可定量检测汞离子和甲基汞的小分子荧光探针的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汞离子和甲基汞的检测，具体涉及可定量检测汞离子和甲基汞的小分 子荧光探针。
【背景技术】
[0002] 汞是一种广泛存在于环境中的重金属元素，主要来源包括海底火山爆发、化石燃 料燃烧以及固体废料焚烧。汞在氯碱工业、造纸业、采金业中被广泛应用。汞还被用来制 造电气开关、医疗设备、荧光灯、弧光灯、红外敏感半导体HgCdTe合金、工业催化剂、银汞合 金、防污防霉涂料、化妆品、杀虫剂和防腐剂等。部分工业用汞被最终排放到了环境中造成 污染。
[0003] 环境中的汞主要以汞单质（Hg)、汞离子（Hg2+)及甲基汞（MeHg+)的形式存在。液 态的汞单质毒性很低，主要是它无法通过皮肤接触或者胃肠道被人体吸收。然而，它的蒸汽 很容易通过肺泡膜进入人体并在红细胞及肝脏细胞中被过氧化氢酶氧化成剧毒的Hg2+。大 气中的汞单质可以被空气中的臭氧、羟基自由基等氧化为Hg2+，然后随降雨到地面及土壤， 并最终在各类水体中积累。部分水中的Hg2+被水生微生物转成为对人体毒性更大的MgHg+。 甲基汞具有强亲脂性，并可以通过食物链积累。最终，汞离子和甲基汞可以通过呼吸，饮水 或进食等途径进入人体。
[0004]Hg2+和MeHg+可以抑制包括硫氧还蛋白还原酶、谷胱甘肽过氧化酶、硫氧还蛋白谷 胱甘肽还原酶等含硒酶。而这些酶在预防及修复体内的各种氧化剂对机体的损伤起关键作 用。汞也可以抑制钠离子钾离子通道的三磷酸腺苷酶来扰乱细胞能量代谢。甲基汞与半 胱氨酸结合可以通过胎盘并对发育中的胎儿神经发育造成伤害，导致死胎或者生育畸形。 汞中毒的临床症状包括牙龈炎、呕吐、腹泻、甲状腺肿大、炎症、呼吸困难、心理变化、感知障 碍、神经紊乱、循环系统混乱或者肾衰竭。
[0005] 大范围的汞中毒在日本、伊朗、巴基斯坦、危地马拉、加纳、前南斯拉夫、阿根廷等 国家发生，造成了严重的后果。因此，限制工业中汞的使用已经达成全球性的一致认同，并 通过实时监控环境、水及食物中的汞离子和甲基汞弄态度对于保障公众的健康具有重要意 义。
【发明内容】
[0006] 我们开发了一系列的小分子荧光探针，可用于定量检测汞离子和甲基汞。相比已 有探针，本发明的小分子荧光探针对二者汞离子和甲基汞都有极高的检测灵敏性，对汞离 子和甲基汞的检测限分别达到了 4. 6pM和160pM。
[0007] 因此，本发明第一方面提供下式I所示的化合物：
[0008]
[0009] 式中，&和R2独立选自任选取代的Cl-C6直链或支链烷基。
[0010] 在一个具体实施例中，札和R2各自独立选自C1-C4直链或支链烷基。
[0011] 在一个具体实施例中，&和R2各自独立选自任选地被1 一 2个选自羧基（-C00H)、 氨基（-NH2)、C1-C4烷氧基、卤素、羟基、以及C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直链 或支链烷基。
[0012] 在一个具体实施例中，&和R2各自独立选自任选地被1 一 2个选自羧基、氨基和 C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直链或支链烷基。
[0013] 在一个具体实施例中，&和R2各自独立选自任选地被1一2个选自羧基、氨基和 C1-C3烷氧基羰基的取代基取代的甲基、乙基和丙基。
[0014]在一个具体实施例中，札和R2各自独立选自甲基、乙基、-CH2-C00Me、-CH2-C00H 和-ch2nh2〇
[0015] 在一个具体实施例中，式I化合物选自：
[0016]
[0017] 本发明第二方面提供一种检测组合物，该组合物含有本发明式I的化合物和溶 剂。
[0018] 在一个具体实施例中，所述溶剂为溶解本发明化合物并适用于汞离子和/或甲基 汞的检测的各种溶剂。
[0019] 在一个具体实施例中，所述溶剂为含有HEPES缓冲液和DMS0的混合溶液。
[0020] 在一个具体实施例中，所述HEPES缓冲液的浓度为5-15mM，pH= 7. 4。
[0021] 在一个具体实施例中，所述HEPES缓冲液的浓度为10mM，pH= 7. 4。
[0022] 在一个具体实施例中，HEPES缓冲液与DMS0的体积比为85~98 :15 :2。
[0023] 在一个具体实施例中，HEPES缓冲液与DMS0的体积比为95 :5。
[0024] 在一个具体实施例中，所述检测组合物中，本发明化合物的浓度为5-50μM，优选 为 5-20μΜ。
[0025] 在一个具体实施例中，所述检测组合物含有浓度为5 - 15μΜ的本发明式I化合 物、HEPES缓冲液与DMS0,其中，HEPES缓冲液的浓度为10mM，pH= 7. 4,HEPES缓冲液与 DMS0的体积比为90~98 :10 :2。
[0026] 本发明第三方面提供一种检测试剂盒，所述试剂盒含有本发明式I的化合物，或 本发明的检测组合物。
[0027] 在一个具体实施例中，所述试剂盒还包括用于指导检测样品中的汞离子和甲基汞 的说明书。
[0028] 本发明还提供一种检测样品中的汞离子和/或甲基汞的方法，所述方法包括使本 发明式I化合物或本发明检测组合物与样品接触，并检测紫外可见光谱或荧光发射光谱信 号。
[0029] 在一个具体实施例中，所述检测方法包括检测紫外可见光谱在350纳米处的吸收 强度。
[0030] 在一个具体实施例中，所述检测方法包括检测荧光发射光谱中410纳米处的发射 强度。
[0031] 在一个具体实施例中，所述检测方法中，紫外可见光谱在350纳米处的吸收强度 的汞离子和/或甲基汞的浓度成正比。
[0032] 在一个具体实施例中，所述检测方法中，荧光发射光谱中410纳米处的发射强度 和汞离子和/或甲基汞的浓度成正比。
[0033] 本发明还包括下式II化合物：
[0034]
[0035] 式中，&和R2独立选自任选取代的C1-C6直链或支链烷基。
[0036] 在一个具体实施例中，札和R2各自独立选自C1-C4直链或支链烷基。
[0037]在一个具体实施例中，&和R2各自独立选自任选地被1 一 2个选自羧基（-C00H)、 氨基（-NH2)、C1-C4烷氧基、卤素、羟基、以及C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直链 或支链烷基。
[0038] 在一个具体实施例中，&和R2各自独立选自任选地被1一2个选自羧基、氨基和 C1-C4烷氧基羰基的取代基取代的C1-C4直链或支链烷基。
[0039] 在一个具体实施例中，&和R2各自独立选自任选地被1一2个选自羧基、氨基和 C1-C3烷氧基羰基的取代基取代的甲基、乙基和丙基。
[0040] 在一个具体实施例中，札和R2各自独立选自甲基、乙基、-CH2-C00Me、-CH2-C00H 和-ch2nh2〇
[0041] 在一个具体实施例中，式II化合物选自：
[0042]
[0043] 本发明还包括式II化合物在制备式I化合物中的用途。
【附图说明】
[0044] 图1:本发明探针Hg410b及其检测产物1的化学结构。
[0045] 图2 :a)探针Hg410b和Hg2+的荧光滴定图；b)探针Hg410b和Hg2+的荧光滴定中 410b纳米处荧光发射强度随Hg2+当量变化情况；c)探针Hg410b和MeHg+的荧光滴定图；d) 探针Hg410b和MeHg+的荧光滴定中410b纳米处荧光发射强度随MeHg+当量变化情况。
[0046] 图3:探针Hg410b检测Hg2+和MeHg+的动力学曲线。
[0047] 图4:向探针Hg410a的溶液中加入含有汞离子的样品，固定荧光激发波长360纳 米，检测在410纳米处的荧光发射强度随汞离子当量的变化情况。
【具体实施方式】
[0048] 本发明涉及使用本发明式I化合物检测样品中的汞离子和/或甲基汞：
[0049]
[0050] 式中，&和R2独立选自任选取代的C1-C6直链或支链烷基。
[0051] "烷基"在本文中指支链或直链饱和烃基。在一些实施方式中，烷基含有1一6个 碳原子，在优选的实施例中，烷基含有1 一 4个碳原子，在更优选的实施例中，烷基有1 一 3 个碳原子。烷基的例子有甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基等。
[0052] "烷氧基"指被烷基取代的氧基，通常含有1一6个碳原子，优选含有1一4个碳原 子，更优选含有1 一 3个碳原子。烷氧基的例子包括但不限于甲氧基、乙氧基等。
[0053] "羰基"指 "_C(0)_" 基团。
[0054] "任选取代"指基团可任选地被1 一 3个，优选1 一 2个，更优选1个取代基取代； 取代基可以是例如羧基（-C00H)、氨基（-NH2)、C1-C4烷氧基、卤素、羟基、以及C1-C4烷氧基 撰基。
[0055] "卤素"指氟、氯、溴和碘，优选氟和氯。<