化學(xué)發(fā)光法綜述

1、化學(xué)發(fā)光法的化學(xué)發(fā)光法的 綜述化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)發(fā)光法是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度或發(fā)光總量確定化學(xué)發(fā)光法是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度或發(fā)光總量確定相應(yīng)組分含量的一種分析方法。同熒光法相比，化學(xué)發(fā)相應(yīng)組分含量的一種分析方法。同熒光法相比，化學(xué)發(fā)光法不需要外來的光源，減少了拉曼散射和瑞利散射，光法不需要外來的光源，減少了拉曼散射和瑞利散射，降低了噪音信號(hào)的干擾，提高了檢測的靈敏度，擴(kuò)大了降低了噪音信號(hào)的干擾，提高了檢測的靈敏度，擴(kuò)大了線性范圍。魯米諾線性范圍。魯米諾(5-氨基氨基-2,3-二氫二氫-1,4-二雜氮萘二酮，二雜氮萘二酮，也稱也稱3-氨基鄰苯二甲酰肼氨基鄰苯二甲酰肼)是最常用的液相化學(xué)發(fā)光試劑

2、是最常用的液相化學(xué)發(fā)光試劑之一。通過特定的化學(xué)發(fā)光可以定性定量的測定微量物之一。通過特定的化學(xué)發(fā)光可以定性定量的測定微量物質(zhì)，具有操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，分析快等特點(diǎn)。質(zhì)，具有操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，分析快等特點(diǎn)。自從自從1928年年Albrecht首次報(bào)道了魯米諾與氧化劑在堿性首次報(bào)道了魯米諾與氧化劑在堿性溶液中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)以來，人們對(duì)該化學(xué)發(fā)光體系的溶液中的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)以來，人們對(duì)該化學(xué)發(fā)光體系的研究就一直十分活躍，使得該化學(xué)發(fā)光體系被十分廣泛研究就一直十分活躍，使得該化學(xué)發(fā)光體系被十分廣泛的應(yīng)用于許多領(lǐng)域之中，如無機(jī)化合物、有機(jī)化合物、的應(yīng)用于許多領(lǐng)域之中，如無機(jī)化合物、有機(jī)化合物

3、、藥物生物分析等領(lǐng)域。藥物生物分析等領(lǐng)域。生物發(fā)光的本質(zhì)是化學(xué)發(fā)光n某些物質(zhì)（發(fā)光劑）在化學(xué)反應(yīng)時(shí)，吸收了反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的化學(xué)能，使反應(yīng)的產(chǎn)物分子或反應(yīng)的中間態(tài)分子中的電子躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子從激發(fā)態(tài)回復(fù)到基態(tài)時(shí)，以發(fā)射光子的形式釋放出能量，這一現(xiàn)象稱為化學(xué)發(fā)光化學(xué)發(fā)光（chemiluminescence）。n在化學(xué)反應(yīng)過程中，某些反應(yīng)產(chǎn)物由于吸收了反在化學(xué)反應(yīng)過程中，某些反應(yīng)產(chǎn)物由于吸收了反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能，由基態(tài)躍遷至較高電子激發(fā)態(tài)應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能，由基態(tài)躍遷至較高電子激發(fā)態(tài)中各個(gè)不同能級(jí)，然后經(jīng)過振動(dòng)弛豫或內(nèi)轉(zhuǎn)換到中各個(gè)不同能級(jí)，然后經(jīng)過振動(dòng)弛豫或內(nèi)轉(zhuǎn)換到達(dá)第一電子激發(fā)態(tài)的最低能級(jí)，由此以

4、輻射的形達(dá)第一電子激發(fā)態(tài)的最低能級(jí)，由此以輻射的形式放出能量躍回到基態(tài)。在個(gè)別情況下，它可以式放出能量躍回到基態(tài)。在個(gè)別情況下，它可以通過系間躍遷到達(dá)亞穩(wěn)的三重態(tài)，然后再回到基通過系間躍遷到達(dá)亞穩(wěn)的三重態(tài)，然后再回到基態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能級(jí)，并產(chǎn)生光輻射，這兩種光都態(tài)的各個(gè)振動(dòng)能級(jí)，并產(chǎn)生光輻射，這兩種光都是化學(xué)發(fā)光。是化學(xué)發(fā)光。n A +B = C + D*（激發(fā)態(tài)分子）（激發(fā)態(tài)分子）n D* D + h （激發(fā)態(tài)分子（激發(fā)態(tài)分子D* 的光輻射）的光輻射）化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度fclr參加反應(yīng)的分子數(shù)發(fā)射光子的分子數(shù)參加反應(yīng)的分子數(shù)激發(fā)態(tài)分子數(shù)r激發(fā)態(tài)分子數(shù)發(fā)射光子的分子數(shù)f

5、化學(xué)發(fā)光效率：化學(xué)發(fā)光效率：化學(xué)效率：化學(xué)效率：發(fā)光效率：發(fā)光效率：化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度 化學(xué)效率主要取決于發(fā)光所依賴的化學(xué)反應(yīng)本身；化學(xué)效率主要取決于發(fā)光所依賴的化學(xué)反應(yīng)本身；而發(fā)光效率則取決于發(fā)光體本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，而發(fā)光效率則取決于發(fā)光體本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也受環(huán)境的影響。也受環(huán)境的影響。發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度n化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度Icl是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)表示，它與化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的速率有關(guān)。時(shí)刻t 的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度(單位時(shí)間發(fā)射的光量子數(shù))： tctIddclclcttcttIAttcl0cl0cldddd如果反應(yīng)是一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，t時(shí)刻的化學(xué)發(fā)時(shí)刻的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度光

6、強(qiáng)度Icl與該時(shí)刻的分析物濃度與該時(shí)刻的分析物濃度c成正比成正比，即化學(xué)發(fā)光峰值強(qiáng)度與分析物濃度c成線性關(guān)系。在化學(xué)發(fā)光分析中，常用已知時(shí)間內(nèi)的發(fā)光總強(qiáng)度來進(jìn)行定量分析。 裝置流程：裝置流程：發(fā)光反應(yīng)可采用靜態(tài)或流動(dòng)注射的方式進(jìn)行：發(fā)光反應(yīng)可采用靜態(tài)或流動(dòng)注射的方式進(jìn)行：n 靜態(tài)方式靜態(tài)方式：用注射器分別將試劑加入到反應(yīng)器中混合， 測最大光強(qiáng)度或總發(fā)光強(qiáng)度總發(fā)光強(qiáng)度；試樣量小，重復(fù)性差；n 流動(dòng)注射方式流動(dòng)注射方式：用蠕動(dòng)泵分別將試劑連續(xù)送入混合器，定時(shí)定時(shí)通過測量室，連續(xù)發(fā)光，測定最大光強(qiáng)度最大光強(qiáng)度；試樣量大； 化學(xué)發(fā)光劑：在不同的化學(xué)反應(yīng)中，可以化學(xué)發(fā)光劑：在不同的化學(xué)反應(yīng)中，可以和多種

7、不同的組分反應(yīng)并發(fā)生和多種不同的組分反應(yīng)并發(fā)生能量交換能量交換，生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物并產(chǎn)生生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物并產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象發(fā)光現(xiàn)象的試劑常的試劑常被成為化學(xué)發(fā)光劑。它們可以是氧化劑、被成為化學(xué)發(fā)光劑。它們可以是氧化劑、還原劑、某些能生成自由基的物質(zhì)。還原劑、某些能生成自由基的物質(zhì)。常見的化學(xué)發(fā)光劑n魯米諾n過氧化草酸酯n酸性高錳酸鉀n四價(jià)鈰n其他化學(xué)發(fā)光劑其他化學(xué)發(fā)光劑魯米諾(luminol)n魯米諾早在1853年就被合成出來了。1928年，化學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)這種化合物有一個(gè)奇妙的特性，它被氧化時(shí)能發(fā)出藍(lán)光。魯米諾(luminol)n化學(xué)名稱為3-氨基鄰苯二甲酰肼。n常溫下是一種黃色晶體或者米黃色粉末，是一

8、種比較穩(wěn)定的人工合成的有機(jī)化合物n化學(xué)式為C8H7N3O2n溶液顯強(qiáng)酸性，對(duì)眼睛、皮膚、呼吸道有一定刺激作用。魯米諾(luminol)發(fā)光體系魯米諾-H2O2體系魯米諾-KIO4體系魯米諾-H2O2體系n在在PH=11的水溶液中發(fā)光效率最大的水溶液中發(fā)光效率最大n魯米諾與氫氧化物反應(yīng)時(shí)生成了一個(gè)雙負(fù)離子魯米諾與氫氧化物反應(yīng)時(shí)生成了一個(gè)雙負(fù)離子（Dianion），它可被過氧化氫分解出的氧氣），它可被過氧化氫分解出的氧氣氧化，產(chǎn)物為一個(gè)有機(jī)過氧化物。該過氧化物氧化，產(chǎn)物為一個(gè)有機(jī)過氧化物。該過氧化物很不穩(wěn)定，立即分解出氮?dú)?，生成激發(fā)態(tài)的很不穩(wěn)定，立即分解出氮?dú)?，生成激發(fā)態(tài)的3-氨基鄰苯二甲酸。氨基

9、鄰苯二甲酸。n激發(fā)態(tài)至基態(tài)轉(zhuǎn)化中，釋放的能量以光子的形激發(fā)態(tài)至基態(tài)轉(zhuǎn)化中，釋放的能量以光子的形式存在，波長位于可見光的藍(lán)光部分式存在，波長位于可見光的藍(lán)光部分魯米諾-H2O2體系直接作用：增敏和抑制作用 過渡金屬：Cu2+,Cr3+,Ni2+,Co2+,Fe2+ 維生素B6，維生素B12，維生素C，嗎啡，可待因，腎上腺素，多巴胺，細(xì)胞色素間接作用 如 Fe2+對(duì)魯米諾-H2O2體系有催化增敏作用，而蛋白質(zhì)卻抑制此作用，據(jù)此可建立檢測血清中蛋白質(zhì)含量的方法。酶 在體系中加入辣根過氧化物酶等，利用其對(duì)底物的酶解并生成H2O2的反應(yīng)，可測定酶含量、底物含量或H2O2含量。 魯米諾發(fā)光原理魯米諾發(fā)光原

10、理n刑偵學(xué)應(yīng)用 在檢驗(yàn)血痕時(shí)，魯米諾與血紅素（hemoglobin，血紅蛋白中負(fù)責(zé)運(yùn)輸氧的一種蛋白質(zhì)）發(fā)生反應(yīng)，顯出藍(lán)綠色的熒光。這種檢測方法極為靈敏，能檢測只有百萬分之一含量的血過氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系n過氧草酸酯(peroxalate) 類化學(xué)發(fā)光體系最早發(fā)現(xiàn)于20 世紀(jì)60 年代，最初主要用于軍事目的，后來逐漸轉(zhuǎn)入民用。過氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系有4種要素化合物，即熒光劑、草酸酯、過氧化氫、催化劑。過氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系n化學(xué)發(fā)光的基本原理是:在合適的熒光化合物(增敏劑) 的存在下，過氧化氫誘導(dǎo)氧化芳香基草酸酯放出能量，而由化學(xué)發(fā)光染料分子吸收后轉(zhuǎn)化為光能，以熒光形式放出。這種發(fā)光體系除

11、了能用于制造各種冷光源外，還廣泛應(yīng)用于各類化學(xué)發(fā)光分析。與魯米諾及其類似物化學(xué)發(fā)光體系相比,主要優(yōu)點(diǎn)是量子產(chǎn)量高，因而具有較高的靈敏度，金屬離子和氧分子干擾少。高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系 n高錳酸鉀是化學(xué)發(fā)光反應(yīng)中常用的強(qiáng)氧化劑，高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反應(yīng)可用來測定兩類物質(zhì)，一類是能直接與高錳酸鉀產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的有機(jī)物，該有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)大多數(shù)都含有多個(gè)羥基或氨基。另一類是基于能量轉(zhuǎn)移機(jī)理測定熒光物質(zhì)。高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系n高錳酸鉀可以氧化很多種有機(jī)物從而產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，某些不易與魯米諾發(fā)光進(jìn)行測定的物質(zhì)，可以利用高錳酸鉀的高氧化性與之反應(yīng)，得到滿意的測定結(jié)果。n從而不斷開發(fā)了新的化學(xué)發(fā)光體系，擴(kuò)

12、展了化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用范圍。由于高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性，對(duì)于碘和抗壞血酸的測定就發(fā)現(xiàn)了多種體系。n不過由于高錳酸鉀和多種物質(zhì)均有化學(xué)發(fā)光，因此高錳酸鉀體系用于實(shí)際物質(zhì)的化學(xué)發(fā)光測定干擾較嚴(yán)重，為提高分析方法的選擇性，吳明星等人對(duì)高錳酸鉀同時(shí)作用于維生素C(VC)和羅丹明B 的化學(xué)發(fā)光行為進(jìn)行了研究。鈰鈰( IV) 化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系 四價(jià)鈰可直接與多種還原性無機(jī)物或者有機(jī)物放生氧化還原反應(yīng)，是強(qiáng)氧化性化學(xué)發(fā)光劑之一。盡管發(fā)光體系比較簡單，可是因?yàn)椴皇誄l-的影響，更合適檢測水樣中有機(jī)物污染的程度。化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用 n4.1 無機(jī)化合物化學(xué)發(fā)光分析 n4.2 有機(jī)化合物的化學(xué)發(fā)光分析 n4.3 化學(xué)化光在生物領(lǐng)域的應(yīng)用 n氨基酸 由于絕大多數(shù)氨基酸沒有內(nèi)源熒光特性，因此用過氧草酸鹽體系測定氨基酸需將其衍生成熒光物質(zhì) n還原性糖類 光澤精體系可用于測定一些還原性物質(zhì)，如乳糖、葡萄糖，用于抗壞血酸和脫氫抗壞血酸的分析測定有很高的靈敏度。 n根據(jù)藥物的不同類型選擇不同的化學(xué)發(fā)光分析方法。目前較常用的方法是直接氧化化學(xué)發(fā)光。 在生物領(lǐng)域的應(yīng)用 n血漿和血清的化學(xué)發(fā)光 n尿液的化學(xué)發(fā)光 n物質(zhì)抗氧化活性的測定 結(jié)論 化學(xué)發(fā)光作為光譜分析中重要的分析