一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于分析化学领域，涉及一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制 备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 剧毒重金属汞被广泛用于工业生产流程中，它们大都最终转化成为阳离子而被排 放到自然界。汞离子可以通过食物链在生物组织里富积起来，从而对人和自然界造成巨大 的危害。因此，如何有效地检测汞离子对于生物化学、环境科学以及医学等都有着重大的意 义。迄今对于汞离子的检测人们已经发展出多种方法，如原子吸收光谱、原子发射谱等。然 而这些方法有着很多缺点，如样品需要预处理、检测不够快速、检测价格昂贵等。因此，在很 多重要的应用场合，人们迫切需要快速、准确、低成本并能选择性地分析检测这些重金属的 方法。化学传感器能够较好地满足以上几个要求。近几年来，设计和使用化学传感器来检 测铅汞离子逐渐成为一个新兴的研宄热点。
[0003] 文献报道汞离子的荧光分子探针合成方法复杂，并且成本高，合成的产物对汞离 子的检测处在可见光谱范围以外，不能通过肉眼观察到颜色的变化，必须要借助于昂贵的 检测仪器。另外，还存在如样品需要预处理、检测不够快速、水溶性差、检测价格昂贵等缺 点。因此，在很多重要的应用场合，人们迫切需要快速、准确、低成本并能选择性地分析检测 汞离子的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有问题，提出一种快速、准确、低成本的汞离子检测荧光分 子探针、制备方法及其应用，通过该分子探针可以选择性地检测出样品中的汞离子。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现
[0006] 1.本发明提供一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针，该分子探针化学式如 下I式所示：
[0007]
[0008] 其中，R1为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。
[0009] 2.上述1提供的水溶性糖类荧光分子探针，其中，所述糖配体为葡萄糖。
[0010] 3.本发明还提供上述1所述的水溶性糖类荧光分子探针的制备方法，该方法包括 如下步骤：
[0011] 将I. 5g的化合物1溶解在三氟乙酸中，室温下加入I. 9g的六亚甲基四胺，反应10 小时左右，反应进程用薄层色谱监测，反应完全后，浓缩，硅胶柱纯化，得到SOOmg质量分数 57 %的化合物2 ;
[0012]
[0013] 将350mg的化合物2溶在水中，室温下加入796mg的D-葡萄糖氨基盐酸盐和67mg 的氢氧化钠，反应5小时，然后过滤，洗涤，收集固体，得到592mg质量分数为97%的化合物 3,即为糖类荧光分子探针；
[0014]
[0015] 4.本发明还提供上述1或2所述的荧光分子探针在汞离子检测中应用，将汞离子 浓度分别配置成10-8Μ、10-7Μ、10-6Μ、10-5Μ、10- 4Μ、KT3M,然后分别加入等摩尔数的糖类荧光分 子探针，以肉眼观察颜色变化，汞离子溶液的颜色很快由黄色变为红褐色，获得关于汞离子 浓度与颜色变化的标准曲线。
[0016] 5.上述4所述的应用，其中，检测中保证纯水中汞离子的下限浓度为ΙΟ，，即该荧 光分子探针的灵敏度为10-7Μ。
[0017] 6.上述4所述的应用，其中，将待检测物溶解于纯水中，保证其中的汞离子的全部 溶解于水中形成样品水溶液，加入荧光分子探针，以肉眼观察颜色变化，当颜色由黄色变为 红褐色说明待检测物中含有汞离子；对照汞离子浓度标准曲线，确定样品水溶液中汞离子 的浓度，从而定量检测待检测物中汞离子的浓度。
[0018] 7.本发明还提供包括上述1或2所述的水溶性糖类荧光分子探针的检测试纸、检 测试剂盒或者便携式固体荧光分子探针的试剂。
[0019] 有益效果：
[0020] 1.糖类化合物在自然界中大量存在。由于含有多个羟基，因此这些化合物在水中 的溶解度很大，还能提高其生物相容性而且糖类化合物无毒无害，不会对环境造成二次污 染。结合糖类化合物的荧光配体具有无毒性和高溶解性。
[0021] 2.本发明提供的水溶性糖类荧光分子与经过试验，汞离子作用后会引起荧光强度 和溶液颜色的巨大变化，检测下限为可以达到10_7M，不需要借助仪器，通过颜色变化便可以 快速定性定量检测出样品中汞离子，可用于水中和生物组织内汞离子的快速定性检测，特 别适用于现场实时检测。
[0022] 3.通过 Na+、Ag+、Cat2+、Hg2+、Mg2+、Mn2+、Cu 2+、Pb2+、Cd2+、Cr2+、Fe2+、Fe 3+、Zn2+、Ni2+等 13种离子与汞离子对比试验，该水溶性糖类荧光分子对汞离子具有特异性，其他离子均不 产生变化。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，下列实施例中未注明具体条件的实验方 法，通常按照本领域的公知手段。
[0024] 旋光度在25°C时用Perkin-Elmer 241MC自动旋光仪测得。IH NMR由fcukerARX 400在⑶C13中测得，以四甲基硅为内标。质谱采用VG PLATFORM质谱仪，用ESI技术进样。 薄层色谱（TLC)由HF254硅胶板上用30% (v/v)的硫酸甲醇溶液或紫外（UV)检测器检测。 柱色谱采用100-200目的硅胶，用乙酸乙酯-石油醚（60-90°C )作为淋洗液，溶液在小于 60°C时减压蒸馏，以下未特别说明的化合物都是可商购或可参照文献制备的物质。
[0025] 实施例1 :
[0026] 水溶性糖类荧光分子探针的制备
[0027] (1)将I. 5g的化合物1溶解在三氟乙酸中，室温下加入I. 9g的六亚甲基四胺，反 应10小时左右。反应进程用薄层色谱监测。反应完全后，浓缩，硅胶柱纯化。乙酸乙酯和 石油醚为淋洗剂，得到SOOmg的质量分数为57%的化合物2。反应过程如下：
[0028]
[0029] (2)将350mg的化合物2溶在水中，室温下加入796mg的D-葡萄糖氨基盐酸盐和 67mg的氢氧化钠，一定温度下反应5小时左右。然后过滤，洗绦，收集固体，得到592mg的质 量分数为97%的化合物3,即为糖类荧光分子探针。反应过程如下：
[0030]
[0031] 实施例2:
[0032] 特异性检测
[0033] 将等摩尔量的糖类荧光分子探针和各种金属离子（Na+、Ag+、Cat2+、Hg 2+、Mg2+、Mn2+、 Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr2+、F e2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+)分别配成KT 4M的溶液，然后混合，观察溶液颜色的 变化。荧光分子探针溶液的颜色是黄色。荧光分子探针加入到各种离子溶液中后，汞离子 溶液的颜色很快由黄色变为红褐色，其他溶液的颜色几乎没什么变化或者变化不明显。通 过这个实验，可以看出所合成的糖类荧光分子探针对汞离子有很好的选择性，其他金属离 子不会造成干扰。
[0034] 实施例3
[0035] 灵敏度检测
[0036] 将汞离子浓度分别配置成10_8M、10_7M、10_ 6M、10_5M、10_4M、10_3M，然后分别加入等摩 尔数的糖类荧光分子探针，然后观察溶液颜色的变化，根据这个实验可以比较容易的得出， 汞离子的检测下限可以达到10_7M，而且颜色随着浓度的增大，逐渐加深，最后变成紫色。
[0037] 在520nm条件下，测试荧光度与汞离子浓度变化之间的关系，得出关于汞离子浓 度与荧光强度之间的标准曲线，从而可以定量测定待检测物中汞离子的浓度。
[0038] 可以知道，上述实施例仅为了说明发明原理而采用的示例性实施方式，然而本发 明不仅限于此，本领域技术人员在不脱离本发明实质情况下，可以做出各种改进和变更，这 些改进和变更也属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种检测隶离子的水溶性糖类巧光分子探针，其特征在于，该分子探针化学式如下 I式所示：其中，Ri为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。2. 权利要求1所述的水溶性糖类巧光分子探针，其特征在于：所述糖配体为葡萄糖。3. 权利要求1所述的水溶性糖类巧光分子探针的制备方法，其特征在于，该方法包括 如下步骤： 将1. 5g的化合物1，如式II所示，溶解在S氣己酸中，室温下加入1. 9g的六亚甲基 四胺，反应10小时左右，反应进程用薄层色谱监测，反应完全后，浓缩，硅胶柱纯化，得到 800mg质量分数57%的化合物2,如式III所示；将350mg的化合物2,如式m所示，溶在水中，室温下加入796mg的D-葡萄糖氨基盐 酸盐和67mg的氨氧化钢，反应5小时，然后过滤，洗漆，收集固体，得到592mg质量分数为 97%的化合物3,即为糖类巧光分子探针，如式IV所示；4. 权利要求1或2所述的巧光分子探针在隶离子检测中应用，其特征在于：将隶离子 浓度分别配置成1(T8M、1(T7M、1(T6M、1(T5M、1(T4M、1(T3M，然后分别加入等摩尔数的糖类巧光分 子探针，W肉眼观察颜色变化，隶离子溶液的颜色很快由黄色变为红褐色，检测隶离子不同 浓度下的巧光光谱，获得关于隶离子浓度与颜色变化的标准曲线。5. 权利要求4所述的应用，其特征在于：检测中保证纯水中隶离子的下限浓度为1(T7M， 即该巧光分子探针的灵敏度为ICTm。6. 权利要求4所述的应用，其特征在于：将待检测物溶解于纯水中，保证其中的隶离子 的全部溶解于水中形成样品水溶液，加入巧光分子探针，W肉眼观察颜色变化，当颜色由黄 色变为红褐色说明待检测物中含有隶离子；对照隶离子浓度标准曲线，确定样品水溶液中 隶离子的浓度，从而定量检测待检测物中隶离子的浓度。7. 包括权利要求1或2所述的水溶性糖类巧光分子探针的检测试纸、检测试剂盒或者 便携式固体巧光分子探针的试剂。
【专利摘要】本发明属于分析化学领域，涉及一种检测汞离子的水溶性糖类荧光分子探针、制备方法及其应用。该分子探针化学式如式I所述，其中，R1为糖基配体，包括所有的糖类化合物及其衍生物。该探针通过引入糖类化合物，不但能够增加探针化合物的水溶性，还能提高其生物相容性；通过颜色变化便可以快速定性定量检测出样品中汞离子，该探针对汞离子的检测下限为10-7M，可用于水中和生物组织内汞离子的快速定性检测，特别适用于现场实时检测。
【IPC分类】C09K11/06, C07H15/26, C07H1/00, G01N21/78, G01N21/64
【公开号】CN104927837
【申请号】CN201510227828
【发明人】魏国华, 杜宇国, 陈一荣
【申请人】南京荣宇生物科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月6日