介绍
钌红（Ruthenium Red）是一种具有三核线性结构的混合价态钌配合物，分子式为[(NH3)5RuORu(NH3)4ORu(NH3)5]Cl6，其阳离子部分的结构为[(NH3)5RuIII‑O‑(NH3) 4RuIV‑O‑RuIII(NH3)5(NH3)5]6+。钌红溶液呈深红色，具有独特的聚阳离子特性。
图一 钌红
应用
在电子显微镜技术中，钌红能够特异性地结合细胞壁果胶、酸性粘多糖等高电荷密度聚阴离子，成为观察细胞超微结构的关键试剂。在生物医学领域，纳摩尔浓度的钌红即可抑制线粒体呼吸作用驱动的 Ca²⁺摄取，并阻断肌质网、内质网及电压依赖性钙通道的Ca²⁺转运，使其作为钙离子（Ca²⁺） 通道阻断剂。钌红作为氧化还原催化剂，展现出在水氧化产氧、氯离子氧化及有机底物转化中的潜力。钌红被用于对 ARPE-19 细胞的细胞膜进行特异性染色，作为单细胞体积的标记物。研究人员通过 LA-ICP-MS 检测细胞内钌红的 ¹⁰¹Ru 信号，获取单个细胞的 Ru 质量，以此实现对单细胞体积的定量测定。同时，钌红的细胞膜标记信号还可与靶蛋白、细胞核的标记信号联用，完成细胞亚结构的多通道成像[1]。
图二 在细胞特异性染色的应用
合成
现有合成的不足
然而，目前钌红的合成主要基于三氯化钌（RuCl3）还原以及中心钌离子与氨、氧、 氯的配位重排反应，其步骤包括：1）还原阶段：以乙醇为还原剂，将RuCl3中不同价态的钌进行还原；2）配位反应：在90℃空气环境中，与过量氨水反应生成钌与氨、氯、氧配位的复杂化合物；3）后处理：通过多次重结晶、色谱柱分离纯化处理得到产物。该方法为钌红合成经典工艺，但存在原料中钌价态不可控，导致副反应不可控，影响目标产物纯度等问题。乙醇还原过程中，RuCl3溶液中+4价钌难以稳定存在，而部分+3价钌被过度还原为+2价，导致反应体系内钌物种的价态分布偏离合成钌红需具备的价态分布，引发多种副反应。其中副反应生成的氧桥联钌二聚体对线粒体Ca2+摄取的抑制活性甚至高于钌红本体。此外，由于副产物种类多、化学性质相近，现有工艺需依赖多次重结晶、色谱柱纯化等步骤进行提纯，最终产率仅10%‑20%，导致钌红合成工艺成本高昂，且难以规模化。现有制备技术的低效性（产率＜20%）、高杂质含量及纯化成本高昂。
高效制备方法
一种钌红的高效制备方法，具体步骤如下：
（1）将三氯六氨合钌加入到质量浓度为10%氨水溶液中，搅拌溶解得到钌溶液；所述氨水溶液与三氯六氨合钌的液固比mL:g为60:1；
（2）钌溶液中通入氧气（氧气的气流量控制为每秒3个气泡），在温度50℃下搅拌回流反应6h（回流反应可防止氨水受热蒸发造成损失），得到钌红溶液；
（3）钌红溶液置于温度60℃下负压浓缩至原体积的35%，冷却结晶，固液分离，固体依次经去离子水、乙醇、乙醚洗涤，在温度90℃下真空干燥得到高纯钌红晶体；经检测，高纯钌红晶体的产率达60%，钌红晶体中钌含量分析结果为Ru：38 .0%，理论值为Ru：38 .5%，纯度98 .7%；在水中溶解性测试为10mg/ml与目标产物钌红性质吻合[2]。
参考文献
[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]昆明铂生金属材料加工有限公司,昆明铂生铂崃新材料有限公司.一种钌红的高效制备方法:202510667475.4[P].2025-08-15.