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2024-07-28 作者:

V01.31 2010年1月 高等学校化学学报 CHEMICAL]OURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES No.1 51~56 一些含氮有机物在Ⅳ-氯代丁二酰亚胺・ 二氯荧光素体系中的后化学发光反应 张慧忠 ,聂 菲 一,吕九如 (1.陕西师范大学化学与材料科学学院,陕西省生命分析化学重点实验室,西安710062; 2.西北大学分析科学研究所,西安710069) 摘要研究了53种含氮有机物在』、『一氯代丁二酰亚胺(NCS)一二氯荧光素体系中的后化学发光行为,结果发 现,很多物质在NCS一二氯荧光素体系中都具有后化学发光活性.经过结构分析发现,这类物质有无后化学 发光活性以及后化学发光活性的强弱主要与其分子结构中N原子的状态有关.在对有关反应的动力学性质、 化学发光光谱及有关物质荧光光谱的研究基础上,提出了这类后化学发光反应的可能机理. 关键词后化学发光;N.氯代丁二酰亚胺;=氯荧光素;含氮有机物 0652.7 文献标识码A 文章编号0251-0790(2010)叭-0051-06 中图分类号化学发光分析以其灵敏度高、线性范围宽、分析速度快、仪器简单以及易于实现自动化等诸多优 点,受到分析工作者的广泛关注,已被成功地应用于药学、分子生物学、临床医学、生命科学和环境科 学等领域中的许多重要的无机物和有机物的痕量和超痕量分析,成为当前分子光谱分析中比较活跃的 研究领域 ~ .目前,化学发光分析研究的一个主要方面就是寻找新的化学发光反应体系,以扩大化 学发光分析的应用范围.我们曾报道过一种新的化学发光反应——后化学发光反应 一 .最近的研究 表明,一些荧光试剂可以用作化学发光试剂,并且具有许多奇特的性质u .本文以二氯荧光素为化 学发光试剂,考察了53种含氮有机物在Ⅳ一氯代丁二酰亚胺(NCS)一二氯荧光素体系中的后化学发光行 为.其中大部分化合物在该体系中能够引发后化学发光反应,而后化学发光活性与其分子结构中N原 子的状态有关.一般含叔胺基和仲胺基的有机物具有后化学发光活性,其中叔胺基的活性高于仲胺 基;含伯胺的有机物以及氮原子的邻位原子有双键或氮原子本身有双键的有机物没有后化学发光活 性.通过对反应动力学性质、化学发光光谱及荧光光谱的研究,提出了后化学发光反应的机理.在选 择的实验条件下,给出了相应物质的分析参数,评估了将NCS一二氯荧光素体系的后化学发光反应用于 对多种含氮化合物进行化学发光分析的可行性.从而,在理论和应用的结合上构建了一个新的化学发 光分析体系——Ncs 二氯荧光素后化学发光分析体系.  。1 实验部分 1.1仪器与试剂 IFFM—D流动注射化学发光光谱分析仪(西安瑞迈电子科技有限公司);970CRT荧光分光光度计 (上海分析仪器总厂);TU.1901紫外一可见分光光度计(北京通用仪器有限公司). 含氮化合物标准溶液(1.00×10 g/mL)的配制:称取0.0100 g含氮化合物(对照品为中国药品 生物制品检定所产品),置于50 mL烧杯中,加少量水溶解后,定容于100 mL容量瓶中,使用时用水 逐级稀释至所需浓度.二氯荧光素储备液(1.0×10 mol/L)的配制:称取2.0 g二氯荧光素(分析纯, 北京化学试剂厂),加入10 mL 0.03 mol/L NaOH溶解并用水定容至500 mL,作为贮备液,使用时用 0.03 mol/L NaOH稀释至8.0×10一mol/L.NCS溶液(0.050 mol/L)的配制:称取0.67 g NCS(山东天 宇化工有限公司)于100 mL容量瓶中加水溶解并定容,使用时配制.实验所用试剂除特别注明外均为 收稿日期:2009-04 ̄1. 联系人简介:吕九如,男,教授,博士生导师,从事化学发光分析研究.E—mail:ljr@snnu.edo.en 52 高等学校化学学报 分析纯,实验用水均为二次去离子水. P1 1.2实验方法 流动注射化学发光分析系统的流 路如图1所示.首先将NCS溶液与二 氯荧光素溶液混合,在反应管L中充 分反应,然后,将充分反应后的NCS一 二氯荧光素溶液通过六通阀注入水载 Fig.1 Schematic diagram of chemluminescence flow system a.NCS solution;b.dichloro—lfuorescein solution(0.03 mol/L NaOH); 流中,再与样品溶液混合并反应,产 e.H20;d.sample solution;P1,P2.peristaltic pump;L.mixing tube; 生后化学发光.记录化学发光信号, V.injection valve;W.waste;F.flow cell;HV.high voltage;PMT. 以△,定量(AI=, 一,0). photomuhiplier tube;R.recorder;A.ampliifer. 2结果与讨论 2.1实验条件的优化 用1.0×10 g/mL盐酸氯丙嗪溶液对流路、反应管长度、溶液流速、反应介质的碱度、二氯荧光 素的浓度以及NCS的浓度等进行条件优化.结果表明,用水作载流,使用图1所示的流路,可以使 NCS-二氯荧光素反应后的溶液与样品溶液充分混合,能得到最强的后化学发光信号. 为了使NCS和二氯荧光素的反应充分进行,在NCS与二氯荧光溶液的混合点和进样阀之间连接 了混合管L(内径0.8 mm).若混合管太短,则NCS和二氯荧光素反应不充分,基线较高且后化学发光 信号较小,信噪比较低;若混合管太长,则会因发光体浓度衰减而导致后化学发光信号降低,且影响 分析效率.固定流速为1.2 mL/min,在15~180 cm范围内对混合管的长度进行了选择.结果表明,当 反应管L的长度为130 cm时,具有最大的信噪比. 在反应中,反应介质的碱度通过改变二氯荧光素溶液中NaOH的浓度(0.0001—0.5 mol/L)加以调 节.结果表明,NaOH的浓度为0.03 mo]/L时,后化学发光信号最大,信噪比最高. 对不同浓度组合的二氯荧光素(1.0×10~一3.0×10 moL/L)和NCS(0.01~0.1 mol/L)对化学发 光反应的影响进行了比较.结果表明,当二氯荧光素的浓度为8.0×10 mol/L及NCS浓度为0.05 mol/L时,反应具有最大的化学发光信号和最高的信噪比. 2.2各种含氮有机物的后化学发光行为 考察53种含氮有机物在NCS-二氯荧光素体系中后化学发光的情况.检出具有后化学发光活性的 化合物列于表1;53种化合物结构见Scheme 1和Scheme 2. 从表1中的数据及相关物质的结构可见,在NCS.二氯荧光素体系中,含氮有机物的后化学发光活 性取决于物质分子中的含氮基团.含氮基团与物质后化学发光活性关系的一般规律为:(1)含叔胺基 和仲胺基的有机物具有后化学发光活性,其中含叔胺基有机物的后化学发光活性高于含仲胺基的有机 物;含伯胺基的有机物没有后化学发光活性.硫酸特布他林含有仲胺基,但是没有后化学发光活性. 这可能是N的邻位碳上的官能团的空间位阻较大的缘故.(2)氮原子的邻位原子有双键或氮原子本身 有双键的含氮基团如酰胺基、咪唑基,吡啶基、呱基等一般没有后化学发光活性.盐酸吗啉胍例外,它 的含氮基团是呱基,但却有较弱的后化学发光活性. 在NCS一二氯荧光素体系中具有后化学发光活性的含氮有机物,尤其是含叔胺基的有机物具有较 宽的线性范围和较低的检出限.因此,后化学发光体系有望用于这类物质灵敏的化学发光分析. 2.3后化学发光反应的机理探讨 2.3.1 化学发光反应的动力学性质 利用IFFS—A多功能化学发光检测器的静态测量系统研究了 NCS一二氯荧光素化学发光反应及盐酸氯丙嗪在NCS一二氯荧光素体系中后化学发光反应的动力学性质 (图2).将1.0 mL 0.05 mol/L NCS溶液注入到1.0 mL 8.0×10 mol/L二氯荧光素溶液(0.03 mol/L NaOH)中,立即发生了化学发光反应,检测到化学发光信号(峰1),200 S后反应结束,化学发光信号 回落至基线.此时,向上述反应混合液中注入1.0 mL 1.0×10 g/mL盐酸氯丙嗪,又引发一个新的、 No.1 张慧忠等:一些含氮有机物在Ⅳ一氯代丁二酰亚胺一二氯荧光素体系中的后化学发光反应 53 N~ N L\, ~— H cF ・2Ha Fluphenazine h3 drochloride(1) Thioridazine hydrochloride(2) Chlorpromazine(3)Perphenazine(4) 八N/、] 、c c Trifluoperazme(5) Ofloxacin(6)Levofloxacin h3 drochloride(7) Benzhexol(8)Difenidol hydrochloride(9) H: c 。一 "-H3PO“3 H:O C H3 Bromhexine hydrochloride(10) [topride(1 1) Mosapride citric acid(1 2) Codeine phosphate(13) Ha Cloperastini(14) Atropine(15)Dimenh5 drinate(16)Triprolidine hydrochloride(17) Scheme 1 Structures of amines 1一l7 54 高等学校化学学报 Vo1.31 Cetirizine hydrochl0ride(18)Terramycin(19) Sulpiride(20) Ranitidine(21) Chlorph'eniramme maleate(22) Ketotifen fumarate(23)Tamoxifen citrate(24)Phenoxybenzamme(25) Verapamil(26)Pentoxyverine citrate(27)NH NH Loperamide(28) H Cyproheptadine(29) F H 、 HO/ 、OH △ Benpropefine phosphate(30) Moroxydine(31) NIt2  IGatifloxacin(32) Ciprofloxacin(33) NHgCH2COOH Sisomicin(34) Aciclovir(35) Isoniazid(36) Aminoacetic acid(37) y - N-O o OH 、 — o OH CefiximeO9) OH H H s—H惑H 黼 N\ {N2 VN\ 鼻 0 Cimetidine(40)Hydrochlorothiazide(41) Metformin(42) HN蠹'%C ̄O 0 N 丫NH2 S\ s/ 八 NI-N2 ? /NI-2 Famotidme(46) Dipyridamole(43)Theophylline(44) Ennlapril maleate(45) O NH2 H3C. ̄口。 u,、 ̄ CH3 Carbamazepine(47) Bisacodyl(48)Diclofenac sodium(49) Estazolam(50) HO -3Hzo Colchicme(51) Amoxicillin(52) Scheme 2 Structures of amines 18— 3 Berberme(53) 很强的化学发光反应(峰2),400 S后,反应结束,化学发光信号再次回落至基线.在同样条件下,用 空白溶液代替盐酸氯丙嗪溶液进行试验,未检测到后一个化学发光信号.结果表明,NCS和二氯荧光 素能发生化学发光反应,盐酸氯丙嗪在NCS-二氯荧光素体系中引发的是后化学发光反应. 用其它具有后化学发光行为物质进行实验,与上述结果类似. 2.3.2化学发光反应的发光体用改装的970CRT荧光分光光度计绘制了NCS一二氯荧光素发光反应 No.1 张慧忠等:一些含氮有机物在,v一氯代丁二酰亚胺一二氯荧光素体系中的后化学发光反应 55 当 一 U U Fig・2 Kinetic curve of the chemiluminescence(CL) reactions Fig.3 CL spectra of NCS-dichioro—fluorescein- chlorpromazine hydrochloride reaction Peak 1:Injecting 0.05 mol/L NCS solution into I.0 mL dichloro一 (a)and NCS—dichloro・fluorescein reac・ lfuorescein s0luti0n 0f 8.0×10~mol/L solution;peak 2:injec—irng 1.0 mL of 1.0×10一g/mI chlorpromazine hydrochloride SO— lution into the above reaction mixture solution. tion(西1 和盐酸氯丙嗪在此体系中后化学发光反应的化学发光光谱(图3).可以看出,2个反应的化学发光谱 轮廓相似,最大化学发光波长均为546.1 nm.由此可见,后化学发光反应与NCS一二氯荧光素化学发光 反应具有相同的发光体. 二氯荧光素(0.03 mol/L氢氧化钠)溶液的荧光光谱的最大发射波长为524.6 nm,可以断定NCS一 二氯荧光素反应及盐酸氯丙嗪在NCS.二氯荧光素体系中后化学发光反应的发光体不是二氯荧光素。 在200~800 am范围内对NCS一盐酸氯丙嗪反应产物进行扫描,结果没有观察到荧光发射,这表明其后 化学发光反应的发光体也不是NCS.盐酸氯丙嗪反应产物.NCS.二氯荧光素反应产物和NCS一二氯荧光 素一盐酸氯丙嗪反应产物的荧光光谱(图4)表明,二者的最大荧光发射波长均为546.1 nm,与其反应的 最大化学发光波长相同,而524.6 nm处没有出现二氯荧光素的特征荧光峰.这说明在NCS一二氯荧光 素反应中,二氯荧光素被NCS完全氧化,反应产生的中间体可能是其化学发光反应的发光体.此中间 体也应是盐酸氯丙嗪在NCS一二氯荧光素体系中后化学发光反应的发光体.连续测定NCS.二氯荧光素 反应混合物的荧光光谱(图5),结果发现,随着反应时间的延长,546.1 nm处的荧光峰逐渐降低,10 arin后,完全消失,这表明此发光体是不稳定的. 量 0 a 2 0 三 山 .Fig.4 Fluorescence spectra of NCS-dichloro- luoresceifn reaction Fig.5 Fluorescence spectra of the products at different time 。.[NCS(0.05 mol/L)+diehloro—lfuorescein(8.0×10一 mol/ NCS(0.05 mol/L)+ehlorpromazine hydrochloridef 8.0×10一 mol/mL) reaction. mL)]+ehlorpromazine hydrochloride(1.0×10 g/mL); b.NCS(0.05 moL/L)+dichloro.fluoreseein(8.0×10一 molfmL). 在NCS.二氯荧光素体系中用枸橼酸喷托维林和盐酸洛哌丁胺进行实验,得到了同样的结果.可以 推测,其它具有后化学发光活性的含氮有机物都能被NCS氧化,其后化学发光反应都有相同的发光 体——Ncs.二氯荧光素反应的中问产物. 2.3.3后化学发光反应可能的机理 在碱性条件下,NCS水解产生具有氧化能力的次氯酸 ;二氯 高等学校化学学报 Vol_3l 荧光素被次氯酸氧化并且产生激发态的中间产物,当激发态的中间产物回到基态时,发出546.1 nm的 化学发光;当向充分反应后的溶液中加入分析物时,溶液中剩余的次氯酸氧化分析物并释放一定的能 量,溶液中存在的中间产物吸收能量,再次被激发,激发态的中间产物回到基态时产生了后化学发光. 反应式如下:NCS+OH一 NHS+C10一,C10一+Dichlorofluorescein Ene gy(E),E+P—}P Product (P ),P P+ (Amax=546.1 nm),C10一+Analyte P+ (A…=546.1 nm). 综上,构建的NCS一二氯荧光素一含氮有机物后化学发光新体系对于丰富化学发光分析研究的内容 以及扩大化学发光分析的应用范围都有一定的意义. 参考文献 HE Zhi—Ke(何治柯),LUO Qing—Yao(罗庆尧),ZENG Yun—E(曾云锷) Journal of Instrumental Analysis(分析测试学报)[J] 1997,16(1):72—84 [2] GUO Li-Li(郭丽丽),XU Chun—Li(许春丽),LI Bao.Xin(李保新),et a1. Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J] 2007,28(6):1o43一lo48 [3]XUE Bing-Chun(薛冰纯),WANG Tao(王滔),LIU Er—Bao(刘二保).Spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学与光谱分析)[J], 2006,26(5):816—82O [4]Zhang Q.L.,Li J.,Ma T.T.,et a1..Food Chemistry[J],2008,111(2):498-_502 [5]Giuseppe L.,Ana M.G.C.,Jorge J.s.C.,et a1..Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis[J],2008,46(2):381-385 [6]Chen J.,Bai J..Speetrochimiea Acta,Part A[J],2008,71(3):989--992 [7]wu Dan—Ning,ANG Xu,LIN Jin—Ming.Chinese J.Chem.[J],2006,24(1):65—71 [8]DU Jian Xiu(杜建修),LIU wen—Xia(刘文侠),LU Jiu—Ru(吕九如).Acta Chmica Sinica(化学学报)[J],2004,62(14):1323一 l326 [9]LIU Qing-Hui(刘清慧),叫Jiu—Ru(吕九如),FENG Na(冯娜).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J],2006, 27(6):1036--1041 [10]MA Ming-Yang(马明阳),L0 Jiu—Ru(吕九如).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J],2007,28(3):436—4_40 [11]Sun S.W.,Lu J.R..Ana1.Chim.Acta[J],2006,580:9—13 [12]Nie F.,Lu J.R..Ana1.Chim.Acta[J],2007,592:l68—172 [13]Nie F.,Lu J.R..Talanta[J],2008,74:1242—1246 [14]LIU Rui-Xia(刘瑞霞),L0 Jiu—Ru(吕九如).Chinese J.Analytical Chemisty(分析化学)[J].2009,37(2):267—270 r[15]Msaneh S.,Mohammad A.K..Talanta[J],2002,57(3):491_500 Post-chemluminescence Reaction of Some Nitrogenous Organic Compounds in the N—Chlorosucciiminde-・dichlorofluorescein System ZHANG Hui.Zhong ,NIE Fei ,LI3 Jiu.Ru (1.School ofChemistry and Material Science,Shaanxi Normal University,Xi an 710062,China; 2.Ir ̄titute ofAnalytical Sciece,Nornthwest University,2(5 an 710069,China) Abstract The post—chemiluminescence behavior of fity three kinds of nitrogenous organic compounds was fstudied in the N—chlorosuccinimide—dichlorofluorescein system.Many substances were found to have the post— chemiluminescence activity in the system.After the analysis for the structure of these nitrogenous organic com— pounds,it was found that the state of the N atom in the molecules was important to the post・chemilumines— cence activity and the post-chemiluminescence intensity of the nitrogenous organic compounds.The possible reaction mechanism of the post・-chemiluminescence reaction was proposed based on the studies of the chemilu・・ minescence kinetic characteristics,the chemiluminescence spectra and the fluorescence spectra of some related substances.The application value of these post—chemiluminescence reactions in analytical chemistry was estimated. Keywords Post—chemiluminescence;N-Chlorosuccinimide;Dichlorofluorescein; Nitrogenous organic compound (Ed.:H,J,Z) 

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