CN107652299B

CN107652299B - 一种基于罗丹明b衍生物的多通道荧光探针及制备方法与应用

Info

Publication number: CN107652299B
Application number: CN201711006813.1A
Authority: CN
Inventors: 赵红; 薛兴颖; 江道勇; 张晗; 贺祖茂; 杨买娥
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-03-12
Anticipated expiration: 2037-10-25
Also published as: CN107652299A

Abstract

本发明公开了一种基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针及制备方法与应用，该荧光探针的化学式为C₃₄H₃₄N₈O₂；制法包括按摩尔比为0.25～1:1将罗丹明B与水合肼混合制得化合物A，再将该化合物A与乙二醛按摩尔体积比为0.25～1:1混合，制得化合物B；将化合物B与二氨基马来腈按摩尔比0.25～1:1溶于无水乙醇中，加入2‑3滴冰醋酸，经搅拌回流、蒸馏及分离后，制得该多通道荧光探针。该荧光探针应用于三价金属离子和Hg²⁺离子检测。本发明的显著优点为:该荧光探针能够在同一溶剂环境对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光增强识别，检测灵敏度高。

Description

一种基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针及制备方法与应用

技术领域

本发明属于荧光探针领域，尤其涉及一种基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针及制备方法与应用。

背景技术

荧光分子探针因具有选择性好、灵敏度高、简单快速并且不需要借助昂贵仪器的优点而被广泛应用于各种金属离子的检测。众多金属离子检测方法中，荧光分子探针识别法由于其选择性好、灵敏度高、能够实现开关操作等优点而备受关注。罗丹明类染料具有荧光量子产率高、刚性平面结构较大、水溶性好、毒性小、最大发射波长位于红色光-可见光区等优点，但能实现裸眼识别、响应迅速的多功能罗丹明B衍生物荧光探针分子目前鲜见相关文献报道。因此，基于罗丹明B类衍生物多通道荧光探针的研究有着重要的意义。

三价金属离子Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺在生命活动中发挥着非常重要的作用。Fe³⁺是构成蛋白、细胞色素和多种酶的基本元素，参与细胞的新陈代谢。人体内Fe³⁺失衡会引起新陈代谢紊乱导致贫血、肝损伤、肾衰竭等疾病。Cr³⁺的缺少会引发糖尿病和动脉硬化等多种疾病，但是当Cr³⁺含量过高时会破坏细胞结构和组成，对人体造成伤害。Al³⁺不属于人体所必需的微量元素，但若平时过多摄入Al³⁺会引发老年痴呆，对人体的中枢神经***、造血***、免疫***、肝、肾造成不良影响。微量的Hg²⁺可以作为消毒剂而被应用，但若误食入高剂量Hg²⁺，不仅会引起肠胃道粘膜伤害而大量出血，还会伤害肾脏，导致急性肾衰竭，甚至造成死亡。因此，开发快速、廉价、方便地检测以上金属离子的方法势在必行。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够同时对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺进行检测且检测灵敏度高的基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针；

本发明的第二目的是提供制备该多通道荧光探针的方法；

本发明的第三目的是提供该多通道荧光探针的应用。

技术方案：本发明基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针，该多通道荧光探针的化学式为C₃₄H₃₄N₈O₂，结构如式(Ⅰ)所示：

本发明制备基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针的方法，包括如下步骤：

(1)按摩尔比为0.25～1:1将罗丹明B与水合肼混合制得化合物A，再将该化合物A与乙二醛按摩尔体积比0.25～1:1混合，制得化合物B；

(2)将化合物B与二氨基马来腈按摩尔比0.25～1:1溶于无水乙醇中，加入2～3滴冰醋酸，经搅拌回流、蒸馏及分离后，制得该多通道荧光探针。

优选的，步骤(2)中，化合物B和二氨基马来腈的摩尔比可为0.3～1:1。

进一步说，步骤(2)中，搅拌回流8～10h；搅拌回流的反应温度为70～85℃。该搅拌时间及温度范围内能够完全反应，且不产生副产物。

本发明基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针应用于三价金属离子和Hg²⁺离子检测。

更进一步说，多通道荧光探针检测三价金属离子和Hg²⁺采用的溶液为体积比为0.25～99:1的甲醇与水混合液。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该多通道荧光探针具有罗丹明B类荧光团，螺内酰胺和氨基基团，与Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺作用开环后，由闭环状态的无荧光变为强荧光，能够在同一溶剂环境对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光增强识别，溶液颜色由淡黄色分别变为红色并且出现很强的红色荧光，能轻易的实现裸眼识别，不仅检测灵敏度高，且实现了多功能化，节约了检测成本，也节省了检测的时间；同时，与其它常见金属离子作用荧光信号或吸收信号基本没有变化，抗干扰能力强，具有较好的传感性质，检测限低；此外，制备该多通道荧光探针的方法简便，可操作性强。

附图说明

图1为基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针的质谱图；

图2为基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺离子选择性识别的紫外可见吸收光谱图荧光发射光谱图；

图3是基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺离子选择性识别的荧光发射光谱图；

图4是基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Fe³⁺识别的竞争实验的荧光发射光谱图；

图5是基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Cr³⁺识别的竞争实验的荧光发射光谱图；

图6是基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Al³⁺识别的竞争实验的荧光发射光谱图；

图7是基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Hg²⁺识别的竞争实验的荧光发射光谱图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明采用的原料均可从市场上购买得到。

实施例1

合成基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针的反应式如下所示：

其制备方法包括如下具体步骤：

(1)化合物A的合成：称取(1.2g，2.5mmol)罗丹明B，溶于30mL绝对乙醇中，室温下剧烈搅拌，逐滴加入5.0mL 85％～90％的水合肼，滴加完毕后继续搅拌0.5h，随后升温回流反应12h至溶液变为橙黄色，冷却，减压旋蒸去除溶剂，加入1mol/L HCl 50mL，搅拌条件下加入1mol/L NaOH 70mL至溶液pH值为9左右，出现大量的沉淀，抽滤，用蒸馏水洗涤3次，置于真空干燥箱中干燥过夜，制得化合物A，收率为78％；其中，罗丹明B与水合肼的摩尔比为0.25:1。

(2)化合物B的合成：称取化合物A(0.9124g，2mmol)溶于40mL的无水乙醇中，另称取4ml 40％的乙二醛溶于10mL无水乙醇，室温下搅拌6～8h，反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得化合物B，产率为52％。

(3)多通道荧光探针Ⅰ的合成：称取化合物B(0.5g，1mmol)溶于30mL的无水乙醇中，再将二氨基马来腈(0.216g，4mmol)溶解在少量的无水乙醇(5mL)中，采用滴管加入2滴冰醋酸，在85℃条件下搅拌回流8h；反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得多通道荧光探针Ⅰ，产率为64％。经质谱、核磁共振氢谱/碳谱确认其结构式为：

分析所得的罗丹明B衍生物的多通道荧光探针的基本数据如下：

高分辨质谱(电喷雾，正模式)表征：该荧光探针的分子式为C₃₄H₃₄N₈O₂，相对分子质量为586.420；实测值为[M+H]⁺：587.658，如图1所示。

性能检测1-1罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的选择性检测

将荧光探针溶解在体积比为4:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别加入200μmol/L的金属离子(Mg²⁺，Al³⁺，Ca²⁺，Cr³⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺)，0.5h后检测溶液的荧光发射光谱变化及紫外可见吸收光谱变化的结果如图2、3所示。由图2和图3可知，该荧光探针自身在562nm处几乎没有吸收峰，在582nm处几乎没有发射峰；当加入Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺离子后，荧光探针溶液在562nm处出现强吸收峰，在582nm强发射峰；然而加入其它金属离子，如Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺，荧光探针溶液在562nm处的吸收峰亦无明显变化，在582nm处的发射峰亦无明显变化。由此可知，只有加入Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺，才能引起基于罗丹明B衍生物类多通道荧光探针溶液的荧光和吸收增强，该罗丹明B衍生物的多通道荧光探针在体积比为4:1的甲醇与水的混合溶液中对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺具有良好的选择性。

性能检测1-2罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光滴定实验

将荧光探针溶解在体积比为4:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别逐步增加加入的Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的浓度，0.5h后测试各试样的荧光光谱及吸收光谱可知，随着Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺浓度的逐渐增大，荧光探针溶液在582nm处的荧光强度逐渐增大，当Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的浓度分别增大到160μmol/L，260μmol/L，220μmol/L，200μmol/L左右时，滴定达到饱和，发射强度不再增大。由此可知，该基于罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺具有较好的传感性质。

性能检测1-3罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺识别的竞争实验

通过图4及图7可知，将荧光探针溶解在体积比为4:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别加入200μmol/L的其它金属离子(Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Fe² ⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺)，0.5h后测试各溶液的荧光光谱，随后向以上各个含有金属离子的溶液中分别加入200μmol/L的Fe³ ⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺，放置0.5h后再分别测试各个溶液的荧光光谱可知，共存的其它金属离子对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光识别没有显著干扰。

性能检测1-4罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺检测限的计算

检测限根据荧光光谱或紫外可见吸收光谱滴定数据计算。以I/I₀(其中，I为各试样的荧光强度，I₀为不加金属离子时探针溶液的荧光强度)为纵坐标，金属离子浓度为横坐标作图。在Al³⁺离子浓度范围为1μmol/L到35μmol/L时，线性关系较好(R＝0.9909)，直线方程为y＝-71.853+8.3265*10⁶C_Al ³⁺；在Cr³⁺离子浓度范围为14μmol/L到140μmol/L时，线性关系较好(R＝0.9978)，直线方程为y＝-33.778+2.8972*10⁶C_Cr ³⁺；在Fe³⁺离子浓度范围10μmol/L到40μmol/L时，线性关系较好(R＝0.9966)，直线方程为y＝-104.03+1.1639*10⁷C_Fe ³⁺；在Hg²⁺离子浓度范围14μmol/L到40μmol/L时，线性关系较好(R＝0.9824)，直线方程为y＝-0.25729+2.5483*10⁵C_Hg ²⁺；利用公式DL＝3σ/S(其中，σ为空白实验标准方差，S为直线斜率)，经计算检测限分别为6.31×10^-9mol/L，1.81×10^-8mol/L，4.51×10^-9mol/L，2.06×10^-7mol/L。从结果可以看出该探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺金属离子都具有较低的检测限。

实施例2

制备方法包括如下步骤：

(1)化合物A的合成：称取(1.2g，2.5mmol)罗丹明B，溶于40mL绝对乙醇中，室温下剧烈搅拌，逐滴加入2.5mL85％～90％的水合肼，滴加完毕后继续搅拌0.5h，随后升温回流反应12h至溶液变为橙黄色，冷却，减压旋蒸去除溶剂，加入1mol/L HCl 50mL，搅拌条件下加入1mol/L NaOH 70mL至溶液pH值为9左右，出现大量的沉淀，抽滤，用蒸馏水洗涤3次，置于真空干燥箱中干燥过夜，制得化合物A，收率为78％；其中，罗丹明B与水合肼的摩尔比为0.5:1。

(2)化合物B的合成：称取化合物A(1.170g，2.56mmol)溶于40mL的无水乙醇中，另称取4ml 40％的乙二醛溶于10mL无水乙醇，室温下搅拌6～8h，反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得化合物B，产率为67％。

(3)多通道荧光探针Ⅰ的合成：称取化合物B(0.8g，1.6mmol)溶于40mL的无水乙醇中，再将二氨基马来腈(0.324g，6mmol)溶解在少量的无水乙醇(8mL)中，采用滴管加入3滴冰醋酸，在70℃条件下搅拌回流9h；反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，得到荧光探针Ⅰ，产率为71％。经质谱、核磁共振氢谱/碳谱确认其结构式为：

分析所得的罗丹明B衍生物的多通道荧光探针的基本数据：

高分辨质谱(电喷雾，正模式)表征：该荧光探针的分子式为C₃₄H₃₄N₈O₂，相对分子质量为586.420；实测值为[M+H]⁺：587.658。

性能检测2-1罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的选择性检测

将荧光探针溶解在体积比为1:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别加入200μmol/L的金属离子(Mg²⁺，Al³⁺，Ca²⁺，Cr³⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺)，0.5h后检测溶液的荧光发射光谱变化及紫外可见吸收光谱变化，由结果可知，该荧光探针自身在562nm处几乎没有吸收峰，在582nm处几乎没有发射峰；当加入Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺离子后，荧光探针溶液在562nm处出现强吸收峰，在582nm强发射峰；然而加入其它金属离子，如Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺，荧光探针溶液在562nm处的吸收峰亦无明显变化，在582nm处的发射峰亦无明显变化。由此可知，只有加入Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺，才能引起罗丹明衍生物类多通道荧光探针溶液的荧光和吸收增强，该罗丹明B衍生物的多通道荧光探针在体积比为1:1的甲醇与水的混合溶液中对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺具有良好的选择性。

性能检测2-2罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光滴定实验

将荧光探针溶解在体积比为1:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别逐步增加加入的Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的浓度，0.5h后测试各试样的荧光光谱及吸收光谱可知，随着Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺浓度的逐渐增大，荧光探针溶液在582nm处的荧光强度逐渐增大，当Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的浓度分别增大到160μmol/L，260μmol/L，220μmol/L，200μmol/L左右时，滴定达到饱和，发射强度不再增大。由此可知，该罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺具有较好的传感性质。

性能检测2-3罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺识别的竞争实验

将荧光探针溶解在体积比为1:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别加入200μmol/L的其它金属离子(Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺)，0.5h后测试各溶液的荧光光谱；然后向以上各个含有金属离子的溶液中分别加入200μmol/L的Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺，放置0.5h后再分别测试各个溶液的荧光光谱可知，共存的其它金属离子对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光识别没有显著干扰。

实施例3

制备方法包括如下步骤：

(1)化合物A的合成：称取(1.2g，2.5mmol)罗丹明B，溶于50mL绝对乙醇中，室温下剧烈搅拌，逐滴加入0.5mL 85％～90％的水合肼，滴加完毕后继续搅拌0.5h，随后升温回流反应12h至溶液变为橙黄色，冷却，减压旋蒸去除溶剂，加入1mol/L HCl 50mL，搅拌条件下加入1mol/L NaOH 70mL至溶液pH值为9左右，出现大量的沉淀，抽滤，用蒸馏水洗涤3次，置于真空干燥箱中干燥过夜，制得化合物A，收率为82％；其中，罗丹明B与水合肼的摩尔比为1:1。

(2)化合物B的合成：称取化合物A(1.5g，3.3mmol)溶于60mL的无水乙醇中，另称取7ml 40％的乙二醛溶于10mL无水乙醇，室温下搅拌6～8h，反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得化合物B，产率为60％。

(3)多通道荧光探针Ⅰ的合成：称取化合物B(1g，2mmol)溶于30mL的无水乙醇中，再将二氨基马来腈(0.378g，7mmol)溶解在少量的无水乙醇(5mL)中，采用滴管加入3滴冰醋酸，在85℃下搅拌回流10h；反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得多通道荧光探针Ⅰ，产率为67％。经质谱、核磁共振氢谱/碳谱确认其结构式为：

分析所得的罗丹明B衍生物的多通道荧光探针的基本数据：

性能检测3-1罗丹明B衍生物的多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的选择性检测

将荧光探针溶解在体积比为9:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别加入200μmol/L的金属离子(Mg²⁺，Al³⁺，Ca²⁺，Cr³⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Hg²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺)，0.5h后检测溶液的荧光发射光谱变化及紫外可见吸收光谱变化，由结果可知，该荧光探针自身在562nm处几乎没有吸收峰，在582nm处几乎没有发射峰；当加入Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺离子后，荧光探针溶液在562nm处出现强吸收峰，在582nm强发射峰；然而加入其它金属离子，如Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺，荧光探针溶液在562nm处的吸收峰亦无明显变化，在582nm处的发射峰亦无明显变化。由此可知，只有加入Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺，才能引起罗丹明衍生物类多通道荧光探针溶液的荧光和吸收增强；该罗丹明B衍生物的多通道荧光探针在体积比为1:9的甲醇与水的混合溶液中对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺具有良好的选择性。

性能检测3-2罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光滴定实验

将荧光探针溶解在体积比为9:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别逐步增加加入的Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的浓度，0.5h后测试各试样的荧光光谱及吸收光谱，从结果可以看出，随着Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺浓度的逐渐增大，荧光探针溶液在582nm处的荧光强度逐渐增大，当Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的浓度分别增大到160μmol/L，260μmol/L，220μmol/L，200μmol/L左右时，滴定达到饱和，发射强度不再增大。由此可知，该罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺具有较好的传感性质。

性能检测3-3罗丹明B衍生物多通道荧光探针对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺识别的竞争实验

将荧光探针溶解在体积比为9:1的甲醇与水的混合溶液中，使得荧光探针最终浓度为20μmol/L，分别加入200μmol/L的其它金属离子(Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺，Ag⁺，Cd²⁺，Na⁺，Sn²⁺，Ba²⁺，Pb²⁺，La³⁺，Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Eu³⁺，Er³⁺，Cu²⁺)，0.5h后测试各溶液的荧光光谱；然后向以上各个含有金属离子的溶液中分别加入200μmol/L的Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺，放置0.5h后再分别测试各个溶液的荧光光谱可知，共存的其它金属离子对Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺与Hg²⁺的荧光识别没有显著干扰。

实施例4

制备方法包括如下步骤：

(2)化合物B的合成：称取化合物A(0.9124g，2mmol)溶于40mL的无水乙醇中，另称取8ml 40％的乙二醛溶于10mL无水乙醇，室温下搅拌6～8h，反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得化合物B，产率为58％。

(3)多通道荧光探针Ⅰ的合成：称取化合物B(0.5g，1mmol)溶于30mL的无水乙醇中，再将二氨基马来腈(0.216g，4mmol)溶解在少量的无水乙醇(5mL)中，采用滴管加入2滴冰醋酸，在85℃条件下搅拌回流8h；反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得多通道荧光探针Ⅰ，产率为62％。

实施例5

制备方法包括如下步骤：

(1)化合物A的合成：称取(1.2g，2.5mmol)罗丹明B，溶于50mL绝对乙醇中，室温下剧烈搅拌，逐滴加入0.5mL 85％～90％的水合肼，滴加完毕后继续搅拌0.5h，随后升温回流反应12h至溶液变为橙黄色，冷却，减压旋蒸去除溶剂，加入1mol/L HCl 50mL，搅拌条件下加入1mol/L NaOH 70mL至溶液pH值为9左右，出现大量的沉淀，抽滤，用蒸馏水洗涤3次，置于真空干燥箱中干燥过夜，制得化合物A，收率为81％；其中，罗丹明B与水合肼的摩尔比为1:1。

(2)化合物B的合成：称取化合物A(0.9124g，2mmol)溶于40mL的无水乙醇中，另称取2ml 40％的乙二醛溶于10mL无水乙醇，室温下搅拌6～8h，反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得化合物B，产率为51％。

(3)多通道荧光探针Ⅰ的合成：称取化合物B(0.5g，1mmol)溶于30mL的无水乙醇中，再将二氨基马来腈(0.06g，1mmol)溶解在少量的无水乙醇(5mL)中，采用滴管加入2滴冰醋酸，搅拌回流8h；反应完成后，冷却至室温，减压蒸馏掉溶剂，采用硅胶柱层析分离，制得多通道荧光探针Ⅰ，产率为54％。

Claims

1.一种基于罗丹明B衍生物的多通道荧光探针，其特征在于：该多通道荧光探针的化学式为C₃₄H₃₄N₈O₂，结构如式(Ⅰ)所示：

2.一种制备权利要求1所述的多通道荧光探针的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)按摩尔比0.25～1:1将罗丹明B与水合肼混合制得化合物A，再将该化合物A与乙二醛按摩尔体积比0.25～1:1混合，制得化合物B；

(2)将上述化合物B与二氨基马来腈按摩尔比0.25～1:1溶于无水乙醇中，加入2～3滴冰醋酸，经搅拌回流、蒸馏及分离后，制得该多通道荧光探针。

3.根据权利要求2所述的制备多通道荧光探针的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述化合物B和二氨基马来腈的摩尔比为0.3～1:1。

4.根据权利要求2所述的制备多通道荧光探针的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述搅拌回流8～10h。

5.根据权利要求2所述的制备多通道荧光探针的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述搅拌回流的反应温度为70～85℃。

6.权利要求1所述的多通道荧光探针在Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺和Hg²⁺离子检测中的应用。

7.根据权利要求6所述的多通道荧光探针的应用，其特征在于：所述检测Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺和Hg²⁺采用的溶液为体积比0.25～99:1的甲醇与水混合液。