基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

.1分子荧光产生的原理

当用紫外或可见光照射某些物质时，这些物质吸收某种波长的光后会发射出波长和

强度各不相同的光线，当停止照射后，这种红光也随之消失，这种光被称为荧光汇1.2〕。对

荧光产生原理和条件直到十世纪中期才弄清楚。GorgeGStokes在1852年详细考察了奎

宁和叶绿素的荧光后，首先确定和报告了他们的荧光波长总比激发波长要长。他还研究

了荧光强度和荧光物质浓度的关系，发现在高浓度时荧光会淬灭，他也发现荧光可以被

外部物质淬灭，从而建议利用荧光达到检测的目的。由AlexanderJabfonski在1935年提

出的荧光产生的过程图，常被称为Jabfonski图131(见图 1.1)。通常情况下，荧光试剂

分子处于基态，吸收光后，试剂分子的电子被激发而处于激发态，基态和激发态都有单

重态和三重态两种类型。S为电子自旋量子数的代数和，其数值为O或1。S为O时，

Fig.1.1JalllonskidiagramforaPhotolu刀。刃。eseentsystem

分子内轨道中的所有电子自旋配对，自旋方向相反，此时分子处于单线态，大多数有机

物分子的基态是处于单线态。分子吸收光能后，电子越迁到高能级，电子自旋方向不变，

此时分子处于激发单重态。S。，51，52，.…，表示分子的基态和第一，第二，…，激发

单重态，能量由低到高。如果处于基态单重态的有机物分子的电子在跃迁过程中伴随有

电子自旋方向的变化，在激发态分子轨道中就有两个自旋不配对的电子，此时S=l，表

明分子处于激发态的三重态，用T表示，Tl，T:分别表示三重态的第一第二激发态，分

子中的电子从基态S0跃迁到激发态51，52，比较容易发生，进行很快(10飞)，而从基

态单重态到激发三重态不易发生。高能量的单重态激发态分子(如S:)可以与其它同类分子或溶剂分子碰撞通过内转换回到激发态的最低能级51，这一过程为10一，25，处于激发态最低能级的分子寿命一般为10礴一10一ss，它们会放出光子返回基态，这时产生的光就是

荧光。从51到Tl能量转化是系间跨越。从Tl到S。有两种过程:一个事物能量释放;

另一个是放出光子，即磷光，在104一105间完成。

1.2荧光分子探针的定义

荧光探针定义为能和个别组织特异结合而又不干扰其他组织成分自身荧光的那些

荧光化合物，为了和细胞中的自发荧光物质相区别，人们也曾称荧光染料为次级荧光体，

相应地把这种染色过程称为次级染色，把像叶琳这样的自然荧光物质称为初级荧光体。

而现在把所有的荧光探针，不管其染色性能和对天然荧光的影响如何，都统称为荧光探

针〔‘〕。

荧光探针大多是含有共扼双键体系的有机化合物，共辆双键使其容易吸收激发光，

其激发波长多处于近紫外区或可见光区，发射波长多处于可见光区。

作为荧光探针应该具有以下特点〔4]:第一，荧光探针的荧光必须与生物样品的背景

荧光易于区别;第二，荧光探针必须不干扰研究的主体;第三，荧光探针主要用于

生物

活体或在天然生物条件下的体外样品的研究，所以荧光探针的毒性、使用的pH 范围，

生物相容性等方面都有严格的要求。

目前使用的荧光探针主要有荧光素类、罗丹明类，香豆素类等化合物，它们被称为

“在化学反应中与无荧光的化合物之间形成化学键的物质”〔5〕。

.3荧光分子探针的结构

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图1.2荧光探针的结构模型

Fig.1.2AstrUetura】modeloffluoreseentProbe

荧光分子探针一般由两部分组成(图1.2):(l)识别基团，能选择性地与被分析物结合(一般形成络合物的形式)，这使分子探针所处的化学环境发生改变;(2)荧光基团，将

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识别基团与被分析物络合所引起的化学环境变化转变为容易观察到的输出信号(如荧

光)。

.4荧光探针与分子结构的关系

荧光探针的荧光特性首先取决于其自身的分子结构，其次是环境因素的影响。大量

研究结果表明，荧光探针的性能与探针的共辘体系大小、共辘二键体系的共平面性和刚

性程度、分子母体上取代基的种类及取代基位置和几何构型等因素相关〔6〕。共扼体系越大，离域二电子越易激发，越易产生荧光，荧光强度往往越强。但是芳

香环或共扼体系增加到一定程度时，只是荧光发射波长向长波方向红移，这与共扼二键

体系的共平面性和刚性有关。同一体系的芳香族化合物，线性结构的荧光波长比非线性

的长〔，，。

强的荧光试剂除了具备大的共扼二键体系还必须具备平面性和一定程度的刚性。含

有给电子取代基的荧光化合物，其荧光强度一般都会增强。这类基团如:一NHZ，一NHR，

一RZ，一oH，一OR和一CN。含有吸电子取代基的荧光化合物，其荧光强度一般都会减弱。

属于这类取代基的有一C二O，一COOH，一CHO，一NO:和一=N一。荧光体取代上重原子后，

荧光减弱，而磷光往往相应增强。重原子的取代，一般指的是卤素(Cl，Br和I)的取代。

芳烃取代重原子后，荧光强度一般随卤素原子量的增加而减弱，这一效应称为“重原子

"[8]

此外，溶液中的温度、溶剂pH等环境因素对分子荧光也可能会产生一定程度的应响效影

5荧光分子探针的识别原理

1.5.1光诱导电子转移

典型的光诱导电子(Photofnducedelectrontransfer，PET)转移体系是由包含电子给体

的受体部分R(rec印tor)，通过间隔基S(sPacer，如一CHZ一)和荧光团F(fluorophore)相连而构成

的件川。其中荧光团部分是能吸收光和荧光发射的场所，受体部分则用来结合客体，这

两部分被间隔基隔开，又靠间隔基相连成一个分子，构成了一个在选择性识别课题的同

时又给出信号变化的超分子体系。PET荧光分子探针中，荧光团与受体单元之间存在着

光诱导电子转移，对荧光有非常强的淬灭作用，通常是电子从供体转移到激发态荧光团

(还原型PET)。因此在未结合客体之前，探针分子不发射荧光，或荧光很弱。一旦受

体与客体结合，光诱导电子转移作用受到抑制，甚至被完全阻断，荧光团就会发射荧光

(图1.3)。

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

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图1.3PET荧光分子探针识别客体原理图

Fig.1.3The西neiPleofguestreeognitionbyPETfluoreseenimoleeularProbe

PET荧光分子探针的作用机制可由前线轨道能量来说明(图1.4)，荧光团受到激发

后，其最高占有分子轨道(HOMo)上的电子被激发跃迁到最低不占有分子轨道(LUMO)

上，这使得供体(属于受体部分)HoMo轨道上的电子能被光诱导转移到荧光团的HoMo

轨道上，引起荧光团的荧光淬灭。在受体与客体相结合后，供体的氧化还原电位增加，

其HOMO轨道的能级变得比荧光团的HOMO轨道的能级低，结果光诱导电子转移不能

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FLUOROPHORE

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图1.4PET机理的前线轨道理论示意图

Fig.1.4FroniierothitalenergydiagramsillustratingthemeehanismofPET

再发生，荧光淬灭被抑制。由于与客体结合前后，荧光强度差别呈明显的“关”、“开”

状态，这类探针又被称作荧光分子开关。

到目前为止，PET机理己被广泛用来设计功能有机分子，有大约6000多篇相关的

化学文献被报道。科学家们通过PET机理设计了很多功能有机分子器件，其中包括分子

器、电化学传感器[’2]、开关[’3]、光电电池[’4]、非线性光学材料[”]、荧光分子探针[‘“]等。

PET是人们在设计荧光分子探针时使用的最为广泛的原理之一，多数荧光分子探

针是以

脂肪氨基、或氮杂冠醚作为受体单元。化合物1是第一个最简单的PET荧光分子探针[’7]，

在甲醇中和K+络合后，其荧光量子产率从0.003增加到0.14。吴云扣等[’8]合成的以二(2-

毗陡甲基)胺为识别基团、BoDIPY为荧光团的PET荧光分子探针2，对pH不敏感，其

PKa被降为2.1，它的细胞渗透性很好，在细胞内zn2+的荧光显微成像研究获得了满意

1文献综述

1.1分子荧光产生的原理

当用紫外或可见光照射某些物质时，这些物质吸收某种波长的光后会发射出波长和

强度各不相同的光线，当停止照射后，这种红光也随之消失，这种光被称为荧光汇1.2〕。对

荧光产生原理和条件直到十世纪中期才弄清楚。GorgeGStokes在1852年详细考察了奎

宁和叶绿素的荧光后，首先确定和报告了他们的荧光波长总比激发波长要长。他还研究

了荧光强度和荧光物质浓度的关系，发现在高浓度时荧光会淬灭，他也发现荧光可以被

外部物质淬灭，从而建议利用荧光达到检测的目的。由AlexanderJabfonski在1935年提

出的荧光产生的过程图，常被称为Jabfonski图131(见图 1.1)。通常情况下，荧光试剂

分子处于基态，吸收光后，试剂分子的电子被激发而处于激发态，基态和激发态都有单

重态和三重态两种类型。S为电子自旋量子数的代数和，其数值为O或1。S为O时，

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图1.1发光系统的Jablonski图

Fig.1.1JalllonskidiagramforaPhotolu刀。刃。eseentsystem

分子内轨道中的所有电子自旋配对，自旋方向相反，此时分子处于单线态，大多数有机

物分子的基态是处于单线态。分子吸收光能后，电子越迁到高能级，电子自旋方向不变，

此时分子处于激发单重态。S。，51，52，.…，表示分子的基态和第一，第二，…，激发

单重态，能量由低到高。如果处于基态单重态的有机物分子的电子在跃迁过程中伴随有

电子自旋方向的变化，在激发态分子轨道中就有两个自旋不配对的电子，此时S=l，表

明分子处于激发态的三重态，用T表示，Tl，T:分别表示三重态的第一第二激发态，分

子中的电子从基态S0跃迁到激发态51，52，比较容易发生，进行很快(10飞)，而从基

态单重态到激发三重态不易发生。高能量的单重态激发态分子(如S:)可以与其它同类

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的结果。G皿川angsson研究小组【’9]设计合成了含氨梭酸基团的化合物3在pH较高的介

质中稳定，并且水溶性好。当PH>3时，其荧光被淬灭，因此，化合物3可用在竞争性

pH介质中，如在生理pH条件下。

忿曝

图1.5四种PET荧光分子探针

Fig.1.5FourPETfiuoreseentProbes

多数PET荧光分子探针是基于受体和客体的结合，抑制了从受体到荧光团的光诱导

电子转移，从而使荧光团发射出强荧光的原理设计的。但是，当与过渡金属作用时，结

果有时会发生变化。由于过渡金属的3d电子的氧化还原行为，可以发生从荧光团到络

合的过渡金属的电子转移，或者从过渡金属向荧光团的电子转移，因此，可以通过无辐

射能量转移使荧光淬灭。化合物4的分子设计也是基于PET过程[20】，但不同的是，当

络合客体后，产生了从荧光团到金属离子的氧化PET过程，导致荧光淬灭。5.2分子内电荷转移

当直接连有供电子基(通常是氨基)的荧光团和一个吸电子基共扼连接时，在光的激发下，分子内就会发生从电子供体到电子受体的电荷转移。典型分子内电荷转移

(intr田刀olecularchargetransfer，IcT)[2‘一24]荧光分子探针就是荧光团上连有强的吸电子基

和供电子基的推一拉电子体系。ICT荧光分子探针的受体往往是推一拉电子体系整体中的

一部分，当荧光团上的受体(如氨基)在供电子基团一端时，和客体结合后会减少这个供

电子基团的供电能力，从而导致体系共扼程度降低，吸收光谱蓝移，并伴随着摩尔消光

系数的减小。相反，当荧光团上的受体在吸电子基团一端，也就是说，在推拉电子体系

中拉电子的一端时，和客体结合后，会增大体系推拉电子的能力，增大电子的流动性，

吸收光谱红移，摩尔消光系数增大(如图1.6所示)。原理上，荧光光谱的位移和吸收光

谱的位移方向一致。除了光谱的变化外，也能观察到荧光量子产率和荧光寿命的变化。

所有这些光物理性能的变化决定于客体的大小和电荷多少。

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

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莎莎莎执执‘‘‘‘图1.6金属离子与供电子基或吸电子基结合引起的ICT荧光分子探针荧光光谱的变化趋势

Fig.1.6SPeetraldisPlacementsofICTProbesresultingfrominteractionofaboundeationwit han

Eleetron一donatingoreleetron一withdrawinggr0P

很多ICT荧光分子探针是按照下面的原理设计的:阳离子识别体是一个氮杂冠醚，

氮杂冠醚上的一个氮原子和一个吸电子基共扼。冠醚上的这个氮原子对荧光团和阳离子

都起着电子供体的作用。5是一个D一A一D(供一受一供)型IcT荧光分子探针[25]，氮杂冠醚

有着双重身份:既是推拉电子体系中的电子给体，又是探针分子中的识别基团。当冠醚

与C扩+络合时，由于金属离子的拉电子效应，降低了氮杂冠醚中氮原子的供电子能力，

因此其吸收光谱发生较大的蓝移。荧光光谱也发生蓝移，但比吸收光谱蓝移得幅度要小。

这是由于光诱导电荷转移减少了冠醚上氮原子的电子云密度，这个氮原子由于极化变为

非配位原子。因此，光激发诱导冠醚上氮原子和金属离子之间的作用减弱或消失，从而

使荧光光谱发生较小的蓝移。

.R叫H，白飞)

图1.7两种ICT荧光分子探针

Fig1.7TwoICTfluoreseentProbes

对于阳离子控制的ICT荧光分子探针来说，其光物理变化现象经常是很复杂的。因

为激发态电荷转移经常伴随着扭曲的分子内电荷转移[26l(twistedintraJ叮olecularcharge

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transfer，TICT)态的形成。简单的供受体取代的苯衍生物N，N一二甲基氨基苯睛(DM人BN)

的双荧光发射最早由LPpert[2刀等人于1962年发现。在荧光寿命期间，与发色

团单键相

连的助色团(通常是与发色团相连的氨基)会发生分子内的扭转，使得构像发生了变化;

另有一种是以双键相连的，旋转后构型发生了变化。旋转的动力来源于电子激发后受体

(accePtor)的吸电性，扭转后的电子云分布将更加有利于系统的稳定，这种扭转将有利于

电荷的完全分离。所形成的激发态称为TlcT态，是完全的电荷分离(图 1.8)。TlcT 态

能量要比LE态低得多，因此TICT荧光变长，这样就实现了双波长变化。TICT 激发态

比态

(共平面，部分CT)(扭曲，宪全CT)

图1.8扭曲的分子内电荷转移原理示意图

Fig1.8PrineiPleoftwistedintr田爪olecularchargetransfer，TICT

由于是电荷的完全分离，具有非常高的偶极距，在极性溶剂中更加的稳定，波长也更加

红移。这同时也导致了激发态与三线态和基态的能量接近，增加了非辐射跃迁的几率，

所以，TICT态往往是无荧光或者发射非常弱的长波荧光，少数情况下出现ICT 与TICT

双重荧光现象。由于TICT态的荧光常常很弱，因此利用TICT原理设计的荧光分子探

针并不多。TICT极易受到环境极性、粘度、温度等的影响。6被光激发时TICT 态是无

荧光的[28]。当络合H+和A扩时，这些离子抑制了没有荧光的电荷转移TICT 态的形成，

荧光就被恢复。

1.5.3激基缔合物

如果两个相同的荧光团(主要是多环芳烃)之间的距离和位置合适，当其中一个荧光

团被激发以后就会和另外一个处于基态的荧光团形成激基缔合物(excimer)，其荧光发射

光谱的特征表现是原来单体的发射峰减弱或者消失，取而代之的是一个新的、强而宽的、

长波长的无振动精细结构发射峰[29加]。由于形成这种激基缔合物需要激发态分子基态分

子达到“碰撞”距离一 3.5A，因此荧光团间的距离是激基缔合物形成和破坏的关键。利

用各种分子间作用力改变两个荧光团之间的距离和取向，如用结合客体前后单体/激基缔

合物的荧光光谱变化就能够表达客体被识别的信息。蔡[3’]、葱[32〕、毗[30]等荧光团由于

具有较长的激发单线态寿命，易形成激基缔合物，常常用于此类探针的设计中。大连理工大学硕士学位论文

F6rster，s理论，能量转移效率决定于两个荧光团之间的距离:

①:=1/(l十R/凡)6

式(l.1)中R表示两个荧光团之间的距离。琦表示F6ster临界半径。

离的变化就会导致能量转移效率较大的增加或减少。

(1.1)

两个荧光团之间的距

图1.10荧光共振能量转移Pb2+探针

Fig1.10PbZ+nuoreseeneeprotiebasedonnuoreseeneeresonaneeenergy腼srer

化合物8是按照这个原理设计的Pb2+荧光分子探针[36，37]。两个荧光团(香豆素)由含

氧醚链间隔基连接。在乙睛中探针8络合PbZ+引起了吸收光谱、激发光谱和发射光谱的

变化，但碱金属和碱土金属离子几乎没有干扰。Pb2+离子络合物的稳定常数3.1xlo礴M一’。

能量转移效率在络合Pb2+离子后从0.77增加到0.89。

FRET近年来也被广泛地应用在生物酶的活性检测[38]，用在研究蛋白的结构[39〕、核

酸的结构[40]、核酸调控[4’]、寡核昔酸从核糖体上释放[42〕等许多方面。

5.5光诱导质子转移

芳香轻基(酚类化合物)在基态和激发态时通常具有不同的质子解离常数，受光激发

质子更加容易脱去，激发态时酸性增大，即这一类化合物激发态的pKa‘要小于基态的

pKa。比如苯酚的pKa和pKa*分别是10.6和3.6，2一蔡酚的分别是9.3和2.8。同样的对

于芳香质子受体(芳胺或芳环氮杂原子)，激发态时碱性增大，激发态的pKa*要大于基

态的pKa。t匕如2一蔡胺的pKa和p心’分别是7.1和12.2，叮陡的分别是5.5和10.6。这

样在合适的pH范围内就可以由一个基态得到两个激发态，分别对应于中性和脱质子(酚

类)形式，或者是对应于中性和结合质子(芳胺或芳环氮杂原子)形式。在激发态形成的这

种脱质子或结合质子的转换能够迅速地达到平衡，从而发射出两种波长的荧光l’3]。这一

原理主要用来设计pH荧光分子探针，应用最多的是苯并[c]咕吨类染料〔例。5.6激发态分子内质子转移

激发态分子内质子转移[45湘](excited一stateintr田的olecularprotontransrer，Es理T)是

指当某些有机分子在光、热、电等作用下被激到激发态时，分子中某一基团上的质子转

移到分子内邻近的N、S、O等杂原子上，形成互变异构体的过程。以叫噪类染料为例，

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

激发态分子内质子转移如图1.11。

以》洛黑

|州牛

图1.11.呢}噪类激发态分子内质子转移机理

Fig1.11.ESIPTmechanismforbenzazoledyes

烯醇式异构体E受光激发跃迁到E*，经过快速的分子内质子转移过程转变为酮式互

变异构体激发态K*，以发射更长荧光的方式衰减至基态K[49]。这种质子转移反应，在

生物学和化学的许多过程中普遍存在，因此较早受到人们的关注[50]。由于ES 丁T分子的

质子转移荧光效率高，斯托克斯位移大，作为激光染料和闪烁器的工作介质，具有突出

的优点，己为人们所应用。近年来光电子学和信息科学迅速发展的需要，人们广泛寻求

新型的具有光电信息功能的有机材料。ESIPT分子具有光学双稳态、光致变色和光学非

线性等诸多特性，而且反应速度快，可达fs量级，并且是可逆的，可望成为光开关、光

限幅、光波导、实时光存储等光子学器件的优选材料[5’〕。由于Es正T表现出来的良好

的双荧光性能，近年来也被作为一种信息传递机制应用到荧光分子探针的设计中152一川。

1.6罗丹明类阳离子荧光探针的研究进展

罗丹明(R)及其衍生物是一类重要的荧光探针染料，属于咕吨类碱性染料。由于苯

环间氧桥的存在，分子具有刚性共平面结构，这使其分子结构稳定性增强，在激发光的

作用下能产生强烈的荧光，在红色可见光区(500功rn一700nln)受样品背景干扰相对较少，

是生物分析中经常用到的荧光染料，具有很高的研究和商业价值。因此，国内外的科学

家致力于以罗丹明为母体，通过引入不同的官能团对罗丹明的结构进行设计，来改善罗

丹明类荧光染料的性能，以期望用于不同的研究中。

近年来，罗丹明的内酞胺螺环状结构成为研究的热点:罗丹明的内酞胺螺环状结构，

在长波长处无吸收，无色，无荧光;破坏内酞胺螺环状结构，在长波长处有吸收，有颜

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

飞自岁岁

1

图1.9阳离子控制的激基缔合物的形成

Fig1.9Exe加erformationbyCationcontrol

化合物7是一个钠离子荧光分子探针133]。它的荧光光谱由单体和激基缔合物的特征带组

成。当逐渐把高氯酸盐加入7的甲醇溶液中时，钠离子就诱导单体荧光发射强度降低，

激基缔合物荧光发射强度增大。钠离子的络合使两个荧光团靠得更近，有利于形成激基

缔合物。

4荧光共振能量转移

荧光共振能量转移(fluoresceneeresonanceenergytransfer，FRET)是指在两个不同的

荧光团中，如果一个荧光团(供体，Doner)的发射光谱和另一个荧光团(受体，Acc

即tor)

的吸收光谱有一定的重叠，当这两个荧光团间的距离合适时(一般小于10心，就可以观

察到荧光能量由供体向受体转移的现象，即用供体的激发波长激发时，可观察到受体的

荧光发射[3’，35]。进一步讲，就是在供体的激发状态下由一对偶极子介导的能量从供体向

受体转移的过程。此过程没有光子的参与，所以是非辐射性的。供体分子被激发后，当

受体分子与供体分子距离合适，且供体和受体的基态及第一电子激发态两者的振动能级

间的能量差相互适应时，处于激发态的供体将把一部分或全部能量转移给受体，使受体

被激发。如果受体荧光量子产率为零，则发生能量转移荧光淬灭;如果接受体也是一种荧

光发射体，则呈现出受体的荧光。由于受体的荧光波长要长于供体的荧光波长，因此，

FRET可以观察到双发射波长，从而满足双信息通道的要求。FRET严格受到供体和受

体距离的影响，如果识别事件能够改变供体和受体之间的距离，那么两个波长的荧光强

度就会发生变化，从而可以用它们的比值来表达识别事件。

由含有异原子(氧原子、氮原子和硫原子)的柔性链连接的两个不同荧光团组成的荧

光分子探针，当结合阳离子时，两个荧光团之间的距离会减小，如果供体(D)的荧光发

射光谱和受体(A)的吸收光谱重叠，两部分之间的光诱导能量转移效率将增加。按照

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色，强荧光。由于此结构上的优势，罗丹明内酞胺类化合物具有形成“OFF一ON”型荧

光探针的潜能。可以以罗丹明为母体进行设计，使它形成具有酞胺螺环状结构的化合物，

也就是说首先它是在长波长无吸收，无色，无荧光，当它与底物作用的时候，打开内酞

胺螺环状结构，这时它在长波长有吸收，有颜色，强荧光。利用此原理对罗丹明进行设

计己用来检测金属离子。

1.6.1Hg，+离子的检$IJ

2005年，HongZheng[55]等人把罗丹明B酞脐上的。原子换成s原子，成功地实现

了只换一个原子而改变其识别性能，即罗丹明B酞脐选择性的识别铜离子，而罗丹明B

酸阱上的O原子换成S原子可选择性的识别汞离子。

同年，JinsungTae[56〕等人利用汞离子催化氨基硫脉形成 1.3.4一嗯二哇酮的原理合成新

的荧光探针检测汞离子。该荧光探针响应时间快，加入汞离子后，溶液瞬间变成红色，

并产生黄色的荧光。

2006年，chun如ngDuan[57]等人在罗丹明6G酞腆接上毗睫醛实现了选择性检测汞离

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2007年，chl战由uiHuan若6”等人设计了多种信号的罗丹明探针13，包合了罗丹明和8-

轻基哇琳双荧光团高选择性的识别汞离子，并且能够检测生物细胞中的汞离子。2008年，chUn如ngDuan[62]等人设计合成具有电化学性质的二茂铁基团和罗丹明为荧

光团的多功能荧光探针盯1和RFZ，除了达到国际环保组织规定的Pbb单位，

对H犷+

离子的选择性较高之外，而且能检测出自然界及人类饮用的自来水中无机H犷十离子的含

量是否超标。

同年Maandshi卿和xuetal〔闭分别报道了罗丹明硫代内酷在磷酸盐缓冲溶液，醋酸

盐缓冲溶液中选择性、灵敏度都比较高的识别了汞离子。

基于罗丹明B的阳离子荧光探针的研究

2007年，Jongseung幻m【58]等人根据汞离子催化硫脉衍生物与胺反应肌的衍生物设

计了一个类似的含有硫脉衍生物和有胺的罗丹明衍生物，在该衍生物的乙醇和水混合溶

剂中加入汞离子，发生了同样的反应，随着汞离子的加入，溶液变红，荧光增强。H

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同年，Jongseung儿m[59]等人又成功的设计了用两个甲苯黄酞基为识别基团的罗丹

明衍生物，成功实现了选择性识别汞离子。

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2007年，Yoon〔60j等人设计合成尿素基团的罗丹明衍生物9和10，在乙睛溶液中成功的

选择性识别了H犷+离子。

大连理工大学硕士学位论文

2006年，AijunTong[67l等人合成水杨醛罗丹明B酞踪，可以可逆性的荧光增强识

别铜离子。也就是说，在缓冲溶液中，当加入铜离子时，内酞胺螺环状结构被打开，吸

收和荧光增强，当加入络合剂EDTA时，化合物表现出没有吸收和荧光，而在此时再加

入铜离子，荧光恢复。

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2007年，Yas创比roShiraishil68]等人，合成了乙二胺乙酞乙酸罗丹明B衍生物，当该

探针与铜离子发生作用的时候，会产生绿色的荧光，并发生蓝移(45nln)，其它离子如

汞离子也可引起荧光增强，但最大发射波长不会移动。

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6.3Fe3+离子的检测

2006年，Tonsleg]等人利用二乙基三胺将两个罗丹明B连接起来，从而形成无色，没有荧光的罗丹明B的衍生物，三价铁离子的加入，导致其内酞胺结构的开环，荧光增

强，从而实现了对三价铁离子的检测。

大连理工大学硕士学位论文

1.6.4其它离子的检测

2005年，Yoon[73]等人合成了以罗丹明B为荧光基团，以DPA为识别基团的罗