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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510471108.3 (22)申请日 2015.08.04 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105061308 A (43)申请公布日 2015.11.18 (73)专利权人 济南大学 地址 250022 山东省济南市市中区南辛庄 西路336号 (72)发明人 朱宝存舒伟闫良国柳彩云 (74)专利代理机构 北京三高永信知识产权代理 有限责任公司 11138 代理人 江崇玉 (51)Int.Cl. C07D 221/14(2006.01) C09K 11/0。
2、6(2006.01) G01N 21/64(2006.01) (56)对比文件 CN 103940764 A,2014.07.23, CN 103288693 A,2013.09.11, 高蓓.基于特异性反应的新型汞离子探针的 设计合成. 大连理工大学硕士学位论文 .2013, 全文. 宋涛,等.新型基于1,8-萘酰亚胺的汞离子 荧光探针的合成与性质研究. 浙江理工大学学 报(自然科学版) .2015,第33卷(第2期),第178- 182页. 朱西挺,等.基于1， 8-萘酰亚胺功能团的Hg2 +荧光分子探针的合成与性能. 化学试剂 .2011,第33卷(第9期),第833-836、 845页。
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5、应用。 具体地， 本发 明的探针为一类二甲氨基硫代甲酸酯萘酰亚胺 类化合物， 其可作为无机汞/有机汞离子荧光探 针用于汞离子的检测。 这类探针可实现如下的技 术效果中的至少一个： 高选择性地识别无机汞离 子/有机汞离子； 可以快速对汞离子实现响应； 可 以实现对汞离子的即时检测； 性质稳定， 可以长 期保存使用； 有利于在实际样本中对汞离子进行 检测； 以及具有较强的抗干扰能力。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 105061308 B 2017.10.13 CN 105061308 B 1.化合物， 其具有以下结构： 2.制备权利要求1中的化合物的方法， 其包括将N-丁基-4-羟基。
6、-1,8-萘酰亚胺和二甲 氨基硫代甲酰氯溶于非质子溶剂中， 再加入有机碱N,N-二异丙基乙胺进行反应。 3.根据权利要求2的方法， 其中所述反应是在室温下搅拌的条件下进行的。 4.根据权利要求3的方法， 其中所述反应进行12h。 5.根据权利 要求2的方法， 其中反应溶剂为二氯甲烷、 三氯甲烷、 四氢呋喃、 乙腈的单 一溶剂或两种以上混合溶剂。 6.根据权利要求4或5的方法， 其中N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺和二甲氨基硫代甲酰 氯的摩尔比为1： 1至1： 5。 7.用于检测样本中无机汞离子/有机汞离子含量的制剂、 试剂盒或试纸， 其包含权利要 求1中的化合物。 8.根据权利要求7所述的。
7、制剂、 试剂盒或试纸， 其还包括使用说明书。 9.根据权利要求7所述的制剂、 试剂盒或试纸， 其还包括用于检测样本中无机汞离子/ 有机汞离子含量的缓冲剂。 10.权利要求1中的化合物在制备用于检测样本中无机汞离子/有机汞离子含量的制 剂、 试剂盒或试纸中的用途。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105061308 B 2 无机汞/有机汞离子荧光探针的制备方法及应用 技术领域 0001 本发明涉及二甲氨基硫代甲酸酯萘酰亚胺类化合物作为无机汞/有机汞离子荧光 探针， 其可在纯水条件下对无机汞/有机汞离子进行高选择性超灵敏分析， 或者其可准确灵 敏地测定样品中无机汞/有机汞离子的浓度。 背景技术 。
8、0002 水银(汞)及其衍生物在环境中普遍存在， 因具有持久性、 易迁移性和高生物蓄积 性对环境和人类健康构成了严重威胁。 有机形态的汞是亲脂性的， 如甲基汞物种(CH3HgX， X Cl-、 Br-， 等)， 它能够在生物体内累积， 通过食物链转移到人体内， 人体内累积的微量汞无 法通过自身代谢进行排泄， 便会直接导致心脏、 肝、 甲状腺疾病， 引起神经系统紊乱， 慢性汞 中毒， 甚至引发恶性肿瘤的形成。 0003 鉴于此， 发展能够有效检测汞离子的分析方法是极其重要和有意义的。 现如今已 报导的检测汞离子的分析方法包括分光光度法、 原子发射光谱法、 原子吸收光谱法、 中子活 化法、 高效液。
9、相色谱法、 电化学阳极溶出伏安法和原子荧光法等。 在这些众多的检测方法 中， 荧光探针由于其特有的优点而成为研究人员关注的焦点， 但是目前报道的汞离子荧光 探针仍存在一些问题， 包括选择性差、 灵敏度低、 合成复杂、 水溶性差以及不能响应有机汞 离子等。 总之， 发展性能优异的汞离子荧光探针是本领域技术人员急需解决的问题。 发明内容 0004 本领域急需一种制备简单的高选择性超灵敏无机汞/有机汞离子荧光探针， 从而 能够有效检测汞离子。 为此， 本发明合成了一类新颖的无机汞/有机汞离子荧光探针， 其合 成简单、 稳定性高、 水溶性好、 和/或选择性高、 和/或灵敏度高、 和/或能够快速识别汞离。
10、子。 0005 具体而言， 本发明提供了一种无机汞/有机汞离子荧光探针， 其为二甲氨基硫代甲 酸酯萘酰亚胺类化合物， 其结构如下： 0006 0007 优选的， 本发明的荧光探针是： 说明书 1/6 页 3 CN 105061308 B 3 0008 0009 在本发明的无机汞/有机汞离子荧光探针的制备方法中， 反应温度是070； 反 应时间是124h； 萘酰亚胺类化合物与二甲氨基硫代甲酰氯的摩尔比为约1： 1至1： 5， 优选 为1： 2或1： 3。 0010 本发明还提供了用于检测样本(例如河水样本)中汞离子浓度的检测制剂或试剂 盒， 其包含本发明的探针。 优选地， 本发明的检测制剂或试剂。
11、盒还包含产品的使用说明书。 还优选地， 本发明的试剂盒还包含用于测定样本中的汞离子浓度的缓冲剂。 0011 本发明还提供了检测样本(例如河水样本)中汞离子浓度的方法， 其包括将本发明 的探针与待测样本接触的步骤。 0012 本发明还提供了本发明的探针在制备用于检测样本(例如河水样本)中汞离子浓 度的制剂中的用途。 0013 本发明还提供了本发明的探针在制备用于检测样本(例如河水样本)中汞离子浓 度的试剂盒中的用途。 0014 本发明的汞离子荧光探针可与汞离子进行作用， 产生荧光光谱的变化， 从而实现 对汞离子的定量检测。 0015 具体而言， 本发明的汞离子荧光探针分别与钾离子、 钠离子、 银。
12、离子等其他金属离 子进行作用均不能导致荧光光谱的明显改变， 从而实现对汞离子的选择性识别， 进而可任 选地用于排除钾离子、 钠离子、 银离子等其他金属离子的存在对汞离子的定量测定的干扰。 0016 可选择地， 本发明的汞离子荧光探针的稳定性好， 进而能够长期保存使用。 0017 进一步的， 本发明的汞离子荧光探针是快速高选择性汞离子荧光探针， 且合成简 单， 有利于商业化的推广应用。 附图说明 0018 图1a是Hg2+(10 M)在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影响。 0019 图1b是Hg2+(30 M)在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)紫外光谱的影响。。
13、 0020 图2是Hg2+(10 M)在不同浓度H2O2(0100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影 响。 0021 图3a是不同浓度Hg2+(02 M)在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影 响。 0022 图3b是不同浓度CH3Hg+(0100 M)在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的 影响。 0023 图4a是不同分析物在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影响。 说明书 2/6 页 4 CN 105061308 B 4 0024 图4b是不同分析物在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱法定量分析Hg2+ (。
14、10 M)的影响。 0025 图5a是探针(5 M)对Hg2+(10 M)响应时间的测试结果。 0026 图5b是探针(5 M)对CH3Hg+(10 M)响应时间的测试结果。 具体实施方式： 0027 本发明提供了上述高选择性超灵敏无机汞/有机汞离子荧光探针的合成路线、 方 法及其光谱性能。 0028 本发明的无机汞/有机汞离子荧光探针是一类二甲氨基硫代甲酸酯萘酰亚胺类化 合物， 其具有以下结构通式 0029 0030 上式中： R1， R2， R3， R4， R5为氢原子， 直链或支链烷基， 直链或支链烷氧基， 磺酸基， 酯 基， 羧基； R1， R2， R3， R4， R5可以相同或不同。。
15、 0031 该类汞离子荧光探针的合成路线和方法如下： 0032 0033 具体地， 本发明的荧光探针可以通过如下方法制备， 将一定摩尔比 (例如1： 11： 5)的萘酰亚胺类化合物(例如N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺)和二甲氨基硫代甲酰氯溶于 非质子溶剂中(例如二氯甲烷)中， 再加入有机碱(例如N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)， 然后室 温下搅拌一段时间(例如12h)， 然后旋蒸得到粗产品。 如果要得到较纯的产品， 可以将粗产 品用二氯甲烷和石油醚进行重结晶。 0034 因此， 本发明还提供了二甲氨基硫代甲酰氯在制备用于检测汞离子的荧光探针中 的用途。 0035 本发明还提供了萘酰亚胺。
16、类化合物(例如N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺)在制备 用于检测汞离子的荧光探针中的用途。 0036 本发明的高选择性灵敏识别汞离子荧光探针的显著特征是能够快速高选择性灵 敏地识别无机汞离子/有机汞离子， 和/或在其他高浓度钾离子、 钠离子、 银离子等其他金属 说明书 3/6 页 5 CN 105061308 B 5 离子的存在下能够准确对无机汞离子 /有机汞离子进行定量分析。 0037 下面将通过借助以下实施例来更详细地说明本发明。 以下实施例仅是说明性的， 应该明白， 本发明并不受下述实施例的限制。 0038 实施例1 0039 0040 (方案1)将534mg(2.0mmol)N-丁。
17、基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺、 247 mg(2.0mmol)二甲 氨基硫代甲酰氯和(250 L)N,N-二异丙基乙胺 (DIPEA)溶于15mL二氯甲烷， 在25下搅拌 反应12h， 然后旋蒸得到粗产品， 最后使用二氯甲烷和石油醚进行重结晶， 得到纯净产品 326mg， 产率为46。 0041 (方案2)将534mg(2.0mmol)N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺、 494 mg(4.0mmol)二甲 氨基硫代甲酰氯和(350 L)N,N-二异丙基乙胺 (DIPEA)溶于15mL二氯甲烷， 在25下搅拌 反应12h， 然后旋蒸得到粗产品， 最后使用二氯甲烷和石油醚进行重结晶， 得到纯。
18、净产品 411mg， 产率为58。 0042 (方案3)将534mg(2.0mmol)N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺、 618 mg(6.0mmol)二甲 氨基硫代甲酰氯和(450 L)N,N-二异丙基乙胺 (DIPEA)溶于15mL二氯甲烷， 在25下搅拌 反应12h， 然后旋蒸得到粗产品， 最后使用二氯甲烷和石油醚进行重结晶， 得到纯净产品 531mg， 产率为75。 0043 (方案4)将534mg(2.0mmol)N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺、 988 mg(8.0mmol)二甲 氨基硫代甲酰氯和(550 L)N,N-二异丙基乙胺 (DIPEA)溶于15mL二氯甲烷， 在。
19、25下搅拌 反应12h， 然后旋蒸得到粗产品， 最后使用二氯甲烷和石油醚进行重结晶， 得到纯净产品 552mg， 产率为78。 0044 (方案4)将534mg(2.0mmol)N-丁基-4-羟基-1,8-萘酰亚胺、 1112 mg(10.0mmol)二 甲氨基硫代甲酰氯和(650 L)N,N-二异丙基乙胺 (DIPEA)溶于15mL二氯甲烷， 在25下搅 拌反应12h， 然后旋蒸得到粗产品， 最后使用二氯甲烷和石油醚进行重结晶， 得到纯净产品 567mg， 产率为80。 0045 1H-NMR(400MHz,CDCl3)(*10-6):0.98(t,J8Hz,3H), 1.42-1.49(m。
20、,2H),1.67- 1.74(m,2H),3.43(s,6H),4.18(t,J8Hz,2H), 7.46(d,J8Hz,1H),7.76(t,J8Hz,1H), 8.18(d,J8Hz, 1H),8.60-8.63(m,2H). 13C-NMR(100MHz,CDCl3)(*10-6):13.88, 20.40, 30.21,39.25,40.27,120.56,121.22,123.08,126.10,127.21,128.17, 129.29,131.51, 131.62,154.72,163.55,164.11,187.33.ESI-MS calcd for C19H21N2O3SM。
21、+H+357,found 357. 0046 实施例2 说明书 4/6 页 6 CN 105061308 B 6 0047 本发明的发明人进行了如下测试： (a)Hg2+(10 M)在H2O2(100 mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影响； (b)Hg2+(30 M)在H2O2 (100mM)存在下对探针(5 M)紫外光谱的影响。 上述测定是在5mM HEPES,pH 7.4的水溶液中进行的， 所使用的探针是实施例1中所制备的 探针， 且所有光谱测试都是在25下Hg2+加入作用30min后测得的。 结果参见图1。 0048 从图1(a)可以看出， 在H2O2的存在下， Hg2+使得荧光强。
22、度发生极大增强； 从图1(b) 可以看出， 在H2O2的存在下， 吸收峰发生明显的红移， 并且溶液颜色由无色变为黄绿色。 0049 实施例3 0050 Hg2+(10 M)在不同浓度H2O2存在下对探针(5 M)荧光光谱的影响。 上述测定是在 5mM HEPES,pH 7.4的水溶液中进行的， 所使用的探针是实施例1中所制备的探针， 且所有光 谱测试都是在25下Hg2+加入作用30min后测得的。 结果参见图2。 0051 从图2可以看出， 伴随着探针溶液中H2O2浓度的增加， 荧光光谱逐渐升高。 由此可得 出， H2O2采取的最佳浓度应为100mM。 0052 实施例4 0053 (a)不同。
23、浓度Hg2+(02 M)在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M) 荧光光谱的影响； (b)不同浓度CH3Hg+(0100 M)在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影响。 上述测 定是在5mM HEPES,pH 7.4的水溶液中进行的， 所使用的探针是实施例1中所制备的探针， 且 所有光谱测试都是在25下作用30min后测得的。 结果参见图3。 0054 从图3(a)可以看出， 伴随着探针溶液中Hg2+浓度的增加， 荧光光谱逐渐升高， 且在0 2 M的Hg2+浓度范围内， Hg2+的浓度和荧光强度成线性关系。 从图3(b)可以看出， 伴随着探 针溶液中CH3Hg+浓度的。
24、增加， 荧光光谱逐渐升高， 且在0100 M的CH3Hg+浓度范围内， CH3Hg+ 的浓度和荧光强度成线性关系。 因此， 本发明的探针能较精确地确定待测样本中无机汞离 子/有机汞离子的含量。 0055 实施例5 0056 (a)不同分析物在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱的影响。 (b)不同分析 物在H2O2(100mM)存在下对探针(5 M)荧光光谱法定量分析Hg2+(10 M)的影响。 分析物包括： 银离子Ag+(10 M)、 铜离子Cu2+(10 M)； 钾离子K+、 钠离子Na+、 镁离子Mg2+、 锌离子Zn2+、 镍离子 Ni2+、 铅离子Pb2+、 铝离子A。
25、l3+、 铁离子Fe3+、 亚铁离子Fe2+、 钙离子Ca2+、 镉离子Cd2+、 半胱氨酸 Cys,它们的浓度均为50 M。 所有测试条件是5mM HEPES,pH 7.4的水溶液中进行的， 所使用 的探针是实施例1中所制备的探针， 且所有光谱测试都是在25下作用30min后测得的。 结 果参见图4。 具体地， 移取50 L的探针储备液(1mM)放进 10mL比色管中， 然后加入5mL超纯 水， 再移取20 L上述分析物储备液加入比色管内， 然后移取0.5mL的HEPES溶液(pH 7.4, 100mM)， 再移取200 LH2O2储备液(5molL-1)加入比色管内， 最后用超纯水定容至1。
26、0mL。 摇 匀， 静置30min， 即可测定。 结果如图4所示。 0057 从图4可以看出， 探针对汞离子具有很高的选择性， 能够专一性地和汞离子进行反 应， 反应前后， 荧光光谱有明显变化， 而其他金属离子与探针作用后荧光强度并不发生明显 变化。 而且其他金属离子不会明显干扰探针对汞离子的定性与定量检测。 0058 实施例6 0059 (a)探针(5 M)对Hg2+(10 M)响应时间的测试结果。 (b)探针(5 M)对CH3Hg+(10 M) 响应时间的测试结果。 首先， 移取50 L的探针储备液(1mM)放进10mL比色管中， 然后加入5mL 说明书 5/6 页 7 CN 105061。
27、308 B 7 超纯水， 再移取 10 L上述Hg2+储备液(10mM)加入比色管内， 然后移取0.5mL的 HEPES溶液 (pH 7.4,100mM)， 再移取200 L H2O2储备液(5molL-1) 加入比色管内， 最后用超纯水定容 至10mL。 快速摇匀， 计时测定， 其中所使用的探针是实施例1中所制备的探针。 结果如图5所 示。 0060 从图5中可以看出， Hg2+与探针反应1min后荧光强度即发生明显变化， 10min后荧光 强度趋于稳定。 CH3Hg+与探针反应40min后荧光强度趋于稳定。 0061 虽然用上述实施方式描述了本发明， 应当理解的是， 在不背离本发明的精神的前 提下， 本发明可进行进一步的修饰和变动， 且这些修饰和变动均属于本发明的保护范围之 内。 说明书 6/6 页 8 CN 105061308 B 8 图1a 图1b 说明书附图 1/5 页 9 CN 105061308 B 9 图2 图3a 说明书附图 2/5 页 10 CN 105061308 B 10 图3b 图4a 说明书附图 3/5 页 11 CN 105061308 B 11 图4b 图5a 说明书附图 4/5 页 12 CN 105061308 B 12 图5b 说明书附图 5/5 页 13 CN 105061308 B 13 。