化學(xué)發(fā)光分析法綜述

化學(xué)發(fā)光法的綜述化學(xué)化工學(xué)院12化學(xué)發(fā)光法是根據(jù)化學(xué)反響的發(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)光法不需要外來(lái)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(cè)的靈敏度，擴(kuò)大了線性范圍。魯米諾(5-氨基-2,3-二氫-1,4-二雜氮萘二酮，也稱3-氨基鄰苯二甲酰肼)是最常用的液相化學(xué)發(fā)光試劑之一。通過(guò)特定的化學(xué)發(fā)光可以定性定量的測(cè)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)。自從1928年Albrecht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)光反響以來(lái)，人們對(duì)該化學(xué)發(fā)光體系的研究就一直十分活潑，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(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物、藥物生物分析等領(lǐng)域。摘要34生物發(fā)光的本質(zhì)是化學(xué)發(fā)光5某些物質(zhì)〔發(fā)光劑〕在化學(xué)反響時(shí)，吸收了反響過(guò)程中所產(chǎn)生的化學(xué)能，使反響的產(chǎn)物分子或反響的中間態(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〔chemiluminescence〕。6在化學(xué)反響過(guò)程中，某些反響產(chǎn)物由于吸收了反響產(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(guò)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，它可以通過(guò)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，這兩種光都是化學(xué)發(fā)光。A+B=C+D*〔激發(fā)態(tài)分子〕D*→D+h〔激發(fā)態(tài)分子D*的光輻射〕7化學(xué)發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光效率：化學(xué)效率：發(fā)光效率：8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)反響本身；而發(fā)光效率那么取決于發(fā)光體本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也受環(huán)境的影響。發(fā)光強(qiáng)度化學(xué)發(fā)光反響的發(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)光反響的速率有關(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))：9如果反響是一級(jí)動(dòng)力學(xué)反響，t時(shí)刻的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度Icl與該時(shí)刻的分析物濃度c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，常用時(shí)間內(nèi)的發(fā)光總強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定量分析。1011

裝置流程：發(fā)光反響可采用靜態(tài)或流動(dòng)注射的方式進(jìn)行：靜態(tài)方式：用注射器分別將試劑參加到反響器中混合，測(cè)最大光強(qiáng)度或總發(fā)光強(qiáng)度；試樣量小，重復(fù)性差；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)通過(guò)測(cè)量室，連續(xù)發(fā)光，測(cè)定最大光強(qiáng)度；試樣量大；12化學(xué)發(fā)光劑：在不同的化學(xué)反響中，可以和多種不同的組分反響并發(fā)生能量交換，生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物并產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的試劑常被成為化學(xué)發(fā)光劑。它們可以是氧化劑、復(fù)原劑、某些能生成自由基的物質(zhì)。13常見的化學(xué)發(fā)光劑魯米諾過(guò)氧化草酸酯酸性高錳酸鉀四價(jià)鈰其他化學(xué)發(fā)光劑14魯米諾(luminol)魯米諾早在1853年就被合成出來(lái)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。15魯米諾(luminol)化學(xué)名稱為3-氨基鄰苯二甲酰肼。常溫下是一種黃色晶體或者米黃色粉末，是一種比較穩(wěn)定的人工合成的有機(jī)化合物化學(xué)式為C8H7N3O2溶液顯強(qiáng)酸性，對(duì)眼睛、皮膚、呼吸道有一定刺激作用。16魯米諾(luminol)發(fā)光體系魯米諾-H2O2體系魯米諾-KIO4體系17魯米諾-H2O2體系在PH=11的水溶液中發(fā)光效率最大魯米諾與氫氧化物反響時(shí)生成了一個(gè)雙負(fù)離子〔Dianion〕，它可被過(guò)氧化氫分解出的氧氣氧化，產(chǎn)物為一個(gè)有機(jī)過(guò)氧化物。該過(guò)氧化物很不穩(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。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(zhǎng)位于可見光的藍(lán)光局部18魯米諾-H2O2體系直接作用：增敏和抑制作用過(guò)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(cè)血清中蛋白質(zhì)含量的方法。酶在體系中參加辣根過(guò)氧化物酶等，利用其對(duì)底物的酶解并生成H2O2的反響，可測(cè)定酶含量、底物含量或H2O2含量。19魯米諾發(fā)光原理20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)生反響，顯出藍(lán)綠色的熒光。這種檢測(cè)方法極為靈敏，能檢測(cè)只有百萬(wàn)分之一含量的血21過(guò)氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系過(guò)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(lái)逐漸轉(zhuǎn)入民用。過(guò)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(guò)氧化氫、催化劑。22過(guò)氧草酸酯類化學(xué)發(fā)光體系化學(xué)發(fā)光的根本原理是:在適宜的熒光化合物(增敏劑)的存在下，過(guò)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。23高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反響體系高錳酸鉀是化學(xué)發(fā)光反響中常用的強(qiáng)氧化劑，高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反響可用來(lái)測(cè)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)光反響的有機(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(cè)定熒光物質(zhì)。24高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光反響體系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(cè)定的物質(zhì)，可以利用高錳酸鉀的高氧化性與之反響，得到滿意的測(cè)定結(jié)果。25從而不斷開發(fā)了新的化學(xué)發(fā)光體系，擴(kuò)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(cè)定就發(fā)現(xiàn)了多種體系。不過(guò)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(cè)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。26鈰(IV)化學(xué)發(fā)光反響體系四價(jià)鈰可直接與多種復(fù)原性無(wú)機(jī)物或者有機(jī)物放生氧化復(fù)原反響，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(jiǎn)單，可是因?yàn)椴皇誄l-的影響，更適宜檢測(cè)水樣中有機(jī)物污染的程度。27化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用4.1無(wú)機(jī)化合物化學(xué)發(fā)光分析4.2有機(jī)化合物的化學(xué)發(fā)光分析

4.3化學(xué)化光在生物領(lǐng)域的應(yīng)用28293031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(guò)氧草酸鹽體系測(cè)定氨基酸需將其衍生成熒光物質(zhì)復(fù)原性糖類光澤精體系可用于測(cè)定一些復(fù)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(cè)定有很高的靈敏度。

32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。33在生物領(lǐng)域的應(yīng)用血漿和血清的化學(xué)發(fā)光尿液的化學(xué)發(fā)光物質(zhì)抗氧化活性的測(cè)定34結(jié)論化學(xué)發(fā)光作為光譜分析中重要的分析手段因其不需要外源性激發(fā)光源，防止了背景光和雜散光的干擾，降低了噪聲可以定性定量的測(cè)定微量物