基于罗丹明b、四亚乙基五胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了基于罗丹明B、四亚乙基五胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针及其制备方法和应用。具体而言，本发明首先使罗丹明B与四亚乙基五胺反应以形成性质稳定的螺环酰胺结构并引入含氮桥联片段，再与异硫氰酸苯酯反应以引入硫原子。利用汞离子的亲硫性，通过上述方案获得的新型罗丹明B-苯基硫脲衍生物RPTU的每一个分子能够结合四个汞离子，因而具备较高的选择性和检测灵敏度。该荧光探针分子可以在中性缓冲溶液，特别是水相中进行检测，还可以检测来自氯化汞的汞离子，具有更好的实用性。
【专利说明】基于罗丹明B、四亚乙基五胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针 及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机合成领域，具体涉及一种作为汞离子荧光探针材料使用的罗丹明 B-苯基硫脲衍生物及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 汞及汞盐不但在工业中使用得非常广泛，而且还来自海啸和火山喷发等自然现 象，它们可以通过多种途径进入水体、空气和土壤中，并且具有持久性、易迁移性和高度的 生物富集性，会对人体的中枢神经系统、消化系统和内脏器官造成极大危害，对呼吸系统、 皮肤、血液及眼睛也有一定的影响，所以是目前全球最引人关注的环境污染物之一(参见P. B. Tchounwou, W. K. Ayensu, N. Ninashvili, Review: environmental exposure to mercury and its toxicopathologic implications for public health, Environmental 7bzim7哗:r，2003,18:149-175)。因此，有效地检测或监控环境和生命体系中的汞已成为 近年来相关领域的研究热点。
[0003] 由于选择性好、灵敏高、操作简单、可以进行实时原位无损检测等优点，荧光探 针技术在环境和生命科学等多个领域正受到越来越多的关注。罗丹明类荧光分子因具 有激发和发射波长长、量子产率高、光稳定性好、响应机理独特、容易修饰等优点而成为 荧光探针最重要的荧光团之一。通过罗丹明结构中的羧基与含有伯氨基的试剂反应生 成内酰胺五元环，并引入N、o、s等识别位点得到无荧光的探针(参见J-S. mi，I-C. Hwang, K~S. Kim 等人，Rhodamine-based Hg2+_selective chemodosimeter in aqueous solution: fluorescent off-on, Crg. Zeii·，2007，9(5) :907-910 以及 C. Kaewtong， J. Noiseephum, Y. Uppa 等人，A reversible Em-FRET rhodamine-based chemosensor for carboxylate anions using a ditopic receptor strategy, New J. Chem. , 2010, 34:1104-1108)，通过探针结构中识别位点结合某种重金属或过渡金属离子，诱导探针的内 酰胺键断裂（即五元环打开）而荧光增强，从而实现对该离子的选择性识别。根据这一原理 已设计合成出很多罗丹明类荧光探针。
[0004] 然而，已报道的Hg2+荧光探针大多数是一个探针分子结合一个Hg2+，而且有的荧光 探针对于Hg 2+的选择性较差，灵敏度不高；有的选择性好、灵敏度高，但水溶性差，无法在水 相中完成检测；或者有的选择性好、灵敏度高，但合成困难。因此亟须一种新颖的、选择性 高、灵敏度高且能用于水相体系的罗丹明型Hg 2+荧光探针。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明旨在提供一种基于罗丹明B、四亚乙基五 胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针及其制备方法和应用。
[0006] 本发明的核心在于改变罗丹明B的细部结构，先使其与四亚乙基五胺反应以形成 性质稳定的螺环酰胺结构并引入含氮桥联片段，再与异硫氰酸苯酯反应以引入硫原子。利 用Hg2+的亲硫性，通过上述方案获得的新型罗丹明B-苯基硫脲衍生物RPTU (即罗丹明型 Hg2+荧光探针RPTU)的每一个分子能够结合四个Hg2+，因而具备较高的选择性和检测灵敏 度。
[0007] 首先，为了达到上述目的，本发明提供了一种如式（I)所示的罗丹明B-苯基硫脲 衍生物， (I)。
【权利要求】
1. 一种如式（I)所示的罗丹明B-苯基硫脲衍生物， (I)。
2. -种制备如权利要求1所述的罗丹明B-苯基硫脲衍生物的方法，其包括以下步骤： 1) 将罗丹明B溶于反应溶剂A中，然后按照罗丹明B与四亚乙基五胺的摩尔比为 1:1(Γ15的用量逐滴滴加四亚乙基五胺，滴加完毕后在7(T90°C下加热反应10-18小时，停 止反应，减压除去溶剂后用水洗涤，过滤并干燥，得到螺环酰胺中间体，
2) 将步骤1)中获得的螺环酰胺中间体和异硫氰酸苯酯按照1:8-14的摩尔比溶于反应 溶剂B中，在3(T60°C的条件下搅拌反应5~10小时，停止反应，减压除去溶剂后，经过纯化得 到罗丹明B-苯基硫脲衍生物，
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述罗丹明B与四亚乙基五胺 的摩尔比为1:12。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述反应溶剂A选自乙醇、异 丙醇、正丁醇中的任意一种。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)的反应温度为80°C，反应时间为 12小时。
6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述螺环酰胺中间体与异硫氰 酸苯酯的摩尔比为1:12。
7. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述反应溶剂B选自无水四氢 呋喃、无水乙腈中的任意一种。
8. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)的反应温度为30°C，反应时间为 6小时。
9. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述纯化为硅胶柱层析纯化， 洗脱剂采用体积比为1:5的乙酸乙酯/石油醚混合液。
10. 根据权利要求1所述的罗丹明B-苯基硫脲衍生物用于检测Hg2+的用途。
【文档编号】C07D491/107GK104098582SQ201410341369
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】徐冬梅, 洪苗苗 申请人:苏州大学