[发明专利]基于罗丹明B、四亚乙基五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，具体涉及一种作为汞离子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

汞及汞盐不但在工业中使用得非常广泛，而且还来自海啸和火山喷发等自然现象，它们可以通过多种途径进入水体、空气和土壤中，并且具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，会对人体的中枢神经系统、消化系统和内脏器官造成极大危害，对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响，所以是目前全球最引人关注的环境污染物之一（参见P. B. Tchounwou, W. K. Ayensu, N. Ninashvili, Review: environmental exposure to mercury and its toxicopathologic implications for public health, Environmental Toxicology, 2003,18:149-175）。因此，有效地检测或监控环境和生命体系中的汞已成为近年来相关领域的研究热点。

由于选择性好、灵敏高、操作简单、可以进行实时原位无损检测等优点，荧光探针技术在环境和生命科学等多个领域正受到越来越多的关注。罗丹明类荧光分子因具有激发和发射波长长、量子产率高、光稳定性好、响应机理独特、容易修饰等优点而成为荧光探针最重要的荧光团之一。通过罗丹明结构中的羧基与含有伯氨基的试剂反应生成内酰胺五元环，并引入N、O、S等识别位点得到无荧光的探针（参见J-S. Wu, I-C. Hwang, K-S. Kim等人, Rhodamine-based Hg²⁺-selective chemodosimeter in aqueous solution: fluorescent off-on, Org. Lett., 2007, 9(5):907-910以及C. Kaewtong, J. Noiseephum, Y. Uppa等人, A reversible Em-FRET rhodamine-based chemosensor for carboxylate anions using a ditopic receptor strategy, New J. Chem., 2010, 34:1104-1108），通过探针结构中识别位点结合某种重金属或过渡金属离子，诱导探针的内酰胺键断裂（即五元环打开）而荧光增强，从而实现对该离子的选择性识别。根据这一原理已设计合成出很多罗丹明类荧光探针。

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、灵敏度高且能用于水相体系的罗丹明型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基于罗丹明B、四亚乙基五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，先使其与四亚乙基五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RPTU（即罗丹明型Hg²⁺荧光探针RPTU）的每一个分子能够结合四个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：

1）将罗丹明B（RB）溶于反应溶剂A中，然后按照罗丹明B与四亚乙基五胺（TEPA）的摩尔比为1:10~15的用量逐滴滴加四亚乙基五胺，滴加完毕后在70~90℃下加热反应10~18小时，停止反应，减压除去溶剂后用水洗涤，过滤并干燥，得到螺环酰胺中间体， 

；

2）将步骤1）中获得的螺环酰胺中间体和异硫氰酸苯酯（PITC）按照1:8~14的摩尔比溶于反应溶剂B中，在30~60℃的条件下搅拌反应5~10小时，停止反应，减压除去溶剂后，经过纯化得到罗丹明B-苯基硫脲衍生物，