罗丹明类荧光试剂在地球化学分析中的应用展望

[摘要]本文对罗丹明类荧光试剂在地球化学分析中的应用前景进行了展望。

[关键字]罗丹明 荧光试剂 地球化学分析

[中图分类号] P632 [文献码] A [文章编号] 1000-405X（2013）-3-285-1

1 罗丹明类荧光试剂原理

罗丹明类化合物在不同酸度的水溶液介质中存在如下平衡（Adamczyk M，Grote J，2000）（图1.1）。

如图1.1所示，在中性或碱性溶液中，罗丹明以螺环状结构存在，此结构在紫外光区吸收，无色，无荧光；而在酸性溶液中，它的螺环结构打开，以醌式结构存在，体现长波吸收，呈绛红色，强荧光。在中性或碱性溶液中，与特定的离子结合时，离子的络合作用可诱导羰基双键断裂，导致罗丹明内酰胺信号基团的开环，富电子的呫吨环将进行重排，变为醌式结构，产生荧光及外观颜色的巨大转变，从而实现了对特定离子的选择性识别（图1.2）。

罗丹明类荧光试剂对离子的选择性识别，实质就是离子与罗丹明分子产生络合作用，诱导罗丹明分子中的螺环结构打开，从而产生荧光信号。

特别地，近年报道的此类试剂中又存在两类性质不同的络合诱导开环机理：

一种是不可逆型络合诱导罗丹明荧光试剂，它通过络合诱导螺环打开，随后发生化学反应，形成新的发出荧光信号的化合物，此化学反应是不可逆的。

另一种是可逆型络合诱导罗丹明荧光试剂，它通过离子与罗丹明内酰胺络合，诱导螺环打开，形成发出荧光的醌式结构，如有更强的络合剂与离子结合，此过程则向逆方向进行。

2 不可逆型络合诱导罗丹明荧光试剂

Dujols等（Dujols V，et al，1997）合成了Cu2+选择性试剂罗丹明B酰肼1，Cu2+的加入，催化1水解，生成有强荧光的醌式结构罗丹明B分子，而其它金属无此现象，试剂1对水中铜离子的检测限可低至10 nmol/L。

Chen等（Chen X Q，et al，2009）设计合成了试剂2，该试剂表现出了对Cu2+的高选择性、高灵敏性识别。试剂2对Cu2+的识别作用过程如下：试剂2中的羟胺基与Cu2+键合，而与Cu2+的配合作用对氨基的水解反应显示出高度的催化活性，从而释放出强荧光的醌式结构罗丹明B分子，因此可以重新检测到紫外吸收和荧光信号。通过加入过量的乙二胺和EDTA等强络合剂的实验，证明该过程是不可逆的。

3 可逆型罗丹明内酰胺荧光试剂

童爱军等利用罗丹明B酰肼和罗丹明6G酰肼与水杨醛的席夫碱缩合反应，合成了试剂23（Xiang Y，et al，2006）、24（Xiang Y，et al，2008），试剂23-24均能与Cu2+形成1﹕1的络合物，导致罗丹明内酰胺的螺环结构打开，荧光强度增大，实现了对Cu2+的选择性识别，检测限可以达到1 ppb。并通过加入过量的乙二胺和EDTA等强络合剂的实验，证明该过程是可逆的。

近年来设计合成的罗丹明类荧光试剂对Cu2+、Pb2+、Hg2+、Fe3+、Co2+、Ba2+、Cr3+、Al3+、Ni2+、Sb3+、CN-等离子具有高度的选择性识别作用。

4 罗丹明类荧光试剂在地球化学分析中的应用展望

在分子识别的过程中，罗丹明类荧光试剂的识别性质不仅可以通过荧光信号来进行检测，而且伴随识别过程其吸收颜色会产生红移，进入可见光范围内，这类试剂还可以用作比色化学传感器。

现阶段，在地球化学分析领域应用较多的仪器主要有，紫外可见分光光度计、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、等离子发射光谱仪、等离子质谱仪等仪器，其它化学分析仪器在地球化学分析领域的应用很少。紫外可见分光光度计由于受到显色试剂的影响，在地球化学分析领域的应用有局限性；罗丹明类荧光试剂对特定离子的识别过程其吸收颜色会产生红移，进入可见光范围内。

因此，此类荧光试剂将丰富紫外可见分光光度计在地球化学分析领域的应用，利用罗丹明类荧光试剂对特有离子的选择性识别，可以对一些在地质样品检测中不能通过比色方法检测的元素进行检测。荧光光谱仪在地球化学分析领域的应用很少，通过此类荧光试剂对特定离子的识别发射的高强度荧光信号，荧光光谱仪在地球化学分析领域有着广阔的应用前景。

综上所述，罗丹明类荧光试剂在地球化学分析领域有着广阔的应用前景，而且，借助此类化合物可以开发出更多的分析手段，丰富各类化学分析仪器在地球化学分析领域的应用。