[发明专利]一种用于检测汞离子的单硫代方酸染料荧光探针及其制备

说明书

技术领域

本发明属于化学分析测试技术领域，具体涉及一种用于检测汞离子的单硫代方酸染料荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

汞被公认为自然界中的有毒元素，由于重金属的滥用使汞污染大大威胁着自然环境和人类的水源。汞单质及汞离子在排入环境后，可以被水生微生物转化为甲基汞。甲基汞通过食物链在生物体内富集，进入人体后，使人产生严重的恶心、呕吐、腹痛以及肾功能损伤，危害极大。因此，汞离子的检测有着重要的意义。美国国家环境保护局（U.S. Environmental Protection Agency）规定人类饮用水的含汞量上限为2 ppb，因此，为了达到这一标准，科学家们一直致力于寻找新的检测方法，以求达到汞离子检测的高灵敏度和高选择性。

目前，常见的汞离子检测的仪器分析技术包括原子吸收光谱法，电感耦合等离子体质谱法等。这些技术具有较高的灵敏度和选择性，并常用于定量分析，但是这些方法所涉及的仪器价格昂贵，保养维护繁琐，样品前处理复杂，需要经过长期培训的专业技术人员操作，不能进行实时、原位动态检测，所以应用受到一定的限制。而与上述的仪器分析技术相比，荧光方法具有非入侵的性质，较高的灵敏性和特异性，反应时间快，适用于实时的离子检测，越来越受到关注。

目前报道的汞离子探针多数基于PET、ICT等络合机理，其结构主要包括两个部分：一个是具有荧光信号输出功能的发光基团，另一个是离子受体，通常含有与汞离子有较强结合能力的氮或硫等配位原子（Nolan, E. M.; Lippard, S. J. Tools and Tactics for the Optical Detection of Mercuric Ion. Chem. Rev.2008, 108, 3443–3480.）。然而，汞离子的重金属效应会导致探针分子的荧光淬灭，在络合过程中受到亲氮亲硫的银离子、铅离子及锌离子等金属离子的竞争，且易受溶液的pH值、离子强度和氯离子、硫离子等阴离子的干扰，限制了该类探针的应用。而基于脱硫反应的汞离子探针是近年来发展的一类新型汞离子探针，它具有对溶液pH值不敏感、荧光强度比较大等优点（Ko, S.-K.; Yang, Y.-K.; Tae, J.; Shin, I. In Vivo Monitoring of Mercury Ions Using a Rhodamine-Based Molecular Probe. J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 14150-14155; Yang, Y.-K.; Ko, S.-K.; Shin, I.; Tae, J. Fluorescent Detection of Methylmercury by Desulfurization Reaction of Rhodamine Hydrazide Derivatives. Org. Biomol. Chem., 2009, 7, 4590-4593; Yang, Y.-K.; Yook, K.-J.; Tae, J. A Rhodamine-Based Fluorescent and Colorimetric Chemodosimeter for the Rapid Detection of Hg²⁺ Ions in Aqueous Media. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 16760-16761; Song, K. C.; Kim, J. S.; Park, S. M.; Chung, K.-C.; Ahn, S.; Chang, S.-K. Fluorogenic Hg²⁺-Selective Chemodosimeter Derived from 8-Hydroxyquinoline. Org. Lett., 2006, 8, 3413-3416; Liu, B.; Tian, H. A Selective Fluorescent Ratiometric Chemodosimeter for Mercury Ion. Chem. Commun., 2005, 3156-3168; Choi, M. G.; Kim, Y. H.; Namgoong, J. E.; Chang, S.-K. Hg²⁺-Selective Chromogenic and Fluorogenic Chemodosimeter Based on Thiocoumarins. Chem. Commun., 2009, 3560-3562; Namgoong, J. E.; Jeon, H. L.; Kim, Y. H.; Choi, M. G.; Chang, S.-K. Hg²⁺-Selective Fluorogenic Chemodosimeter Based on Naphthoflavone. Tetrahedron Lett.,2010, 51, 167-169.）。但这类探针的最大不足在于需要高浓度汞离子的参与，较高的检测温度，较长的反应时间，且易受银离子和铅离子的干扰。因此，各方面性能优异且可以在低浓度下检测汞离子的荧光探针的设计依然具有极大的挑战性。