一种汞离子荧光探针化合物、制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分析化学技术领域，尤其涉及一种汞离子荧光探针化合物、制备方法 及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会和工业生产的不断发展，汞及其化合物已广泛应用于冶金、电子、医 疗卫生等产业领域。在上述工业生产中，由此产生的废弃物中约有2000~3000吨汞以不同 形式排放至环境当中。其中，单质形式的汞易于会发，产生的汞蒸气存在于空气中，人体通 过呼吸系统吸附和皮肤直接接触后，会引起神经系统中毒和肾脏中毒，严重危害人体健康； 以无机盐形式存在的汞离子，在微生物作用下可转化为甲基汞等有机汞，有机汞易于被人 体吸收，并且不易排出体外。在水生动物体内不断积累的有机汞，随着食物链等级的提高， 最终在人体内产生大量的累积，引起人类群体性汞中毒。例如，上世纪日本水俣病的爆发， 主要是由于食用甲基汞污染的鱼类，导致孕妇、胎儿、婴幼儿群体性畸形和病患。为此，EPA、 WHO对汞的不慎摄入量指定了严格标准，规定甲基汞摄入量低于l.Uig(Kg·d)，饮用水中无 机汞含量低于2ppb。所以，对于水体中及水生鱼类体内汞含量的测定具有重要的意义。 [0003]在已发展应用的检测汞离子方法主要有原子吸收/发射光谱、电感耦合等离子体 质谱、电化学方法等仪器分析方法，上述方法需要依赖复杂的样品处理过程，耗时较长。因 此，荧光分析法以其高灵敏度、高选择性和可实现原位实时跟踪的特点是近年来发展起来 的新型汞离子检测方法。例如，罗丹明类荧光探针（ChenX，NamS，JouM，etal.， Org·Lett·，2008，10，5235-5238)，荧光素为母体和冠醚为识别单元的组合探针(YoonS， AlbersA,WoogA,etal.，J.Am.Chem.Soc.，2005,127,16030-16031)，比率型荧光探针 (ZhangX，LiaoY，QianX，Angew.Chem.，Int.Ed.,2008,47,8025-8029)〇
[0004] 基于汞离子与乙烯基之间特异性羟汞化反应和具有ESIPT机理的荧光母体，该发 明目的在于开发一种结构简单、易于制备，对汞离子具有高选择性和灵敏度的新型荧光探 针。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于提出一种分子结构简单、产率高、对萊离子具有良好的选 择性和灵敏性的汞离子荧光探针化合物。
[0006]本发明的另一个目的在于提出一种工艺简单、原料易得、易于实施的汞离子荧光 探针化合物的制备方法。
[0007]本发明的再一个目的在于提出一种汞离子荧光探针化合物的应用。
[0008]为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
[0009] -种萊离子焚光探针化合物，其化学分子式为C15H12N2O,分子结构式为：
[0010]
[0011] 优选的，所述汞离子荧光探针化合物是以2-(2'_羟苯基)苯并咪唑化合物为母体 结构，经过衍生化得到的。
[0012] 另一方面，本发明采用以下技术方案：
[0013] -种汞离子荧光探针化合物的制备方法，按下列步骤进行：
[0014]步骤A、将2-(2'-羟苯基)苯并咪唑溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，然后加入碳 酸钾反应，纯化后得到中间体；
[0015] 步骤B、将步骤A制备的中间体溶于二甲基亚砜，然后加入叔丁醇钾进行反应；
[0016] 步骤C、采用乙酸乙酯稀释溶液；
[0017]步骤D、用水和饱和食盐水依次洗涤步骤C得到的有机相；
[0018]步骤E、将步骤D中洗涤后的有机相进行干燥、旋蒸和纯化后获得最终化合物。
[0019]优选的，步骤A中的所述中间体的化学分子式为C15H13BrN20，
[0020]分子结构式为：
[0021]
[0022]优选的，所述最终化合物其化学分子式为C15H12N2O,分子结构式为：
[0023]
[0024]优选的，步骤A中，在惰性气体的保护下对加入碳酸钾后的有机相进行搅拌从而发 生反应；
[0025]优选的，在惰性气体的保护下对加入碳酸钾后的有机相进行搅拌从而发生反应后 进行步骤A2,步骤A2为，向获得的有机相中滴加二溴乙烷，然后升高温度进行反应；
[0026]优选的，升高温度为80°C;
[0027]优选的，步骤A2中的反应时间为10小时；
[0028] 优选的，步骤A2中的反应结束后，冷却至室温，进行步骤A3，步骤A3为，将冷却至室 温的溶液倒入水中，加入乙酸乙酯进行萃取；
[0029] 优选的，步骤A3后进行步骤A4,步骤A4为，对步骤A3获得的有机相用饱和食盐水冲 洗后用无水Na2S〇4干燥；
[0030]优选的，步骤A4后进行步骤A5,步骤A5为对步骤A4中干燥后的有机相进行旋蒸并 采用硅胶柱进行纯化获得所述中间体；
[0031] 优选的，2_(2'_羟基苯基)苯并咪唑与碳酸钾的摩尔比为1:3;
[0032] 优选的，2- (2 羟基苯基)苯并咪唑与二溴乙烷的摩尔比为1:10。
[0033]优选的，步骤B中，中间体与叔丁醇钾的摩尔比为1:1.5;
[0034]优选的，步骤B中，反应时间为4小时。
[0035] 优选的，步骤E中，采用无水硫酸钠对步骤D中洗涤后的有机相进行干燥。
[0036] 优选的，步骤E中纯化采用的洗脱剂为乙酸乙酯和正己烧，比例为1: 1。
[0037] 再一方面，本发明采用以下技术方案：
[0038] -种汞离子荧光探针化合物的应用，所述汞离子荧光探针用于水环境体系中汞含 量传感检测，所述的传感检测是荧光强度检测。
[0039]本发明的有益效果为：
[0040]本发明提供的汞离子荧光探针化合物分子结构简单、产率高、对汞离子选择性好、 灵敏度高、抗其他金属离子干扰能力强，是一种理想的汞离子传感分子。
[0041] 本发明提供的汞离子荧光探针化合物的制备方法工艺简单、原料易得、易于实施 且探针产率高。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明提供的汞离子荧光探针化合物的合成路线图。
[0043]图2为本发明提供的汞离子荧光探针化合物与汞离子反应识别机理示意图；
[0044]图3为本发明提供的汞离子荧光探针化合物的荧光强度和汞离子的滴定曲线图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0046] 本发明提出一种以2_(2'_羟苯基)苯并咪唑为荧光团（即母体结构)经过衍生化得 到的汞离子荧光探针化合物，其化学分子式为，分子结构式为：
[0047]
[0048] 从而实现对汞离子的高选择性和高灵敏性的检测。
[0049] 进一步的，本发明还提供了上述汞离子荧光探针化合物的制备方法，如图1所示， 其制备方法具体按下列步骤进行：
[0050] 步骤A1、将2-(2'_羟苯基)苯并咪唑（0.35mmol)溶解于5mLN，N-二甲基甲酰胺溶 液中，然后加入碳酸钾（1.05mmol)，在惰性气体的保护下对加入碳酸钾后的有机相进行搅 拌从而发生反应；
[0051