 養(yǎng)魚出現(xiàn)少量死魚現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，龍江河宜州拉浪碼頭前200米水質(zhì)重金屬超標(biāo)80倍。 農(nóng)歷龍年春節(jié)，龍江河段檢測出重金屬隸含量超標(biāo)，使得沿岸及下游居民飲水安全遭到嚴(yán) 重威脅。運(yùn)個事件的起因是兩個廠家違法排污導(dǎo)致隸泄漏量達(dá)到約20噸。
[0003] 隸是一種危害極大的環(huán)境污染物，近年來我國《重金屬污染綜合防治規(guī)劃》和Γ十 二五"重點區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控規(guī)劃》都把隸的污染及其綜合防治列入重點領(lǐng)域。規(guī)劃中 明確指出："十二五"期間，要建立典型燃煤機(jī)組排放清單的計算模型，開展燃煤電廠大氣隸 排放在線監(jiān)測試點工作;盡量早日開發(fā)試點項目，在煙氣除塵、脫硫、脫硝的同時，控制隸污 染，實現(xiàn)多污染物的聯(lián)合控制，并對項目的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境效益進(jìn)行總體評估。環(huán)境保護(hù) 部也提出了推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的指導(dǎo)意見，加強(qiáng)能源清潔利用，嚴(yán)格控制燃煤污染的 排放，研制火電機(jī)組煙氣除塵、脫硫、脫硝和除隸等多污染物協(xié)同控制技術(shù)，加大重點污染 物防治力度。
[0004] 隸污染所產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，促進(jìn)了隸離子檢測技術(shù)的不斷研究與發(fā)展。常用的對 隸離子進(jìn)行檢測的方法有原子吸收/發(fā)射光譜法、原子巧光法、電感禪合等離子體法、X射線 巧光光譜法、電感禪合等離子質(zhì)譜法、電感禪合等離子體原子發(fā)射光譜法、免疫分析法、電 化學(xué)法、生物化學(xué)傳感器法等。運(yùn)些方法雖然各具優(yōu)點，但在實際使用中仍存在很大的弊 端，如靈敏度低、儀器昂貴W及操作復(fù)雜等，運(yùn)些方法需要?？诘膶嶒炇摇I(yè)的操作技術(shù) 人員和復(fù)雜的樣品前處理過程，耗費耗時，要求太高，況且對某些重金屬離子并不敏感，甚 至無法檢測等問題，不適用于日常生活中對水樣、±壤和食品等樣本的檢測，也不能滿足應(yīng) 對突發(fā)事件時的需要。在突發(fā)環(huán)境污染事件調(diào)查和流域區(qū)域尺度的生態(tài)風(fēng)險調(diào)查中，由于 區(qū)域范圍廣，需要采集的環(huán)境樣品數(shù)量大，迫切需要高通量的、實時的現(xiàn)場篩查技術(shù)。因此， 尋求一種簡單、快速、靈敏的重金屬離子定性定量檢測技術(shù)意義重大。
[0005] 其次，隸離子的種類多、含量低、樣品組成復(fù)雜、具有流動性和不穩(wěn)定性，根據(jù)環(huán)境 中隸離子的特點，決定了隸離子的分析技術(shù)和方法需要靈敏、準(zhǔn)確、實時、快速的分析。為了 減少中間環(huán)節(jié)，測得隸離子在環(huán)境中的含量和污染程度，要實時對污染物進(jìn)行定量檢測。目 前國際上環(huán)境檢測的發(fā)展方向為:在線、實時、簡便、易攜、靈敏度高，檢出限低、靈敏性好， 可用于復(fù)雜樣品的測量，可供大批量的檢測，能用于不同來源的環(huán)境樣品。
[0006] 另外，因為隸離子長期存在并持續(xù)污染著自然環(huán)境，在極其微量的情況下也會產(chǎn) 生不良后果，怎樣科學(xué)地評價環(huán)境隸離子的污染程度、怎樣防治污染等都離不開對隸離子 的含量分析，因此進(jìn)行微/痕量隸離子的分析具有非常重要的意義。
[0007] 近年來，基于離子誘導(dǎo)產(chǎn)生的顏色和巧光變化機(jī)理檢測金屬離子的顯色-巧光探 針技術(shù)由于具有靈敏度高、檢測限低、操作簡單、成本低等特點，已經(jīng)成為目前檢測隸離子 污染的重要手段[Mao J, He Q, Liu W S. An "off-on" fluorescence probe for chromium(III) ion determination in aqueous solution. Anal Bioanal Chemistry, 2010, 396: 1197-1203;Dong M, Wang Y W, Peng Y. Highly selective ratiomehic fluorescent sensing for 虹+ and respectively in aqueous media. Organic Letters, 2010，12: 5310-5313]，人們在利用分子識別原理設(shè)計各種金屬離子顯色-巧光 探針技術(shù)方面取得了極大的成功并廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。羅丹明 (化odamine)由于其出色的光譜性質(zhì)，如長波發(fā)散效應(yīng)、較高的巧光量子轉(zhuǎn)化率W及強(qiáng)摩爾 爭肖光系數(shù)[Hau 邑 land R P. A guide to fluorescent probes and labeling technologies. Invihogen Coloration, Karlsbad, CA, 2005]，因此成為了一種被廣 泛使用的顯色-巧光探針。近幾年來，利用羅丹明結(jié)構(gòu)中的簇基與伯氨反應(yīng)生成獨特的五元 環(huán)內(nèi)酷胺結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合重金屬離子，使原先不具有顏色、沒有巧光效應(yīng)的內(nèi)酷胺結(jié)構(gòu)分子 開環(huán)轉(zhuǎn)化為在可見光范圍內(nèi)有很強(qiáng)吸收能力且發(fā)出很強(qiáng)巧光的酷胺結(jié)構(gòu)，達(dá)到檢測某種重 金屬離子的報道日益增多。由于具有響應(yīng)機(jī)理獨特、檢測靈敏、干擾少等特點，基于羅丹明 類分子的顯色-巧光探針在重金屬和過渡金屬離子的檢測中得到了廣泛應(yīng)用，可檢測的重 金屬離子包括Cu 2%饑，Zn2% Hgh等。
[0008] 下式給出了羅丹明B與重金屬離子作用的示意路線。如下式所示，閉環(huán)結(jié)構(gòu)的羅丹 明分子摩爾吸光系數(shù)和巧光量子產(chǎn)率都非常低，幾乎沒有巧光。但當(dāng)連上識別基團(tuán)R后，在 幾基與識別基團(tuán)的協(xié)同作用下可與某種重金屬或過渡金屬離子發(fā)生作用，從而導(dǎo)致探針的 內(nèi)酷胺鍵斷裂，形成開環(huán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致分子的巧光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，實現(xiàn)對該離子的靈敏性識 別。
[0009] 羅丹明B內(nèi)酷胺結(jié)構(gòu)的成環(huán)與開環(huán)過程 但是目前研究較多的隸離子的顯色-巧光探針多采用有機(jī)基團(tuán)絡(luò)合金屬離子的原理， 因而顯色-巧光探針多為含有機(jī)雜環(huán)的分子，在水溶液中溶解度不甚理想。此外，微/痕量隸 離子與顯色-巧光探針的結(jié)合效果仍然不夠理想，因此檢測靈敏度和適用范圍受到許多限 審IJ，對于隸離子而言，尋找更靈敏、高效的檢測劑依然是擺在我們面前的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物 的快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探針制備方法。
[00·Μ]本發(fā)明提出的一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物的快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探針，首 先由羅丹明B與二乙締 Ξ胺進(jìn)行縮合酷化反應(yīng)，得到羅丹明B二乙締 Ξ胺衍生物;該羅丹明B 二乙締 Ξ胺衍生物再與嚷吩甲醒發(fā)生酷氯反應(yīng)，得到一種羅丹明B-嚷吩衍生物;該羅丹明 B-嚷吩衍生物的水-乙醇混合溶液可用作化顯色巧光探針，在該羅丹明B-嚷吩衍生物的 Hgh顯色-巧光探針的水-乙醇混合溶液中加入Hgh后，混合溶液的顏色由無色變?yōu)榉奂t色， 對應(yīng)的紫外-可見光吸收光譜中560 nm處的吸收峰隨著Hgh濃度的升高而增強(qiáng);該羅丹明B-嚷吩衍生物的快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探針對Hgh的響應(yīng)時間小于2分鐘，最低檢測限為 2.0X 10-7 mol/L，并可用于水環(huán)境中微/痕量Hgh的半定量檢測。
[001引本發(fā)明提出的一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物的快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探針的 制備方法，該羅丹明B-嚷吩衍生物的合成路線如下所示：
具體步驟如下： (1)稱取^10 g羅丹明B和20~200 mL醇溶劑加入到250 mL反應(yīng)瓶中，充分?jǐn)埌枋沽_丹 明B完全溶解，在保持?jǐn)埌璧那闆r下逐滴加入^10 mL二乙締 Ξ胺，在氮氣保護(hù)下于75~85°C 反應(yīng)4~40 h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)瓶冷卻至室溫，抽濾并旋蒸除去溶劑，所得淡棟色固體用40 ~400 mL二氯甲燒萃取2~4次，合并有機(jī)相，用水洗3~5次，用無水硫酸鋼干燥2~20小時，過 濾，收集濾液，旋蒸得橘黃色固體，再過柱層析分離(展開劑為甲醇:二氯甲燒=l:5，v/v)，得 到羅丹明B-二乙締 Ξ胺衍生物，產(chǎn)率為85%-95%。
[0013] (2)稱取0.5~5 g步驟（1)制得的羅丹明B-二乙締 Ξ胺衍生物和10~100 mL無水乙 醇加入到250 mL反應(yīng)容器中，充分?jǐn)埌枋雇耆芙?，再?.5~5 g 2-嚷吩甲醒溶解在2~20 mL無水乙醇中，使用恒壓滴液漏斗逐滴加入250 mL反應(yīng)容器中，在氮氣保護(hù)下于60~90°C 反應(yīng)4~24 h，反應(yīng)結(jié)束后旋蒸出無水乙醇，用10~100 ml二氯甲燒萃取2~4次，合并有機(jī)相， 再用水洗2~4次，得有機(jī)相，用無水硫酸鋼干燥^10小時，旋蒸出二氯甲燒，再過柱層析分離 (展開劑為甲醇:二氯甲燒=1:10，v/v)得淺黃色固體，即為羅丹明B-嚷吩衍生物，產(chǎn)率80%- 95〇/〇。
[0014] (3)稱取0.01~0.1 g步驟(3)制備的羅丹明B-嚷吩衍生物溶于100~1000 g水和醇 溶劑組成的混合溶液中得到一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物的快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探 針。
[001引本發(fā)明中，羅丹明B的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
本發(fā)明中，步驟（1)和(3)中所述醇溶劑采用乙醇、甲醇或異丙醇中任一種，步驟(3)中 所述水和醇溶劑的體積比為1:10~10:1，該羅丹明B-嚷吩衍生物具有良好的溶解度，達(dá)到 0.01~1 mmol/L，可用作一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物的快速響應(yīng)性Hgh顯色-巧光探針。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點是:①本發(fā)明為一種基于羅丹明B-嚷吩衍生物的快速響應(yīng)性Hgh顯 色-巧光探