（环境科学专业论文）流动注射化学发光法在药物及金属离子分析中的应用研究.pdf

两商大学硕十学位论文 曼曼! 曼皇孽ii 皇! 曼曼曼曼曼曼曼量曼! 曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼皇曼! 蔓曼曼皇曼量曼曼曼曼鼍量曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼 4 鲁米诺高锰酸钾体系后化学发光反应测定镉离子 将被认为没有化学发光活性的副族离子c d 2 + 溶液注入到已充分反应的高锰酸钾与鲁米诺 混合液中时，又发生了新的化学发光反应，并检测到很强的化学发光信号。在优化的实验条 件f ，将该方法用于金属镉离子的测定，线性范围和检出限分别为8 0 1 0 1 0 1 0 4 m o l l $ n 5 2 1 0 一m o l l ，对1 0 1 0 曲m o l l 镉离子的相对标准偏差为1 1 ( n = 9 ) ，将其应用于合成样 中镉离子含量的测定，结果令人满意。 关键词：化学发光流动注射药物分析金属离子后化学发光 a n a l y t i c a la p p l i c a t i o no ff l o wi nie c t i o n c i i e m i l u m i n e s c e n c ei np h a r m a c e u t i c a la n d m e t a li o na n a l y s i s m a s t e ro fe n v i r o n m e n ts c i e n c e ：j i n gs h e n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rh o n g q u nl u o a bs t r a c t c h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) a n a l y s i si s am e t h o db a s e do nt h e l i g h te m i s s i o n p r o d u c e df r o mt h ec h e m i c a lr e a c t i o n s w h e nc o u p l e dw i t hf l o wi n j e c t i o n ，i th a st h e a d v a n t a g e so fh i g hs e n s i t i v i t y , w i d el i n e a rr a n g e ，s i m p l ei n s t r u m e n t a t i o n ，e a s yo p e r a t i o n ， r a p i da n a l y s i s ，e a s i l ya u t o m a t i o n ，e t c ；t h e r e f o r e ，t h i sm e t h o dh a sb e e nw i d e l yu s e di nt h e a n a l y s i so f t r a c ec h e m i c a ls u b s t a n c e s t h e p a p e rm a i n l yr e f e r s t ot h e a n a l y t i c a la p p l i c a t i o no ff l o wi n j e c t i o n c h e m i l u m i n e s c e n c ei np h a r m a c e u t i c a la n dm e t a li o na n a l y s i sa n dc o n s i s t so ft w op a r t s i n c l u d i n gs u m m a r ya n dt h er e s e a r c hw o r k s t h ef i r s tp a r tb r i e f l yr e v i e w st h eb a s i c p r i n c i p l e so fc h e m i l u m i n e s c e n c e ，t h er e s e a r c hd e v e l o p m e n t ，t h ec o u p l e dt e c h n o l o g ya n d i t sa c t u a l i t yo ft h ea n a l y t i c a la p p l i c a t i o ni np h a r m a c e u t i c a la n dm e t a li o na n a l y s i s i t e x p l a i n st h em e a n i n ga n dp u r p o s eo ft h er e s e a r c hw o r k s t h es e c o n dp a r ti sr e s e a r c hw o r k s ，w h i c hi n c l u d ef o u rc h e m i l u m i n e s c e n c es y s t e m s b a s e do nt h er e a c t i o ns y s t e m so fp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e r h 6 gl u m i n o l - p o t a s s i u m f e r r i c y a n i d ea n dl u m i n o l p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ea n dp o s t c h e m i l u m i n e s c e n c es y s t e m s ， t h en e wm e t h o d sf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fp r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d ei nf u f a n gd a n s h e n i n je c t i o ns a m p l e s ，f e r u l i ca c i di nf u f a n gd a n g g u ii n je c t i o ns a m p l e s ，n e o m y c i ni n n e o m y c i nt a b l e t sa n dc a d m i u mi o ni nw a t e rs a m p l e sh a v eb e e nd e v e l o p e d 1 d e t e r m i n a t i o no fp r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d eu s i n gt h ek m n 0 4 一r h 6 gs y s t e m i na c i dm e d i u m ，t h er e a c t i o no fk m n 0 4a n dp r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d eh a sf a i n t l u m i n e s c e n c e ；h o w e v e r ，t h e i rc li n t e n s i t yc o u l db ee n h a n c e di nt h ep r e s e n c eo f r h o d a m i n e - 6 g b a s e do nt h i sp h e n o m e n o n ，af l o wi n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c em e t h o d f o rt h ed e t e r m i n a t i o no fp r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d ew i t hs i m p l i c i t y ，r a p i d n e s sa n dh i g h s e n s i t i v i t yw a sf i r s t l yd e s c r i b e d t h ei n c r e a s eo fc le m i s s i o nw a sc o r r e l a t e dw i t h p r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d ec o n c e n 仃a t i o ni nt h er a n g ef r o m5 0 1 0 m o l l 1 0 1 0 。4 m o l l t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s1 3 10 8m o l la n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o nf o r t h ed e t e r m i n a t i o no f2 0 1 0 - 6m o l lp r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d ew a s1 2 ( n = 9 ) t h e 1 1 1 两南犬学硕十7 1 伊论文 m e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no fp r o t o c a t e c h u i ca l d e h y d e o ff u f a n gd a n s h e ni n j e c t i o ns a m p l ea n dt h er e c o v e r i e sa r eb e t w e e n1 0 1 7 a n d 10 7 5 t h ec h e m i l u m i n e s c e n c em e c h a n i s mo ft h es y s t e mw a sd i s c u s s e d 2 d e t e r m i n a t i o no ff e r u l i ca c i db yt h el u m i n o l - k 3 f e ( c n ) 6s y s t e m af l o wi n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c ei n h i b i t i o nm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f f e r u l i ca c i dw a sf i r s t l yd e s c r i b e db a s e do nt h ep h e n o m e n o nt h a tt h ec h e m il u m i n e s c e n c e i n t e n s i t yo ft h el u m i n o l k 3 f e ( c n ) 6s y s t e mc o u l db ei n h i b i t e di nt h ep r e s e n c eo ff e r u l i c a c i d u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ，t h ed e c r e a s eo fc h e m i l u m i n e s c e n c ee m i s s i o nw a s l i n e a rw i t hf e r u l i ca c i dc o n c e n t r a t i o ni nt h er a n g ef r o m4 0 1 0 t o4 0 10 - 6m o l l a n dt h ed e t e c t i o nl i m i tf o rf e m l i ca c i dw a s2 4x10 m o l l t h er e l a t i v es t a n d a r d d e v i a t i o nw a s1 4 f o r1 0 1 0 - 0m o l lf e r u l i ca c i d ( n = 9 ) t h em e t h o dh a sb e e n a p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ff e r u l i ca c i do ff u f a n gd a n g g u ii n j e c t i o ns a m p l e sw i t h s a t i s f a c t o r yr e s u l t s f u r t h e r m o r e ，t h ei n h i b i t i o nm e c h a n i s mw a sd i s c u s s e d 3 d e t e r m i n a t i o no fn e o m y c i nb yp o s t c h e m i l u m i n e s c e n c eo fl u m i n 0 1 k 3 f e ( c n ) 6 s y s t e m an e wc h e m il u m i n e s c e n c er e a c t i o n ，c a l l e dp o s t c h e m i l u m i n e s c e n c e ，w a sf o u n d w h e nn e o m y c i nw a si n j e c t e di n t ot h er e a c t i o nm i x t u r eo fa l k a l i n el u m i n a la n d p o t a s s i u mf e r r i c y a n i d e t h er e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e da n dan e w c h e m i l u m i n e s c e n c em e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fn e o m y c i nw i t h f l o wi n i e c t i o n t e c h n i q u eb a s e do nt h ep o s t c h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o nw a sd e v e l o p e d t h el i n e a r r a n g ei s1 0 1 0 一1 0 1 0 一m o l l ，a n dt h ed e t e c t i o nl i m i ti s2 9 1 0 m o l l t h e r e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o nf o rt h ed e t e r m i n a t i o no f1 0 10 。5m o l ln e o m y c i ni s3 6 ( n = 9 ) t h em e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no fn e o m y c i ni n n e o m y c i nt a b l e t s 4 d e t e r m i n a t i o no fc a d m i u mi o nb yp o s t c h e m i l u m i n e s c e n c eo fl u m i n 0 1 k m n 0 4 s y s t e m i tw a sf o u n dt h a tan e wc h e m il u m i n e s c e n c er e a c t i o no c c u r e da n dv e r y s t r o n g c h e m i l u m i n e s c e n c es i g n a lc o u l db ed e t e c t e dw h e nt h ec a d m i u mi o ns o l u t i o nw a s i n je c t e di n t ot h er e a c t i o nm i x t u r eo fa l k a l i n el u m i n o lw i t hp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e ， w h i c hh a sf i n i s h e dt h ec h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o n u n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n s ，t h e i n c r e a s eo fc le m i s s i o nw a sc o r r e l a t e dw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no fc a d m i u mi nt h er a n g e f r o m8 0 1 0 一1 0 1 0 4m o l l t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s5 2 1 0 一m o l l a n dt h e r e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o nw a s1 1 f o r1 0 10 _ 6m o l lc a d m i u mi o n ( n = 9 ) t h e i v a b s t r a c t 穹曼量曼鲁邑量曼曼曼曼曼曼曼曼暑罾曼曼曼量曼曼鼍i_ ；_ i i ii i 舅璺皇量鼍曼葛量曼曼曼蔓曼皇鼍鲁墨毫曼鲁曼量皇曼 m e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft h ec a d m i u m c o n c e n t r a t i o ni ns y n t h e t i cw a t e rs a m p l e s k e y w o r d s ：c h e m i l u m i n e s c e n c e f l o wi n j e c t i o np h a r m a c e u t i c a la n a l y s i s c a d m i u mi o np o s t - c h e m i l u m i n e s c e n c e v 独创性声明 学位论文题目：速边洼盟丝堂发光洼查荭堑丞金星直至金盘主数座压 狃究 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文 中引用他人已经发表或出版过的研究成臬，文中已加了标注。 学位论文作者： 申靖 签字日期：20 0 9 年5 月2 0 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本 人授权西南大学研究生部可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 学位论文作者签名： 中靖 导师签名：、罗磊馕耳 o 签字日期：20 0 9 年5 月20 日签字日期： 细7 年岁月矽日 第一章综述 i _ mmnm = | i ! 鼍! 鼍皇曼! 暑鼍置鼍詈鼍吕詈詈詈! ! 量曼曼 第一章综述 1 1 化学发光法的基本原理 1 1 1 概述 化学发光是指某些化学反应中发出可见光的现象。其发光机理是：反应体系中 的某些物质分子，如反应物、中间体或者荧光物质吸收了反应释放的化学能而由 基态跃迁至激发态，然后再从激发态返回基态，同时将能量以光辐射的形式释放 出来，产生化学发光 1 ，2 。由此可见，化学发光是由化学反应激发物质所产生的光 辐射，基于这一现象进行分析的方法称为化学发光分析法( c h e m i l u m i n e s c e n c e a n a l y s i s ) 。 不同的化学发光反应可以产生不同波长的光辐射，化学发光反应的反应速率 决定化学发光强度，因此一切影响反应速率的因素都可以作为建立化学发光分析 法的依据，通常情况下反应速率决定于参加反应的物质的浓度，通过测定化学发 光强度的变化，就可以间接求出待测物质的浓度。 1 1 2 化学发光的基本原理 化学发光是吸收化学反应过程中释放的化学能而使分子激发所发射的光，任 何一个发光反应都包括激发和发光两个关键步骤，可用下式表示： a p - - * p + h v 式中a 为反应物，p 宰为产物p 的激发态，v 为化学发光的频率，h 是普朗克常 量。 化学发光必须具备以下几个条件： ( 1 ) 化学发光反应必须提供足够的激发能量，激发能的主要来源是反应焓，能 在可见光范围内发生化学反应的物质，大多数是有机化合物，有机生色团激发能量 e 通常在1 5 0 4 0 0 k j m o l 范围。许多氧化还原反应所提供的能量与此相当，因此大 多数化学发光反应为氧化还原反应。 ( 2 ) 要有有利的化学反应历程，使化学反应的能量至少能被一种物质所接受并 生成激发态，而不致将能量转化为热能，对于有机分子的液相化学发光来说，容 易生成激发态物的常是芳香族化合物和羰基化合物。 ( 3 ) 要观察到化学发光，激发态分子必须能辐射光或将能量转移给另一能发光 的分子，使分子激发，然后激发态分子以辐射光子的形式回到基态，也就是说化 学发光物质分子要有足够大的激发态发光效率。 ( 4 ) 由于化学激活的瞬时性，激活能e 必须由某一步骤单独提供，否则前一 两南大学硕十伊论文 步反应所释放出的能量将会因分子振动而被消耗掉。 1 1 3 化学发光的类型 1 1 3 1 直接化学发光和间接化学发光 化学发光反应从发光的能量转化机制可分为两类：直接化学发光和间接化学 发光。当化学反应能量传递的结果是生成某种激发态产物时，这种激发念产物分 子直接回到基态，辐射出光能，这种过程称为直接发光，表示如下： a + b c 幸+ d激活步骤 c 木一c + h v 发光步骤 这里a 和b 是反应物，c 木为产物c 的激发态。 如果激发态分子本身不发光或者发光微弱，可以将其能量转移给另一发光体， 使发光体变成激发念，而后回到基态，以光的形式释放出能量，这种发光称为间 接发光，也可称为活化化学发光或能量转移化学发光，发光过程表示如下： a + b c 牛+ d 激活步骤 c 木+ f c + f 木 能量转移过程 f 木一f + h v 发光步骤 式中c 宰为能量给予体，f 为能量接受体，在化学发光分析中，许多荧光物质 被用作能量接受体，接受激发态产物的能量而发光，以提高化学发光分析的灵敏 度。常用的能量接受体有罗丹明b 、荧光素、吖啶橙等。 1 1 3 2 化学发光反应按反应体系状态不同，可分为气相化学发光和液相化学发光 两类： ( 1 ) 气相化学发光 气相化学发光反应主要有0 3 ，n o 和s 0 2 的化学发光反应，可以用于监测空 气中的0 3 ，n o 、n 0 2 、s 0 2 和c o 等。 臭氧的化学发光反应 臭氧可与4 0 余种有机化合物产生化学发光反应，如臭氧与乙烯的化学发光反 应，其反应机理是臭氧氧化乙烯生成羧基化合物，同时产生化学发光，发光物质是 激发态的甲醛。 氮氧化合物的化学发光反应 最重要的是一氧化氮与臭氧的化学发光反应，其化学发光效率较高，其机理是： n o + 0 3 n 0 2 木+ 0 2 n 0 2 幸一n 0 2 + h v 利用氧原子的化学发光反应 空气中的氧为氧分子，而不是氧原子，一般让臭氧在1 0 0 0 。c 的石英管中分解 第一苹综述 为0 2 和o ，提供反应所需要的氧原子，如氧原子与s 0 2 的化学发光反应为： s 0 2 + 0 上0 - - s 0 2 幸+ 0 2 s 0 2 曩一s 0 2 + h v 此反应的最大发射波长为2 0 0n n l ，测定灵敏度可达1 n g m l s 0 2 。 ( 2 ) 液相化学发光 许多化学试剂和生物试样都可以通过在水溶液中进行化学发光反应来进行分 析，因此液相化学发光在痕量分析中十分重要，液相化学发光需要发光物质，常 用的有鲁米诺、光泽精、洛粉碱、没食子酸和过氧草酸等，此外还需要合适的氧 化剂和催化剂 3 。 1 1 4 化学发光分析法的特点及应用 化学发光法最显著的特点是灵敏度高，线性范围宽、操作简单、易于实现自 动化，此外，化学发光所用仪器设备简单，不需要光源及单色器，无散射及杂散 光引起背景值的干扰。化学发光法己广泛应用于环境、生物、化学，医学、食品 和冶金等领域，它的低检测限使它成为微量分析和痕量分析领域的一种十分重要 的研究方法【4 1 l 】。 1 1 5 常见的化学发光体系 ( 1 ) 鲁米诺及其衍生物 鲁米诺是最常见的化学发光试剂之一，深入的理论探讨已给出了鲁米诺化学 发光反应机理的初步模式。广泛的应用研究业已表明，现在已有三十多种元素和 为数可观的多种有机物可用鲁米诺化学发光反应进行测定，数量之多，居其它发 光物质之冠。一些不能直接用鲁米诺化学发光反应测定的物质还可通过一定的化 学反应与化学发光反应相偶合而进行间接测定，把生化物质的酶反应与鲁米诺化 学发光反应偶合的临床化学发光分析是这种间接测定的一个引人注目的应用。 鲁米诺及其氧化物在碱性条件下可被一些氧化剂氧化，产生化学发光反应，辐 射出最大发射波长4 2 5n l i l 的化学发光 1 2 】。 研究表明，鲁米诺的化学发光量子产率与溶液的p h 值，反应介质、温度、自 身结构及氧化条件等有关，其中p h 值与鲁米诺的化学发光量子效率有密切关系， 一般p h 在1 1 附近时达到最大值，这一发现对于发光体系p h 的优化意义重大 1 3 】。 鲁米诺及其衍生物的化学发光反应均为氧化反应，鲁米诺被氧化生成激发态 的3 氨基邻苯二甲酸，当其回到基态时释放出能量，产生化学发光，且发光强度与 鲁米诺、氧化剂、催化剂或增敏剂浓度呈线性关系，据此可以建立化学发光反应 体系测定相关物质。 3 两南大学硕十学何论文 曼i 一一一i i _ 一一 i 曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼量曼皇曼曼曼! 曼曼曼璺曼曼曼鼍 鲁米诺及其衍生物由于性能稳定，价格低廉，无毒性等优点使其作为化学发 光物质在液相化学发光分析中得到广泛应用，已将其应用于有机物、金属离子、 自由基抗氧化性等方面的分析，取得良好效果 1 4 2 0 】。 ( 2 ) 高锰酸钾体系 高锰酸钾在酸性介质中有较强的氧化性，大部分有机化合物和无机物能与其 发生氧化还原反应，产生的能量以光的形式释放出来，从而产生化学发光，据此 现象可建立很多物质的分析测定方法，高锰酸钾化学发光体系所需试剂比较普遍， 发光强度稳定，所以受到人们的重视，在环境分析、药物检验等许多方面得到广 泛应用2 1 2 7 1 。 直接用高锰酸钾参与化学发光反应，一般发光强度不大，灵敏度较低，常需 要在体系中加入增敏剂，以提高其灵敏度，常用的有还原性物质、荧光物质、表 面活性剂等，如甲醛、乙二醛、戊二醛、m n ( i i ) 、h 2 0 2 、甲酸、亚硫酸钠、罗丹 明6 g ，罗丹明b 、奎宁、核黄素、吐温4 0 等 2 8 3 8 1 。 加入增敏剂后，检测限大大降低，灵敏度提高，如高锰酸钾氧化叶酸产生微 弱化学发光，甲醛的存在大大增强了发光强度，由此建立了用高锰酸钾硫酸一甲醛 叶酸化学发光体系测定叶酸的新方法 3 9 ：酸性条件下高锰酸钾氧化长春新碱产 生化学发光，罗月- 明6 g 能显著增强其发光强度 4 0 。由于很多有机物都能够被高锰 酸钾氧化，所以高锰酸钟在有机物的分析测定中应用广泛。 ( 3 ) 四价钟体系 和高锰酸钾一样，四价铈在酸性介质中也具有很强的氧化性，可以与很多还 原性无机物或有机物发生氧化还原反应，使其成为化学发光试剂之一，目前已应 用于很多药物及农药残留的化学发光分析等。c e ( i v ) 的氧化能力受介质酸度等影响 较大，我们可以通过调节酸度以达到最佳实验效果，同时还可以通过加入增敏剂 来提高方法的灵敏度，如范顺利等基于氧乐果的水解反应和巯基化合物铈( ) 的化学发光反应，以罗丹明b 作为增敏剂，建立了痕量氧乐果的流动注射一化学发光 分析方法【4 1 】。谢成根等对铈( i v ) 氧化碘离子反应进行了研究，发现在酸性溶液中， 吐温4 0 作增敏剂的条件下，铈( i v ) 氧化碘离子产生较强的化学发光，建立了铈( i v ) u _ k 温4 0 碘( i ) 化学发光新体系，并探讨了其发光机理 4 2 】。也有基于抑制作用建立 分析方法的，如马冬梅等基于多贝斯对硫酸铈亚硫酸钠化学发光体系的抑制作用， 建立了流动注射化学发光测定多贝斯的新方法 4 3 1 。与高锰酸钾化学发光体系相 比，车i t i ( i v ) 作为氧化剂的化学发光反应体系，其介质不受c l 。的影响，可以采用盐酸 作为溶液酸度的调节剂 4 4 】，所以铈( ) 体系非常适合于水样中有机物的分析，此 外，由于高锰酸钾具有光吸收和易分解的缺点，浓度高时往往会发生化学发光自 熄作用，影响测定的灵敏度，n 名i l i ( 1 v ) 溶液颜色较浅，光吸收小，可以通过加大浓 4 第一章综述 度来提高方法测定的灵敏度。因此铈( i v ) 体系在药物分析、环境监测、食品分析等 领域有很好的应用前景 4 5 4 8 】。 ( 4 ) 过氧化草酸酯化学发光体系 草酸酯类化学发光体系的组分主要包括二芳基草酸酯和氧化剂，通常的氧化 剂为过氧化氢，过氧化草酸酯化学发光反应是在合适的荧光物质( 增敏剂) 存在下， 过氧化氢诱导氧化芳香基草酸酯而发光的过程，发光的强弱与增敏剂特性有关而 与化学发光试剂种类和性质无关。 过氧化草酸酯体系主要用于直接测定过氧化氢，通过过氧化氢间接测定其他 样品，或用于荧光物质的分析 4 9 5 2 】，但由于反应物的水溶性较差，且不稳定， 限制了其在化学分析中的应用。 ( 5 ) 光泽精类 光泽精( n ，n 二甲基- p t 啶硝酸盐) ，是一种绿色的荧光物质，其化学式为 c 2 8 h 2 2 n4 06 ，在碱性条件下可被氧化而发出4 7 0n l n 的光，具有较高的发光效率， 量子产率一般在0 0 1 0 0 2 之间。早期的研究表明：n 甲基吖啶酮是该反应的 发光体e 5 3 。与鲁米诺一样，光泽精在碱性介质中被h 2 0 2 氧化，裂解为激活态，发 出蓝色的光，其发光效率也较高，这一反应可受多种离子的催化或抑制，据此可 对这些离子进行分析测定。与鲁米诺相比，光泽精有以下优点：光泽精的发光体 n 甲基吖啶酮比鲁米诺的发光体3 氨基邻苯二甲酸发光更强，发光效率更高；光泽 精的化学发光对某些还原剂非常敏感，如抗坏血酸，肌酸酐尿酸葡糖酚醛， 检出限为1 - t m ol 1 0 1 a m ol ；含仪羟羰基的化学物与光泽精会发生强烈的化学反 应，如甘油，羟基乙醛、二羟基丙酮酯等 5 4 6 2 】。 ( 6 ) n 溴代琥珀酰亚胺( n b s ) 化学发光体系 n 溴代琥珀酰亚胺是一种氧化剂，在碱性条件下直接氧化还原性化合物产生 化学发光，n b s 作为化学发光中的氧化剂，比直接使用h b r o 更加稳定，又比电生 成h b r o 更加方便，与化学发光反应中常用的无机氧化剂如高锰酸钾、四价铈等相 比，它是无色的，因此对光的自吸收很微弱，有利于灵敏度的提高，此外，该试 剂既能溶于极性溶剂，又能溶于非极性溶剂，因此具有应用于有机相的化学发光 分析的前景。通常n b s 氧化有机物产生的化学发光比较微弱，可以加入增敏剂如 荧光素等以增强其发光强度，大大提高检测的灵敏度 6 3 6 6 3 ，也有直接氧化待测 物，产生强烈发光的，如方卢秋在碱性条件下用n b s 直接氧化腐殖酸产生强烈的 化学发光信号，结合流动注射技术，建立了测定土壤腐殖酸含量的流动注射化学 发光分析法并详细研究了影响化学发光信号强度的各种因素 6 7 】。 ( 7 ) 联吡啶钉配合物 用于化学发光分析的钌( i i ) 配合物主要是- ( 2 ，2 一联吡啶) 钌( i i ) r u ( b i p y ) 3 2 + 】 两南人学7 獗十学何论文 和三( 1 ，1 0 - 菲咯琳) 钉( i i ) r u ( p h e n ) 3 2 十】。联吡啶钉是灵敏的化学发光试剂，通过化 学发光反应或电化学方式均能产生化学发光，但是已经发表的文献很少用化学氧 化发光法，大多数是利用电极氧化产生，其主要原因是化学氧化法产率低，难以 在反应中提供稳定的试剂源，而电化学应用得比较多，是电致化学发光的基础。 电致化学发光fe c l ) 是将电能转化为辐射能，在一定的电位下，在电极表面通 过电子传递反应形成激发态，当激发态的分子回到基态时产生光子。已经通过研 究证明e c l 作为一种有力的分析方式，方法简单、具有高灵敏度以及宽的线性范 围，在e c l 中研究得较多的配合物为多吡啶类配合物，代表是 r u ( b i p y ) 3 】”，它具 有水溶性好、发光效率高等优点 6 8 1 ，已应用于金属离子、药物，生化方面的测定 6 9 - 7 2 。由于 r u ( b i p y ) 3 2 + 电致化学发光( e c l ) 在生化与药物分析上的高灵敏度和 很好的线性范围，其e c l 的研究与应用同益受到人们的重视，一般认为 r u ( b i p y ) 3 】2 + 在电极上被氧化为r u ( b i p y ) 33 + ，当反应体系中存在还原性的自由基离子时， r u ( b i p y ) 33 + 被还原生成激发念的r u ( b i p y ) 32 而产生6 1 0n m 的光辐射 7 3 。 r u ( b i p y ) 3 2 + - - * r u ( b i p y ) 3 3 + - r u ( b i p y ) 3 2 + 】宰- r u ( b i p y ) 3 2 + + h v 由于r u ( b i p y ) 33 + 可以通过控制电极电势氧化而得到，分析物在电极表面与r u ( b i p y ) 3 ”作用，发光反应后，又生成r u ( b i p y ) 3 “，在电极上又可被氧化成 r u ( b i p y ) 33 + ，从而使反应可以循环进行，因此钌一联吡啶体系在电致化学发光法 中应用最为广泛 7 4 1 。 1 2 化学发光的研究进展 对化学发光现象的认识可以追溯到古代，较明显而简单的例子就是萤火虫和一 些海洋生物的发光。实际上，深海中9 0 9 5 的生物都能发光，人类在古代就开始 对生物发光进行观察和研究，但没人知道为什么有的生物可以发光，有的却不能， 一直到十九世纪后半叶，法国生理学家d u b o i s j 一首次解释了发光的化学机制，把这 种发光现象归于一种相对简单的有机反应，人们把通过化学反应产生的光现象称 之为化学发光，而把生物体内的发光和有酶参与的化学反应产生的光，称为生物 发光。从化学角度看，上述的发光都经历了化学反应，因此人们也把生物发光划 归为化学发光的一个重要分支。 当前化学发光分析法已经在生物体的组织部分、临床药物、环境污染物等微 量分析中显示出极大的作用1 9 3 5 年，g l e u 和p e t s c h 第一次报道了光泽精与过氧化氢 反应产生化学发光现象，在以葡萄糖测定为典型例子的许多还原性物质测定中获得 作用，此后吖啶盐化学发光现象的发现，化学发光标记试剂的合成以及化学法光免 疫分析成为2 0 世纪8 0 年代的一个热门研究内容，促进了这一类分析方法在人体成分 分析中的应用。 6 第一苹综述 但是，由于大多数化学发光非常微弱，并且稍纵即逝，早期的化学发光研究进展 一直比较缓慢，几乎没有获得实质性的应用。1 9 4 5 年光电倍增管出现，1 9 5 0 年出 现商品化的化学发光测试装置，到了2 0 世纪6 0 年代，过去难以测试的微弱光的检 测成为可能，化学发光迈进定量分析研究的时代。 国外化学发光分析方法的研究在2 0 世纪6 0 年代得到了迅速的发展，直至现在 化学发光分析的研究应用仍然是痕量分析领域的一个十分重要的研究方法，我国 的化学发光研究工作起步较晚，到2 0 世纪7 0 年代后期才有介绍，8 0 年代才有原始 性的研究报道。1 9 9 0 年初发表了我国第一篇用英文撰写的化学发光和电致化学发 光研究论文，为我国的化学发光研究工作走向世界迈出了第一步，2 0 世纪的最后 二十年，陕西师范大学的章竹君教授和福州大学的张帆教授领导的研究小组在化 学发光试剂，如鲁米诺，异鲁米诺、吖啶盐等的合成和化学发光仪器的研制方面 取得了突破性进展，廉价的化学发光仪器和相对较方便的试剂来源，促进了我国 化学发光研究的进展。 纵观化学发光分析领域的研究进展，2 0 世纪9 0 年代以后，化学发光分析法的发 展呈现以下几个主要特点： 一是在原有发光试剂及体系的基础上，研究合成新的发光试剂，不断建立新的 化学发光体系，不断拓宽经典化学发光体系的应用范围：j 二是化学发光与其他分析技术联用，与毛细管电泳( c e ) 、高效液相色谱( h p l c ) 、流动注射技术( f n ) 、纳米技术、微透析取样技术、固相微萃取( s p m e ) 、生化 免疫技术，传感器技术以及固定化试剂技术的采用，进一步提高它的选择性： 三是化学发光分析应用范围广泛。它在食品、环境，生物，医学等领域都得 到了广泛的应用，特别是将化学发光分析与生化、免疫分析相结合，为其在生物、 医学领域的应用开拓了更广泛的应用前景； 四是仪器研制工作的迅速发展。 1 3 化学发光与其他技术的联用 1 3 1 化学发光与流动注射技术的联用 流动注射分析( f l o wt n j e c t i o na n a l y s i s ，f i a ) 是1 9 7 4 年丹麦化学家鲁齐卡( r u z i c k a j ) 和汉森( h a n s e neh ) 提出的一种新型的连续流动分析技术。这种技术是把一定体 积的试样溶液注入到一个流动着的，非空气间隔的试剂溶液( 或水) 载流中，被注入 的试样溶液流入反应盘管，形成一个区域，并与载流中的试剂混合、反应，再进 入到流通检测器进行测定分析及记录。由于试样溶液在严格控制的条件下在试剂 载流中分散，因而，只要试样溶液注射方法、在管道中存留时间、温度和分散过 程等条件相同，不要求反应达到平衡状态就可以按照比较法，由标准溶液所绘制 两南人学硕十学伊论文 曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼舅i i i i 一一一i 曼曼! 曼曼曼曼曼! 曼曼! 曼皇! 曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼! ! ! 曼曼 的工作曲线测定试样溶液中被测物质的浓度。流动注射分析实际上是一种管道化 的连续流动分析法。它主要包括试样溶液注入载流、试样溶液与载流的混合和反 应( 试样的分散和反应) 、试样溶液随载流恒速地流进检测器被检测三个过程 7 5 。 流动注射分析具有如下特点： ( 1 ) 所需仪器设备结构较简单、紧凑。特别是集成或微管道系统的出现，致使 流动注射技术朝微型跨进一大步。采用的管道多数是由聚乙烯、聚四氟乙烯等材 料制成的，具有良好的耐腐蚀性能。 ( 2 ) 操作简便、易于自动连续分析。流动注射技术把吸光分析法、荧光分析法、 原子吸收分光光度法、比浊法和离子选择电极分析法等分析流程管道化，除去了 原来分析中大量而繁琐的手工操作，并由间歇式流程过渡到连续自动分析，避免 了在操作中人为的误差。 ( 3 ) 分析速度快、分析精密度高。由于反应不需要达到平衡后才测定，因而分 析频率很高，一般为6 0 - 1 2 0 个样品小时。测定废水中s 厶时，分析频率高达7 2 0 个 样品4 , 时。注射分析过程的各种条件可以得到较严格的控制，因此提高了分析的 精密度。 ( 4 ) 试剂、试样用量少、适用性较广。流动注射分析试样、试剂的用量，每次 仅需数十微升至数百微升，不但节省了试剂，降低了费用，而且对诸如血液、体 液等稀少试样的分析显示出独特的优点。f i a 既可用于多种分析化学反应，又可以 采用多种检测手段，还可以完成复杂的萃取分离、富集过程，因此扩大了其应用 范围，可广泛地应用于临床医学、药物化学、农业化学、食品分析、冶金分析和 环境分析等领域中。 对于化学发光来晚，通常使用的发光反应速度都很快，较易受环境因素的影响， 反应过程难于控制，重现性和选择性较差，使用问歇式手工操作难以取得良好的 精度，所以为了获得好的实验结果，就必须保证样品能够与发光试剂快速，有效 、高度重现的混和，f i a 满足了这一要求，为化学发光分析提供了一个非常好的控 制手段，将两者结合形成的流动注射化学发光分析法结合了两者的优点，具备装 置简单、灵敏度高、线性范围宽、重现性好、选择性好、反应条件易于控制且分 析速度快等优点。 1 3 2 化学发光与高效液相色谱联用 化学发光分析法具有灵敏度高、仪器设备简单、线性范围宽、分析速度快以及 不需外加光源和单色器，没有散射光的干扰，容易实现自动化等优点，但选择性 较差，不适用于复杂样品中微量物质的分析。液相色谱，特别是高效液相色谱法 ( h p l c ) ，以其高效、