具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

下述实施例所使用化学试剂为分析纯，其中，高纯水购自杭州娃哈哈纯净水公司，罗丹明B、水合肼、4-二乙氨基水杨醛、1,2-二溴乙烷和叔丁醇钾购自伊诺凯试剂公司，所需的阳离子盐：氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡、氯化铬、高氯酸镍、高氯酸锰、高氯酸铅、高氯酸钴、高氯酸锌、高氯酸镉、高氯酸铜、高氯酸亚铁和高氯酸铁购于百灵威试剂公司，其他试剂：乙醇、二甲基亚砜、乙腈、乙酸乙酯、石油醚、碳酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、氯化钠和氯化钾均购于天津市光复精细化工研究所。

下述实施例中汞盐为高氯酸汞，铜盐为高氯酸铜。

下述实施例所使用的表征仪器包括：Bruker 400MHz液体核磁，日立F-4500荧光光谱仪，赛多利斯PB-10型pH计。

PBS缓冲溶液的配制方法为：取0.27g磷酸二氢钾、1.42g磷酸氢二钠、8g氯化钠、0.2g氯化钾和800mL去离子水充分搅拌溶解，然后加入浓盐酸调pH至7.4，最后定容到1L，4℃冰箱保存。

实施例1

一种检测铜离子和汞离子的荧光探针，荧光探针为Probe-1，Probe-1的分子式为：

上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：在50mL圆底烧瓶中，将0.456g(0.001mol)罗丹明B内酰肼(1)、0.219g(0.001mol)4-二乙胺基-2-乙烯氧基苯甲醛(2)和10mL乙醇混合，于100℃回流反应5小时，以石油醚和乙酸乙酯的混合物作为第一洗脱剂，通过柱色谱分离，得淡黄色固体为Probe 1，第一洗脱剂中石油醚和乙酸乙酯的体积比为3：1。Probe 1的结构由核磁氢谱表征，如图2所示。产率：79％。具体反应方程如下：

罗丹明B内酰肼的制备方法为：在100mL圆底烧瓶中，将0.479g罗丹明B、0.5mL水合肼和30mL乙醇混合，于100℃回流反应6h，反应结束后，冷却至室温20～25℃，得到反应液，将反应液与200mL水混合，过滤所得沉淀为罗丹明B内酰肼，产率92％。

4-二乙胺基-2-乙烯氧基苯甲醛(2)的制备方法为：在50mL圆底烧瓶中，将0.3g 2-溴乙氧基-4-二乙氨基苯甲醛、0.12g叔丁醇钾和20mL二甲基亚砜，在室温20～25℃搅拌反应2h后，加入100mL水中，用乙酸乙酯萃取后，浓缩有机相，以石油醚和乙酸乙酯的混合物作为第二洗脱剂，通过柱色谱纯化，得棕色油状产物为4-二乙胺基-2-乙烯氧基苯甲醛(2)，产率：82％。第二洗脱剂中石油醚和乙酸乙酯的体积比为10：1。

2-溴乙氧基-4-二乙氨基苯甲醛的制备方法为：在100mL圆底烧瓶中，将0.193g 4-二乙氨基水杨醛、0.5mL 1,2-二溴乙烷、0.276g碳酸钾和30mL乙腈混合，于100℃回流反应5h，反应结束后，冷却至室温20～25℃，以石油醚和乙酸乙酯的混合物作为第二洗脱剂，通过柱色谱纯化，得白色固体产物为2-溴乙氧基-4-二乙氨基苯甲醛，产率：52％。第二洗脱剂中石油醚和乙酸乙酯的体积比为10：1。

荧光探针需要在溶解状态下实现检测效果。如果待测溶液可以溶解荧光探针，将荧光探针直接或间接加入待测溶液均可以实现检测效果，间接加入：将荧光探溶解在与水互溶的有机溶剂中后再加入待测溶液。与水互溶的有机溶剂：甲醇，乙醇，乙腈，二甲基亚砜和N，N-二甲基甲酰胺等。如果待测溶液无法溶解荧光探针，则不能实现检测效果(例如：待测溶液的溶剂为纯水或石油醚等)，此时需要先将荧光探针溶解在水互溶的有机溶剂中，再将加入待测溶液。

实施例2

配制探针母液：向乙腈中加入实施例1制备所得荧光探针，得到探针母液，探针母液中荧光探针的浓度为10mM。

配制汞金属离子溶液：向乙腈中加入汞盐，得到汞金属离子溶液，汞金属离子溶液中汞盐的浓度为10mM。

配制铜金属离子溶液：向乙腈中加入铜盐，得到铜金属离子溶液，铜金属离子溶液中铜盐的浓度为10mM。

420nm激发下，Probe-1对不同离子的选择性：向1.4mL PBS水溶液加入0.6mL乙腈、2μL探针母液和X，摇匀5分钟后进行荧光检测(激发光的波长λ_ex＝420nm)，建立荧光发射光谱与各离子的曲线图，结果见图3。X见表1。

表1

由图3可以发现，相比于空白，汞离子的加入使Probe-1在515nm处的荧光荧光强度明显降低，铜离子的加入使Probe-1在515nm处的荧光强度降低且同时导致580nm处荧光强度升高，即在580nm处产生新的最大荧光发射峰。汞离子和铜离子同时加入后，Probe-1在515nm处的荧光荧光强度也明显降低，与汞离子单独加入的现象类似，但与铜离子单独加入的现象不同。

实施例3

配制探针母液：向乙腈中加入实施例1制备所得荧光探针，得到探针母液，探针母液中荧光探针的浓度为10mM。

配制汞金属离子溶液：向乙腈中加入汞盐，得到汞金属离子溶液，汞金属离子溶液中汞盐的浓度为10mM。

配制铜金属离子溶液：向乙腈中加入铜盐，得到铜金属离子溶液，铜金属离子溶液中铜盐的浓度为10mM。

530nm激发下，Probe-1对不同离子的选择性：向1.4mL PBS水溶液加入0.6mL乙腈、2μL探针母液和Y，摇匀5分钟后进行荧光检测(激发光的波长λ_ex＝530nm)，建立荧光发射光谱与各离子的曲线图，结果见图4。Y见表2。

表2

由图4可以发现，Probe-1对汞离子的荧光几乎没有响应，只有铜离子的加入使化合物Probe-1在580nm处荧光强度升高，产生最大荧光发射峰。汞离子和铜离子同时加入后，化合物Probe-1在580nm处的荧光荧光强度也明显增强，与铜离子单独加入的现象类似，但与汞离子单独加入的现象不同。

本发明荧光探针检测待测溶液，当待测溶液中铜离子和汞离子共存，其所表现的荧光信号与单独与铜离子或单独汞离子作用的荧光信号均有所不同，通过观察激发波长为420nm、发射波长为515nm和580nm，以及激发波长为530nm、发射波长为580nm，这三处荧光强度的变化情况，可以判定待测溶液中：(1)铜离子和汞离子均不存在；(2)存在铜离子但无汞离子；(3)存在汞离子但无铜离子；(4)同时存在铜离子和汞离子。

与本发明Probe-1自身的荧光强度相比，“0”表示荧光强度无明显变化，“+”表示荧光强度明显增强，“–”表示荧光强度明显降低，具体样品成分与荧光强度变化的对应如表3所示。

表3

实施例4

配制探针母液：向乙腈中加入实施例1制备所得荧光探针，得到探针母液，探针母液中荧光探针的浓度为10mM。

配制汞金属离子溶液：向乙腈中加入汞盐，得到汞金属离子溶液，汞金属离子溶液中汞盐的浓度为C₁ mM。C₁的值见表4。

表4

向1.4mL PBS水溶液加入0.6mL乙腈、2μL探针母液和20μL汞金属离子溶液，摇匀5分钟后进行荧光检测(激发光的波长λ_ex＝420nm)。如图5所示，随着汞离子浓度的增加，反应体系荧光强度逐渐降低，当汞离子浓度达到100μM时，反应体系荧光强度降接近饱和状态。

实施例5：

配制探针母液：向乙腈中加入实施例1制备所得荧光探针，得到探针母液，探针母液中荧光探针的浓度为10mM。

配制铜金属离子溶液：向乙腈中加入铜盐，得到铜金属离子溶液，铜金属离子溶液中铜盐的浓度为C₂ mM。C₂的值见表5。

表5

向1.4mL PBS水溶液加入0.6mL乙腈、2μL探针母液和20μL铜金属离子溶液，摇匀5分钟后进行荧光检测(激发光的波长λ_ex＝420nm)。如图6所示，随着铜离子浓度的增加，反应体系原有荧光逐渐降低，并产生新的荧光发射，当铜离子浓度达到40μM时，反应体系荧光强度增强到饱和状态。

本发明所述检测汞离子和铜离子的荧光探针Probe-1本身具有强的荧光，当探针与汞离子作用后，Probe-1与汞离子发生乙烯基醚水解反应，生成4-二乙胺基-2-羟基苯基罗丹明B酰腙(3)，使荧光探针原有515nm处荧光强度降低(激发光为420nm)。

识别机理如下：

本发明荧光探针与铜离子作用后，Probe-1与铜离子通过配位作用，诱导罗丹明结构开环，生成荧光性的罗丹明配合物(4)，使荧光探针表现出580nm处的荧光增强(激发光为420nm或530nm)。

识别机理如下：

本发明荧光探针与铜离子和汞离子同时作用后，Probe-1既与汞离子发生水解反应，又与铜离子通过配位作用，诱导罗丹明结构开环，生成荧光性的罗丹明配合物(5)，使探针表现出580处的荧光增强(激发光为530nm)。

识别机理如下：

实施例6

配制探针母液：向乙腈中加入实施例1制备所得荧光探针，得到探针母液，探针母液中荧光探针的浓度为10mM。

分别配制15种金属离子(Mg²⁺,Ca²⁺,Ba²⁺,Sr²⁺,Ni²⁺,Cr³⁺,Mn²⁺,Co²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺,Pb²⁺,Fe²⁺,Fe³⁺,Cu²⁺及Hg²⁺)的溶液：向乙腈中加入上述一种金属离子盐，得到该金属离子溶液，该金属离子溶液中对应的金属盐的浓度为10mM。

420nm激发下，Probe-1对不同离子的选择性：向1.4mL PBS水溶液加入0.6mL乙腈、2μL探针母液和8μL金属离子溶液，摇匀5分钟后进行荧光检测(激发光的波长λex＝420nm)，建立515和580nm处的荧光发射强度与各离子的柱状图，结果见图7。金属离子溶液中所含金属离子见表6。

表6

由图7可以发现，相比于空白，汞离子的加入使Probe-1在515和580nm处的荧光荧光强度均明显降低；铜离子的加入使Probe-1在515nm处的荧光强度明显降低且同时导致580nm处荧光强度明显升高；其他金属加入后，Probe-1在515和580nm处的荧光荧光强度没有明显升高或降低，与空白非常接近，即对Probe-1的荧光发射没有明显干扰。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。