專利名稱：一類熒光探針及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及適用于精細化工領域中檢測汞離子用的熒光分子探針。
背景技術：
汞離子是對人體和環境最有威脅和毒害作用的金屬離子之一。它對大腦、骨骼、腎 臟以及中樞神經，免疫以及內分泌等系統都有不同程度的毒害作用。汞及其污染物可以通 過火山噴發、采礦、固體廢棄物焚化等方式污染大量的水、空氣和土壤，并且可以進一步通 過食物鏈富積于人體中，對人的健康有極大的損害。所以對于環境中低濃度汞離子的檢測 以及生物學研究已經成為近年來的研究熱點。盡管對于金屬離子的檢測已經存在很多方法，比如原子吸收、電子順磁共振等，但 是這些方法都不能夠對生物體內離子進行直觀、實時檢測，并且樣品的預處理也比較復雜， 所以其應用受到一定的限制。熒光探針具有靈敏度高、選擇性好、反應時間快、能夠進行實 時區域離子檢測，而受到普遍的重視。但是目前對于多數基于PET、ICT等絡合機理的汞離 子熒光分子探針來講，各方面性能優良且可以在較低濃度下檢測汞離子的熒光探針很少。 由于汞離子的重原子效應會導致探針分子的熒光淬滅，以及在不同程度上會受到如鉛離 子、鋅離子以及銀離子等金屬離子的干擾，所以人們選擇用離子選擇性的反應來克服以上 提到的基于絡合機理的熒光分子探針在靈敏度以及選擇性的不足。已經報道的對于汞離子有選擇性的熒光探針主要有以下幾類一是硫雜醚類汞 離子熒光探針；二是脫硫類汞離子熒光探針。但是它們在其性能上還存在不足。硫雜醚 類汞離子熒光探針是通過硫雜原子對汞離子的絡合而產生光譜的變化，絡合能力有限，不 適合用于生理環境中低濃度汞離子的檢測，因此這種探針的應用受到了一定的限制。參見 Knut Rurack> UteResch-Genger、Monika Spieles 禾口 Julia L. Bricks 的文章，發表于期干丨J Chem. Commun.，2000年，P2103-2104。脫硫類汞離子熒光探針是近年來發展的一類探針，這 類探針具有對PH不敏感、熒光增強比較大等優點。但是這類探針最大的不足就是需要提 高檢測溫度并且要與過多量的汞進行競爭，此外也會受到銀離子和鉛離子的干擾。參見 Mi YoungChae 和 Anthony W. Czarnik 的文章，發表于期刊 J. Am. Chem. Soc. 1992 年，114， P9704-9705 ；Song K. C.、Kim J. S. ,Park S. Μ.、Chung K. -C.、Ahn S.和 Chang S. -K.的文 章，發表于 Org. Lett. 2006 年；8，P3413-34160
發明內容
由上述可知，本行業需求能夠克服上述缺陷的檢測汞離子用的探針。本發明改進了現有技術中的絡合型汞離子熒光探針的結構和性能上的不足，設計 并合成出適于檢測低濃度汞離子以及活細胞內檢測用的、性能優良的羅丹明熒光染料探針 分子。申請人:發現汞離子能夠促進本發明合成的羅丹明類探針分子水解為相應的羅丹 明類染料，使整個分子的紫外吸收和熒光發射顯著增強。由此，本發明的羅丹明探針分子能夠用于檢測環境中的PPb級濃度的汞離子、以及用于檢測活細胞內汞離子的熒光成像。從 而克服了現有技術中的上述缺點。本發明使用羅丹明熒光染料，通過汞離子誘導的絡合以及隨后的水解反應，使得 整個分子的紫外吸收和熒光發射顯著增強，變化肉眼可見。基于水解機理的羅丹明類探針由于在檢測到汞離子后會在汞離子的促進下發生 水解反應，水解產物為羅丹明B，熒光強度以及紫外吸收都顯著增強。該識別反應條件溫和， 在室溫下即可完成，并且這種探針在檢測汞離子時受到外界因素的干擾較小，具有單一的 選擇性以及良好的抗干擾能力，尤其是可以避免硫化物的干擾。此外，該探針靈敏度很好， 在PPb級濃度汞離子存在下熒光有明顯的增強，并且熒光強度增加與汞離子的濃度呈現良 好的線形關系。此外該探針分子可以在海水等水環境中對汞離子的檢測，以及實現了在活 細胞內對汞離子的熒光成像。本發明的汞離子檢測用的羅丹明染料熒光探針具有下列結構通式I 其中R1, R2, R3和R4各自獨立選自H、C1^18烷基、C^18烷基取代的苯基、C1^18烷基取代的 萘基、鹵素、01 9、N (R9)2, CN、(CH2CH2O) nH、(CH2) mCOOM 或(CH2) mS03M ；R5, R6, R7和&各自獨立選自H、C1^18烷基、C^18烷基取代的苯基、C1^18烷基取代 的萘基、鹵素、羥基、巰基、氰基、硝基、雜環基、鹵代烷基、烷基氨基、酰氨基、OR9^N(R9)2, (CH2CH2O) nH、(CH2) mCOOM 或(CH2)mSO3M ；R9為H、(V18烷基、CV18烷基取代的苯基、CV18烷基取代的萘基、鹵素、CN、(CH2CH2O) nH、(CH2) mCOOM 或(CH2)mSO3M ；n、m各自為0-18的整數；M 為 H、K、Na、Li、NH4、NH3R1(1、NH2 (Rltl)2、NH(Rltl) 3或 N(R10)4 ；R10 為 H、C1-J5 烷基或 CH2CH20H。在另一個方面，本發明還提供合成上述式I化合物的方法。該方法包括如下步驟(1)使含有內酯環結構的式I’羅丹明類染料與水合胼反應，得到中間體II 將所 述的式I’羅丹明類熒光染料加入醇溶劑中，室溫攪拌，使該羅丹明染料均勻分散于醇溶劑 中；再滴加化學計量過量的水合胼；滴加完畢后，加熱，使溶劑回流并反應，直至反應液變 為澄清；然后冷卻到室溫，蒸發去除溶劑，加入酸調至PH為2-5，攪拌同時加入堿溶液，調至 PH達到9-10，出現大量沉淀；過濾并洗滌沉淀物，真空干燥后，重結晶提純；
權利要求
1.一類熒光探針化合物，所述探針化合物具有如下結構通式I
2.如權利要求1所述的化合物，其中所述的禮、R2>R3和R4各自獨立地選自H、CV6烷基。
3.如權利要求1所述的化合物，其中&、&、&、&和&的定義中所述的CV18烷基是CV6焼基。
4.如權利要求1-3中任一項所述的化合物，其中所述的η和m各自獨立地為0_6的整數。
5.如權利要求1-3中任一項所述的化合物，該化合物為
6. 一種制備權利要求1-5中任一項所述的化合物的方法，所述方法包括如下步驟 (1)使含有內酯環結構的式I’羅丹明類染料與水合胼反應，得到中間體II:將式I’ 羅丹明類熒光染料加入醇溶劑中，室溫攪拌，使該羅丹明染料均勻分散于醇溶劑中；再滴加 化學計量過量的水合胼；滴加完畢后，加熱，使溶劑回流并反應，直至反應液變為澄清 ’然 后冷卻到室溫，蒸發去除溶劑，加入酸調至PH為2-5，攪拌同時加入堿溶液，調至PH達到 9-10，出現大量沉淀；過濾并洗滌沉淀物，真空干燥后，重結晶提純產物；
7.如權利要求6所述的方法，其中所述的羅丹明類染料選自羅丹明B、羅丹明110、羅 丹明6G、羅丹明3GB、羅丹明3G0或羅丹明123。
8.一種綴合物，其特征在于，所述綴合物包含權利要求1-5中任一項所述的化合物。
9.一種組合物，其特征在于，所述組合物包含權利要求1-5中任一項所述的化合物、或 權利要求7所述的綴合物。
10.一種權利要求1-5中任一項所述的化合物、權利要求7所述的綴合物、或權利要求 8所述的組合物的用途，用于檢測汞離子。
全文摘要
本發明涉及一類熒光探針化合物及其制備方法和用途，該化合物具有通式I其中R1、R2、R3和R4各自獨立選自H、C1-18烷基、C1-18烷基取代的苯基、C1-18烷基取代的萘基、鹵素、OR9、N(R9)2、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R5、R6、R7和R8各自獨立選自H、C1-18烷基、C1-18烷基取代的苯基、C1-18烷基取代的萘基、鹵素、羥基、巰基、氰基、硝基、雜環基、鹵代烷基、烷基氨基、酰氨基、OR9、N(R9)2、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R9為H、C1-18烷基、C1-18烷基取代的苯基、C1-18烷基取代的萘基、鹵素、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；n、m各自為0-18的整數；M為H、K、Na、Li、NH4、NH3R10、NH2(R10)2、NH(R10)3或N(R10)4；R10為H、C1-6烷基或CH2CH2OH。該化合物適用于檢測汞離子。
文檔編號G01N33/52GK102086206SQ20091019984
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者孫世國, 張劍洲, 彭孝軍, 杜健軍, 樊江莉, 王靜云 申請人:大連理工大學, 珠海納思達企業管理有限公司