本發(fā)明涉及硫代碳酸酯類化合物作為分析汞離子的熒光探針及制備方法，能夠迅速對(duì)汞離子高選擇性靈敏識(shí)別，或者其可測(cè)定樣品中汞離子的濃度。

背景技術(shù)：

汞是銀白色閃亮的重質(zhì)液體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸也不溶于堿。汞常溫下即可蒸發(fā)，汞蒸氣和汞的化合物多有劇毒(慢性)。汞的用途廣泛，用于制造科學(xué)測(cè)量?jī)x器（如溫度計(jì)等）、藥物、電極、催化劑等。汞在自然界中普遍存在，一般動(dòng)物植物中都含有微量的汞，因此我們的食物中，都有微量的汞存在，可以通過(guò)排泄、毛發(fā)等代謝，不影響健康。

汞是環(huán)境中一種生物毒性極強(qiáng)的重金屬污染物，它進(jìn)入生物體后很難被排出，嚴(yán)重威脅人類健康。汞對(duì)人體的危害主要累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)及腎臟，此外對(duì)呼吸系統(tǒng)、皮膚、血液及眼睛也有一定的影響。在過(guò)去的十幾年間，世界范圍內(nèi)環(huán)境中汞的濃度持續(xù)上升，已經(jīng)引起各國(guó)政府和環(huán)保組織的極大關(guān)注，成為繼氣候變化問(wèn)題后的又一個(gè)全球環(huán)境問(wèn)題。

鑒于此，發(fā)展能夠有效檢測(cè)汞離子的分析方法是極其重要和有意義的?，F(xiàn)如今已報(bào)導(dǎo)的檢測(cè)汞離子的分析方法包括容量分析法，光學(xué)分析法，離子色譜法(ic)，汞離子選擇電極法，在線分析法等方法。在這些眾多的檢測(cè)方法中熒光探針由于其特有的優(yōu)點(diǎn)而成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，目前報(bào)道的熒光探針仍存在一些問(wèn)題，包括選擇性不夠好、響應(yīng)速度不夠快、合成復(fù)雜。由于環(huán)境中的其他離子如鎘離子、鉛離子、鎂離子、鋁離子、二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子、鉻離子、鈣離子、鋅離子、鈉離子、鉀離子、鈷離子及鎳離子等其他金屬離子，它會(huì)對(duì)汞離子的檢測(cè)構(gòu)成潛在干擾，因此，發(fā)展快速，高選擇性、高靈敏度、合成簡(jiǎn)單的汞離子熒光探針是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本領(lǐng)域急需一種制備簡(jiǎn)單的快速高選擇性汞離子熒光探針，從而能夠有效檢測(cè)汞離子。以及提供一種合成簡(jiǎn)單的制備方法，并高選擇性、高靈敏度、快速識(shí)別汞離子。

具體而言，本發(fā)明提供了一種析汞離子的熒光探針，其為硫代碳酸酯類化合物，其結(jié)構(gòu)如式1所示：

式1

其中：r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，r8，r9，r10，r11，r12，r13，r14，r15為氫原子，碳原子為1-3的直鏈或支鏈烷基，碳原子為1-3的直鏈或支鏈烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，r8，r9，r10，r11，r12，r13，r14和r15相同或不同。

優(yōu)選的，本發(fā)明的熒光探針，其結(jié)構(gòu)式如式2所示：

式2。

本發(fā)明還提供了汞離子熒光探針的制備方法，其特征在于采用以下步驟:

將式4所示的六次甲基四胺溶于20ml的三氟乙酸中，再加入式3所示的對(duì)甲基苯酚，二者摩爾比是4:1，100℃加熱回流6小時(shí)，并且遮光處理，反應(yīng)完后將產(chǎn)物加入冰水中，析出固體后進(jìn)行抽濾，得到純品式5

式3式4式5

將式5所示的化合物溶于無(wú)水乙醇中，再加入式6所示的氨基苯硫醇，二者摩爾比是1:1，常溫?cái)嚢?，在攪拌過(guò)程中逐滴加入37%的鹽酸和30%的雙氧水，反應(yīng)30min，然后進(jìn)行抽濾得到純品式8

式6式5式8

將式8所示的化合物溶于二氯甲烷中，加入n,n-二異丙基乙胺(dipea)催化，再加入式9所示的硫代氯甲酸苯酯，二者的摩爾比是1:3，50℃加熱回流10h，然后進(jìn)行抽濾，得到純品式2

式8式9式2。

本發(fā)明還提供了本發(fā)明的探針在制備用于檢測(cè)樣本中汞離子濃度的制劑中的用途。

如上所述的應(yīng)用，首先配制探針儲(chǔ)備液：稱量5mg的式2所示的化合物加入到比色管中，加入1ml的二氯甲烷，搖勻，使探針溶解，再用無(wú)水乙醇定容到10ml，配制成1mm的探針儲(chǔ)備液；

然后，在比色管中加入5ml的無(wú)水乙醇，移取50μl的探針儲(chǔ)備液(1mm)放進(jìn)比色管中，加入2-3ml蒸餾水，然后加0.5ml的4-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes），再用蒸餾水定容到10ml；移取200μl汞離子溶液(1mm)加入比色管內(nèi)，搖勻，20min后，用熒光分光光度計(jì)（horibafluoromax-4）測(cè)定熒光光譜。

本發(fā)明的汞離子熒光探針可與汞離子進(jìn)行作用，產(chǎn)生熒光光譜的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的定量檢測(cè)。

具體而言，本發(fā)明的汞離子熒光探針?lè)謩e與鎘離子、鉛離子、鎂離子、鋁離子、二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子、鉻離子、鈣離子、鋅離子、鈉離子、鉀離子、鈷離子及鎳離子等其他離子進(jìn)行作用均不能導(dǎo)致熒光光譜的明顯改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的選擇性識(shí)別，進(jìn)而可任選地用于排除這些鎘離子、鉛離子、鎂離子、鋁離子、二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子、鉻離子、鈣離子、鋅離子、鈉離子、鉀離子、鈷離子及鎳離子的存在對(duì)汞離子的定量測(cè)定的干擾。

本發(fā)明的汞離子熒光探針的斯托克斯位移很大，從而有利于減小自身吸收光譜或者自身熒光光譜對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。

可選擇地，本發(fā)明的汞離子熒光探針的穩(wěn)定性好，進(jìn)而能夠長(zhǎng)期保存使用。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的汞離子熒光探針是快速高選擇性汞離子熒光探針，且合成簡(jiǎn)單，有利于商業(yè)化的推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明涉及一種快速高選擇性汞離子熒光探針。具體地，本發(fā)明的探針為一類硫代碳酸酯類化合物，其可作為汞離子熒光探針用于汞離子的檢測(cè)。這類探針可實(shí)現(xiàn)如下的技術(shù)效果中的至少一個(gè)：高選擇性地識(shí)別汞離子；可以快速對(duì)汞離子實(shí)現(xiàn)響應(yīng)；較大的斯托克斯位移；性質(zhì)穩(wěn)定，可以長(zhǎng)期保存使用；以及具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

附圖說(shuō)明

圖1是探針(5μm)加入hg2+(20μm)前后的熒光光譜。

圖2不同濃度hg2+(0-40μm)對(duì)探針(5μm)熒光光譜的影響。

圖3不同離子分析物(20μm)對(duì)探針(5μm)的熒光強(qiáng)度的影響。

具體實(shí)施方式：

下面將通過(guò)借助以下實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。以下實(shí)施例僅是說(shuō)明性的，應(yīng)該明白，本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的限制。

實(shí)施例1：制備式5和式8化合物

取將式4所示的六次甲基四胺11.2g溶于20ml的三氟乙酸中，再加入式3所示的2.16g對(duì)甲基苯酚，二者摩爾比是4:1，100℃加熱回流6小時(shí)，并且遮光處理，反應(yīng)完后將產(chǎn)物加入冰水中，析出固體后進(jìn)行抽濾，得到純品式5。

式3式4式5

取式5所示的656mg溶于20ml無(wú)水乙醇中，再加入式6所示的氨基苯硫醇500mg，二者摩爾比是1:1，常溫?cái)嚢瑁跀嚢柽^(guò)程中逐滴加入37%的鹽酸1184mg和30%的雙氧水2720mg，反應(yīng)30min，然后進(jìn)行抽濾得到純品式8。

式6式5式8

實(shí)施例2

式8式9式2

（方案1）將374mg（1mmol）實(shí)施例1制成的式8化合物溶于10ml二氯甲烷中，加入129mg（1mmol）的dipea，再加入173mg（1mmol）硫代氯甲酸苯酯50℃回流10h，然后利用旋蒸儀進(jìn)行懸蒸，得到固體，該固體為式2所示化合物的粗產(chǎn)品。如果要得到較純的產(chǎn)品，可以將懸蒸后的固體用二氯甲烷和石油醚的混合體系（例如v/v,1:1），利用硅膠柱層析法得到橙色純凈產(chǎn)品423.3mg，產(chǎn)率為83%。

（方案2）將374mg（1mmol）實(shí)施例1制成的式8化合物溶于10ml二氯甲烷中，加入387mg（3mmol）的dipea，再加入519mg（3mmol）硫代氯甲酸苯酯50℃回流10h，然后利用旋蒸儀進(jìn)行懸蒸，得到固體，該固體為式2所示化合物的粗產(chǎn)品。如果要得到較純的產(chǎn)品，可以將懸蒸后的固體用二氯甲烷和石油醚的混合體系（例如v/v,1:1），利用硅膠柱層析法得到橙色純凈產(chǎn)品464.1mg，產(chǎn)率為91%。

（方案3）將374mg（1mmol）式8所示化合物溶于10ml二氯甲烷中，加入645mg（5mmol）的dipea，再加入865mg（5mmol）硫代氯甲酸苯酯50℃回流10h，然后利用旋蒸儀進(jìn)行懸蒸，得到固體，該固體為式2所示化合物的粗產(chǎn)品。如果要得到較純的產(chǎn)品，可以將懸蒸后的固體用二氯甲烷和石油醚的混合體系（例如v/v,1:1），利用硅膠柱層析法得到橙色純凈產(chǎn)品443.7mg，產(chǎn)率為87%。

（方案4）將374mg（1mmol）實(shí)施例1制成的式8化合物溶于15ml二氯甲烷中，加入258mg（2mmol）的dipea，再加入346mg（2mmol）硫代氯甲酸苯酯50℃回流10h，然后利用旋蒸儀進(jìn)行懸蒸，得到固體，該固體為式2所示化合物的粗產(chǎn)品。如果要得到較純的產(chǎn)品，可以將懸蒸后的固體用二氯甲烷和石油醚的混合體系（例如v/v,1:1），利用硅膠柱層析法得到橙色純凈產(chǎn)品433.5mg，產(chǎn)率為85%。

（方案5）將374mg（1mmol）實(shí)施例1制成的式8化合物溶于10ml二氯甲烷中，加入387mg（3mmol）的dipea，再加入519mg（3mmol）硫代氯甲酸苯酯50℃回流15h，然后利用旋蒸儀進(jìn)行懸蒸，得到固體，該固體為式2所示化合物的粗產(chǎn)品。如果要得到較純的產(chǎn)品，可以將懸蒸后的固體用二氯甲烷和石油醚的混合體系（例如v/v,1:1），利用硅膠柱層析法得到橙色純凈產(chǎn)品479.4mg，產(chǎn)率為94%。

本發(fā)明的汞離子熒光探針的核磁表征（即氫譜、碳譜）數(shù)據(jù)如下：

1h-nmr(400mhz,dmso-d6)δ(*10-6):2.59(s,3h),7.21(d,j=8.0hz,2h),7.35(t,j=8.0hz,1h),7.49(t,j=8.0hz,2h),7.57(t,j=8.0hz,2h),7.65(t,j=8.0hz,2h),8.19(d,j=8.0hz,2h),8.33(d,j=8.0hz,2h),8.34(s,2h).13c-nmr(100mhz,dmso-d6)δ(*10-6):20.90,115.69,121.94,122.97,123.63,126.55,127.48,127.73,129.82,130.55,133.46,135.56,138.70,145.61,152.86,153.62,161.72,193.28.esi-mscalcdforc28h19n2o2s3[m+h]+511.1,found511.1.

實(shí)施例3

采用方案5的化合物，制備探針。稱量5mg的式2所示的化合物加入到比色管中，加入1ml的二氯甲烷，搖勻，使探針溶解，再用無(wú)水乙醇定容到10ml，配制成1mm的探針儲(chǔ)備液。

將制成的探針用來(lái)檢測(cè)，熒光檢測(cè)方法為：在比色管中加入5ml的無(wú)水乙醇，移取50μl的探針儲(chǔ)備液(1mm)放進(jìn)比色管中，加入2-3ml蒸餾水，然后加0.5ml的4-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes），再用蒸餾水定容到10ml，移取200μl汞離子溶液(1mm)加入比色管內(nèi)。搖勻，20min后，用熒光分光光度計(jì)（horibafluoromax-4）測(cè)定熒光光譜。

檢測(cè)結(jié)果如圖1所示。

圖1是探針（5μm）加入hg2+（20μm）前后的熒光光譜，通過(guò)插圖我們可以看到熒光變化非常明顯。

實(shí)施例4

采用方案2的化合物制備的探針。稱量5mg的式2所示的化合物加入到比色管中，加入1ml的二氯甲烷，搖勻，使探針溶解，再用無(wú)水乙醇定容到10ml，配制成1mm的探針儲(chǔ)備液。

進(jìn)行熒光光譜的檢測(cè)，具體方法為：在比色管中加入5ml的無(wú)水乙醇，移取50μl的探針儲(chǔ)備液(1mm)放進(jìn)比色管中，加入2-3ml蒸餾水，然后加0.5ml的4-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes），再用蒸餾水定容到10ml，移取50-400μl汞離子溶液(1mm)加入比色管內(nèi)。搖勻，20min后，用熒光分光光度計(jì)（horibafluoromax-4）測(cè)定熒光光譜。

結(jié)果如圖2所示。

圖2不同濃度hg2+(0-40μm)對(duì)探針(5μm)熒光光譜的影響,由圖可知，探針(5μm)對(duì)不同濃度hg2+(0-16μm)的響應(yīng)滿足良好的線性關(guān)系。

可以看出，伴隨著探針溶液中hg2+濃度的增加，熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，且在(0-16μm)hg2+濃度范圍內(nèi)，探針對(duì)hg2+的濃度的響應(yīng)成線性關(guān)系。因此,本發(fā)明的探針能較精確地確定待測(cè)樣本中汞離子的含量。

實(shí)施例5

采用方案1的化合物，制備探針。稱量5mg的式2所示的化合物加入到比色管中，加入1ml的二氯甲烷，搖勻，使探針溶解，再用無(wú)水乙醇定容到10ml，配制成1mm的探針儲(chǔ)備液。

將制成的探針用來(lái)檢測(cè)，熒光強(qiáng)度檢測(cè)方法為：在比色管中加入5ml的無(wú)水乙醇，移取50μl的探針儲(chǔ)備液(1mm)放進(jìn)比色管中，加入2-3ml蒸餾水，然后加0.5ml的4-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes），再用蒸餾水定容到10ml，移取200μl不同離子分析物(1mm)加入比色管內(nèi)。搖勻，20min后，用熒光分光光度計(jì)（horibafluoromax-4）測(cè)定熒光光譜。

結(jié)果如圖3所示。

圖3不同離子分析物(20μm)對(duì)探針(5μm)的熒光強(qiáng)度。所有測(cè)定都是20min后測(cè)定，響應(yīng)時(shí)間比較快。

分析物包括：鎘離子（cd2+）、鉛離子（pb2+）、鎂離子（mg2+）、鋁離子（al3+）、二價(jià)鐵離子（fe2+）、三價(jià)鐵離子（fe3+）、鉻離子（cr3+）、鈣離子（ca2+）、鋅離子（zn2+）、鈉離子（na+）、鉀離子（k+）、鈷離子（co2+）及鎳離子（ni2+）。它們的濃度均為20μm。所有測(cè)試條件是蒸餾水、無(wú)水乙醇（v/v,5:5）和4-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes）中完成，所使用的探針是方案1中所制備的探針，且所有光譜都是在25℃下分析物加入后20min后測(cè)得的。具體地，在比色管中加入5ml的無(wú)水乙醇，移取50μl的探針儲(chǔ)備液(1mm)放進(jìn)比色管中，加入2-3ml蒸餾水，然后加0.5ml的4-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes），再用蒸餾水定容到10ml，移取200μl不同離子分析物(1mm)加入比色管內(nèi)。搖勻，20min后測(cè)定。結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，該探針只對(duì)汞離子有響應(yīng)，且環(huán)境中存在的常見(jiàn)離子不會(huì)明顯干擾探針對(duì)汞離子的熒光強(qiáng)度，因此探針具有良好的選擇性和抗干擾性。

圖3中所示，左側(cè)為其中的分析儲(chǔ)備液中僅含有以下的離子的熒光強(qiáng)度，右側(cè)的為再加入hg2+后的熒光強(qiáng)度。(1)hg2+;(2)cd2+;(3)pb2+;(4)mg2+;(5)al3+;(6)fe2+;(7)fe3+;(8)cr3+;(9)ca2+;(10)zn2+;(11)na+;(12)k+;(13)co2+;(14)ni2+

雖然用上述實(shí)施方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明的精神的前提下，本發(fā)明可進(jìn)行進(jìn)一步的修飾和變動(dòng)，且這些修飾和變動(dòng)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。