检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备及应用，探针的结构式为：

【技术实现步骤摘要】
检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针及其制备和应用
本专利技术涉及金属离子的检测
，特别涉及一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针及其制备和应用。
技术介绍
近几年来，对于金属离子的检测引起了学术界的极大关注。因为它们不仅仅是环境污染中的重要污染物，更参与了生物体中各种基本生物过程。其中的汞离子作为人体最严重污染物之一，正是由于它的生物蓄积性作用，导致损坏生物正常活性系统，除了胃肠道，汞离子也可以通过呼吸道和皮肤进入生物系统，导致对中枢神经系统的损伤，尤其对小脑和大脑两半球的损害更大，并且这些损害是不可逆的。即使浓度非常低的情况下，也会导致脑损伤、肾功能衰竭、心血管和免疫系统的受损。汞的毒性是可积累的，通常需要几年或十几年才能反应出来。铁离子是大多数生物体中不可缺少的离子，在细胞水平的广泛生物学过程中起着重要作用。缺铁会引起各种各样的疾病，如缺铁性贫血等，但是过量的铁同样对健康有害，甚至致命。传统检测方法存在一定的局限性，比如检测限低、线性范围窄和检测单一等。而荧光探针类的检测能够在一定程度上解决这些不足。目前，检测金属离子的方法从传统方法逐渐过渡到有机荧光探针上，其后者在分析化学、环境生物学和医学等方面应用广泛。罗丹明染料被广泛用作荧光探针和传感器，在电磁波谱的可见光区具有高吸收系数、广泛的荧光、高的荧光量子产率和光稳定性，通过激活螺内酯或螺内酰胺部分中的羰基与金属离子络合。通常，罗丹明衍生物的螺内酰胺形成是非荧光的，而其开环的酰胺体系会产生粉红色的颜色变化和强烈的荧光发射。中国专利201310163699.9“汞离子荧光传感器及其合成方法和应用”，以罗丹明B和水合肼为原料反应生成罗丹明·酰胺，然后加入异氰酸酯反应合成汞离子的荧光传感器；中国专利201410029789.3“一种用于检测水环境中金属离子含量的有机化合物及其应用”，以N-[2-(N’N’-二(烷基巯乙基)氨基苯氧乙基]-N-烷基巯乙基-2-烷氧基苯胺作为离子络合体，适用于各种环境中金属离子浓度的连续检测，尤其对汞离子的检测。中国专利201510013814.3“一种三价铁离子荧光探针化合物及其制备与应用”，以罗丹明B和乙二胺反应得到闭环的酰肼结构，然后与带有醛基的联萘酚反应得到对于铁离子具有较好选择性和灵敏性的荧光探针，该反应较复杂，不能同时识别多种金属离子。中国专利201710618425.2“一种三价铁离子荧光探针分子制备方法和应用”，通过将丙炔基苯并咪唑和1,3-二(溴甲基)苯进行点击反应得到1,3-二(三溴丙炔基苯并咪唑甲基)苯，能够用于选择性的识别三阶铁离子，而不受其它离子的干扰。但是其具有如下缺点：合成较为复杂，产物提纯比较麻烦，且不能够同时识别多种金属离子。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够识别汞离子和铁离子的荧光探针及其制备和应用。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针，其特征在于，所述双通道罗丹明类荧光探针RBr的结构式为：本专利技术还提供了一种上述的检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤为：步骤1：将罗丹明B溶于溶剂中，室温条件下搅拌并滴加入乙二胺，回流反应，冷却至室温，旋转蒸发得粗产物，提纯，得到罗丹明乙二胺Rhb；其中，罗丹明B与乙二胺的摩尔比为1:1～1:3.0；步骤2：将罗丹明乙二胺Rhb和4-溴-2-羟基苯甲醛溶于溶剂中，氮气保护，回流12～15h，冷却，提纯，即得双通道罗丹明类荧光探针RBr。优选地，所述步骤1和步骤2中的溶剂均为无水乙醇。优选地，所述步骤1中，提纯的具体过程为：将所述粗产物溶于二氯甲烷中，加入蒸馏水萃取，取有机层，无水硫酸钠干燥，旋蒸，干燥，即得罗丹明乙二胺Rhb。更优选地，加入蒸馏水萃取三次，每次加入的蒸馏水为20mL。优选地，所述步骤2中，提纯的具体过程为：过滤固体，然后用冷的乙醇进行冲洗3次，最后乙醇中重结晶，过滤，干燥。本专利技术还提供了一种上述的检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的应用方法，其特征在于，步骤为：步骤A：配置双通道罗丹明类荧光探针RBr溶液；步骤B：在待测的含有汞离子的溶液中、含有铁离子的溶液中分别加入所述双通道罗丹明类荧光探针RBr溶液，利用溶剂定容，静置；步骤C：通过荧光光谱法，检测激发波长为554nm、发射波长为576nm下的荧光强度，根据相对荧光强度与汞离子浓度的关系，确定待测的含有汞离子的溶液中汞离子的含量；检测激发波长为562nm、发射波长为583nm下的荧光强度，根据相对荧光强度与铁离子浓度的关系，确定待测的含有铁离子的溶液中铁离子的含量。优选地，所述步骤B中，双通道罗丹明类荧光探针RBr溶液的溶剂为丙酮，RBr-Hg2+、RBr-Fe3+体系的溶剂分别为体积比为99:1的CH3COCH3/H2O、体积比为1:9的CH3COCH3/H2O。优选地，所述相对荧光强度与汞离子浓度关系为：y＝99.14+11.47x，所述相对荧光强度与铁离子浓度关系分别为：y＝395.25+43.16z，其中，y表示相对荧光强度；x为汞离子的浓度；z为铁离子的浓度。优选地，所述双通道罗丹明类荧光探针对汞离子待测液的检测限为0.9×10-6～5×10-5M，所述双通道罗丹明类荧光探针对铁离子待测液的检测限分别为3.5x10-6～1×10-5M。优选地，所述步骤B中，静置时间为1～60min。所述的相对荧光强度与汞离子和铁离子浓度关系的确定方法包括：步骤1：将汞盐和铁盐溶于溶剂中，利用溶剂定容，得到汞离子和铁离子储备液；移取汞离子和铁离子储备液于容量瓶中，利用溶剂定容，得到不同浓度的汞离子和铁离子标准溶液；将探针溶于溶剂中，利用溶剂定容，得到探针储备液；步骤2：在汞离子和铁离子标准溶液中加入探针储备液，利用溶剂定容，静置一段时间后，检测荧光光谱，确定相对荧光强度与汞离子和铁离子浓度的关系。优选地，所述步骤1中，不同浓度的汞离子和铁离子标准溶液的范围分别为0-70μM、0-30μM。优选地，所述步骤1中，汞离子和铁离子储备液的浓度为0.85×10-3～1.15×10-3M，探针贮备液的浓度为0.9×10-3～1.1×10-3M。优选地，所述步骤1中的溶剂均为丙酮。优选地，用于检测汞离子和铁离子的探针贮备液的浓度为4.9×10-5～5.2×10-5M、0.9×10-5～1.2×10-5M；汞离子和铁离子储备溶液的浓度为4.9×10-5～5.2×10-5M、0.9×10-5～1.2×10-5M。优选地，所述的步骤2中的荧光光谱采用的波长为500～700nm。优选地，所述的步骤2中的静置时间为1～60min。本专利技术利用罗丹明B乙二胺和4-溴-2-羟基苯甲醛作为探针，通过其荧光强度随着汞离子和铁离子溶液浓度的增加而增加，当汞离子和铁离子浓度达到一定值后荧光强度度保持不变的特性，对溶液中的汞离子和铁离子进行高灵敏检测。本专利技术利用荧光探针的罗丹明螺内酰胺开环和闭环结构的差异，其机理在于：在Hg2+、Fe3+识别过程中，分别与N、O原子通过1:1络合比实现配位，引起了罗丹明开环，络合常数分别为1×104～2×104M-1、1×104～3×104M-1。通过荧光光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针，其特征在于，所述双通道罗丹明类荧光探针RBr的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针，其特征在于，所述双通道罗丹明类荧光探针RBr的结构式为：2.一种如权利要求1所述的检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤为：步骤1：将罗丹明B溶于溶剂中，室温条件下搅拌并滴加入乙二胺，回流反应，冷却至室温，旋转蒸发得粗产物，提纯，得到罗丹明乙二胺Rhb；其中，罗丹明B与乙二胺的摩尔比为1:1～1:3.0；步骤2：将罗丹明乙二胺Rhb和4-溴-2-羟基苯甲醛溶于溶剂中，氮气保护，回流12～15h，冷却，提纯，即得双通道罗丹明类荧光探针RBr。3.如权利要求2所述的一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤1和步骤2中的溶剂均为无水乙醇。4.如权利要求2所述的一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，提纯的具体过程为：将所述粗产物溶于二氯甲烷中，加入蒸馏水萃取，取有机层，无水硫酸钠干燥，旋蒸，干燥，即得罗丹明乙二胺Rhb。5.如权利要求4所述的一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备方法，其特征在于：加入蒸馏水萃取三次，每次加入的蒸馏水为20mL。6.如权利要求2所述的一种检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，提纯的具体过程为：过滤固体，然后用冷的乙醇进行冲洗3次，最后乙醇中重结晶，过滤，干燥。7.一种如权利要求1所述的检测汞离子和铁离子的双通道罗丹明类荧光探针的应用方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：光善仪，赵岗，易春雪，徐洪耀，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31