一種鈀離子熒光探針化合物及其應用
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明屬于化合物檢測領域，具體涉及一種鈀離子熒光探針化合物及其應用，適 用于環(huán)境污染樣品中的檢測，及其在生物體中的檢測應用。
【背景技術】：
[0002] 鈀元素被廣泛應用于與人類生產生活相關的各種領域，隨著科技的告訴發(fā)展，這 種現象顯得越來越劇烈。過去的幾十年中，鈀元素被廣泛應用的同時，對環(huán)境也產生了巨大 的污染。鈀污染已經成為環(huán)境的第二大污染源，緊隨第一大污染源鎳之后。改革開放30年 的發(fā)展，電子信息產業(yè)已經發(fā)展成為中國經濟的重要產業(yè)。但電子產品造成的重金屬鈀污 染嚴重，水質開始嚴重惡化。此外，大量汽車尾氣中的鈀元素，污染了公路周圍的環(huán)境，雨水 又會將其沖入河流水系統(tǒng)中，也是對水造成嚴重污染的原因。像汽車等動力機械的金屬催 化轉化器，電子產品，石油精煉，化學生產催化劑等都是鈀污染產生的主要場所。而利用快 速、靈敏、廉價的熒光探針技術，隨時監(jiān)測河流土壤的鈀離子污染，早期檢測，早發(fā)現、早治 理具有十分重大的意義。
[0003] 典型的鈀檢測分析方法包括原子吸收光譜法（AAS)，等離子發(fā)射光譜法 (ICP-AES)，固相微萃取高效液相色譜法（SPME-HPLC)，X射線熒光光譜法等。但是，這些方 法通常需要大型分析檢測儀器，復雜的樣品預處理過程，而且需要經過專門訓練的人員操 作，使得這些檢測方法成本很高，難于普及應用，因此應用受到很大的限制。熒光分子探針 檢測技術兼?zhèn)溥x擇性專一、靈敏度高和快速便捷等優(yōu)點，逐漸成為化學、環(huán)境科學及生命科 學等眾多領域中應用前景非常廣泛的分析檢測技術。作為重金屬離子，鈀通常對熒光團有 較強的熒光淬滅作用，因此熒光增強型鈀探針的設計存在一定的難度。關于熒光增強型鈀 探針的報道還是相對較少，最大的問題是，一些金屬離子（Hg 2+、Pb2+、Ag+等）會對探針有微 弱的響應，干擾探針的專一性，還有一些探針對Pt 2+有完全相似的響應。因此，能在生物應 用中的鈀離子探針的報道就更加稀少。

【發(fā)明內容】
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[0004] 本發(fā)明的第一個目的是克服現有技術中的熒光分子探針在選擇性和生物體內成 像的不足，提供一種具有高靈敏度、良好的穩(wěn)定性、優(yōu)良的選擇性和抗干擾能力強的鈀離子 熒光探針化合物Rd-TP。
[0005] 本發(fā)明的鈀離子熒光探針化合物Rd-TP，其特征在于，其結構式如式1所示：
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[0007] 本發(fā)明的第二個目的是提供上述鈀離子熒光探針化合物Rd-TP在評估檢測鈀離 子中的應用。
[0008] 所述的應用是評估檢測環(huán)境水樣和土壤樣品中的鈀殘留以及生物體中的鈀。如應 用于生物體中熒光成像，分析鈀元素對生命體的影響，將極大提高探針的應用價值，為鈀元 素對生命體生理和疾病的研宄提供重要的幫助。本發(fā)明能夠在對模式生物斑馬魚和大型潘 進行熒光成像染色，分析熒光成像結果與生物體毒理的關系，發(fā)現生物體在胚胎前期時，卵 膜對幼體的保護作用非常好，阻礙了鈀離子的侵入。對孵出時間1天內的幼體與孵出時間 5天內的幼體生物體比較發(fā)現，隨著年齡的增長，生物體抵抗由鈀離子皮膚滲透進入而產生 的危害的能力越來越強。由探針染色實驗推測，孵出時間在5天大小的生物體受到鈀離子 的影響主要是通過呼吸作用或吞食水進入食道中。并且本發(fā)明人通過鈀離子對斑馬魚和大 型潘的毒性試驗驗證了這個推測。
[0009] 本發(fā)明基于羅丹明為熒光母體染料，通過引入識別位點，不僅能夠通過比色的方 法檢測鈀離子的存在，而且還可以通過熒光的方法檢測鈀離子的存在，并且適合于檢測低 濃度的鈀離子及其零價鈀離子。
[0010] 本發(fā)明的鈀離子熒光探針化合物Rd-TP，其是一粒新型的反應型探針，鈀離子的存 在促進了羅丹明的開環(huán)，而且最終導致了探針的水解，出現比色和熒光的變化，這種識別機 理在以前的報道中并未見過。本發(fā)明首次通過水解的方式對鈀離子進行檢測。本發(fā)明探針 靈敏度高，在PPb級別能對鈀離子進行識別，并且不受其他重金屬離子干擾，可信度高，抗 干擾能力強，并且穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的選擇性。
【附圖說明】：
[0011] 圖1是10 μ M的鈀離子熒光探針化合物Rd-TP，與各種金屬陽離子存在下的干擾實 驗，圖Ia為鈀離子熒光探針化合物Rd-TP與各種陽離子混合后的吸收曲線變化，從圖中可 以看出，只有鈀離子有明顯的增強變化；圖Ib為鈀離子熒光探針化合物Rd-TP對各種陽離 子的熒光曲線變化，只有鈀離子有明顯的增強變化。所選擇的陽離子分別為：K+，Na+，Ag+，N H 4+, Ca2+, Mg2+, Zn2+, Cd2+, Ba2+, Pb2+, Pd2+，Cu2+, Hg2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Pt2+Fe3+, Cr3+, Rh3+和 Ru 3+。鈀 離子熒光探針化合物Rd-TP的激發(fā)波長為520nm，探針發(fā)射波長為585nm。
[0012] 圖2是用本發(fā)明的鈀離子熒光探針化合物Rd-TP與ppb級濃度鈀離子的熒光強度 增強和濃度的線性關系圖。鈀離子熒光探針化合物Rd-TP的濃度為10 μ M，橫坐標為鈀離子 濃度，縱坐標為熒光強度。
[0013] 圖3是本發(fā)明的鈀離子熒光探針化合物Rd-TP的光譜強度增強和鈀離子濃度增加 的關系圖。鈀離子熒光探針化合物Rd-TP的濃度是10 μ M，鈀離子的濃度為從小到大順序為 0, 1，2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20 μ M。3a 為吸收變化，3b 為熒光變化。
[0014] 圖4是鈀離子熒光探針化合物Rd-TP對不同類型和不同價態(tài)的鈀的熒光變化，鈀 離子熒光探針化合物Rd-TP對PdCl 2、Pd (OAc)JP PcKPPh 3)4都有熒光增強的效果。
[0015] 圖5是鈀離子熒光探針化合物Rd-TP (10 μ M)與鈀離子（10 μ M)在乙醇和水（1:1， 體積比）條件下熒光強度隨時間的變化關系。
[0016] 圖6是鈀離子熒光探針化合物Rd-TP的熒光強度隨不同pH值下的變化曲線，鈀離 子熒光探針化合物Rd-TP濃度為10 μ M，用氫氧化鈉（IM)和鹽酸（IM)調節(jié)pH滴定測試。
[0017] 圖7是鈀離子熒光探針化合物Rd-TP對不同濃度鈀離子響應后的質譜測定，7a為 鈀離子熒光探針化合物Rd-TP與鈀離子比為1:0. 5時質譜結果，7b為鈀離子熒光探針化合 物Rd-TP與鈀離子比為1:1. 5時質譜結果，反應時間為5分鐘。
[0018] 圖8是鈀離子熒光探針化合物Rd-TP (5 μ M)分別對浸泡在鈀離子溶液（5 μ M)中 的斑馬魚染色，8a、8b是對8a、8b新生斑馬魚胚胎染色，8c、8d是對斑馬魚胚胎后期染色， 8e、8f是對1天年齡的斑馬魚染色，8g、8h是對5天年齡的斑馬魚在共聚焦顯微鏡下的染色 成像，紅色標線是100 μ m。
[0019] 圖9是鈀離子熒光探針化合物Rd-TP (5 μ Μ)分別對浸泡在鈀離子溶液（5 μ Μ)中 的大型潘染色，9a、9b是對新生的孵出時間1天內大型潘，9c、9d是孵出時間5天內大型潘 的共聚焦顯微鏡下的染色成像，紅色標線是500 μ m.
[0020] 圖10是不同濃度Pd2+，對斑馬魚的72小時存活率的影響，IOa為對孵出時間為1 天年齡段斑馬魚的影響，IOb為對孵出時間為5天年齡段斑馬魚的影響。
[0021] 圖11是不同濃度Pd2+，對大型潘的72小時存活率的影響，Ila為對1天年齡段大 型潘的影響，Ilb為對5天年齡段大型潘的影響。
【具體實施方式】：
[0022] 以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。
[0023] 實施例1 :
[0024] 鈀離子熒光探針化合物Rd-TP的合成方法：
[0026] (1)中間體A的合成
[0027] 將羅丹明B (I. 2g，2. 5mmol)加入裝有30ml乙醇的100mL單口燒瓶中。室溫下劇 烈攪拌，滴加80 %的水合肼3ml (過量），空氣中回流反應2h，溶液顏色從深紫色先變?yōu)闇\ 棕色，最后到淺粉紅色。冷卻到室溫，減壓蒸去乙醇。然后加入50ml鹽酸（1M)，得到紅色 溶液；攪拌同時加入70ml氫氧化鈉（IM)，至pH達到9~10之間，出現大量沉淀。過濾， 并用15ml水洗滌濾餅3次。真空干燥后，色譜柱分離得到0. 63g目標產物（中間體A)， 產率 55. 2 %。1H NMR (400MHz，CDCl3) δ : 1. 15 (t，12H)，3. 32 (q，8H)，3. 65 (s，2H)，6. 25 (d，J =8Hz, 2H), 6. 4 (m, 4H), 7. I (d, J = 8Hz, 1H), 7. 45 (m, 1H), 7. 5 (d, J = 16Hz, 1H), 8. I (d, J =8Hz，lH), 9.41 (d, J = 8Hz，lH). HRMS-ESI :m/z calcd.M+for C28H32N4O2+, 456. 2525; found，456. 2529。
[0028] (2)鈀離子熒光探針化合物Rd-TP的合成：
[0029] 將中間體A (500mg, I. 2mmol)溶于裝有150mL乙醇的250mL單口燒瓶中，攪 拌下加入2-乙炔基苯甲醛（169. 4mg, I. 3mmol)，混合物回流反應48h。冷卻至室溫， 減壓蒸出溶劑后硅膠柱色譜分離，展開劑為二氯甲烷/乙酸乙酯=3/1，得到淺粉色粉 末狀化合物（475. 3mg，收率：69. 3% )，即為鈀離子熒光探針化合物Rd-TP，其結構式 如式 1 所示。1H NMR(600MHz, DMS0) δ 8.88 (s，lH), 7.92 (d, J = 7.8Hz, 1H), 7.75 (d，J =7. 8Hz, 1H), 7. 61 (t, J = 7. 8Hz, 1H), 7. 56 (t, J = 7. 2Hz, 1H), 7. 38 (q, J = 1. 8Hz, 2H) , 7. 32 (t, J = 7. 8Hz, 1H) , 7. 08 (d, J = 7. 2Hz, 1H) , 6. 45 (d, J = 2. 4Hz, 2H), 6. 41 (d, J = 8. 4Hz, 2H), 6. 36 (q, J = 5. 4Hz, 2H), 4. 44 (s, 1H), 3. 34 (p, 8H), I. 07 (t, J = 6. 6Hz，12H). 13C NMR (151MHz, DMSO) δ 164. 48, 152. 99, 152. 33, 148. 97, 143. 12 ,136. 46, 134. 60, 133. 16, 130. 35, 129. 65, 129. 21, 128. 41, 127. 90, 124. 28, 123. 54, 122. 4 6,108. 58, 105. 19, 98. 13, 87. 16, 79. 61, 65. 48, 44. 14, 12. 87. HRMS-ESI :m/z calc