基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針的制備方法。由羅丹明B與二乙烯三胺進行縮合?；磻玫搅_丹明B-二乙烯三胺衍生物，再將羅丹明B-二乙烯三胺衍生物與肉桂酸進行酰氯化反應，得到羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物，該基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的水-乙醇混合溶液可用作快速響應性Hg2+顯色-熒光探針。本發明專利技術可用于快速分析水樣中Hg2+含量的快速響應性顯色-熒光探針，對其他金屬離子的抗干擾能力強，是一種理想Hg2+顯色-熒光探針；該Hg2+顯色指示劑對Hg2+的響應時間小于3分鐘，最低檢測限為1.0×10-6?mol/L；本發明專利技術具有合成工藝簡單、成本低廉、操作簡便、靈敏度高、響應速度快、檢測限低等優點。

【技術實現步驟摘要】
基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針的制備方法
本專利技術涉及一種汞離子（Hg2+）檢測劑，具體涉及一種基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針的制備方法。
技術介紹
在全球工業化進程當中，人為活動造成環境中的重金屬離子含量日益增加，污染范圍也日益擴大。我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質的污染率高達80.1%[周懷東,彭文啟等.水環境與水環境修復.北京：化學工業出版社,2005]。早在80年代初的調查中就發現，在金沙江、湘江、薊運河、錦州灣等許多水體均有不同程度的重金屬污染，其中嚴重地段的水相重金屬濃度高達幾百ppb，沉積物中重金屬濃度達上千ppm[HoKC,HuiKCC.ChemicalcontaminationoftheEastRiver(Dongjiang)anditsimplicationonsustainabledevelopmentinthePearlRiverDelta.EnvironmentInternational,2001,26(5,6):303-308]。2003年黃河、淮河、松花江、遼河等十大流域的流域片重金屬超標斷面的污染程度均為超Ⅴ類[胡必彬.我國十大流域片水污染現狀及主要特征.環境科學,2003,25:15-17]。2012年1月15日，廣西龍江河拉浪水電站網箱養魚出現少量死魚現象，經調查發現，龍江河宜州拉浪碼頭前200米水質重金屬超標80倍。農歷龍年春節，龍江河段檢測出重金屬汞含量超標，使得沿岸及下游居民飲水安全遭到嚴重威脅。這個事件的起因是兩個廠家違法排污導致汞泄漏量達到約20噸。汞是一種危害極大的環境污染物，近年來我國《重金屬污染綜合防治規劃》和《“十二五”重點區域大氣污染聯防聯控規劃》都把汞的污染及其綜合防治列入重點領域。規劃中明確指出：“十二五”期間，要建立典型燃煤機組排放清單的計算模型，開展燃煤電廠大氣汞排放在線監測試點工作；盡量早日開發試點項目，在煙氣除塵、脫硫、脫硝的同時，控制汞污染，實現多污染物的聯合控制，并對項目的經濟、技術和環境效益進行總體評估。環境保護部也提出了推進大氣污染聯防聯控的指導意見，加強能源清潔利用，嚴格控制燃煤污染的排放，研制火電機組煙氣除塵、脫硫、脫硝和除汞等多污染物協同控制技術，加大重點污染物防治力度。汞污染所產生的嚴重影響，促進了汞離子檢測技術的不斷研究與發展。常用的對汞離子進行檢測的方法有原子吸收/發射光譜法、原子熒光法、電感耦合等離子體法、X射線熒光光譜法、電感耦合等離子質譜法、電感耦合等離子體原子發射光譜法、免疫分析法、電化學法、生物化學傳感器法等。這些方法雖然各具優點，但在實際使用中仍存在很大的弊端，如靈敏度低、儀器昂貴以及操作復雜等，這些方法需要專門的實驗室、專業的操作技術人員和復雜的樣品前處理過程，耗費耗時，要求太高，況且對某些重金屬離子并不敏感，甚至無法檢測等問題，不適用于日常生活中對水樣、土壤和食品等樣本的檢測，也不能滿足應對突發事件時的需要。在突發環境污染事件調查和流域區域尺度的生態風險調查中，由于區域范圍廣，需要采集的環境樣品數量大，迫切需要高通量的、實時的現場篩查技術。因此，尋求一種簡單、快速、靈敏的重金屬離子定性定量檢測技術意義重大。其次，汞離子的種類多、含量低、樣品組成復雜、具有流動性和不穩定性，根據環境中汞離子的特點，決定了汞離子的分析技術和方法需要靈敏、準確、實時、快速的分析。為了減少中間環節，測得汞離子在環境中的含量和污染程度，要實時對污染物進行定量檢測。目前國際上環境檢測的發展方向為：在線、實時、簡便、易攜、靈敏度高，檢出限低、靈敏性好，可用于復雜樣品的測量，可供大批量的檢測，能用于不同來源的環境樣品。另外，因為汞離子長期存在并持續污染著自然環境，在極其微量的情況下也會產生不良后果，怎樣科學地評價環境汞離子的污染程度、怎樣防治污染等都離不開對汞離子的含量分析，因此進行微/痕量汞離子的分析具有非常重要的意義。近年來，基于離子誘導產生的顏色和熒光變化機理檢測金屬離子的顯色-熒光探針技術由于具有靈敏度高、檢測限低、操作簡單、成本低等特點，已經成為目前檢測汞離子污染的重要手段[MaoJ,HeQ,LiuWS.An“off–on”fluorescenceprobeforchromium(III)iondeterminationinaqueoussolution.AnalBioanalChemistry,2010,396:1197-1203；DongM,WangYW,PengY.HighlyselectiveratiometricfluorescentsensingforHg2+andAu3+respectivelyinaqueousmedia.OrganicLetters,2010,12:5310-5313]，人們在利用分子識別原理設計各種金屬離子顯色-熒光探針技術方面取得了極大的成功并廣泛應用于化學、生物學和環境科學等領域。羅丹明（Rhodamine）由于其出色的光譜性質，如長波發散效應、較高的熒光量子轉化率以及強摩爾消光系數[HauglandRP.Aguidetofluorescentprobesandlabelingtechnologies.InvitrogenCorporation,Karlsbad,CA,2005]，因此成為了一種被廣泛使用的顯色-熒光探針。近幾年來，利用羅丹明結構中的羧基與伯氨反應生成獨特的五元環內酰胺結構，通過結合重金屬離子，使原先不具有顏色、沒有熒光效應的內酰胺結構分子開環轉化為在可見光范圍內有很強吸收能力且發出很強熒光的酰胺結構，達到檢測某種重金屬離子的報道日益增多。由于具有響應機理獨特、檢測靈敏、干擾少等特點，基于羅丹明類分子的顯色-熒光探針在重金屬和過渡金屬離子的檢測中得到了廣泛應用，可檢測的重金屬離子包括Cu2+，Pb2+，Zn2+，Hg2+等。下式給出了羅丹明B與重金屬離子作用的示意路線。如下式所示，閉環結構的羅丹明分子摩爾吸光系數和熒光量子產率都非常低，幾乎沒有熒光。但當連上識別基團R后，在羰基與識別基團的協同作用下可與某種重金屬或過渡金屬離子發生作用，從而導致探針的內酰胺鍵斷裂，形成開環結構，導致分子的熒光強度顯著增強，實現對該離子的靈敏性識別。羅丹明B內酰胺結構的成環與開環過程但是目前研究較多的汞離子的顯色-熒光探針多采用有機基團絡合金屬離子的原理，因而顯色-熒光探針多為含有機雜環的分子，在水溶液中溶解度不甚理想。此外，微/痕量汞離子與顯色-熒光探針的結合效果仍然不夠理想，因此檢測靈敏度和適用范圍受到許多限制，對于汞離子而言，尋找更靈敏、高效的檢測劑依然是擺在我們面前的難題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，提出一種基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針制備方法。本專利技術提出的一種基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針，其特征在于：首先由羅丹明B與二乙烯三胺進行縮合?；磻?，得到羅丹明B二乙烯三胺衍生物；該羅丹明B二乙烯三胺衍生物再與肉桂酸發生酰氯反應，得到一種羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于羅丹明B?二乙烯三胺?肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色?熒光探針的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（1）稱取1~10?g羅丹明B和20~200?mL有機溶劑加入到250?mL反應瓶中，充分攪拌使羅丹明B完全溶解，在保持攪拌的情況下逐滴加入1~10?mL二乙烯三胺，在氮氣保護下于75~85℃反應4~40?h，反應結束后將反應瓶冷卻至室溫，抽濾并旋蒸除去溶劑，所得淡棕色固體用40~400?mL二氯甲烷萃取2~4次，合并有機相，用水洗3~5次，用無水硫酸鈉干燥2~20小時，過濾，收集濾液，旋蒸得橘黃色固體，再過柱層析分離（展開劑為甲醇：二氯甲烷=1：5，v/v），得到羅丹明B?二乙烯三胺衍生物，產率為85%?95%；（2）稱取0.5~5?g肉桂酸和5~50?mL氯化亞砜加入到100?mL反應瓶中，充分攪拌使肉桂酸完全溶解，滴加0.1~1?mL二甲基甲酰胺，在氮氣保護下于75~85℃加熱回流1~10?h，減壓蒸餾除去氯化亞砜，得到淺黃色固體粉末，即為肉桂酸酰氯，產率為90%~95%；（3）稱取0.5~5?g步驟(1)制得的羅丹明B?二乙烯三胺衍生物和10~100?mL二氯甲烷加入到250?mL反應瓶中，充分攪拌使完全溶解，加入1~10?mL三乙胺，0.2~2?g碳酸氫鈉，再將0.5~5?g步驟(2)制得的肉桂酸酰氯溶解在2~20?mL二氯甲烷中，使用恒壓滴液漏斗逐滴加入250?mL反應容器中，在氮氣保護下于室溫反應3~30?h，反應結束后旋蒸出二氯甲烷，用20~200?ml二氯甲烷萃取1~3次，合并有機相，再用水洗3~5次，得有機相，用無水硫酸鈉干燥1~10小時，旋蒸出二氯甲烷，再過柱層析分離（展開劑為甲醇：二氯甲烷=1:15，v/v）得棕黃色固體，即為羅丹明B?二乙烯三胺?肉桂酸衍生物，產率80%?90%；（4）稱取0.01~0.1?g步驟(3)制備的羅丹明B?二乙烯三胺?肉桂酸衍生物溶于100~1000?g水和有機溶劑組成的混合溶液中得到一種基于羅丹明B?二乙烯三胺?肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色?熒光探針。...

【技術特征摘要】
1.一種基于羅丹明B-二乙烯三胺-肉桂酸衍生物的快速響應性Hg2+顯色-熒光探針的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（1）稱取1~10g羅丹明B和20~200mL有機溶劑加入到250mL反應瓶中，充分攪拌使羅丹明B完全溶解，在保持攪拌的情況下逐滴加入1~10mL二乙烯三胺，在氮氣保護下于75~85℃反應4~40h，反應結束后將反應瓶冷卻至室溫，抽濾并旋蒸除去溶劑，所得淡棕色固體用40~400mL二氯甲烷萃取2~4次，合并有機相，用水洗3~5次，用無水硫酸鈉干燥2~20小時，過濾，收集濾液，旋蒸得橘黃色固體，再過柱層析分離，展開劑為甲醇：二氯甲烷=1：5，v/v，得到羅丹明B-二乙烯三胺衍生物，產率為85%-95%；（2）稱取0.5~5g肉桂酸和5~50mL氯化亞砜加入到100mL反應瓶中，充分攪拌使肉桂酸完全溶解，滴加0.1~1mL二甲基甲酰胺，在氮氣保護下于75~85℃加熱回流1~10h，減壓蒸餾除去氯化亞砜，得到淺黃色固體粉末，即為肉桂酸酰氯，產率為90%~95%；（3）稱取0.5~5g步驟(1)制得的羅丹明B-二乙烯三胺衍生物和10~100mL二氯甲烷加入到250mL反應瓶中，充分攪拌使完全溶解，加入1~10mL三乙胺，0.2~2g碳酸氫鈉，再將0.5~5g步驟(2)制得的肉桂酸酰氯溶解在2~20mL二氯甲烷中，使用恒壓滴液漏斗逐滴加入250mL反應容器中，在氮氣保護下于室溫反應3~30h，反應結束后旋蒸出二氯甲烷，用20~20...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊正龍，趙宇馨，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31