（环境科学专业论文）流动注射化学发光法测定环境污染物的研究.pdf

a b s t r a c t f i - c lh a sb e e nw i d e l yu s e di na r e a so fp h a r m a c e u t i c a l , i m m u n ea n de n v i r o n m e n t a la n a l y s i s i th a s m a d eg r e a tp r o g r e s s e sf o ri t sh i g hs e n s i t i v i t yw i t haw i d el i n e s rd y n a m i cr a n g e ，s i m p l ei n s l n u u e n t , r a p i d i t y a n dr e p r o d u c i b i l i t yi ns i g r l a id e t e c t i o n ，a n db e i l l ga p p r o p r i a t ei no n - l i n ea n a l y s e s n o wf i - c lh a sb e e n w i d e l ya p p l i e di n 辨o f l i f e , e n v i r o r a n e n t a la n a l y s i s , m e d i c i n e ，f o o da n a l y s i s ，e t c t h i st h e s i sf o c u s e so i l 吐峙a p p l i c a t i o n so ff i - c lm e t h o di na p p l i c a t i o n so fd e t e r m i n a t i n gp o l l u t a n t sc o u p l e dw i t hf i - c li n e n v i r o n m e n t a la n a l y s i s t h em a i nc o n t e n t si n c l u d et w op a r t sa sf o l l o w s ： 1 i nt h i sp a p e r , f 砸垃- 碡b a s i cp r i n c i p l eo f c l , t h ef a m i l i a rc ls y s t e ma n dr e c e n td e v e l o p m e n to f t h e r e s e a r c ho f f i - c la n a l y s i sw e r es u m m s r i z e d c li sd e f i n e da st h ee m i s s i o no f l i g h tf r o ma ne l e c t r o n i c a l l y e x c i e ds a t es p s c i e st h a p r o d u c e dd u r i n gt h ec o u r s eo fas p e c i a lc h e m i c a lr e a c i o n t h ea n a l y t i c a lm e t h o d o f c li sb a s e do nt h er e l a t i o no f c li n t e n s i t ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no f t h ed e t e r m i n e ds u b s t a n c e s e c o n d , c l - b a s e dd e t e r m i n a t i o n su s i n gt h es o l u b l em a n g a n e s e ( i v ) a so x i d a n ti na c i d i cm e d i aa r et h ed i r e c tt y p e t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ea p p l i c a t i o n so f t h es o l u b l em a n g a n e s e ( i v ) c ls y s t e mi nt h ec la n a l y s i sa n di t s m e c h a n i s m t h i r d , t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ec la p p l i c a t i o n so nt h ew a t e rc o n t a r n i n a t i o mw a t e r c o n t a m i n a t i o n 8 1 e c o m p l i c a t e d i t i s v e r ys i g n i f i c a n t t o a p p l y c l t o w a t e rc o n t a m i n a t i o n a n a l y s i s 2 w em a i n l ys t u d i e dt h ea n a l y s i sm e t h o d so fd i f f e r e n tc ls y s t e m sc o u p l e dw i t hf l o wi n j e c t i o na n d f l u o r e s c e , l i c ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no f e n v i r o n m e n t a lp o l l u t a n t s b e s i d e s ，t h em e c h a n i s mo f t h ec lr e a c t i o n w a sa l s op r o p o s e d ( 1 ) f l o wi n j e c t i o ni n h i b i t o r yc h e m i l u m i n e s c e n c em e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no f f o u re h l o r o p h e n o i s a s i m p l e , r a p i da n da c c u r a t er e v e r s ef l o wi n j e c t i o ni n h i b i t o r yc h e m i l u m i n e s c e n c ef o rt h ed e t e r m i n a t i o n o ff o u rc h l o r o p h e n o i si sd e v e l o p e d ，b a s e do nt h ei n h i b i t e de f f e c to fc h l o r o p h e n o lo nm n ( i v ) - r d ba c i d r e a c t i o ns y s t e m t h e d e t e c t i o n l i m i t i sr e s p e c t i v e l y 2 7 1 0 - 6 , 4 9 1 0 6 、5 5 x 1 0 - 66 9 x 1 0 6 m o f l 1 1 舱 p r e c i s i o n f o r e l e v e nr e p l i c a t e m e a s u r e m e n t s a t l 1 1 0 4 m o f l l e v e l i sr e s p e c t i v e l y0 5 0 、0 5 8 、0 8 2 、1 2 ( 2 ) t h en e wd e t e r m i n a t em e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no ft r a c e rr d bi nr i v e ru s i n gf l o wi n j e c t i o n c h e m i l n m i n e s c e n e e i i t h ea c t i o nb t 晰煳t h es o l u b l em a n g a n e s e ( i v ) o ra c i d i cp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ea n dr d bc 锄b r i n g c h e n m i l u m i n e s c e n c e b a s eo nt h i sp h e n o m e n o n , t h i sp a p e rp r e s e n t san e wd e t e r m i n a t em e t h o df o r d e t e r m i n a t i o n o f t r a c e r r d b i nr i v e r 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 n 皿s d ) ( n = l o w e r e 2 7 a n d 2 5 ( 3 ) d e t e r m i n a t i o no fa m m o n i u mb yf l o wx u j e c t i o ua n a l y s i s i nn a t u r a lw a t e r sw i t h c h e m i l u m i n e o c e n c ed e t e c t i o n an o v e lc h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) s y s t e mf o rd e t e r m i n a t i o n o fm n m o n i mc o m b i n e dw i t h f l o w - i n j e c t i o na n a l y s i sw a sp r e s e n t e db a s e do nt h ec l r e , a c ：t i o no fa n n n o n i n ma n ds o d i u mh y p o c h l o r i t e s o l u t i o ni ne r a n i n e - a l k a l i n em e d i u mi nt h i sp a p e r t h ed e t e c t i o nl i m i tw a so o lt t g m l a n dc li n t e n s i t y w a sl i n e a fw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no fa m m o n i u mo v e rt h er a n g eo 1 1 0 0p e j m 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 na 乙s d ) f o r1 0p g m la m m o n i u m ( n 2 11 ) w a s2 7 k e y w o r d s ：c h e m i l u m i n e s c e n c ea n a l y s i s ，c h l o r o p h e n o l s ，r d b ，t h es o l u b l em a n g a n e s e ( i v ) , a m m o n i u m h i 独创性声明 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河 南师范大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 签名：盟! ：辛日期：遮。： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：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。本人授权河南师范大学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) 签名：4 ! i ! 窘导师签名：皂! 盗盔1 日期： 2 1 翌2 ：6 ：壁 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理和研究进展 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理和研究进展 1 1 流动注射分析法( f t a ) 1 1 。1 流动注射分析技术的创立与发展 流动注射分析技术( f l o wi n j e c t i o na n a l y s i s ，f i a ) 作为一种新型的微量溶液高速 自动分析技术，以其设备简单、分析速度快、适应性广、试样和试剂消耗量少、精密度 好等特点，经过二十多年的发展已广泛应用于环保、工业、农业、医药和地质等领域。 液体化学分析的自动化是现代分析化学发展的一个重要方向，在2 0 世纪5 0 年代后期， 美国的t e c h n i c o n 等公司在s k e g g s “1 提出的空气泡间隔式连续流动分析( s e g m e n t e d c o n t i n u o u sf l o wa n a l y s i s ，s c f a ) 的基础上大力发展了名为a u t o - a n a l y z e r 的溶液处 理自动分析仪，第一次把分析试样与试剂从传统的试管、烧杯容器中转入管道中。试样 与试剂在流动中完成物理混合与化学反应。但间隔式连续流动分析仍然维持了传统操作 最终都要达到物理与化学平衡的观念。1 9 7 5 年由丹麦学者r u z i c k a 与h a n s e n l 2 1 首次命 名的流动注射分析( f l o wi n j e c t i o na n a l y s i s ，f i a ) 摆脱了上述观念上的局限，使连 续流动分析发展到一个新水平。它采取把一定体积的液体试样完整地注射到流动的非空 气间隔的试剂载流中，从根本上改变了样液在管道中的运送方式，而且，由于试样是在 严格控制条件下在试剂载流中分散，因而保持了高度重现的混合状态和反应时间，不要 求达到平衡状态才进行测定，从而触发了化学实验室中基本操作技术的又一次更大、更 根本的变革。这次变革的根本性质在于打破了几百年来分析化学反应必须在物理化学平 衡条件下完成的传统，使非平衡条件的分析化学成为可能，从而给分析化学方法注入新 的内容。文献 3 对f i a 定义为在热力学非平衡条件下，在液流中重现地处理试样或试 剂区带的定量流动分析技术。该定义强调了f i a 是在非平衡条件下进行操作和测定的， 并与连续流动分析( s c f a ) 加以区别。 1 1 2 流动注射分析仪器装置及组件 af i 分析仪装置图 如图1 1 所示，一台液体驱动装置( 如蠕动泵) 把载流和试剂溶液泵入反应管道及 检测器；一个注入阀，用来把一定体积的界限明确的试样注入到载流中；反应管道，用 来使试样与载流中的试剂由于分散而实现高度重现的混合，并发生化学反应；一个设在 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理和研究进展 适当检测器中的流通池，使反应过程中形成的可供检测的产物流过其中时由检测器检测 出信号。 液体传输 样品注入 混合反应信号检测 s 图1 - - 1f i a 基本装置图 b 液体传输装备 液体驱动或传输设备是实验装备中的重要组成部分，其功能是将试剂、样品等溶液 输送到分析系统中。目前常用的液体传输设备主要是蠕动泵、柱塞泵、增压瓶及高位瓶 等，其中蠕动泵是最常用的一种。由泵头、压盖、调动器、泵管、驱动电机组成。理想 的f i a 液体传输装置应具备以下特征；1 多通道，至少能提供四个平行泵液通道以保证 较高的灵活性。2 流动既有短期稳定性( 如几个小时) ，又有长期( 以几天为基础) 重 现性。3 能输送多种试剂和溶液。4 易于调节流速。5 提供无脉动的液体输送。6 生产 成本低，运行消耗少。 o 进样阀 进样阀也称注入阀，或注入口等，其功能是采集一定体积的试样( 或试剂) 溶液， 并以高度重现的方式将其注入到连续流动的载流中。严格控制试样与试剂间的扩散和对 流是f i a 的关键。随着f i a 技术的发展，进样阀的功能由简单到复杂，其功能日益增多， 目前应用最广泛的是方肇伦提出的十六孔八通道多功能旋转阀嗍，采用定时进样。 d 反应及连接管道 f i a 的各主要部件之间均需要用管道连接，反应物在被检测之前也需要在反应管道中 2 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 经历一定的分散与反应过程，按这些管道在f i a 的作用分为采样环、反应管、连接管等。 目前应用最广泛的是聚四氟乙烯或聚氯乙烯管，内径一般为0 5 m 1 o 咖。 e 检测器 f i 系统中可以采用多种仪器分析检测手段形成高效率的分析系统，很多定量分析 的监测器都可用于f i a ，其中常用的检测方法有化学发光、电化学、荧光法、原子光谱法、 光度法、比色法、紫外和可见吸光光度法等。 1 1 3 流动注射分析法的应用 按f i a 体系的基本操作方式来分，有单通道系统和多通道系统，合并带技术，间歇 泵技术，流体动力注入技术，顺序注入技术，停留技术和稀释技术。按与f i a 联用的检 测手段可分为：f i a 光度分析、化学发光和荧光测定法、原子光谱分析法。 1 2 流动注射化学发光分析法( f i - e l ) 1 2 1 化学发光的定义 发光分析是分子发光光谱分析的简称。发光分析主要包括荧光分析和化学发光 ( c h e m i l u m i n e s c e n c e ，c l ) 分析等，在发光分析中，由于化学发光分析所用仪器设备简单， 不需要光源，故一直受到人们的重视，研究十分活跃。化学发光是指物质在进行化学反 应时释放出的能量被处于基态的反应物分子吸收而跃迁至第一激发态，当返回基态时， 激发态分子所吸收的能量以光的形式辐射出来。用仪器测量化学反应产生的辐射光强 度，根据化学发光反应在某一时刻的发光总量或发光强度来确定反应中的相应组分含量 的分析方法叫化学发光分析法。 发光分析具有灵敏度高、线性范围宽、选择性较好、分析快速便捷等特点，且易与 多种分析技术相结合，从而达到不同的分析目的和要求，如发光分析与流动注射技术相 结合，可实现样品的自动在线监测，与高效液相色谱、毛细管电泳、微流控芯片等联用， 可同时对多个污染物进行分离测定。尤其是灵敏度高这个优势是其他化学分析方法和简 单的仪器分析方法无法比拟的。 1 2 2 化学发光分析法的发展史 人类很早就观察到自然界中的发光现象，甚至可以追溯到遥远的古代，较明显的发 光现象要算萤火虫和一些海洋生物( 如深海鱼类的发光) ，但是一直没有人能够给 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理和研究进展 出生物发光现象科学的合理解释。直到十九世纪后半叶，法国生理学家d i | b o i s 【5 】才首次 解释了发光的化学机制，把它归于一种相对简单的有机反应。他认为发光现象是一种相 对简单的有机反应，这种有机化学反应所产生的发光现象称为化学发光 ( c h e m i l u m i n e s c e n c ) 嘲。而生物体内有机反应所产生的发光现象以及有酶参与的化学 反应产生光的现象称为生物发光( b i o l u m i n e s c e n c e ) 川。从化学角度看，上述的发光现 象都经历了化学反应过程，因此这种经化学反应及生物光辐射产生光都属于化学发光的 范畴。 化学发光现象作为一种分子发射光谱，用于分析化学上检测金属离子和有机物的技 术，近年来得到很广泛的重视。从1 8 7 7 年r a d z i s z e w s k i 8 1 证实了在乙醇一氢氧化钾溶液中 氧气和洛粉( 1 0 p h i n e ) 反应时能够发光并观察到大量的生物原质( b i o l o g i c a lo r i g i n ) 用 类似的方法处理也能发光之后，人们又陆续发现了联苯三酚( p y r o g a u 0 1 ) 和格林纳 ( g f i n a r d ) 等发光试剂。a l b r e c h t 9 1 于1 9 2 8 年发现了鲁米诺 ( 1 u m i n 0 1 ) 这一具有发光率高、结构简单、易合成、水溶性好的发光试剂，成为 化学发光史上的一个里程碑。1 9 3 5 年k g l e u 等人【l o 】研究发现了二甲基连吖啶盐即光泽 精( l u c i g e n i n ) 同样具有较高的发光效率。后来，随着高灵敏度的感光材料和光电检 测器的不断发展，许多弱的发光试剂也被逐一发现【1 1 1 。 1 9 世纪6 0 年代以后，现代电子技术工业中高灵敏度的光电传感器的迅速发展，提 供了许多研究和检测化学发光的新手段，同时伴随着生命科学、环境科学和材料科学的 兴起，都对化学发光分析法的发展起到了推动作用，过去难以测试到的微弱光的检测成 为可能，化学发光从而迈进定量分析研究的时代。人们对化学发光领域的研究取得了飞 速发展。九十年代以来，随着光电检测设备和计算机技术的迅速发展，使得各种用于化 学发光检测的仪器更趋于完善，灵敏度更高，操作更加简便，分析速度更快，同时又容 易实现自动化。目前，化学发光法不仅是一种独立的分析方法，而且还可以与流动注射 技术【1 2 】、液相色谱【1 3 1 、气相色谱枷、离子交换色谱嘲、薄层色谱【1 6 1 、超临界流体色群切、 赢效毛细管电泳【i8 】等分离技术联用，为了进一步研究待测物质，还可以将化学检测器与 多种分析仪联用，如荧光1 9 1 、紫外踟、电化学【2 1 1 等检测器联用。化学发光分析法的某 些新方法、新技术的不断发展，相应地加速了各式各样的新型化学发光分析仪器的问世， 使化学发光分析法的应用范围不断扩大。目前其主要具有以下三个特点：一是化学发光 新体系研究日趋活跃；二是化学发光与其他分析技术联用多样化；三是化学发光分析应 4 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 用范围更加广泛。 近来，化学发光法不仅在分析速度、灵敏度和仪器上有显著的改善，在选择性方面 也有了突飞猛进的发展，逐渐普及到岩石分析、冶金分析、环境分析、药物分析、材料 分析、法医分析、临床分析、农药分析、同位素标记物分析等各个分析测试领域。近年 来，研究化学发光分析法的文献1 2 2 - 2 9 1 数量迅速增多，譬如，就化学发光方面的文献，国 内重要期刊的中文文献量与e l s e v i e rs c i e n c e 期刊中检索到的外文文献量呈同步增长态 势，反映了化学发光分析法具有十分诱人的发展前景。 1 2 3 流动注射化学发光分析法的优点 化学发光分析法( c l ) 具有灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点，但由于c l 现象般比较短暂且随时问变化较大、在使用间歇式手工操作时较难取得良好的精度。 f i - c l 分析法集化学发光分析法和流动注射法两者的优点于一身，主要表现在以下几个 方面：1 、灵敏度高，一般在n g g p g g 数量级；对于一些无机离子测定的下限可达l o 一 1 2 9 m l ：2 、分析装置比较简单，无需复杂的分光元件和光强测量装置，操作方便；3 、 线性范围宽，发光强度与待测物浓度可在4 5 个数量级范围内成线性关系；4 、显著提 高了分析结果的重现性。 1 2 4f i - o i 分析流路与实验装置 f i - - c l 分析既可以在指定波长下测定，也可以在整个波长范围内测定。在后一种情 况下除非要除去干扰光，否则没有必要采用分光装置。分光元件可以是单色器也可以是 滤光片。c l 分析仪多用光电倍增管作光电转换，也有应用光电二极管的。现在已经设计 出了用于c l 检测的二极管阵列检测器。在f i - c l 分析中，反应管道很短，流通池装置 也不一样。通常用玻璃管或透明塑料管制成螺旋形置于光电倍增管前面。f i c l 中常用 的流通池如图1 - - 2 ： 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 r c w _ 口 吾 图1 - - 2f i c l 分析中常用的流通池 r ：试剂；s ：试液；c ：载流；_ ：反射镜；p 町：光电倍增管；：废液；p ：蠕动泵 1 3f i - c l 分析中重要的化学发光试剂 1 3 1 酰肼类( h y d r a z i d e s ) 酰肼类有机化合物是一种常用的化学发光试剂，其中以鲁米诺( l u m i n o l ，5 - 氨基 一2 ，3 一二氢一l ，4 二杂氮萘二酮) 的研究和使用最多，鲁米诺被认为是最经典的化学发光 反应试剂之一。鲁米诺是淡灰色粉末，易溶于碱性水溶液，难溶于水，在碱性溶液中被 氧化而处于激发态，发射蓝色的光同时回到基态，鲁米诺本身被氧化成3 氨基酞( 羧) 酸 盐( 3 a p a ) ，所以其发光反应一般在碱性条件下进行。同鲁米诺反应的各种氧化剂中包 括高锰酸盐、次氯酸盐【3 0 】、碘单质口”、氧化氢圈等使用最多的是氧化氢。使用的催化 剂有过氧化物酶、氯化血红素、过渡元素金属离子如c o ( 1 i ) 、c u ( ) 、f e ( m ) 、f e ( i i ) 、 c r ( i i ) 等。鲁米诺化学发光体系由鲁米诺+ 过氧化氢+ 催化剂+ 氢氧根组成。 0 嘎0 一 + h u ( 4 2 5 i l m ) 应用鲁米诺化学发光体系进行物质的定量分析主要有四种情况：一、利用金属离子 对鲁米诺一过氧化氢化学发光体系的催化作用，金属离子含量与发光强度成正比，可以 对含金属离子的化合物进行定量分析；二、利用有机化合物对鲁米诺化学发光反应的抑 6 孚 。吣” 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 制作用，测定对化学发光反应有猝灭作用的有机化合物；三、通过偶合反应间接测定无 机或有机化合物：四、将鲁米诺的衍生物如异鲁米诺( a b e d 标记到羧酸和氨类化合物上， 经高效液相色谱( h p l c ) 或液相色谱( l c ) 等方法分离后，再在碱性条件下与过氧化氢一铁 氰化钾反应进行化学发光检测。 1 3 2 光泽精类( l u o i g e n i n ) 光泽精类是以硝酸盐形式存在的灰白色结晶粉末，易溶于水、乙醇、稀硝酸溶液等， 与鲁米诺一样，也是使用较早的一种优良发光试剂。光泽精作为发光试剂在化学发光过 程中产生发射光的分子主要是n 甲基吖啶酮。与鲁米诺相比，光泽精的化学发光对d h 值的要求较为严格，一般在0 1 1 0m o l l 的强碱溶液中进行，且发光时间更长。碱性介 质中，光泽精可以被氧化为四元环过氧化合物中间体，而后裂解生成激活态的吖啶酮而 发蓝绿色光并回到基态。光泽精化学发光反应可以直接测定过氧化物和超氧化物【3 3 l ；和 还原剂发生作用，用于检测临床上测定血清中的抗坏血酸刚、尿酸、葡萄糖、谷光甘肽 t 3 5 等。基于一些金属可以催化光泽精化学发光反应，可以完成对一些金属的测定。如朱 智甲等 3 6 - 3 8 1 利用v ( i i ) 、m o ( i i i ) 光泽精体系的化学发光反应检测了水样中v ( i d 、 m o ( i i i ) 。m o n t a n o 和i n g l e l 3 9 删用该体系测定果树叶、自来水中的钻( i i ) 。利用胆固醇 胆同醇氧化酶反应产生h 2 0 2 来间接检测血清中的胆固醇【4 h 。近期人们在此领域中的研究 主要集中在改进分析测试技术和寻找合适的催化剂上。 1 3 3 过氧化草酸酯( p e r o x y o x a l a r e s ) 化学发光 过氧化草酸酯的化学发光反应涉及过氧化氢与芳基草酸酯( a r y l o x a l a t ee s t e r s ) 之 间的反应，它是最有效的非生物化学发光反应之一，常用于过氧化氢及能产生过氧化氢 的物质和一些荧光团的分析。一些草酸衍生物被过氧化氢氧化后生成高能中闾产物，报 道的中间产物为二氧杂环丁二酮。只有将反应中的高能中间产物的能量转移给一个荧光 物质才能产生发光，所以此化学发光体系中一般都需要存在一个作为能量受体的荧光物 质。 从反应机理上来看，反应必须有草酸酯和荧光物质存在，可对草酸酯衍生物以及荧 光物质进行最佳选择。草酸酯衍生物可以通过改变一些自身结构来改变其最大量子效 率，而荧光物质也可以改变其荧光特性，或者是根据试验要求迸行调整反应环境( 水性 介质或非水介质、缓冲液的组成、p h 值、发光波长、共轭合成等) ，来改善体系的发光 7 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 强度。最常用的草酸酯类是双( 2 ，4 ，6 三氯苯) 草酸酯( t c p o ) 和双( 2 ，4 二氯苯基) 草酸酯( d n p c ) 。t c p o 可在p h 5 9 的范围内使用，p r t = 7 5 时，发光强度最大；d n p o 可在p h = 3 5 的条件下使用。有报道称，通过偶合反应使草酸酯类物质加上一个发光效 率更高的结构，最大的量子效率可达3 4 t 4 2 1 。 某些荧光化合物如致幻剂哈马灵、哈尔碱、哈酶醇、骆驼蓬碱p 2 j d 盱易被化学发光 反应激发，因而，可以直接用f b c l 法检测。另外，n a l m s h i m a l 4 3 1 合成在乙腈溶液中溶解 度较好的芳香草酸酯并用于丙二醛的测定。p o c l - f i 联用常用于过氧化氢及能够产生过 氧化氢的物质和一些荧光团的分析。利用t c p o 及芘进行化学发光反应，可间接测定 抗坏血酸 4 5 1 。过氧草酸酯化学发光体系也可以用来检测过氧化物形成酶如：氨基酸酶 4 6 1 、 胆碱氧化酶、胆固醇氧化酶 4 7 1 。过氧草酸盐类化学发光分析的应用推广有赖于新的荧光 衍生试剂的开发。 1 3 4 亚胺类化学发光 在碱性介质氧化剂存在条件下，许多芳基昧唑化合物能产生化学发光，其中洛粉是 文献上记载最早的有机化学发光试剂，但它在分析化学中的应用却不象后来发现的鲁米 诺和光泽精那样广泛。直到1 9 7 9 年，m a r i n o 等人 4 8 1 将它用于c o 的测定后才得到重视。 同时m a cd o n o l d 等人 4 9 1 也发表了用这个体系测定次氯酸根和金属离子c o ( i o 、c r ( i i i ) 、 c u ( i i ) 的学术论文。目前，此试剂已被用于v o v ) 、m n ( i i ) 、m o ( v i ) 、w ( v i ) 、f e ( i i i ) 等 的分析测定5 0 1 。在基础研究中，n a l 【私h i l n a 【5 1 1 等基于洛粉碱衍生物在氯化羟胺增敏剂的 存在下，被h 2 0 2 氧化而产生化学发光进行了研究。在分析应用方面，s t i g b r a n d 5 2 1 将荧 光化合物3 氨基荧光醌固定在丙烯酸酯高分子载体上，采用化学发光试剂o d i ( 1 , 1 一乙二酰双咪唑) 来测定水中的h 2 0 2 。c h e n 等研究了吲哚衍生物被过氧化氢氧化【5 3 1 而 对吲哚3 一乙酸( i 从) 吲哚3 丁酸( i b a ) ，色胺酸( t p r ) 吲哚酮( d n ) 的测定。 1 3 5 生物化学发光 生物发光反应的量予产率可高达8 0 一1 0 0 ，其灵敏度和选择性均高于其它发光反 应。其中应用最多的是萤火虫和细菌的生物化学发光反应。把生物发光检测技术与f i 结 合，已用于检测a t p s 4 、葡萄糖氧化酶( g o d ) 、过氧化氢胪5 1 及对微生物细胞进行计数 i s 6 。a r t h u r 等t 5 7 】从微生物荧光素酶f m n 及四癸醛中提取出一种新的发光试剂，不仅价格 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 便宜，灵敏度高，且稳定性好，可用它检测一系列细胞代谢物如乳酸酯等。 1 3 6 金属配合物化学发光 电致发光是化学发光体系中的一个重要分支，钌( ) 联吡啶、邻菲咯啉及具有类 似配体的r u ( i i ) 、o s ( i d 配合物的化学发光就属于电致发光的范畴。电致化学发光的基 本原理是在溶液中两个或三个电极上产生自由基阳离子或阴离子，所加的电压至少应使 其中一个电极产生自由基离子，自由基阳离子和阴离子之间产生电子转移反应形成激发 态的中性分子，当其返回基态时产生化学发光；或者是利用电极提供能量直接使发光物 进行氧化还原反应，生成不稳定的中间态物质，它们迅速分解而发光。该体系把电分析 化学与化学发光分析手段结合起来，集两者的优点于一身，使之不仅成为潜在的分析手 段之一，还为化学发光机理的探讨提供了一个有力的工具。 g r e e n w a y 堋等利用三一( 2 ，2 - - i 撇) 钌( ) r y ( b p y ) 3 。 与肾上腺素功能对 抗物上的仲氨基电致化学发光反应来检测在临床体育运动药物检测上广泛使用的肾上 腺素功能对抗物( o x p m n o l 0 1 ) ，检出限达到1 1 p g ，l 。y o k o y a m a l # 9 1 等将乙醇脱氢酶固定 在玻璃珠上，利用三一( 2 ，2 一联吡啶) 钌( r i d r y ( b p y ) 3 也 电致化学发光检测n a d h ， 已用来测定乙醇浓度，最低检测限达到l o p m o l l 。h e 6 0 l 系统研究了钌( ) 配合物的 化学发光性质，提出钌( ) 联吡啶等配合物的电化学发光体系具有广阔的发展前景。 1 3 7 其他化学发光 c e ( ) 类的化学发光是一类新的化学发光体系，已广泛用于化学分析中。c e ( ) 作为氧化剂，可以氧化如亚硫酸盐【6 、含有巯基【6 2 】或降解产物含有巯基的化合物【6 3 】； c e ( ) 也可以被氧化剂如亚硫酸盐、高锰酸盐、重铬酸钾等氧化产生弱的化学发光直接 检测这些氧化剂。 高锰酸钾可以直接氧化多种物质而产生化学发光，也可以作为氧化剂氧化其他发光 试剂产生化学发光，吕等人发现高锰酸钾与有机物反应的化学发光光谱具有相同最大 发射波长( 一- - 6 4 0 姗) ，而与反应物种类无关。近来发现可溶性锰( ) f 6 5 】可以氧 化许多有机物和无机物产生化学发光。因此，对可溶性锰( ) 化学发光体系的迸一步 深入研究不仅有助于拓宽化学发光分析的应用范围，而且有助于阐明锰的不同价态的化 学行为及高锰酸钾化学发光体系的反应机理。 除了上述化学发光体系以外，还有基于利用c u ( i i ) 断l 、s n ( i v ) t 6 刀催化的邻菲咯啉的 9 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 发光体系；常温下n o 与0 3 直接化学发光体系检测亚硝酸根离子等嗍；h i m 协等啤】用没食 子酸h 2 0 2 体系测定了水中的钴：姚公安等1 7 0 , 7 1 】贝用该体系测定了乙醛和苯甲醛；朱昌 青等阎利用聚乙醇辛基醚( o p ) f e ( i i ) - h 2 0 2 发光体系对f e ( i i ) 进行了测定；a o k i 等1 7 3 】利用 钛0 3 体系进行了亚硝酸盐和硝酸盐的同时测定等等。 1 4 可溶性( i v ) 化学发光体系的应用及机理探讨 自从1 9 7 5 年报告了k m n 0 4 的分析功效后，其一直是化学发光研究的重要试剂。近 来，研究发现，除以锰( v i i ) 存在的k m n 0 4 外，锰( i v ) 亦可氧化许多有机物和无机物产 生化学发光，并且作为化学发光试剂的分析范围非常广泛。n w b a r n e t t 等 7 4 1 分别做了 酸性k m n 0 4 化学发光体系和可溶性的锰( ) 化学发光体系的流动注射( f i a ) 和顺序注 射分析( s t a ) ，通过比较发现利用可溶性锰( i v ) 化学发光体系，实验仪器、方法和试剂 方面都更简单，分析速度更快( 1 8 0 谢小时) 。因此，可溶性锰0 v ) 化学发光体系应是一 足以引起研究工作者高度关注的研究领域。对锰( ) 化学发光体系的深入研究不仅有助 于拓宽化学发光分析的应用范围，而且有助于阐明锰的不同价态的化学行为及k m n 0 4 化 学发光体系的反应机理。 锰( i v ) 能以可溶性锰( ) 和固态的m n 0 2 两种化学发光形态存在，但若以m n 0 2 形式存 在时，在大多数溶剂中不易溶解【7 5 1 ，所以一般仅作为不同反应条件下的氧化剂，故很难 作为化学发光试剂。而对可溶性锰( ) 的化学发光行为的研究甚少 7 6 1 。在2 0 0 1 年， y e b r a - b i u m m 7 7 】首次报道了可溶性锰( ) 的化学发光反应徇。本文评述了近年来学者在 国内外各种期刊上发表的涉及可溶性锰( ) 作为化学发光试剂的论文以及有关其参与化 学发光反应的机理研究。 1 4 1 可溶性骱( 1 v ) 化学发光体系的机理探讨 可溶性m n ( i v ) 化学发光体系虽已被广泛报导，但科研工作者对其化学发光反应机理 的研究和探讨进展很慢，目前并未得到一个确切的反应机理。见之于报导的反应机理都 是作者依据自己的试验数据的一种推测：b a r n e t t 等 7 6 1 在可溶性锰( i 氧化2 5 种有机化 合物和无机化合物的化学发光反应中，研究了m n o d ，f e ( i i ) ，吗啡，可待因四种物质。 这四种分析物的光谱中最大波长为7 3 3 n m 到7 4 0 r i m ，由此表明这些化学发光反应都有 共同的发光物质。他们对可溶性锰( i 甲醛甲酸体系的分析应用进行了考察，发现m n ( i i ) 离子被注入到甲醛或甲酸中，与氧化剂结合后产生一个峰，推测此化学发光反应 1 0 第一章流动注射一化学发光法基本原理和研究进展 的发光体与分析物的种类无关，反应中的发光体为激发态m n ( i i ) 。在前面工作的基础上， 此工作组还进一步研究了可溶性锰( i v ) 与四氢硼钠、连二亚硫酸钠、亚硫酸钠和亚硫酸 肼的化学发光反应 7 8 1 ，在六偏磷酸钠介质和磷酸二氢钠磷酸缓冲溶液中得到的化学发 光最大发射波长分别为6 8 9 - 士5 n m 和7 3 4 + 5 n m 。温度7 7 k 时，在六偏磷酸钠溶液中，m n s 0 4 的化学发光光谱有两个峰队。l = 6 8 8 n m ， 。萨7 3 0 r i m ) 。据上述两个光谱的对比结果可推 测可溶性锰( i v ) 体系中的发光体是m n ( i i ) ，也有力地支持了早期对酸性k m n 0 4 化学发光 体系来源于一个激发态m n ( i i ) 的推测。 1 4 。2 可溶性锰( i v ) 化学发光试剂的应用 在n w b a m e t t 等人的研究中1 7 4 1 ，以六偏磷酸钠( 1 呦做为载流，可溶性锰( ) 溶液 为发光试剂测定维生素c 。用f i a 分析得到的线性范围1 o 1 0 毒i n o l 无5 0 x 1 0 s m o f l ， r = 0 9 9 2 3 ，回归方程为i = 2 x 1 0 6 e + 1 8 0 2 ，l o d = 5 0 x l 旷m o l l 。用s i a 分析得到的线 性范围是5 o x1 0 - 8 m o l i ，5 0 x 1 0 5 m o l l ，线性方程y = 3 x 1 0 t x + 4 0 9 9 ，r = 0 9 9 1 7 ，l o d ； 5 0 x1 0 4 m o l l 。 张红鸽等人【8 0 l 按文献7 9 】中的方法制得可溶性锰( ) 溶液，用i f f l d 型流动注射 化学发光仪检测安乃近( 西安妇幼制药厂) 标准溶液( 1 o x l o 七t o o l l ) ，在所选择的最 佳实验条件下，得到的线性范围是4 0 x 1 0 - t m o l i 一1 0 x 1 0 s m o l l ，相关系数是0 9 9 6 ，回 归方程是i = 5 6 c - 2 2 ( 单位为o 1 d m l ) 。检出限是2 0 x 1 0 。7 m o l l 。对浓度为1 0 x 1 0 1 n o l l 的安乃近溶液进行1 1 次平行测定的相对标准偏差为3 4 。该方法已应用于针剂中安乃 近的测定，其结果与药典方法测得值一致。 聂非等人剐按文献例中的方法制得可溶性锰( ) 溶液。用i f f l m 2 d 型流动注射 化学发光，光谱光度分析仪( 西安瑞迈电子科技有限公司) 检测酪氨酸标准溶液，在所 选择的最佳实验条件下，得到的线性范围是8 0 1 0 一g ，m l 1 0 x 1 0 4 9 m l ，相关系数是 0 9 9 9 0 ，回归方程为i = 3 0 9 6 c + 8 o ( c 为酪氨酸浓度p g m l ) 。检出限为2 0 x 1 0 4 9 m l 。对 5 0 x 1 0 6 9 m l 酪氨酸溶液进行n 次平行测定的相对标准偏差为2 1 。该方法已用于测 定医用1 8 2 氨基酸注射液中的l 2 酪氨酸。 祝兴华等人 8 2 1 发现头孢菌类药物( 头孢曲松钠、头孢唑啉钠、头孢拉定和头孢哌酮 钠) 的降解产物