汞离子检测用氟硼染料荧光探针制造技术

一种汞离子检测用氟硼染料荧光探针，其属于精细化工领域中适用于自然水样及生物细胞内汞离子检测用荧光分子探针。该荧光探针及其组合物结构简单，易于制备，激发和发射波长均在可见光区。在ｐＨ５～１２的实用检测范围内，探针对汞离子有很好的选择性，而钠、钾、钙、镁、铜等金属离子以及氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子等阴离子对检测没有干扰；探针具有很好的灵敏度，乙醇－ＨＥＰＥＳ缓冲溶液中２－１２ｐｐｂ汞离子浓度范围内，离子浓度和荧光强度成良好的线性关系；该探针可以应用在实际的自然水样中检测汞离子，１０－１００ｐｐｂ汞离子浓度范围内，离子浓度和荧光强度成良好的线性关系；此外，探针可以在富硫环境中检测汞离子而不受干扰，并且可以实现在活细胞内检测汞离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汞离子检测用氟硼染料荧光探针，其属于精细化工领域中适用于 自然水样及生物细胞内汞离子检测用荧光分子探针。
技术介绍
当体温计、电池成为每个家庭必备的生活用品时，汞产品已经深入人们生活的各 个角落，由于人们的不正确使用汞产品，或者因汞泄露处理不当而引起汞污染的事件层出 不穷。其他造成汞污染的途径还有很多，例如火山爆发、矿物燃料的消耗，尤其是汞矿的开 采，造成了严重的汞污染，危害生态环境以及人类健康的问题已经日益严重！近年来，拥有高灵敏度、高选择性、简洁快速的荧光分子探针检测技术快速发 展，在元素分析中的应用越来越广泛。目前能够检测汞离子的荧光分子探针有很多，例 如罗丹明类荧光分子探针(Chen X Q, Nam S ff, Jou M J, et al.，Org. Lett.，2008，10， 5235-5238.)，荧光素为荧光母体、冠醚为识别基团的探针(Yoon S，Albers A E，Wong A P， et al.，J. Am. Chem. Soc.，2005，127，16030-16031.)，基于荧光共振能量转移机理(FRET) 设计的比率型荧光分子探针(zhang X L, Xiao Y, Qian X H, Angew. Chem.，Int. Ed.，2008， 47,8025-8029.)以及离子催化水解型荧光探针(Santra M，Ryu D, Chatter jee A, et al.， Chem. Commun.，2009，2115-2117)。由于汞离子的嗜硫性，这些探针的识别基团大部分都含 有硫元素。这样虽然提高了配体与汞离子的络合能力，但是同时也降低了配体的选择性，因 为含硫基团也常与铅、银等元素络合。其次，这些探针大部分测试都是在实验室条件下进 行的，而实际应用在自然环境条件下的案例却很少，因为自然环境条件复杂，对探针的水溶 性、选择性、灵敏度都是极大的挑战。另外，生物体内的一些分子含有巯基，他们能与汞离子 形成稳定的配合物，但是很少有文献去探讨这些生物分子对探针识别汞离子时的影响。因 此，开发一种新型的结构简单易于制备的、高选择性与灵敏度的、并且能够应用在实际的自 然环境条件下及生物细胞内的荧光分子探针仍然是个挑战。
技术实现思路
本专利技术改进现有的基于络合型汞离子荧光探针结构和性能上的不足，设计并合成 出适用于自然水样中低浓度汞离子检测以及活细胞内检测用、结构简单性能优良的基于氟 硼荧光染料的探针分子为目的。本专利技术采用的技术解决方案是.一种汞离子检测用氟硼染料荧光探针分子具有 如下结构通式BHg 所述探针分子采用乙醇-HEPES缓冲溶液配制成用于汞离子检测用的组合物。所述的汞离子检测用氟硼染料荧光探针分子的合成方法包括下列步骤1)使2，4-二甲基吡咯与3-羟基-4硝基-苯甲醛反应将2，4-二甲基吡咯和 3-羟基-4硝基-苯甲醛溶解在二氯甲烷中，滴一滴三氟乙酸，然后室温下搅拌5小时；减 压蒸除溶剂，加入二氯二氰苯醌，搅拌15分钟后再加入三乙胺和三氟化硼乙醚溶液，继续 搅拌45分钟，用水洗涤反应溶液，并用二氯甲烷萃取；减压蒸除二氯甲烷，用柱层析分离提 纯目标产物，得到中间体I 2)将中间体I还原，得到化合物BHg 将中间体I溶解在乙醇中，加入水合胼和钯 碳催化剂，回流反应2个小时；冷却后，将溶液过滤，滤液减压蒸除乙醇，然后用二氯甲烷重 新溶解。用去离子水分两次洗涤有机层；有机层溶液用无水硫酸钠干燥，减压蒸除二氯甲 烷，用柱层析分离提纯目标产物，得到红色固体 上述的技术方案所得荧光染料可通过本领域公知的分离和纯化技术回收，以达到 需要的纯度。使用的各种原料均可市售获得，或者可通过本领域技术人员公知的方法或现 有技术中公开的方法由本领域公知的原料简单地制备得到。本专利技术不仅提供了包含上述化 合物BHg的组合物，所述组合物用于汞离子的检测。组合物可作为乙醇-HEPES缓冲溶液形 式存在，或者可作为临用前用乙醇-HEPES缓冲溶液配制为溶液的其它合适形式存在；而且 还提供了使用上述化合物BHg或包含BHg的组合物以检测汞离子的方法，该方法包括使上 述化合物BHg或包含BHg的组合物检测样品中的汞离子。本专利技术的有益效果是上述的探针分子具有极其重要的应用价值。特别是探针分 子检测灵敏度高，对PH变化不敏感，对各种金属离子以及阴离子具有很好的抗干扰能力， 不但可以应用在富硫环境中检测汞离子，并且还可以应用在实际的自然水样中检测汞离子 以及实现在活细胞内检测汞离子的存在，使得这类探针作为测定汞离子浓度变化的试剂是 极其有用的。由以上描述以及本领域技术人员公知的常识，可了解B0DIPY类染料分子荧光 探针的各种优点，包括但不限于以下(1)荧光探针分子激发和发射光谱在可见区，荧光量子产率高，对溶剂极性不敏 感，并且化学/光稳定性好。(2)荧光探针分子的设计基于邻氨基酚与汞离子络合的机理，探针分子络合汞离 子前后荧光发射约有20倍的增长。荧光探针分子对汞离子有很好的选择性，钠、钾、钙、镁、 铜等金属离子对检测没有干扰。另外荧光探针分子对PH变化不敏感，在pH 5-12的范围内， PH变化对荧光发射基本无影响。(3)荧光探针分子可以检测到ppb级汞离子浓度，并且有很好的线形关系。(4)荧光探针分子可以在富硫环境中检测汞离子而不受干扰。(5)荧光探针分子可以应用在实际的自然水样中检测汞离子。(6)荧光探针分子细胞渗透性好，对细胞本身毒副作用小，可以实现活细胞内汞离 子的检测。附图说明图1是在乙醇-HEPES(N-2-羟乙基哌嗪-N_2_乙磺酸)缓冲溶液(20mMHEPES， 100mM NaN03,1 l,v/v,pH 7.2)中进行的荧光分子探针BHg的荧光强度随汞离子浓度的 变化关系图。荧光探针分子BHg的浓度是lOyM，汞离子的浓度变化从小到大依次是0，1， 2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，14，20 iiM。横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度。所用仪器为 荧光分光光度计，型号LS 55。图2是荧光分子探针BHg对汞离子的选择性荧光发射图。荧光探针分子BHg的浓 度是10WM，各种金属离子的浓度是其5倍当量时的荧光发射光谱。横坐标为波长(nm)，纵 坐标为荧光强度。所用仪器为荧光分光光度计，型号LS 55。图 3 是乙醇-HEPES 缓冲溶液(20mM HEPES, lOOmM NaN03,1:1，v/v, pH 7. 2)中 荧光探针分子BHg的荧光强度随pH变化的荧光发射图。横坐标为pH，纵坐标为荧光强度。 荧光探针分子BHg的浓度为10WM。用NaOH(lM)和HC1 (1M)调节pH。所用仪器为荧光分光 光度计，型号:LS 55。图 4 是在乙醇-HEPES 缓冲溶液(20mM HEPES, lOOmM NaN03,1 l，v/v，pH 7.2)中 各种金属离子对于荧光探针分子BHg-汞离子络合物的干扰实验，先加入除汞离子外其他金属离子以及探针后再加入汞离子。荧光探针分子BHg的浓度为10WM。横坐标各种离子浓度为探针分子浓度的5倍，纵坐标为荧光强度。所用仪器为荧光分光光度计，型号LS 55。图 5 是在乙醇-HEPES 缓冲溶液(20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汞离子检测用氟硼染料荧光探针，其特征在于：所述探针分子具有如下结构通式ＢＨｇ：　　＊＊＊　ＢＨｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭孝军，樊江莉，王嵩，李宏林，胡明明，宋克东，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]