介紹
釕紅（Ruthenium Red）是一種具有三核線性結(jié)構(gòu)的混合價態(tài)釕配合物，分子式為[(NH3)5RuORu(NH3)4ORu(NH3)5]Cl6，其陽離子部分的結(jié)構(gòu)為[(NH3)5RuIII?O?(NH3) 4RuIV?O?RuIII(NH3)5(NH3)5]6+。釕紅溶液呈深紅色，具有獨特的聚陽離子特性。
圖一 釕紅
應(yīng)用
在電子顯微鏡技術(shù)中，釕紅能夠特異性地結(jié)合細(xì)胞壁果膠、酸性粘多糖等高電荷密度聚陰離子，成為觀察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵試劑。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納摩爾濃度的釕紅即可抑制線粒體呼吸作用驅(qū)動的 Ca2?攝取，并阻斷肌質(zhì)網(wǎng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及電壓依賴性鈣通道的Ca2?轉(zhuǎn)運，使其作為鈣離子（Ca2?） 通道阻斷劑。釕紅作為氧化還原催化劑，展現(xiàn)出在水氧化產(chǎn)氧、氯離子氧化及有機底物轉(zhuǎn)化中的潛力。釕紅被用于對 ARPE-19 細(xì)胞的細(xì)胞膜進行特異性染色，作為單細(xì)胞體積的標(biāo)記物。研究人員通過 LA-ICP-MS 檢測細(xì)胞內(nèi)釕紅的 1?1Ru 信號，獲取單個細(xì)胞的 Ru 質(zhì)量，以此實現(xiàn)對單細(xì)胞體積的定量測定。同時，釕紅的細(xì)胞膜標(biāo)記信號還可與靶蛋白、細(xì)胞核的標(biāo)記信號聯(lián)用，完成細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)的多通道成像[1]。
圖二 在細(xì)胞特異性染色的應(yīng)用
合成
現(xiàn)有合成的不足
然而，目前釕紅的合成主要基于三氯化釕（RuCl3）還原以及中心釕離子與氨、氧、 氯的配位重排反應(yīng)，其步驟包括：1）還原階段：以乙醇為還原劑，將RuCl3中不同價態(tài)的釕進行還原；2）配位反應(yīng)：在90℃空氣環(huán)境中，與過量氨水反應(yīng)生成釕與氨、氯、氧配位的復(fù)雜化合物；3）后處理：通過多次重結(jié)晶、色譜柱分離純化處理得到產(chǎn)物。該方法為釕紅合成經(jīng)典工藝，但存在原料中釕價態(tài)不可控，導(dǎo)致副反應(yīng)不可控，影響目標(biāo)產(chǎn)物純度等問題。乙醇還原過程中，RuCl3溶液中+4價釕難以穩(wěn)定存在，而部分+3價釕被過度還原為+2價，導(dǎo)致反應(yīng)體系內(nèi)釕物種的價態(tài)分布偏離合成釕紅需具備的價態(tài)分布，引發(fā)多種副反應(yīng)。其中副反應(yīng)生成的氧橋聯(lián)釕二聚體對線粒體Ca2+攝取的抑制活性甚至高于釕紅本體。此外，由于副產(chǎn)物種類多、化學(xué)性質(zhì)相近，現(xiàn)有工藝需依賴多次重結(jié)晶、色譜柱純化等步驟進行提純，最終產(chǎn)率僅10%?20%，導(dǎo)致釕紅合成工藝成本高昂，且難以規(guī)?；，F(xiàn)有制備技術(shù)的低效性（產(chǎn)率＜20%）、高雜質(zhì)含量及純化成本高昂。
高效制備方法
一種釕紅的高效制備方法，具體步驟如下：
（1）將三氯六氨合釕加入到質(zhì)量濃度為10%氨水溶液中，攪拌溶解得到釕溶液；所述氨水溶液與三氯六氨合釕的液固比mL:g為60:1；
（2）釕溶液中通入氧氣（氧氣的氣流量控制為每秒3個氣泡），在溫度50℃下攪拌回流反應(yīng)6h（回流反應(yīng)可防止氨水受熱蒸發(fā)造成損失），得到釕紅溶液；
（3）釕紅溶液置于溫度60℃下負(fù)壓濃縮至原體積的35%，冷卻結(jié)晶，固液分離，固體依次經(jīng)去離子水、乙醇、乙醚洗滌，在溫度90℃下真空干燥得到高純釕紅晶體；經(jīng)檢測，高純釕紅晶體的產(chǎn)率達60%，釕紅晶體中釕含量分析結(jié)果為Ru：38 .0%，理論值為Ru：38 .5%，純度98 .7%；在水中溶解性測試為10mg/ml與目標(biāo)產(chǎn)物釕紅性質(zhì)吻合[2]。
參考文獻
[1]Valdés M P ,álvarez L ,Iglesias G H , et al.Unveiling compositional images of specific proteins in individual cells by LA-ICP-MS: Labelling with ruthenium red and metal nanoclusters[J].Analytica Chimica Acta,2024,1317342906-342906.DOI:10.1016/J.ACA.2024.342906.
[2]昆明鉑生金屬材料加工有限公司,昆明鉑生鉑崍新材料有限公司.一種釕紅的高效制備方法:202510667475.4[P].2025-08-15.