化學發光劑及原理

　　發光劑及原理
 

　　化學發光是某種物質分子吸收化學能而產生的光輻射。任何一個化學發光反應都包括兩個關鍵步驟，即化學激發和發光。因此，一個化學反應要成為發光反應，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生電子激發態，并且有足夠的熒光量子產率。到目前為止，所研究的化學發光反應大多為氧化還原反應，且多為液相化學發光反應。
 

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

　　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，發生化學發光反應，輻射出大發射波長為425nm的化學發光。
 

　　在通常情況下魯米諾與過氧化氫的化學發光反應相當緩慢，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，金屬離子濃度與發光強度成正比，從而可進行某些金屬離子的化學發光分析，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光反應的抑制作用，測定對化學發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光檢測。也可以采用其它分離方法，如將新合成的化學發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過氧化物中間體，而后裂解生成激發態的吡啶酮而發光。利用光澤精與還原劑作用，可用于測定臨床醫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光反應。過氧草酸鹽類化學發光分析應用的推廣還有賴于新的熒光衍生試劑的開發。
 

　　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光機理研究表明，發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的發光探針，發光量子產率高，穩定性好，標記物對雜交反應的動力學和雜交體的穩定性無影響，可以直接在堿性介質中進行化學發光反應。
 

　　以上五種化學發光劑化學發光量子產率高，水溶液穩定，能被多種氧化劑直接氧化而發光，也可被眾多的金屬高于催化發光反應而發光，許多無機、有機和生化組分也能增強或抑制其發光，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，但化學發光量子產率較低，因此，研究增敏試劑來提高它們的化學發光量子產率是非常關鍵的。