组氨酸甲酯修饰的芘化合物及其合成方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及组氨酸甲酯修饰的芘化合物及合成方法、应用、回收方法以及检测汞 离子浓度的方法。
【背景技术】
[0002] 汞是一种有毒的重金属元素，广泛存在于环境介质和食物链中，其对人体的危害 性极大。汞一旦进入人体后可与蛋白质及酶系统中的巯基结合，抑制其功能，甚至使其失 活。另外汞对大脑、泌尿系统和骨骼也有重大的损伤，尤其当青少年体内含有较高浓度的 汞，会对日后的生长发育造成严重且不可逆的伤害。长期以来，由汞所带来的环境污染事件 累见不鲜，从最著名的日本水俣事件，到中国贵州铜仁汞污染事件，无一不提示我们汞污染 的危害正日益扩大。汞的检测方法有冷原子吸收光谱法、分光光度法、电化学法以及荧光探 针法等。然而，与传统方法相比，荧光探针法具有操作简便、对仪器设备要求不高、能够实时 原位检测的优点，并且其高灵敏度、高选择性更是日益受到人们的关注。由于汞大多数存在 于环境水体系中，因此设计合成一种能够在水溶液中高效灵敏地检测汞离子的荧光探针显 得尤其重要。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个目的在于提供一种新的化合物，命名为组氨酸甲酯修饰的芘化合 物。
[0004] 本发明的另一个目的在于提供组氨酸甲酯修饰的芘化合物作为检测汞离子荧光 离子探针的应用。
[0005] 本发明的再一个目的在于提供一种基于组氨酸甲酯修饰的芘化合物的汞离子浓 度的检测方法。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种组氨酸甲酯修饰的芘化合物的回收方法。
[0007] 本发明所采取的技术方案是：
[0008] 组氨酸甲酯修饰的芘化合物，其结构式如式I所示：
[0009]
[0010] 组氨酸甲酯修饰的芘化合物的合成方法，包括以下步骤：
[0011] 1)冰盐浴下，将甲醇、二氯亚砜、组氨酸三者搅拌混和10-20min ;再于室温下搅拌 混和2-4h ;再于70-80°C下回流30-40min，冷却至室温，除甲醇，加乙醚析出固体物质，再于 0-6°C下冷却2-4h，析出沉淀，过滤取滤渣、干燥，得到组氨酸甲酯盐酸盐；
[0012] 2)将芘甲酸溶于二氯甲烷中，加入二氯亚砜，加热搅拌回流6~8h，反应完全后， 减压蒸去溶剂，得到芘甲酰氯；
[0013] 3)将组氨酸甲酯盐酸盐溶液和缚酸剂混合，再将芘甲酰氯溶液滴入其中，在室温 下反应完全，抽滤并除去溶剂得到粗产物，用二氯甲烷溶解粗产物，水洗涤至水层呈中性， 除去缚酸剂，有机层用干燥剂干燥，抽滤，蒸干滤液，将得到的粗产品进行柱层析分离提纯， 即得组氨酸甲酯修饰的芘化合物，也称为芘甲酰组氨酸甲酯。
[0014] 进一步的，上述缚酸剂为胺类缚酸剂。
[0015] 进一步的，上述步骤3)中柱层析所用的展开剂为乙酸乙酯和甲醇按体积比40 : (〇~2)的的混合物。
[0016]组氨酸甲酯修饰的芘化合物在汞离子检测中的应用。
[0017]-种检测汞离子浓度的方法，步骤为：
[0018] 1)制作标准曲线：将不同标准浓度的汞离子溶液分别加入到权利要求1所述的组 氨酸甲酯修饰的芘化合物制成的溶液中，记录汞离子浓度与溶液的荧光变化量，制作汞离 子浓度对荧光变化量的标准曲线；
[0019] 2)检测记录：将含有汞离子的待测溶液加入到组氨酸甲酯修饰的芘化合物制成 的溶液中，记录溶液的荧光变化量；
[0020] 3)计算：根据标准曲线计算待测溶液中汞离子的浓度。
[0021] 进一步的，上述步骤2)的具体为：将含有汞离子的待测溶液加入到已知浓度的组 氨酸甲酯修饰的芘化合物溶液中，待测溶液的加入量为使得组氨酸甲酯修饰的芘化合物溶 液的荧光达到最大的淬灭值，记录该荧光变化量。
[0022] 组氨酸甲酯修饰的芘化合物的回收方法，包括以下步骤：将含有汞离子的组氨酸 甲酯修饰的芘化合物溶液中加入络合剂水溶液，搅拌均匀，用有机溶剂萃取，收集有机相并 去除有机溶剂即可。
[0023] 进一步的，上述有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、苯中至少一种。
[0024] 进一步的，上述络合剂为EDTA。
[0025] 本发明的有益效果是：
[0026] 本发明的组氨酸甲酯修饰的芘化合物可以在水溶液中特异性检测汞离子，制成探 针，且抗干扰性强，灵敏度高，可以回收，绿色环保。
[0027] 具体来说：
[0028] 本发明的组氨酸甲酯修饰的芘化合物一芘甲酰组氨酸甲酯可以很容易地配制成 水溶液，并能方便检测汞离子浓度，而且灵敏性较高，操作也很方便。
[0029]用芘甲酰组氨酸甲酯进行检测汞离子时，荧光表现出很强的淬灭，并且其他常见 的碱金属、碱土金属、重金属对它的检测没有影响，表现出检测汞离子的特异性。
[0030]芘甲酰组氨酸甲酯进行检测汞离子时，可以利用EDTA进行回收，这样可以循环利 用此荧光离子探针，有利于环保，这对芘甲酰组氨酸甲酯检测汞离子的推广应用具有重要 的意义。
【附图说明】
[0031] 图1是2.OX10 5mol/L的芘甲酰组氨酸甲酯溶液中加入不同物质的量浓度的汞离 子荧光图（激发波长为340nm);
[0032] 图2是2.OX10 5mol/L的芘甲酰组氨酸甲酯溶液加入各种不同的常见金属离子的 荧光变化图（激发波长为340nm);
[0033] 图3是2. OX 10 5mol/L的芘甲酰组氨酸甲酯溶液与汞离子产生荧光猝灭前后及加 入m)TA溶液后的荧光光谱图（激发波长为340nm)，a曲线为未加入汞离子的荧光曲线，b 曲线为加入汞离子后的荧光曲线，c曲线为加入EDTA溶液后的荧光曲线。
【具体实施方式】
[0034] 组氨酸甲酯修饰的芘化合物，其结构式如式I所示：
[0035]
[0036] 其化学名称为：芘甲酰组氨酸甲酯。
[0037] 如上式I结构式所示的化合物的合成方法，步骤如下：
[0038] 1)冰盐浴下，将甲醇、二氯亚砜、组氨酸三者搅拌混和10_20min ;再于室温下搅拌 混合2-4h ;再于70-80°C下回流30-40min，冷却至室温，除甲醇，加乙醚析出固体物质，再于 0-6°C下冷却2-4h，析出沉淀，过滤、干燥，得到组氨酸甲酯盐酸盐；
[0039] 2)将芘甲酸溶于二氯甲烷中，加入二氯亚砜，40°C加热搅拌回流7h，反应完全后， 减压蒸去溶剂，得到芘甲酰氯；
[0040] 3)将组氨酸甲酯盐酸盐制成溶液并和缚酸剂混合，再滴入芘甲酰氯的溶液，在室 温下充分反应，TLC监测反应进程，反应结束，抽滤并除去溶剂得到粗产物，用二氯甲烷溶解 粗产物，水洗涤至水层呈中性，除去缚酸剂，有机层用干燥剂干燥，抽滤，蒸干滤液，将得到 的粗产品进行柱层析分离提纯。
[0041] 优选的，所述的缚酸剂为胺类缚酸剂；
[0042] 最优选的，所述胺类缚酸剂为三乙胺。
[0043] 优选的步骤3)中，柱层析采用的方式为梯度洗脱，洗脱所用的展开剂为乙酸乙 酯、或者为乙酸乙酯和甲醇的混合物。
[0044] 更优选的，梯度洗脱所用的展开剂为乙酸乙酯与甲醇体积比依次为40:0、40:1、 40:2的混合物。
[0045] 一种检测汞离子浓度的方法，步骤为：
[0046] 1)制作标准曲线：将浓度为4~6mmol/L(优选为5mmol/L)的汞离子溶液加入到 浓度为I. 5X 10 5mol/L~2. 5X 10 5mol/L (优选为2. OX 10 5mol/L)花甲酰组氨酸甲酯溶液 中，配置汞离子浓度成梯度变化的芘甲酰组氨酸甲酯溶液，记录汞离子浓度与芘甲酰组氨 酸甲酯溶液的荧光变化量，制作汞离子浓度对荧光变化量的标准曲线；
[0047] 2)检测记录：再将含有汞离子的待测溶液加入到芘甲酰组氨酸甲酯溶液中（芘甲 酰组氨酸甲酯的浓度与步骤1)中的芘甲酰组氨酸甲酯溶液相同），记录该溶液的荧光变化 量；
[0048] 3)计算：根据标准曲线计算待测溶液中汞离子的浓度。
[0049] 步骤2)的具体为：将含有汞离子的待测溶液加入到已知浓度的芘甲酰组氨酸甲 酯溶液中，待测溶液的加入量为以使得芘甲酰组氨酸甲酯溶液的荧光达到最大的淬灭值， 记录该荧光变化量。
[0050] 组氨酸甲酯修饰的芘化合物的回收方法，步骤为：按照上述方法检测汞离子浓度 后，收集含有汞离子的组氨酸甲酯修饰的芘化合物溶液，向其中加入络合剂水溶液，搅拌均 匀，用有机溶剂萃取，收集有机相并去除有机溶剂即可。
[0051] 优选的，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、苯中至少一种。
[0052] 优选的，所述的络合剂为EDTA。
[0053] 优选的，EDTA水溶液的浓度和含有汞离子的芘甲酰组氨酸甲酯溶液中芘甲酰组氨 酸甲酯的浓度比值为（28-32) :1 ;E：DTA水溶液的用量为使得芘甲酰组氨酸甲酯溶液中的荧 光强度恢复到最大值。
[0054] 芘甲酰组氨酸甲酯在制备汞离子荧光探针中的应用；优选的，芘甲酰组氨酸甲酯 在制备汞离子特异性荧光探针中的应用。
[0055] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
[0056] 实施例1:
[0057] 芘甲酰组氨酸甲酯的合成
[0058] 芘甲酰组氨酸甲酯的合成路线如下所示：
[0059]
[0060] 芘甲酰组氨酸甲酯如合成路线中的式I所示，其具体合成步骤如下：
[0061] 1)在圆底烧瓶中加入5. Oml无水甲醇，冰盐浴中冷却5min，向其中滴加1.0 ml二 氯亚砜。滴加完毕后，将组氨酸固体l.〇g(6.45mmol) -次性加入到上述混合体