化學(xué)發(fā)光 第一部分課件

化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光I一、引言公元前亞里士多德真菌類(lèi)和死魚(yú)的發(fā)光1668年，羅伯特.波義耳BL需要氧參與19世紀(jì)80年代末，Dubois命名熒光蟲(chóng)素酶和熒光蟲(chóng)素1877年，Radziszewski發(fā)現(xiàn)洛汾堿的CL1928年，Albrecht發(fā)現(xiàn)luminol的CL1935年，光澤精的CL1950年，商品化儀器出現(xiàn)化學(xué)發(fā)光是化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物（或熒光物質(zhì)）吸收了反應(yīng)釋放的化學(xué)能后所產(chǎn)生的光輻射。根據(jù)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)在某一時(shí)刻的發(fā)光強(qiáng)度或發(fā)光總量來(lái)確定反應(yīng)中相應(yīng)組分含量的分析方法叫化學(xué)發(fā)光分析法。SeaPansyRenillaluciferaseCORALS1cm

1cm1cm1mm二、常見(jiàn)的溶液化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光體系魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系過(guò)氧化草酸鹽反應(yīng)體系光澤精化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系吖啶酯類(lèi)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系1,2-二氧雜環(huán)丁烷類(lèi)化學(xué)發(fā)光體系高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系Ce(IV)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系釕(II)-聯(lián)吡啶配合物化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系鐵氰化鉀直接氧化反應(yīng)體系電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系熒火蟲(chóng)素（luciferine)-熒火蟲(chóng)素酶（luciferase-磷酸三腺苷（ATP）體系

NADPH：FMN氧化還原酶和細(xì)菌熒光素酶催化的發(fā)光反應(yīng)其他化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系4X=NH2(isoluminol)5X=(C2H5)2N6X=7X=(CH3)2N8X=(C2H5)2N9X=10魯米諾衍生物環(huán)狀酰肼結(jié)構(gòu)是發(fā)光的關(guān)鍵111213151416174X=NH2(isoluminol)5X=(C2H5)2N6X=7X=(CH3)2N8X=(C2H5)2N9X=10魯米諾反應(yīng)體系的應(yīng)用金屬離子或酶的催化作用——測(cè)定金屬離子或酶H2O2或其他氧化劑——測(cè)定過(guò)氧化氫或氧化劑某些分子的增強(qiáng)、抑制作用——測(cè)定此類(lèi)分子偶合反應(yīng)——間接測(cè)定無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物通過(guò)標(biāo)記化合物——測(cè)定此類(lèi)物質(zhì)或免疫分析2.過(guò)氧化草酸酯類(lèi)反應(yīng)體系典型過(guò)氧化草酸酯分子結(jié)構(gòu)式雙(2,4,6-三氯苯基)草酸鹽過(guò)氧化草酸酯體系發(fā)光機(jī)理TCPO-CL在藥物分析中的應(yīng)用222324*h4.吖啶酯類(lèi)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系5、1,2-二氧雜環(huán)丁烷類(lèi)化學(xué)發(fā)光體系6、酸性高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光體系高錳酸鉀-嗎啡高錳酸鉀-連二亞硫酸鈉體系KMnO4(H+)-甲氧芐啶-硫代硫酸鈉化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系KMnO4(H+)-EC-RNA化學(xué)發(fā)光體系高錳酸鉀-草酸高錳酸鉀-亞硫酸鹽體系發(fā)光機(jī)理最佳pH=2.5HSO3ˉ+MnO4ˉ→HSO3+MnO42ˉ2HSO3→S2O62ˉ+2H+S2O62ˉ→SO42ˉ+SO2*HSO3ˉ為SO2水解生成，pH=2.5時(shí)比例最大高錳酸鉀－TCsCL體系測(cè)定鹽酸四環(huán)素、鹽酸土霉素高錳酸鉀CL體系的應(yīng)用

過(guò)氧化氫－藥物氧化還原化學(xué)發(fā)光體系測(cè)定核黃素、VB1、四環(huán)素、土霉素、金霉素等

7.過(guò)氧化氫直接氧化化學(xué)發(fā)光體系8.Ce(IV)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系Ce(IV)－SO32-體系Ce(IV)－Ru(bpy)32+CL體系

Ce(IV)直接氧化藥物產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光1、Ce(IV)－SO32－體系喹諾酮類(lèi)化合物（氧氟沙星、諾氟沙星、環(huán)丙沙星、洛美沙星等）的FIA－CL測(cè)定2、Ce(IV)－Ru(bpy)32+CL體系

利用此體系測(cè)定測(cè)定丙酮酸、Vc、巴比妥酸、酒石酸等Ru(bpy)32++Ce(IV)→Ru(bpy)33++Ce(III)Org+Ce(IV)→Org-Ce(IV)快反應(yīng)Org-Ce(IV)→[·Org]*+Ce(III)慢反應(yīng)Ru(bpy)33++[·Org]*→[Ru(bpy)32+]*+P[Ru(bpy)32+]*→Ru(bpy)32++hν3、Ce(IV)直接氧化藥物產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光利用此體系測(cè)定一系列藥物，如奎寧、奎尼丁、辛可寧、萘普生、卡托普利、非那西汀、青霉胺、安乃近、VK3等。9.釕(II)-聯(lián)吡啶配合物化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系Ru(bpy)33+－藥物氧化還原CL體系的應(yīng)用10.鐵氰化鉀直接氧化反應(yīng)體系鐵氰化鉀直接氧化發(fā)光體系尿酸伯胺、仲胺馬來(lái)酸麥角新堿蘆丁Vc酮酸四環(huán)素3,5-四氫醛甾酮N-溴丁二酰亞胺（NBS）可以在堿性介質(zhì)中氧化脲產(chǎn)生強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光。

H2NCONH2+H2O

2NH3+CO23NBS+2NH3+3OH-

3NHS+N2*+3Br-+3H2ON2*+f

N2+f*f*

f+h11.NBS體系NBS體系還用于測(cè)定異煙肼鏈霉素、氨基吡脒等12.電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系電化學(xué)發(fā)光分析是對(duì)電極施加一定的電壓進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物之間或與體系中某種組份進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，用光電倍增管等光學(xué)儀器測(cè)量發(fā)光光譜和強(qiáng)度，從而對(duì)物質(zhì)進(jìn)行痕量分析的一種方法。12.1電致化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系ECL物質(zhì)包括三聯(lián)吡啶（或聯(lián)吡嗪或林菲羅啉）的釕、鋨和錸類(lèi)絡(luò)合物、魯米諾、吖啶酯等。研究最多的還是釕(II)-聯(lián)吡啶的ECL。e-電極e-Ru(bpy)32+Ru(bpy)33+Ru(bpy)33+Ru(bpy)32+還原劑氧化產(chǎn)物Ru(bpy)3+Ru(bpy)32+Ru(bpy)32+*發(fā)光（620nm）Ru(bpy)32+和還原性分析物的ECL反應(yīng)機(jī)理12.2魯米諾電化學(xué)發(fā)光體系

在電極上所產(chǎn)生氧化性物質(zhì)來(lái)氧化魯米諾產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。在電極上施加一定的電壓，從而使溶液中的溶解氧還原成H2O2，H2O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生一些具有強(qiáng)氧化性的氧自由基，這些活性氧與魯米諾反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光魯米諾直接接受電極通過(guò)的能量生成激發(fā)態(tài)或自由基離子，從而產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。魯米諾電化學(xué)發(fā)光體系在分析化學(xué)中應(yīng)用主要分以下四類(lèi)：（1）測(cè)定H2O2，或通過(guò)偶合反應(yīng)測(cè)定生物活性物質(zhì)，如葡萄糖、乳酸等。（2）基于金屬離子對(duì)魯米諾電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的催化作用，測(cè)定金屬離子,，如Co2+、Cu2+、Ni2+。（3）基于一些有機(jī)物對(duì)魯米諾電化學(xué)發(fā)光體系的增敏或抑制作用測(cè)定這些有機(jī)物，如異煙肼、腎上腺素、沒(méi)食子酸。（4）利用不同的電極材料，測(cè)定魯米諾或魯米諾所標(biāo)記的物質(zhì)。12.3電位溶出化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系特點(diǎn)：1.高靈敏度和高選擇性2.結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，克服各自的缺點(diǎn)3.從原理上說(shuō)，所有能用電化學(xué)方法富集且能用CL檢測(cè)的物質(zhì)都可用此法測(cè)定。電化學(xué)富集數(shù)據(jù)完善，CL檢測(cè)體系很多。此方法有很好應(yīng)用前景。12.4電生試劑化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系13、熒光素（luciferine)-熒光素酶（luciferase-磷酸三腺苷（ATP）體系檢測(cè)食品中總菌數(shù)腰鞭毛蟲(chóng)（Dinoflagellate）熒光素酶含有三個(gè)結(jié)構(gòu)域，每個(gè)都具有發(fā)光活性，底物為腰鞭毛蟲(chóng)熒光素，同時(shí)需要O2參與；該熒光素在中性pH條件下與一種特定的熒光素結(jié)合蛋白（LBP）結(jié)合并被持續(xù)氧化，當(dāng)pH下降時(shí)熒光素與結(jié)合蛋白解離并與上述熒光素酶結(jié)合，因此改變pH可調(diào)控其發(fā)光強(qiáng)度變化。NC水母素（Aequorin）及奧貝林（Obelin）含腔腸素（Coelenterazine）過(guò)氧化物生色團(tuán)，因此只需要Ca2+激活

14、NADPH：FMN氧化還原酶和細(xì)菌熒光素酶催化的發(fā)光反應(yīng)細(xì)菌熒光素酶（luciferase，LUX）由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的雜合二聚體構(gòu)成，底物為FMNH2和醛不同生物發(fā)光熒光素的結(jié)構(gòu)及其中間產(chǎn)物和最終發(fā)光分子

不同生物發(fā)光熒光素的結(jié)構(gòu)及其中間產(chǎn)物和最終發(fā)光分子水母熒光素細(xì)菌熒光素（FMNH2）腰鞭毛蟲(chóng)熒光素螢火蟲(chóng)熒光素發(fā)光分子發(fā)光分子發(fā)光分子發(fā)光分子長(zhǎng)鏈醛15、基于納米材料的CL納米TiO2乙醇，丙酮Anal.Chem.2002,74,120-124含氯有機(jī)物Anal.Chem.2002,74,6279-6284ACatalyticNanomaterial-Bas