一种识别汞离子的荧光探针及其制备和识别方法与流程

本发明涉及一种荧光探针及其准备方法和识别方法，特别涉及一种识别汞离子的荧光探针及其制备方法和识别方法。

背景技术：

汞是最危险的金属污染物之一，是一种典型的重金属离子，具有极强的毒性，可造成生物神经系统的永久性损伤。环境中的汞在空气中被氧化成水溶性的二价汞离子，汞离子一旦进入水环境，就会被细菌类微生物转化为有机的甲基汞，并在生物体内如鱼类快速积累从而进入食物链。甲基汞破坏人的神经系统，引起大脑受损、认知和运动紊乱等，震惊世界的“水俣病”就是有机汞中毒的一种类型。因此，发展高选择性、高灵敏度的hg²⁺检测方法对环境保护和人体健康至关重要。

目前很多分析方法已被用来测定汞离子，如原子吸收光谱法、电感藕合等离子体质谱法、冷原子荧光光度法、电感藕合等离子体原子发射光谱法、电化学方法以及紫外可见分光光度法等。尽管这些方法的灵敏度比较高，但都具有检测成本高、样品处理复杂、费时，不适用于实时和现场检测等缺点。由于荧光探针在选择性、检测成本等方面具有绝对的优势，目前设计和使用荧光探针来检测汞离子引起了分析工作者的广泛关注。设计合成对汞离子具有选择性的荧光探针，同时可实现对汞离子的可视法检测，这样高效精确的检测方法在环境、医学和生物学领域都有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种识别汞离子的荧光探针及其制备和识别方法。本发明能实现对汞离子的定性和定量分析，具有识别成本低、操作简单、结果可视、灵敏度高、选择性好等特点。

本发明的技术方案:一种识别汞离子的荧光探针，其分子式为：c34h31brn4o2，结构式如附图1所示。

一种根据权利要求1所述的识别汞离子的荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

(1)将4-溴苯甲醛溶于乙醇中，得到a物；

(2)将2-乙酰吡啶、氢氧化钾和氨水溶于乙醇中，得到b物；

(3)将a物和b物混合，在0～5℃搅拌1～3h，并在70-90℃回流10-30h，然后冷却至室温搅拌30～60min，将沉淀过滤，在乙酸中进行重结晶，得到c物；

(4)将c物、4-吡啶乙烯、醋酸钯和三苯基膦加入三乙胺中混合，将混合物密封在n2氛围下的高压反应瓶中，在100～120℃反应65～75h，将产物溶于氯仿中，然后旋干，用乙醇进行重结晶，得到d物；

(5)将d物加入n,n-二甲基甲酰胺中溶解，然后加入6-溴己酸，加热至75～85℃，反应30-40h，反应液中加入乙醚至其完全沉淀，抽滤，用乙醚洗涤两次，烘干，得到识别汞离子的荧光探针。

前述的识别汞离子的荧光探针的制备方法，所述乙醇的浓度大于95％。

前述的识别汞离子的荧光探针的制备方法，所述步骤(1)中，是在每15ml乙醇中加入0.5-1.5g4-溴苯甲醛；所述步骤(2)中，是在每20ml乙醇中加入1-1.5g2-乙酰吡啶、0.5-1.5g氢氧化钾和10-20ml氨水。

前述的识别汞离子的荧光探针的制备方法，所述步骤(4)中，每1000mgc物中混合250-350mg4-吡啶乙烯、50-70mg醋酸钯、150-250mg三苯基膦和15-25cm³三乙胺；旋干前，用蒸馏水洗涤有机相2-4次，再用饱和食盐水洗涤有机相2-4次，无水硫酸镁干燥0.5-2h。

前述的识别汞离子的荧光探针的制备方法，所述步骤(5)中，所用d物和6-溴己酸的物质的量之比为1:1。

一种前述的识别汞离子的荧光探针的识别方法，是将探针溶于dmso中，然后用二次水稀释，得荧光试剂，然后向试剂中滴入待识别样品，得样品溶液，对样品溶液进行荧光激发并测试分析荧光激发的荧光波长即可。

前述的识别汞离子的荧光探针的识别方法，所述荧光试剂中探针的浓度为10^-5mol.l^-1。

前述的识别汞离子的荧光探针的识别方法，所述荧光激发的波长为365nm，当加入待识别样品并识别到汞离子时，试剂的荧光最大发射波长由520nm蓝移至473nm。

本发明的有益效果

(1)本发明能够对水溶液中的hg²⁺进行定性和定量的分析；

(2)本发明为荧光探针，采用化学方法即可实现对汞离子进行识别检测，不需要昂贵的检测设备，检测成本低，且无需对样品进行特殊处理，操作简单；

(3)本发明通过荧光变化检测汞离子，结果通过荧光变化观察，具有结果可视的优点；

(4)其它常见的共存金属阳离子不干扰测定，抗干扰能力强，灵敏度高，选择性好。

为进一步说明本发明的有益效果，发明人做了如下实验：

一、定性分析测试

在浓度范围为10^-6～10^-4mol/l的荧光探针水溶液中，当激发波长为365nm时，荧光探针的最大发射波长是520nm，当荧光探针水溶液中加入hg²⁺后，荧光探针的最大发射波长从520nm蓝移至473nm，表现为蓝色荧光。

二、定量分析测试

1、荧光探针溶液的配制方法：称取6.08mg的探针，用dmso溶解，配制成体积为10ml，浓度为1.0×10^-3mol·l^-1的溶液，取1个100.0ml容量瓶，将配置好的探针溶液取1ml于容量内，用二次水稀释到刻度线，得到浓度为1.0×10^-5mol·l^-1的探针溶液。

2、称取优级纯的高氯酸汞、高氯酸镉盐配制成10ml水溶液，浓度都为1.0×10^-2mol·l^-1，根据需要用二次水逐级稀释。

3、取荧光试剂1.0×10^-5mol·l-1标准液，往比色皿里加入3ml荧光试剂，分别滴加入1.0×10^-3mol·l^-1hg²⁺离子溶液，引入荧光光谱进行测定，激发波长为365nm。

4、分别以hg²⁺离子浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标，得到工作曲线。

5、样品测定：取两个10.0ml容量瓶，分别加入荧光试剂1.0×10^-3mol·l^-10.1ml标准液，于两个容量中分别加入hg²⁺离子溶液，稀释至刻度，室温放置5分钟，引入3.0cm的石英比色皿进行荧光测定，根据荧光强度在工作曲线上查出样品浓度。检测识别的最低浓度值为1.0×10^-7mol·l^-1。

三、抗干扰试验

在探针浓度为1.00×10^-5mol·l^-1试剂中加入hg²⁺后荧光发生蓝移，再分别向荧光试剂中加入其他阳离子(zn²⁺,al³⁺,ca²⁺,fe²⁺,pb²⁺,ba²⁺,cu²⁺,ag⁺,fe³⁺,cr³⁺,li⁺,ni²⁺,k⁺,mg²⁺,co²⁺,na⁺,mn²⁺)，结果如附图3所示，只有hg²⁺能使荧光试剂的最大发射波长从520nm蓝移至473nm，荧光强度明显增强。

附图说明

图1为荧光探针的化学结构式；

图2为荧光探针的核磁氢谱图；

图3为荧光探针与不同金属离子作用的荧光光谱图；

图4为荧光探针在水中随着加入汞离子后的荧光变化图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

实施例1：一种识别汞离子的荧光探针，探针的分子式为：c34h31brn4o2，探针的结构式如附图1所示；核磁图谱如附图2所示。

实施例2：一种实施例1所述的探针的制备方法，步骤如下：

(1)在15ml乙醇中加入1g4-溴苯甲醛，得到a物；

(2)在20ml乙醇中加入1.21g2-乙酰吡啶、0.9g氢氧化钾和15ml氨水，得到b物；

(3)将a物和b物混合，在2℃搅拌1h，并在80℃回流20h，然后冷却至室温搅拌45min，将沉淀过滤，在乙酸中进行重结晶，得到c物；

(4)在1000mgc物中混合300mg4-吡啶乙烯、60mg醋酸钯、200mg三苯基膦和20cm³三乙胺，将混合物密封在n2氛围下的高压反应瓶中，在110℃反应70h，将产物溶于氯仿中，用蒸馏水洗涤有机相3次，再用饱和食盐水洗涤有机相3次，无水硫酸镁干燥1h，然后旋干，用乙醇进行重结晶，得到d物；

(5)将d物加入n,n-二甲基甲酰胺中溶解，然后加入6-溴己酸，控制d物和6-溴己酸的物质的量之比为1:1，加热至80℃，反应35h，反应液中加入乙醚至其完全沉淀，抽滤，用乙醚洗涤两次，烘干，得到识别汞离子的荧光探针。

实施例3：一种实施例1所述的探针的制备方法，步骤如下：

(1)在15ml乙醇中加入0.5g4-溴苯甲醛，得到a物；

(2)在20ml乙醇中加入1g2-乙酰吡啶、0.5g氢氧化钾和10ml氨水，得到b物；

(3)将a物和b物混合，在0℃搅拌3h，并在70℃回流30h，然后冷却至室温搅拌30min，将沉淀过滤，在乙酸中进行重结晶，得到c物；

(4)在1000mgc物中混合250mg4-吡啶乙烯、50mg醋酸钯、150mg三苯基膦和15cm³三乙胺，将混合物密封在n2氛围下的高压反应瓶中，在100℃反应65h，将产物溶于氯仿中，用蒸馏水洗涤有机相2次，再用饱和食盐水洗涤有机相2次，无水硫酸镁干燥0.5h，然后旋干，用乙醇进行重结晶，得到d物；

(5)将d物加入n,n-二甲基甲酰胺中溶解，然后加入6-溴己酸，控制d物和6-溴己酸的物质的量之比为1:1，加热至75℃，反应40h，反应液中加入乙醚至其完全沉淀，抽滤，用乙醚洗涤两次，烘干，得到识别汞离子的荧光探针。

实施例4：一种实施例1所述的探针的制备方法，步骤如下：

(1)在15ml乙醇中加入1.5g4-溴苯甲醛，得到a物；

(2)在20ml乙醇中加入1.5g2-乙酰吡啶、1.5g氢氧化钾和20ml氨水，得到b物；

(3)将a物和b物混合，在5℃搅拌1h，并在90℃回流10h，然后冷却至室温搅拌60min，将沉淀过滤，在乙酸中进行重结晶，得到c物；

(4)在1000mgc物中混合350mg4-吡啶乙烯、70mg醋酸钯、250mg三苯基膦和25cm³三乙胺，将混合物密封在n2氛围下的高压反应瓶中，在120℃反应65h，将产物溶于氯仿中，用蒸馏水洗涤有机相4次，再用饱和食盐水洗涤有机相4次，无水硫酸镁干燥2h，然后旋干，用乙醇进行重结晶，得到d物；

(5)将d物加入n,n-二甲基甲酰胺中溶解，然后加入6-溴己酸，控制d物和6-溴己酸的物质的量之比为1:1，加热至85℃，反应30h，反应液中加入乙醚至其完全沉淀，抽滤，用乙醚洗涤两次，烘干，得到识别汞离子的荧光探针。

实施例5：一种识别汞离子荧光探针的识别方法，将探针溶于dmso中，然后用二次水稀释，配制成浓度为1.00×10^-5mol·l^-1的溶液，然后向试剂中滴入待识别样品，用365nm作为激发波长，当加入待识别样品并识别到hg²⁺时，试剂的荧光最大发射波长由520nm蓝移至473nm，证明对其有识别作用。