发布时间 : 星期日 文章异鲁米诺合成更新完毕开始阅读
化学发光试剂异鲁米诺的合成及其发光实验
提要
化学发光是指在一些特殊的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吸收了反应释放的能量而由基态跃迁至激发态,从激发态返回基态时将能量以光辐射的形式释放出来,产生发光现象. 在众多的化学发光试剂当中,鲁米诺(3-氨基邻苯二甲酰肼)因其具有较高的发光量子产率和较好的水溶性,可与多种氧化剂发生化学光反应,已成为应用最广泛的化学发光试剂.
鲁米诺-过氧化氢化学发光反应是应用最为广泛的鲁米诺发光体系.Cu2+、Cr3+、Ni2+、Co2+和Fe2+等过渡金属离子对鲁米诺-过氧化氢化学发光反应有很好的催化作用,这一特点使得该化学发光反应获得了广泛的应用.如海水中微量铁的分析测定。可采用8-羟基喹啉交换树脂对海水中微量铁进行在线富集浓缩后直接利用鲁米诺-过氧化氢流动注射体系分析,检出限为0.05 nmol·L-1.
Timothy等人早在1975年就提出了金属离子与鲁米诺-过氧化氢化学发光反应的机理[2].如
图1所示,Mn+先与HO2-配位,生成的配合物再与鲁米诺发生氧化反应,Mn+失去一个电子变成M(n+1)+,鲁米诺则被氧化成鲁米诺游离基,随后,鲁米诺游离基进一步被过氧化氢氧化成氨基邻苯二甲酸根离子并产生化学发光.
鲁米诺-过氧化氢-Mn+化学发光反应机理
但是在鲁米诺的合成中，由于第一步硝化选择性低下（如下图），致使整个合成产率不足30%，故本实验采用不同的合成路线，合成4-氨基邻苯二甲酰肼（异鲁米诺）
苯酐硝化制3-硝基邻苯二甲酸的产率
摘自川北医学院学报1993年3月第8卷第1期
实验
1仪器与试剂 仪器
500ml三口烧瓶；冷凝管，电热套；恒压漏斗；温度计，磁力搅拌仪，布氏漏斗。
试剂
邻苯二甲酸酸酐；尿素；发烟硝酸；浓硫酸；乙醇；氯化亚锡；浓盐酸；水合肼；30%过氧化氢；冰乙酸；氢氧化钠；赤血盐；二甲基亚砜；罗丹明B；荧光黄。
2合成路线
3.实验步骤
邻苯二甲酰亚胺的制备
在装有温度计、回流冷凝器的500mL三口瓶中,加入37.1g苯酐，9.0g尿素,打开冷凝器夹套冷却水,加热升温,当温度升至133℃,保温反应30min,反应结束,冷却至室温,得邻苯二甲酰亚胺产品,其含量≥97%,收率≥98% (以苯酐计)。
4-硝基邻苯二甲酰亚胺的制备
取140mL浓硫酸,置于500mL反应瓶中,加24mL发烟硝酸。置于冰浴中,冷却至10度左右,在剧烈搅拌下迅速加20g邻苯二甲酰亚胺。在15度下,继续搅拌反应4h,然后在室温下放置过夜。次日,在剧烈搅拌下,将上述反应液倒入0.45kg碎冰中,体系的温度控制在不超过20度。用布氏漏斗抽滤。尽量抽干后,取出倒入0.2kg冰水中,搅拌,抽滤。重复洗涤抽滤4次。将沉淀用300mL95%乙醇重结晶得16.3克产品。熔点198—200度。产率62.4%。
4-硝基邻苯二甲酰肼的制备
在三口烧瓶中,加12g 4-硝基邻苯二甲酰亚胺,4g水合肼(85%),80mL水。在125℃左右回流1h,得橙红色溶液。冷却后,用冰乙酸调至PH=3。析出大量沉淀,用稀醋酸洗涤沉淀,抽滤,烘干后,得浅黄色固体12.6g。熔点298—300度。产率97%。
4-氨基邻苯二甲酰肼(异鲁米诺)的制备
将12.6g 4-硝基邻苯二甲酰肼温热溶于125mL5%氢氧化钠溶液中,在不断搅拌下滴至56g氯化亚锡溶于280mL浓盐酸的纯清溶液中。在50—60度之间反应0.5h,得无色澄清溶液。冷却至0度,得大量白色絮状沉淀。抽滤,沉淀用10%氨水溶解,滤去不溶物,滤液用20%乙酸酸化得白色沉淀。此沉淀用2%NaOH溶解,抽滤。滤液用20%乙酸酸化得白色沉淀。抽滤,烘干得白色粉状固体7g。熔点339度。产率65%。
4.发光实验
合成的异鲁米诺分别与赤血盐-过氧化氢及罗丹明B、荧光黄、3-甲基-7羟基香豆素、4-三氟甲基-7-氨基喹喏酮等染料反应,我们观察到了十分明显的发光现象,其光的颜色、强弱及持续时间随各反应物不同而异。反应,可以观察到十分明显的发光现象,其光的颜色、强弱及持续时间随各反应物不同而异。
1.与赤血盐-过氧化氢反应
暗室中,将25毫升0.1%异鲁米诺碱溶液与25毫升赤血盐-过氧化氢溶液(赤血盐0.3%、H2O21.5%)分别置于一锥形瓶上方,并以相同流量同时倾入锥形瓶中,溶液混合时,即发出醒 目的蓝光。
2.与各染料反应（依据药品有无选做）
将0.1克异鲁米诺溶于75毫升二甲基亚砜中,加入1毫升水。取该溶液25毫升,加入染 料少许,于暗室中,倾于100毫升铺了一层粒状NaOH的锥形瓶中,塞上瓶塞,振摇,溶液即 发出明亮美丽的光。在光将熄灭时,又振摇锥形瓶,亮度会重新增加。
参考资料
[1] 4-氨基邻苯二甲酰亚胺的合成-刘丹
[2] 化学发光试剂-鲁米诺-异鲁米诺-光泽精及ABEI的合成_沈建民 [3] 邻苯二甲酰亚胺合成新工艺的研究-田萍
[4] 新发光试剂N-羧基丙酰基-异鲁米诺的合成及性能的研究-庄惠生 [5] 新化学发光试剂ITCI的合成及其性能研究-庄惠生 [6] 鲁米诺化学发光分析法研究进展-邵晓东 [7] 化学发光剂鲁米诺的合成及其发光试验-苏宇