化學(xué)發(fā)光分析法綜述

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，降低了噪音信號的干擾，提高了檢測的靈敏度，擴大了降低了噪音信號的干擾，提高了檢測的靈敏度，擴大了線性范圍。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，易于實現(xiàn)自動化，分析快等特點。質(zhì)，具有操作方便，易于實現(xiàn)自動化，分析快等特點。自從自從1928年年Albrecht首次報道了魯米諾與氧化劑在堿性首次報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，如無機化合物、有機化合物、的應(yīng)用于許多領(lǐng)域之中，如無機化合物、有機化合物

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，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)，當電子從激發(fā)態(tài)回復(fù)到基態(tài)時，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)中各個不同能級，然后經(jīng)過振動弛豫或內(nèi)轉(zhuǎn)換到中各個不同能級，然后經(jīng)過振動弛豫或內(nèi)轉(zhuǎn)換到達第一電子激發(fā)態(tài)的最低能級，由此以

4、輻射的形達第一電子激發(fā)態(tài)的最低能級，由此以輻射的形式放出能量躍回到基態(tài)。在個別情況下，它可以式放出能量躍回到基態(tài)。在個別情況下，它可以通過系間躍遷到達亞穩(wěn)的三重態(tài)，然后再回到基通過系間躍遷到達亞穩(wěn)的三重態(tài)，然后再回到基態(tài)的各個振動能級，并產(chǎn)生光輻射，這兩種光都態(tài)的各個振動能級，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)光強度化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強度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)光強度化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強度 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)光強度發(fā)光強度n化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光強度Icl是以單位時間內(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)。時刻t 的化學(xué)發(fā)光強度(單位時間發(fā)射的光量子數(shù))： tctIddclclcttcttIAttcl0cl0cldddd如果反應(yīng)是一級動力學(xué)反應(yīng)，t時刻的化學(xué)發(fā)時刻的化學(xué)發(fā)光強度光

6、強度Icl與該時刻的分析物濃度與該時刻的分析物濃度c成正比成正比，即化學(xué)發(fā)光峰值強度與分析物濃度c成線性關(guān)系。在化學(xué)發(fā)光分析中，常用已知時間內(nèi)的發(fā)光總強度來進行定量分析。 裝置流程：裝置流程：發(fā)光反應(yīng)可采用靜態(tài)或流動注射的方式進行：發(fā)光反應(yīng)可采用靜態(tài)或流動注射的方式進行：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， 測最大光強度或總發(fā)光強度總發(fā)光強度；試樣量小，重復(fù)性差；n 流動注射方式流動注射方式：用蠕動泵分別將試劑連續(xù)送入混合器，定時定時通過測量室，連續(xù)發(fā)光，測定最大光強度最大光強度；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)這種化合物有一個奇妙的特性，它被氧化時能發(fā)出藍光。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化合物n化學(xué)式為C8H7N3O2n溶液顯強酸性，對眼睛、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)時生成了一個雙負離子魯米諾與氫氧化物反應(yīng)時生成了一個雙負離子（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)物為一個有機過氧化物。該過氧化物氧化，產(chǎn)物為一個有機過氧化物。該過氧化物很不穩(wěn)定，立即分解出氮氣，生成激發(fā)態(tài)的很不穩(wěn)定，立即分解出氮氣，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光部分式存在，波長位于可見光的藍光部分魯米諾-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，細胞色素間接作用 如 Fe2+對魯米諾-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 在檢驗血痕時，魯米諾與血紅素（hemoglobin，血紅蛋白中負責運輸氧的一種蛋白質(zhì)）發(fā)生反應(yīng)，顯出藍綠色的熒光。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)的有機物，該有機物的分子結(jié)構(gòu)大多數(shù)都含有多個羥基或氨基。另一類是基于能量轉(zhuǎn)移機理測定熒光物質(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物從而產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，某些不易與魯米諾發(fā)光進行測定的物質(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

12、展了化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用范圍。由于高錳酸鉀的強氧化性，對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際物質(zhì)的化學(xué)發(fā)光測定干擾較嚴重，為提高分析方法的選擇性，吳明星等人對高錳酸鉀同時作用于維生素C(VC)和羅丹明B 的化學(xué)發(fā)光行為進行了研究。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 四價鈰可直接與多種還原性無機物或者有機物放生氧化還原反應(yīng)，是強氧化性化學(xué)發(fā)光劑之一。盡管發(fā)光體系比較簡單，可是因為不收Cl-的影響，更合適檢測水樣中有機物污染的程度?；瘜W(xué)發(fā)光的應(yīng)用 n4.1 無機化合物化學(xué)發(fā)光分析 n4.2 有機化合物的化學(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