蔣　浩　申和躍　常　通　孫小翠　丁　靜

(泰山醫(yī)學院化工學院，山東 泰安　271016)

?

一種新型硫代香豆素類Hg2+熒光探針

蔣浩申和躍常通孫小翠丁靜

(泰山醫(yī)學院化工學院，山東 泰安271016)

目的以香豆素母體為熒光團，設(shè)計合成一種新的Hg2 +熒光探針分子，6-硝基-3(4-甲基)苯基-2-硫代香豆素(TC)。方法在pH=7.4的HEPES緩沖溶液中，測定熒光探針TC及其與Hg2+作用后的紫外-可見及熒光光譜。 結(jié)果Hg2+濃度在1. 00 × 10-7～1. 30 × 10-5mol /L 范圍內(nèi)時，體系的熒光強度F與Hg2+濃度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r為0.9972，線性回歸方程F=34.53c+116.3，檢出限為3.12 × 10-8mol /L。結(jié)論該熒光探針TC可作為檢測Hg2+的熒光探針，對于Hg2+有著很好的選擇性及很高的靈敏度。

硫代香豆素；汞離子；熒光探針

Hg2+一種具有較強毒性的環(huán)境污染物之一，被人體吸收后，會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟以及內(nèi)分泌系統(tǒng)的疾病[1-3]。另外，無機汞被大量釋放到自然環(huán)境中，可通過水生微生物的甲基化將其轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基汞。可引起人體心血管疾病、失聰、失明甚至死亡[4-5]。因此，開發(fā)響應快、高靈敏、高選擇性地檢測Hg2+手段對環(huán)境保護及人類健康具有重大意義。目前，檢測Hg2+的主要主要方法有電化學法，原子吸收光譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法、化學發(fā)光等[6-8]。熒光光譜法具有靈敏度高方便、選擇性好、操作快速簡便、成本低等優(yōu)點而備受關(guān)注[9-11]。香豆素類化合物由于具有熒光量子產(chǎn)率高、位移大、光穩(wěn)定性好等優(yōu)點，常被用作化學傳感器中的熒光團或者識別基團，近幾年香豆素類熒光探針的發(fā)展十分迅速。本研究基于脫硫反應機理，合成了一種以香豆素母體分子為熒光團的硫代香豆素熒光探針6-硝基-3(4-甲基)苯基-2-硫代香豆素(TC)，并對其性能進行了研究。實驗表明，探針TC對Hg2+有較好的選擇性和高的靈敏度。

1　 實驗部分

1.1 儀器和試劑UV 2450PC(日本島津)紫外-可見分光光度計；RF-5301 PC(日本島津)熒光分光光度計； pHS-3C 型酸度計。硫代香豆素熒光探針化合物TC儲備液(1 mmol/L)的制備:稱取0. 0285 g探針TC，用乙醇溶解，轉(zhuǎn)移至100 ml容量瓶中，用乙醇定容。使用時適當稀釋。Hg2+儲備液( 1 mmol/L ) 的制備: 稱取0. 0318 g Hg( Ac)2溶解于100 ml 3% 硝酸稀溶液中，配成 1 mmol/L的Hg2+儲備液，使用時稀釋至所需濃度。HEPES緩沖溶液的制備:稱取11.916 g HEPES 溶解于400 ml 蒸餾水中，滴加NaOH 水溶液調(diào)節(jié)至pH=7.4，移至500 ml容量瓶中，蒸餾水定容，于4 ℃保存。所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 探針TC 的合成圖1為硫代香豆素熒光探針TC 的合成路線。

圖1　熒光探針TC 的合成

1.2.16-硝基-3(4-甲基)苯基香豆素(化合物1)的合成將對甲基苯乙酸3.881 g，加入到50 ml燒瓶中，量取乙酸酐20 ml，與2-羥基-5-硝基苯甲醛4.509 g于燒瓶中，攪拌使固體溶解完全。加入三乙胺 5 ml，氮氣保護下加熱至流15 h。將反應混合液冷卻至室溫，加入40 ml冰水，劇烈攪拌，析出大量固體。抽濾，乙醇重結(jié)晶，得淺黃色固體。產(chǎn)率75%。

1.2.26-硝基-3(4-甲基)苯基-2-硫代香豆素(TC)的合成0.285 g化合物1 和0.365 g勞森試劑于50ml燒瓶中，加入20 ml甲苯，110 ℃回流反應8 h，冷卻，過濾，得到黃色固體，產(chǎn)率為47%。

1.3 實驗方法于10 ml 比色管中依次加入1 ml 緩沖溶液(pH =7.4)、1.00 ml 1.00 × 10-4mol/L TC溶液及不同濃度的Hg2+溶液，用水定容至刻度線。搖勻，放置5 min 后測定。實驗中，熒光分光光度計設(shè)置參數(shù)為: λex= 300 nm，λem=401 nm，激發(fā)狹縫寬度為10 nm，發(fā)射狹縫寬度為10 nm。

2　結(jié)果與討論

2.1Hg2+對探針TC的紫外-可見滴定光譜在探針TC濃度為10 μmol/L 的溶液中加入不同量的Hg2+溶液，測定其紫外-可見吸收光譜，如圖2 所示。結(jié)果表明：在沒有加入Hg2+時，探針TC的最大吸收波長為324 nm，隨著Hg2+的不斷加入，探針TC在324 nm處的吸收逐漸降低，而在256 nm處出現(xiàn)一個新的吸收峰，且隨著Hg2+的不斷加入，探針TC在256 nm處的吸收逐漸增強。

圖2　探針TC及加入不同量的Hg2+時的紫外-可見滴定光譜

在pH=7.4的HEPES緩沖溶液中，探針TC濃度為10 μmol/L；c Hg2+( 1～8 ): 0，1.00× 10-7，5. 00 × 10-7，1.00× 10-6，3.00 × 10-6，5.00 × 10-6，7.00 × 10-6，9.00 × 10-6，1.10 × 10-5，1.30 × 10-5mol/L。

2.2Hg2+對探針TC的熒光滴定光譜在探針TC濃度為10 μmol/L 的溶液中加入不同量的Hg2+溶液，測定其熒光光譜，如圖3所示。結(jié)果表明：在沒有加入Hg2+時，探針TC的熒光強度較弱，最大發(fā)射波長為401 nm(λex=300 nm)，隨著Hg2+的加入，探針TC的最大發(fā)射波長發(fā)生了藍移，藍移至387 nm，且隨著Hg2+的濃度增大溶液的熒光強度明顯增強，強度增強約8倍?，F(xiàn)象表明：當加入Hg2+后，硫代香豆素母體上的硫原子會與Hg2+結(jié)合發(fā)生脫硫反應，脫硫反應導致氧原子取代了硫原子生成了未被硫代的香豆素，而硫代香豆素的熒光強度要遠低于未被硫代的香豆素，這樣就會使分子的熒光強度增強。

圖3　探針TC及加入不同量的Hg2+時的熒光滴定光譜

在pH=7.4的HEPES緩沖溶液中，探針TC濃度為10 μmol/L；c Hg2+( 1～8 ): 0，1.00×10-7，5. 00×10-7，1.00×10-6，3.00×10-6，5.00×10-6，7.00×10-6，9.00×10-6，1.10×10-5，1.30×10-5mol/L。

2. 3探針的選擇性考察了探針TC對其它金屬離子的選擇性，如圖4所示。結(jié)果表明：K+，Ba2+(100倍)；Pb2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ag+、Fe3+、Cu2+，Mn2+( 50倍) 對探針的響應很小。因此，探針TC對Hg2+有較好的選擇性。

圖4　探針TC對不同金屬離子的熒光選擇性

在pH =7.4的HEPES緩沖溶液中，探針TC濃度為10 μmol/L；λex=300 nm，λem=401nm；1.空白；2. K+；3.Ba2+；4.Pb2+；5.Ni2+；6.Co2+；7.Zn2+；8.Ag+；9.Fe3+；10.Cu2+；11.Mn2+；12.Hg2+。

2. 4工作曲線與檢出限由圖3不同濃度Hg2+對熒光探針熒光強度的影響結(jié)果表明，當Hg2+濃度在1. 00×10-7～1. 30×10-5mol/L范圍內(nèi)時，體系的熒光強度F與Hg2+濃度呈良好的線性關(guān)系如圖5所示，相關(guān)系數(shù)r為0. 9972，線性回歸方程F = 34.53c+116.3，式中c為Hg2+的濃度(×10-6mol/L)。檢出限(LOD)由方程式LOD=KS0/S計算，得檢出限為3.12×10-8mol/L。

圖5　Hg2+濃度與體系熒光強度之間的線性關(guān)系

在pH =7.4的HEPES緩沖溶液中，探針TC濃度為10 μmol /L ；λex=300 nm，λem=401 nm。

3　結(jié)　論

本研究設(shè)計合成了一種新型的以香豆素母體分子為熒光團的硫代香豆素熒光探針6-硝基-3(4-甲基)苯基-2-硫代香豆素(TC)，并對其性能進行了研究。研究發(fā)現(xiàn): Hg2+濃度在1.00×10-7～1.30×10-5mol/L 范圍內(nèi)時，體系的熒光強度F與Hg2+濃度呈良好的線性關(guān)系，檢出限為3.12×10-8mol/L。該熒光探針TC可作為檢測Hg2+的熒光探針，對于Hg2+有著很好的選擇性及很高的靈敏度。

[1]George G N, Prince R C, Gailer J, et al. Mercury binding to the chelation therapy agents DMSA and DMPS and the rational design of custom chelators for mercury[J]. Chem Res Toxicol, 2004, 17( 8) : 999-1006．

[2]Weiss B, Clarkson T W, Simon W. Silent latency periods in methylmercury poisoning and in neurodegenerative disease[J].Environ Health Perspect, 2002, 110( Suppl 5) : 851-854．

[3]Nolan E M, Lippard S J. Tools and tactics for the optical detection of mercuricion[J]. Chem Rev, 2008, 108(9): 3443-3480．

[4]劉士坤, 周春燕, 高吉剛,等. 一種新型羅丹明類Hg2+熒光探針的合成與分析應用[J].分析測試學報, 2013, 32 (8 ): 947- 952.

[5]張 勇,王 強,李偉,等.基于硫磺素T的可視化檢測汞離子的熒光探針[J].有機化學,2014, 34: 403-408.

[6]付坤，高云玲，姚克儉．離子印跡傳感器選擇性檢測甲基汞離子[J].分析測試學報，2012，31(8):1001-1004．

[7]王文青，張麗媛，魏宇鋒，等．微波消解 /ICP-MS 法測定食品級潤滑油(脂)中的銻、砷、鎘、鉛、汞、硒[J].分析試驗室，2014，33(12):1430-1433.

[8]Yoon S, Albers A E, Wong A P, Chang C J. Screening mercury levels in fish with a selective fluorescent chemosensor[J]. J Am Chem Soc, 2005, 127:16030-160301.

[9]吳小麗, 賴金平, 趙一兵. 汞離子的高靈敏度裸眼識別和熒光傳感探針[J].高等學校化學學報, 2012, 33:695-699.

[10]郝會娟，周鑫，吳學.一種新型喹啉衍生物的合成及其對Hg2+的檢測[J].化學試劑，2011，33(6):551-554.

[11]張勇,李偉,王強,等.一種基于苯并噁唑類的可視化檢測汞離子的熒光探針[J]. 化學學報, 2013, 71:1496-1499.

A thiocoumarin-derived fluorescent probe for detecting Hg2+

JIANG Hao SHEN He-yue CHANG Tong SUN Xiao-cui DING jing

(School of Chemical Engineering , Taishan Medical University, Taian 271016, China)

Objective: To design and synthesise A new thiocoumarin-derived fluorescent probe for Hg2+based on 6-nitro -3 (4- methyl) phenyl -2-thiocoumarin (TC). Methods: In pH=7.4 HEPES buffer solution, the UV-Vis and fluorescence spectroscopy of fluorescence probe TC and TC-Hg2+were determined. Results: There was a good linear relationship between the fluorescence intensity of TC and the concentration of Hg2+in the range of 1.00 × 10-7mol·L-1to 1.30 × 10-5mol·L-1(r=0.9972), regression equation wasF= 34.53c+116.3. The detection limit for Hg2+was 3.12 × 10-8mol·L-1. Conclusion: The probe shows unique selectivity and high sensitivity to Hg2+and it can be used as the fluorescent probe to detect Hg2+.

thiocoumarin derivatives; mercury ion; fluorescent probe

國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，山東省安全生產(chǎn)科技發(fā)展計劃項目。

蔣浩(1993—)，男，山東曲阜人，2012級應用化學專業(yè)本科生。

丁靜，E-mail: dj742122@163.com。

O657.3

A

1004-7115(2016)09-1001-03

10.3969/j.issn.1004-7115.2016.09.011

2016-04-26)