一种识别与分离汞离子的荧光探针及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种荧光探针及其制备方法和应用，特别是一种识别与分离汞离子的荧光探针及其制备方法和应用。

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，提供一种识别与分离汞离子的荧光探针及其制备方法和应用。本发明的荧光探针是一种新型的探针，具有低成本、高选择性、快速高效和可视化识别汞离子的特点，同时，还具有可分离汞离子和可循环利用的特点。

本发明的技术方案：一种识别与分离汞离子的荧光探针，其分子式为c194h158n24o12si8，结构式如附图1所示。

一种前述的识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

(1)将4-溴苯甲醛溶于乙醇溶液中，得a品；

(2)将2-乙酰吡啶、氢氧化钾和浓氨水溶于乙醇溶液中，得b品；

(3)将a品和b品在-5～5℃条件下混合，搅拌0.5-2h，然后回流1-2天，再在室温下搅拌1-2h，生成沉淀，滤出沉淀备用，得c品；

(4)用乙醇对c品进行重结晶，得中间产物d品；

(5)将八乙烯基-poss、d品和醋酸钯加入三乙胺中混合，将混合物密封在n2氛围下的高压反应釜中，在100-120℃反应18-32h，得e品；

(6)将e品用二氯甲烷溶解成悬液，得f品；

(7)将f品依次用水和饱和食盐水洗涤，得g品；

(8)将g品静置分层，收集二氯甲烷层，用无水硫酸镁干燥，然后过滤、旋干，最后用乙醇重结晶，得荧光探针。

前述的识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，所述4-溴苯甲醛、2-乙酰吡啶、氢氧化钾和浓氨水的质量体积比为0.9-1.2g:2g:1-2g:10-15ml。

前述的识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，所述步骤(4)和(8)中，是用无水乙醇进行重结晶。

前述的识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，所述步骤(5)中，是在每10-12ml三乙胺中加入100-150mg的八乙烯基-poss、700-730mg的d品和30-50mg的醋酸钯。

一种前述的识别与分离汞离子的荧光探针的应用，是用于水溶液中汞离子的识别和循环分离。

前述的识别与分离汞离子的荧光探针的应用，所述水溶液中汞离子的识别的具体方法是：将所述荧光探针溶于二氯甲烷溶液中，配制浓度为10μm的荧光探针二氯甲烷溶液，再将待测溶液滴入荧光探针二氯甲烷溶液中，当待测液中含汞离子时，产生黄绿色荧光沉淀，利用波长为340nm的光对荧光探针二氯甲烷溶液进行荧光激发时，荧光探针二氯甲烷溶液的最大发射波长424nm荧光强度原位猝灭；反之则说明待测液中不含汞离子。

前述的识别与分离汞离子的荧光探针的应用，所述水溶液中汞离子的循环分离的具体方法是：当识别到汞离子后，形成黄绿色荧光沉淀，将沉淀滤出后放入碱性硫化钠溶液中，用二氯甲烷萃取，生成黑色硫化汞沉淀，将黑色硫化汞沉淀滤除后又得到荧光探针二氯甲烷溶液，循环用于汞离子的识别和分离。

本发明的有益效果

本发明的荧光探针是一种新型的荧光探针，在识别汞离子的过程中，与传统的识别方法相比，具有成本较低的优点；同时，具有选择性高、快速高效和可视化识别汞离子的优点；此外，本发明的荧光探针在识别汞离子后还可以将汞离子进行分离回收，具有可分离汞离子的优点；同时，分离汞离子后的荧光探针溶液还可将汞离子脱除后循环利用，具有可循环利用的优点。

为进一步说明本发明的有益效果，发明人做了如下实验：

发明人配制了10um的荧光探针二氯甲烷溶液，并配制了100um的待识别样品水溶液，当待测液滴入荧光探针二氯甲烷溶液时出现了黄绿色荧光沉淀，荧光试剂的荧光激发的激发波长为340nm，当加入待识别样品水溶液摇匀后并识别到汞离子时，荧光试剂的荧光最大发散波长424nm荧光强度原位猝灭。

二、分离水中汞离子

发明人将汞离子与本发明探针溶液混合发生相互作用，产生了一种发出黄色荧光的不溶水以及二氯甲烷的化合物。所以发明人将得到的溶液进行离心操作，随后沉淀富集到离心管底部。弃去离心后的上层液体，向残余固体中加入硫化钠溶液，然后加入二氯甲烷，将溶液混合均匀，在底部生成了黑色沉淀，而上层的二氯甲烷的荧光颜色又转变为纯探针的荧光颜色，达到了汞离子的高效回收，以及探针的高效回收，重复利用的目的。

附图说明

图1为荧光探针分子的化学结构式；

图2为荧光探针分子的核磁氢谱图；

图3为荧光探针分子加入各类离子水溶液进行萃取操作后，二氯甲烷层荧光；

图4为荧光探针分子与含汞离子水溶液摇匀作用荧光图。

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1：一种识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，步骤如下：

(1)将1g4-溴苯甲醛溶于25ml乙醇溶液中，得a品；

(2)将2g2-乙酰吡啶、1.5g氢氧化钾和12ml浓氨水溶于25ml乙醇溶液中，得b品；

(3)将a品和b品在0℃条件下混合，搅拌1.2h，然后回流1.5天，再在室温下搅拌1.5h，生成沉淀，滤出沉淀备用，得c品；

(4)用无水乙醇对c品进行重结晶2次，得中间产物d品；

(5)将120mg八乙烯基-poss、715mgd品和40mg醋酸钯加入11ml三乙胺中混合，将混合物密封在n2氛围下的高压反应釜中，在110℃反应25h，得e品；

(6)将e品用二氯甲烷溶解成悬液，得f品；

(7)将f品依次用水和饱和食盐水洗涤，得g品；

(8)将g品静置分层，收集二氯甲烷层，用无水硫酸镁干燥，然后过滤、旋干，最后用无水乙醇重结晶，得荧光探针。

实施例2：一种识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，步骤如下：

(1)将0.9g4-溴苯甲醛溶于20ml乙醇溶液中，得a品；

(2)将2g2-乙酰吡啶、1g氢氧化钾和10ml浓氨水溶于20ml乙醇溶液中，得b品；

(3)将a品和b品在-5℃条件下混合，搅拌0.5h，然后回流1天，再在室温下搅拌1h，生成沉淀，滤出沉淀备用，得c品；

(4)用无水乙醇对c品进行重结晶2次，得中间产物d品；

(5)将100mg八乙烯基-poss、700mgd品和30mg醋酸钯加入10ml三乙胺中混合，将混合物密封在n2氛围下的高压反应釜中，在100℃反应18h，得e品；

(6)将e品用二氯甲烷溶解成悬液，得f品；

(7)将f品依次用水和饱和食盐水洗涤，得g品；

(8)将g品静置分层，收集二氯甲烷层，用无水硫酸镁干燥，然后过滤、旋干，最后用无水乙醇重结晶，得荧光探针。

实施例3：一种识别与分离汞离子的荧光探针的制备方法，步骤如下：

(1)将1.2g4-溴苯甲醛溶于30ml乙醇溶液中，得a品；

(2)将2g2-乙酰吡啶、2g氢氧化钾和15ml浓氨水溶于30ml乙醇溶液中，得b品；

(3)将a品和b品在5℃条件下混合，搅拌2h，然后回流2天，再在室温下搅拌2h，生成沉淀，滤出沉淀备用，得c品；

(4)用无水乙醇对c品进行重结晶2次，得中间产物d品；

(5)将150mg八乙烯基-poss、730mgd品和50mg醋酸钯加入12ml三乙胺中混合，将混合物密封在n2氛围下的高压反应釜中，在120℃反应32h，得e品；

(6)将e品用二氯甲烷溶解成悬液，得f品；

(7)将f品依次用水和饱和食盐水洗涤，得g品；

(8)将g品静置分层，收集二氯甲烷层，用无水硫酸镁干燥，然后过滤、旋干，最后用无水乙醇重结晶，得荧光探针。

实施例4：一种识别汞离子的方法，是将实施例1-3所述的荧光探针溶于二氯甲烷溶液中，配制浓度为10μm的荧光探针二氯甲烷溶液，再将待测溶液滴入荧光探针二氯甲烷溶液中，当待测液中含汞离子时，产生黄绿色荧光沉淀，利用波长为340nm的光对荧光探针二氯甲烷溶液进行荧光激发时，荧光探针二氯甲烷溶液的最大发射波长424nm荧光强度原位猝灭；反之则说明待测液中不含汞离子。

实施例5：一种水溶液中汞离子的循环分离方法，是当识别到汞离子后，形成黄绿色荧光沉淀，将沉淀滤出后放入碱性硫化钠溶液中，用二氯甲烷萃取，生成黑色硫化汞沉淀，将黑色硫化汞沉淀滤除后又得到荧光探针二氯甲烷溶液，循环用于汞离子的识别和分离。