[发明专利]来自罗丹明B、二亚乙基三胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种作为荧光探针材料使用的罗丹明B-苯基硫脲衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

汞是出现频率和毒性均名列前茅的重金属，影响范围较广，毒性较强。由于其对于功能蛋白质和酶中的硫醇基团具有较高的亲和性，汞或其衍生物通常会导致细胞发生功能失调，进而引发后续的健康问题（参见M. Harada, Minamata disease: methylmercury poisoning in Japan caused by environmental pollution, Crit. Rev. Toxicol., 1962, 2:40-57）。不幸的是，汞污染能够发生于一系列天然和人为环境中，例如海啸或火山喷发、金矿开采以及燃油废料。因此，有效地检测或监控生物样品或环境样品中的汞已成为近年来相关领域的研究热点。

由于具有突出的优点，荧光探针在生命科学、环境科学、材料科学、信息科学等多个领域显示出良好的应用前景。其中，罗丹明及其衍生物是一类重要的呫吨型荧光染料。由于苯环间氧桥的存在，罗丹明分子具有刚性平面结构，使分子结构稳定性增强，在激发光的作用下能在红色可见光区（波长500 ~ 700 nm）产生强烈的荧光，受样品背景干扰相对较少，是生物分析中常用的荧光染料。

自1997年Czarnik等首次报道了罗丹明类荧光探针及其开环反应的开创性工作以后（参见V. Dujols, F. Ford和A. W. Czarnik, A long-wavelength fluorescent chemodosimeter selective for Cu (II) ion in water, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119:7386-7387），罗丹明衍生物受到广泛的关注，成为重金属和过渡金属阳离子荧光探针领域研究的热点。总结基于罗丹明的金属离子荧光探针，罗丹明独特的螺环结构和荧光性质在金属离子探针的设计过程中具有重要作用，通过不同的桥接基团引入多样化的识别基团可实现对金属离子的选择性识别和检测（参见J-S. Wu, I-C. Hwang, K-S. Kim和J-S. Kim, Rhodamine-based Hg²⁺-selective chemodosimeter in aqueous solution: fluorescent off-on, Org. Lett., 2007, 9(5):907-910以及Liu Y., Lv X., Zhao Y., Chen M., Liu J., Wang P., 和Guo W. A naphthalimide-rhodamine ratiometric fluorescent probe for Hg²⁺ based on fluorescence resonance energy transfer., Dyes Pigments, 2012, 92: 909-915）。

然而，已报道的Hg²⁺荧光探针大多数是一个探针分子结合一个Hg²⁺，而且有的荧光探针对于Hg²⁺的选择性较差，灵敏度不高；有的选择性好、灵敏度高，但水溶性差，无法在水相中完成检测；或者有的选择性好、灵敏度高，但合成困难。因此亟须一种新颖的、选择性高、灵敏度高且能在水相中使用的罗丹明型Hg²⁺荧光探针。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明旨在提供一种来自罗丹明B、二亚乙基三胺和异硫氰酸苯酯的荧光探针及其制备方法和应用。

本发明的核心在于改变罗丹明B的细部结构，先使其与二亚乙基三胺反应以形成性质稳定的螺环酰胺结构并引入含氮桥联片段，再与异硫氰酸苯酯反应以引入硫原子。利用Hg²⁺的亲硫性，通过上述方案获得的新型罗丹明B-苯基硫脲衍生物RDTU（即罗丹明型Hg²⁺荧光探针RDTU）的每一个分子能够结合两个Hg²⁺，因而具备较高的选择性和检测灵敏度。

首先，为了达到上述目的，本发明提供了一种如式（I）所示的罗丹明B-苯基硫脲衍生物，

（I）。

其次，本发明提供了一种制备上述罗丹明B-苯基硫脲衍生物的方法，其包括以下步骤：