显色-荧光探针的制备方法
【技术领域】
[000。 本发明设及一种隶离子（Hg")检测剂，具体设及一种基于罗丹明B-己二胺-肉 桂酸衍生物的高选择性Hg2+显色-巧光探针的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在全球工业化进程当中，人为活动造成环境中的重金属离子含量日益增加，污染 范围也日益扩大。我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80. 1% [周怀东，彭文启等.水环境与水环境修复.北京：化学工业出版社，2005]。早在80年 代初的调查中就发现，在金沙江、湘江、萄运河、锦州湾等许多水体均有不同程度的重金属 污染，其中严重地段的水相重金属浓度高达几百ppb，沉积物中重金属浓度达上千ppm出0 KC,HuiKCC.ChemicalcontaminationoftheEastRiver(Dongjiang)andits implicationonsustainabledevelopmentinthePearlRiverDelta.Environment International, 2001，26 (5，6): 303-30引。2003年黄河、淮河、松花江、迂河等十大流 域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超V类[胡必彬.我国十大流域片水污染现 状及主要特征.环境科学，2003，25: 15-17]。2012年1月15日，广西龙江河拉浪水电 站网箱养鱼出现少量死鱼现象，经调查发现，龙江河宜州拉浪码头前200米水质重金属超 标80倍。农历龙年春节，龙江河段检测出重金属隶含量超标，使得沿岸及下游居民饮水安 全遭到严重威胁。该个事件的起因是两个厂家违法排污导致隶泄漏量达到约20吨。
[0003] 隶是一种危害极大的环境污染物，近年来我国《重金属污染综合防治规划》和r十二五"重点区域大气污染联防联控规划》都把隶的污染及其综合防治列入重点领域。规 划中明确指出；"十二五"期间，要建立典型燃煤机组排放清单的计算模型，开展燃煤电厂大 气隶排放在线监测试点工作；尽量早日开发试点项目，在烟气除尘、脱硫、脱硝的同时，控制 隶污染，实现多污染物的联合控制，并对项目的经济、技术和环境效益进行总体评估。环境 保护部也提出了推进大气污染联防联控的指导意见，加强能源清洁利用，严格控制燃煤污 染的排放，研制火电机组烟气除尘、脱硫、脱硝和除隶等多污染物协同控制技术，加大重点 污染物防治力度。
[0004] 隶污染所产生的严重影响，促进了隶离子检测技术的不断研究与发展。常用的对 隶离子进行检测的方法有原子吸收/发射光谱法、原子巧光法、电感禪合等离子体法、X射 线巧光光谱法、电感禪合等离子质谱法、电感禪合等离子体原子发射光谱法、免疫分析法、 电化学法、生物化学传感器法等。该些方法虽然各具优点，但在实际使用中仍存在很大的弊 端，如灵敏度低、仪器昂贵W及操作复杂等，该些方法需要专口的实验室、专业的操作技术 人员和复杂的样品前处理过程，耗费耗时，要求太高，况且对某些重金属离子并不敏感，甚 至无法检测等问题，不适用于日常生活中对水样、±壤和食品等样本的检测，也不能满足应 对突发事件时的需要。在突发环境污染事件调查和流域区域尺度的生态风险调查中，由于 区域范围广，需要采集的环境样品数量大，迫切需要高通量的、实时的现场筛查技术。因此， 寻求一种简单、快速、灵敏的重金属离子定性定量检测技术意义重大。
[0005] 其次，隶离子的种类多、含量低、样品组成复杂、具有流动性和不稳定性，根据环境 中隶离子的特点，决定了隶离子的分析技术和方法需要灵敏、准确、实时、快速的分析。为了 减少中间环节，测得隶离子在环境中的含量和污染程度，要实时对污染物进行定量检测。目 前国际上环境检测的发展方向为；在线、实时、简便、易携、灵敏度高，检出限低、灵敏性好， 可用于复杂样品的测量，可供大批量的检测，能用于不同来源的环境样品。
[0006] 另外，因为隶离子长期存在并持续污染着自然环境，在极其微量的情况下也会产 生不良后果，怎样科学地评价环境隶离子的污染程度、怎样防治污染等都离不开对隶离子 的含量分析，因此进行微/痕量隶离子的分析具有非常重要的意义。
[0007] 近年来，基于离子诱导产生的颜色和巧光变化机理检测金属离子的显色-巧光 探针技术由于具有灵敏度高、检测限低、操作简单、成本低等特点，已经成为目前检测隶离 子污染的重要手段[MaoJ,HeQ,LiuWS.An"off-on"fluorescenceprobefor chromium(III)iondeterminationinaqueoussolution.AnalBioanalChemistry, 2010, 396: 1197-1203;DongM,WangYW,PengY.Hi曲lyselectiveratiometric fluorescentsensingforHg"andrespectivelyinaqueousmedia.Organic Letters, 2010，12: 5310-5313]，人们在利用分子识别原理设计各种金属离子显色-巧 光探针技术方面取得了极大的成功并广泛应用于化学、生物学和环境科学等领域。罗 丹明（化odamine)由于其出色的光谱性质，如长波发散效应、较高的巧光量子转化率W 及强摩尔消光系数出auglandRP.Aguidetofluorescentprobesand1 油eling technologies.InvitrogenColoration,Karlsbad,CA, 2005]，因此成为了一种被广泛 使用的显色-巧光探针。近几年来，利用罗丹明结构中的駿基与伯氨反应生成独特的五元 环内酷胺结构，通过结合重金属离子，使原先不具有颜色、没有巧光效应的内酷胺结构分子 开环转化为在可见光范围内有很强吸收能力且发出很强巧光的酷胺结构，达到检测某种重 金属离子的报道日益增多。由于具有响应机理独特、检测灵敏、干扰少等特点，基于罗丹明 类分子的显色-巧光探针在重金属和过渡金属离子的检测中得到了广泛应用，可检测的重 金属离子包括化"，化"，化"，Hg2+等。
[0008] 下式给出了罗丹明B与重金属离子作用的示意路线。如下式所示，闭环结构的罗 丹明分子摩尔吸光系数和巧光量子产率都非常低，几乎没有巧光。但当连上识别基团R后， 在幾基与识别基团的协同作用下可与某种重金属或过渡金属离子发生作用，从而导致探针 的内酷胺键断裂，形成开环结构，导致分子的巧光强度显著增强，实现对该离子的灵敏性识 别。
【主权项】
1. 一种基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的高选择性Hg2+显色-荧光探针的制备 方法，其特征在于具体步骤如下： (1) 称取2~10 g罗丹明B和30~150 mL有机溶剂加入到250 mL反应瓶中，充分搅 拌使罗丹明B完全溶解，在保持搅拌的情况下逐滴加入3~15 mL乙二胺，在氮气保护下于 75~85°C反应6~36 h，反应结束后将反应瓶冷却至室温，抽滤并旋蒸除去溶剂，所得黄绿色 固体用20~200 mL二氯甲烷萃取2~4次，合并有机相，用水洗3~5次，用无水硫酸钠干燥 4~20小时，过滤，收集滤液，旋蒸得橘红色固体，再过柱层析分离（展开剂为甲醇：二氯甲烷 =1 :10, v/v)，得到罗丹明B-乙二胺衍生物，产率为80%-90% ; (2) 称取0.5~5 g肉桂酸和5~50 mL氯化亚砜加入到100 mL反应瓶中，充分搅拌使肉 桂酸完全溶解，滴加〇. 1~1 mL二甲基甲酰胺，在氮气保护下于75~85°C加热回流1~10 h，减 压蒸馏除去氯化亚砜，得到浅黄色固体粉末，即为肉桂酸酰氯，产率为909^95% ; (3) 称取1~5 g步骤⑴制得的罗丹明B-乙二胺衍生物和30~150 mL二氯甲烷加入 到250 mL反应瓶中，充分搅拌使完全溶解，加入1~5 mL三乙胺，0.5~2. 5 g碳酸氢钠，再将 1~5 g步骤（2)制得的肉桂酸酰氯溶解在1~10 mL二氯甲烷中，使用恒压滴液漏斗逐滴加 入250 mL反应容器中，在氮气保护下于室温反应5~25 h，反应结束后旋蒸出二氯甲烷，用 20~200 ml二氯甲烷萃取1~3次，合并有机相，再用水洗3~5次，得有机相，用无水硫酸钠干 燥1~10小时，旋蒸出二氯甲烷，再过柱层析分离（展开剂为甲醇：二氯甲烷=1:15, v/v)得 橙黄色固体，即为罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物，产率为75%-85% ; (4) 称取0. 01~0.1 g步骤（3)制备的罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物溶于100~1000 g水和有机溶剂组成的混合溶液中得到一种基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的高选择 性Hg2+显色-荧光探针。
2. 根据权利要求1所述的一种基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的高选择性Hg 2+ 显色-荧光探针的制备方法，其特征在于步骤（1)和（4)中所述有机溶剂为乙醇、甲醇或异 丙醇中任一种，步骤（4)中所述水和有机溶剂的体积比为1 :1〇~1〇 :1。
3. 根据权利要求1所述的一种基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的高选择性Hg 2+ 显色-荧光探针的制备方法，其特征在于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的化学结构式如 下
4. 根据权利要求1所述的一种基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的高选择性Hg 2+ 显色-荧光探针的制备方法，其特征在于肉桂酸的化学结构式如下：
【专利摘要】本发明涉及一种基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的高选择性Hg2+显色-荧光探针的制备方法。由罗丹明B与乙二胺进行缩合酰化反应，得到罗丹明B-乙二胺衍生物，将罗丹明B-乙二胺衍生物与肉桂酸酰氯反应，得到罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物，基于罗丹明B-乙二胺-肉桂酸衍生物的水-乙醇混合溶液可用作Hg2+显色-荧光探针。本发明可用于精确识别分析水样中特定Hg2+含量的高选择性显色-荧光探针，对其他金属离子的抗干扰能力强，适用pH范围为酸性到中性，是一种理想Hg2+显色-荧光探针；该Hg2+显色-荧光探针对有Hg2+高度选择性，抗干扰能力强，最低检测限为8×10-8mol/L；本发明可用于复杂样品的实时和快速测量，也能用于不同来源的环境样品微/痕量Hg2+的半定量检测。
【IPC分类】C09K11-06, C07D491-107, G01N21-31, G01N21-64
【公开号】CN104829625
【申请号】CN201510179776
【发明人】杨正龙, 赵宇馨
【申请人】同济大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月16日