化學發(fā)光劑及原理

　　發(fā)光劑及原理
 

　　化學發(fā)光是某種物質分子吸收化學能而產(chǎn)生的光輻射。任何一個化學發(fā)光反應都包括兩個關鍵步驟，即化學激發(fā)和發(fā)光。因此，一個化學反應要成為發(fā)光反應，必須滿足兩個條件：一：反應必須提供足夠的能量(170～300KJ/mol)，二，這些化學能必須能被某種物質分子吸收而產(chǎn)生電子激發(fā)態(tài)，并且有足夠的熒光量子產(chǎn)率。到目前為止，所研究的化學發(fā)光反應大多為氧化還原反應，且多為液相化學發(fā)光反應。
 

　　化學發(fā)光反應的發(fā)光效率是指發(fā)光劑在反應中的發(fā)光分于數(shù)與參加反應的分子數(shù)之比。對于一般化學發(fā)光反應，值約為10-6，較典型的發(fā)光劑，如魯米諾，發(fā)光效率可達0.01，發(fā)光效率大于0.01的發(fā)光反應極少見。現(xiàn)將幾種發(fā)光效率較高的常用的發(fā)光劑及其發(fā)光機理歸納如下。
 

　　魯米諾及其衍生物
 

　　魯米諾的衍生物主要有異魯米諾、4—氨基已基—N—乙基異魯諾及AHEI和ABEI等。魯米諾在堿性條件下可被一些氧化劑氧化，發(fā)生化學發(fā)光反應，輻射出大發(fā)射波長為425nm的化學發(fā)光。
 

　　在通常情況下魯米諾與過氧化氫的化學發(fā)光反應相當緩慢，但當有某些催化劑存在時反應非常迅速。常用催化劑是金屬離子，在很大濃度范圍內，金屬離子濃度與發(fā)光強度成正比，從而可進行某些金屬離子的化學發(fā)光分析，利用這一反應可以分析那些含有金屬離子的有機化合物，達到很高的靈敏度。其次是利用有機化合物對魯米諾化學發(fā)光反應的抑制作用，測定對化學發(fā)光反應具有猝滅作用的有機化合物。其三是通過偶合反應間接測定無機或有機化合物。其四是將魯米諾的衍生物如異魯米諾(ABEI)標記到羧酸和氨類化合物上，經(jīng)過液相色譜或液相色譜分離后，再在堿性條件下與過氧化氫反應進行化學發(fā)光檢測。也可以采用其它分離方法，如將新合成的化學發(fā)光試劑異硫氰酸異魯米諾標記到酵母RNA后，通過離心和透析分離，然后進行化學發(fā)光檢測。此外應用的還有N2(B2羧基丙酰基)異魯米諾，并對其性能進行了研究。
 

　　光澤精
 

　　光澤精以硝酸鹽的形式存在，在堿性介質中，過氧化氫將其氧化成四元環(huán)過氧化物中間體，而后裂解生成激發(fā)態(tài)的吡啶酮而發(fā)光。利用光澤精與還原劑作用，可用于測定臨床醫(yī)學上一些重要的還原性物質，如抗壞血酸、肌酸酐、谷胱甘肽、葡萄糖醛酸、乳糖、葡萄糖。
 

　　洛粉堿
 

　　洛粉是文獻上記載早的化學發(fā)光試劑，但卻遲遲未得到應用，直到1979年Marino等人將它應用于Co的測定后才得到重視。此試劑已被用于多種元素的分析測定。
 

　　過氧化草酸酯類
 

　　草酸鹽類化學發(fā)光反應大都生成過氧草酰中間體，因此這類反應亦稱過氧草酰類化學發(fā)光反應。過氧草酸鹽類化學發(fā)光分析應用的推廣還有賴于新的熒光衍生試劑的開發(fā)。
 

　　吖啶酯類
 

　　McCapr等合成了一系列吖啶酯類化合物，對該類試劑的化學發(fā)光機理研究表明，發(fā)光效率與試劑中的可解離酸性基團的pKa有密切關系，pKa一般應小于11。吖啶酯類化合物是一類很有前途的非放射性核酸探針標記物，用作DNA的發(fā)光探針，發(fā)光量子產(chǎn)率高，穩(wěn)定性好，標記物對雜交反應的動力學和雜交體的穩(wěn)定性無影響，可以直接在堿性介質中進行化學發(fā)光反應。
 

　　以上五種化學發(fā)光劑化學發(fā)光量子產(chǎn)率高，水溶液穩(wěn)定，能被多種氧化劑直接氧化而發(fā)光，也可被眾多的金屬高于催化發(fā)光反應而發(fā)光，許多無機、有機和生化組分也能增強或抑制其發(fā)光，因此應用十分廣泛。目前報道的有鄰菲咯啉，堿基水楊酸、羅明丹—B、沒食子酸、香豆素、皮素，茜素紫、蘇木色精，培花青，三苯甲烷類染料，丙酮、乙醇、羥胺等。這些試劑商品化程度高，價廉，使用方便，但化學發(fā)光量子產(chǎn)率較低，因此，研究增敏試劑來提高它們的化學發(fā)光量子產(chǎn)率是非常關鍵的。