化学发光法综述

1、化学发光法的化学发光法的 综述化学化工学院化学发光法是根据化学反应的发光强度或发光总量确定化学发光法是根据化学反应的发光强度或发光总量确定相应组分含量的一种分析方法。同荧光法相比，化学发相应组分含量的一种分析方法。同荧光法相比，化学发光法不需要外来的光源，减少了拉曼散射和瑞利散射，光法不需要外来的光源，减少了拉曼散射和瑞利散射，降低了噪音信号的干扰，提高了检测的灵敏度，扩大了降低了噪音信号的干扰，提高了检测的灵敏度，扩大了线性范围。鲁米诺线性范围。鲁米诺(5-氨基氨基-2,3-二氢二氢-1,4-二杂氮萘二酮，二杂氮萘二酮，也称也称3-氨基邻苯二甲酰肼氨基邻苯二甲酰肼)是最常用的液相化学发光试剂

2、是最常用的液相化学发光试剂之一。通过特定的化学发光可以定性定量的测定微量物之一。通过特定的化学发光可以定性定量的测定微量物质，具有操作方便，易于实现自动化，分析快等特点。质，具有操作方便，易于实现自动化，分析快等特点。自从自从1928年年Albrecht首次报道了鲁米诺与氧化剂在碱性首次报道了鲁米诺与氧化剂在碱性溶液中的化学发光反应以来，人们对该化学发光体系的溶液中的化学发光反应以来，人们对该化学发光体系的研究就一直十分活跃，使得该化学发光体系被十分广泛研究就一直十分活跃，使得该化学发光体系被十分广泛的应用于许多领域之中，如无机化合物、有机化合物、的应用于许多领域之中，如无机化合物、有机化合物

3、、药物生物分析等领域。药物生物分析等领域。生物发光的本质是化学发光n某些物质（发光剂）在化学反应时，吸收了反应过程中所产生的化学能，使反应的产物分子或反应的中间态分子中的电子跃迁到激发态，当电子从激发态回复到基态时，以发射光子的形式释放出能量，这一现象称为化学发光化学发光（chemiluminescence）。n在化学反应过程中，某些反应产物由于吸收了反在化学反应过程中，某些反应产物由于吸收了反应产生的化学能，由基态跃迁至较高电子激发态应产生的化学能，由基态跃迁至较高电子激发态中各个不同能级，然后经过振动弛豫或内转换到中各个不同能级，然后经过振动弛豫或内转换到达第一电子激发态的最低能级，由此以

4、辐射的形达第一电子激发态的最低能级，由此以辐射的形式放出能量跃回到基态。在个别情况下，它可以式放出能量跃回到基态。在个别情况下，它可以通过系间跃迁到达亚稳的三重态，然后再回到基通过系间跃迁到达亚稳的三重态，然后再回到基态的各个振动能级，并产生光辐射，这两种光都态的各个振动能级，并产生光辐射，这两种光都是化学发光。是化学发光。n A +B = C + D*（激发态分子）（激发态分子）n D* D + h （激发态分子（激发态分子D* 的光辐射）的光辐射）化学发光效率和发光强度化学发光效率和发光强度fclr参加反应的分子数发射光子的分子数参加反应的分子数激发态分子数r激发态分子数发射光子的分子数f

5、化学发光效率：化学发光效率：化学效率：化学效率：发光效率：发光效率：化学发光效率和发光强度化学发光效率和发光强度 化学效率主要取决于发光所依赖的化学反应本身；化学效率主要取决于发光所依赖的化学反应本身；而发光效率则取决于发光体本身的结构和性质，而发光效率则取决于发光体本身的结构和性质，也受环境的影响。也受环境的影响。发光强度发光强度n化学发光反应的发光强度Icl是以单位时间内发射的光子数表示，它与化学发光反应的速率有关。时刻t 的化学发光强度(单位时间发射的光量子数)： tctIddclclcttcttIAttcl0cl0cldddd如果反应是一级动力学反应，t时刻的化学发时刻的化学发光强度光

6、强度Icl与该时刻的分析物浓度与该时刻的分析物浓度c成正比成正比，即化学发光峰值强度与分析物浓度c成线性关系。在化学发光分析中，常用已知时间内的发光总强度来进行定量分析。 装置流程：装置流程：发光反应可采用静态或流动注射的方式进行：发光反应可采用静态或流动注射的方式进行：n 静态方式静态方式：用注射器分别将试剂加入到反应器中混合， 测最大光强度或总发光强度总发光强度；试样量小，重复性差；n 流动注射方式流动注射方式：用蠕动泵分别将试剂连续送入混合器，定时定时通过测量室，连续发光，测定最大光强度最大光强度；试样量大； 化学发光剂：在不同的化学反应中，可以化学发光剂：在不同的化学反应中，可以和多种

7、不同的组分反应并发生和多种不同的组分反应并发生能量交换能量交换，生成激发态产物并产生生成激发态产物并产生发光现象发光现象的试剂常的试剂常被成为化学发光剂。它们可以是氧化剂、被成为化学发光剂。它们可以是氧化剂、还原剂、某些能生成自由基的物质。还原剂、某些能生成自由基的物质。常见的化学发光剂n鲁米诺n过氧化草酸酯n酸性高锰酸钾n四价铈n其他化学发光剂其他化学发光剂鲁米诺(luminol)n鲁米诺早在1853年就被合成出来了。1928年，化学家首次发现这种化合物有一个奇妙的特性，它被氧化时能发出蓝光。鲁米诺(luminol)n化学名称为3-氨基邻苯二甲酰肼。n常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末，是一

8、种比较稳定的人工合成的有机化合物n化学式为C8H7N3O2n溶液显强酸性，对眼睛、皮肤、呼吸道有一定刺激作用。鲁米诺(luminol)发光体系鲁米诺-H2O2体系鲁米诺-KIO4体系鲁米诺-H2O2体系n在在PH=11的水溶液中发光效率最大的水溶液中发光效率最大n鲁米诺与氢氧化物反应时生成了一个双负离子鲁米诺与氢氧化物反应时生成了一个双负离子（Dianion），它可被过氧化氢分解出的氧气），它可被过氧化氢分解出的氧气氧化，产物为一个有机过氧化物。该过氧化物氧化，产物为一个有机过氧化物。该过氧化物很不稳定，立即分解出氮气，生成激发态的很不稳定，立即分解出氮气，生成激发态的3-氨基邻苯二甲酸。氨基

9、邻苯二甲酸。n激发态至基态转化中，释放的能量以光子的形激发态至基态转化中，释放的能量以光子的形式存在，波长位于可见光的蓝光部分式存在，波长位于可见光的蓝光部分鲁米诺-H2O2体系直接作用：增敏和抑制作用 过渡金属：Cu2+,Cr3+,Ni2+,Co2+,Fe2+ 维生素B6，维生素B12，维生素C，吗啡，可待因，肾上腺素，多巴胺，细胞色素间接作用 如 Fe2+对鲁米诺-H2O2体系有催化增敏作用，而蛋白质却抑制此作用，据此可建立检测血清中蛋白质含量的方法。酶 在体系中加入辣根过氧化物酶等，利用其对底物的酶解并生成H2O2的反应，可测定酶含量、底物含量或H2O2含量。 鲁米诺发光原理鲁米诺发光原

10、理n刑侦学应用 在检验血痕时，鲁米诺与血红素（hemoglobin，血红蛋白中负责运输氧的一种蛋白质）发生反应，显出蓝绿色的荧光。这种检测方法极为灵敏，能检测只有百万分之一含量的血过氧草酸酯类化学发光体系n过氧草酸酯(peroxalate) 类化学发光体系最早发现于20 世纪60 年代，最初主要用于军事目的，后来逐渐转入民用。过氧草酸酯类化学发光体系有4种要素化合物，即荧光剂、草酸酯、过氧化氢、催化剂。过氧草酸酯类化学发光体系n化学发光的基本原理是:在合适的荧光化合物(增敏剂) 的存在下，过氧化氢诱导氧化芳香基草酸酯放出能量，而由化学发光染料分子吸收后转化为光能，以荧光形式放出。这种发光体系除

11、了能用于制造各种冷光源外，还广泛应用于各类化学发光分析。与鲁米诺及其类似物化学发光体系相比,主要优点是量子产量高，因而具有较高的灵敏度，金属离子和氧分子干扰少。高锰酸钾化学发光反应体系 n高锰酸钾是化学发光反应中常用的强氧化剂，高锰酸钾化学发光反应可用来测定两类物质，一类是能直接与高锰酸钾产生化学发光反应的有机物，该有机物的分子结构大多数都含有多个羟基或氨基。另一类是基于能量转移机理测定荧光物质。高锰酸钾化学发光反应体系n高锰酸钾可以氧化很多种有机物从而产生化学发光，某些不易与鲁米诺发光进行测定的物质，可以利用高锰酸钾的高氧化性与之反应，得到满意的测定结果。n从而不断开发了新的化学发光体系，扩

12、展了化学发光的应用范围。由于高锰酸钾的强氧化性，对于碘和抗坏血酸的测定就发现了多种体系。n不过由于高锰酸钾和多种物质均有化学发光，因此高锰酸钾体系用于实际物质的化学发光测定干扰较严重，为提高分析方法的选择性，吴明星等人对高锰酸钾同时作用于维生素C(VC)和罗丹明B 的化学发光行为进行了研究。铈铈( IV) 化学发光反应体系化学发光反应体系 四价铈可直接与多种还原性无机物或者有机物放生氧化还原反应，是强氧化性化学发光剂之一。尽管发光体系比较简单，可是因为不收Cl-的影响，更合适检测水样中有机物污染的程度。化学发光的应用 n4.1 无机化合物化学发光分析 n4.2 有机化合物的化学发光分析 n4.3 化学化光在生物领域的应用 n氨基酸 由于绝大多数氨基酸没有内源荧光特性，因此用过氧草酸盐体系测定氨基酸需将其衍生成荧光物质 n还原性糖类 光泽精体系可用于测定一些还原性物质，如乳糖、葡萄糖，用于抗坏血酸和脱氢抗坏血酸的分析测定有很高的灵敏度。 n根据药物的不同类型选择不同的化学发光分析方法。目前较常用的方法是直接氧化化学发光。 在生物领域的应用 n血浆和血清的化学发光 n尿液的化学发光 n物质抗氧化活性的测定 结论 化学发光作为光谱分析中重要的分析