有機試劑,熒光試劑

1、第五章 熒光試劑,熒光的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展 熒光產(chǎn)生的理論基礎 分子熒光光譜熒光強度、熒光量子產(chǎn)率和熒光壽命 有機試劑結(jié)構(gòu)與熒光的關(guān)系 代表性熒光試劑,熒光的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展,十六世紀被發(fā)現(xiàn)，但對熒光的產(chǎn)生原理和條件1852年Stokes考察奎寧和葉綠素熒光 發(fā)現(xiàn)熒光波長比照射光波長要長，認定是物質(zhì)吸收光后重新發(fā)射出的光，，提出了“熒光” 1867 Goppetsroder 桑色素熒光檢測鋁二十世紀初，已熒光素、稠環(huán)芳烴及

2、曙紅等600余種化合物有熒光1924年 Wawwillous測定熒光產(chǎn)率1926年 Gavila對熒光壽命進行了測定,熒光產(chǎn)生的理論基礎,基態(tài)和激發(fā)態(tài)單重態(tài)（S)和三重態(tài) (T),熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜,λem>λex 斯托克斯（stokes）位移,熒光強度、熒光量子產(chǎn)率和熒光壽命,熒光強度 F= 2.3ФFIoεbc F—熒光強度；ФF—熒光量子產(chǎn)率，Io—照射到被測物質(zhì)上的光強度；ε—該物質(zhì)的

3、摩爾吸光系數(shù)；b—檢測池厚度；c—物質(zhì)濃度,熒光量子產(chǎn)率,,熒光量子產(chǎn)率與熒光強度的區(qū)別,熒光量子產(chǎn)率是熒光物質(zhì)的固有屬性其與物質(zhì)濃度無關(guān)熒光強度與物質(zhì)濃度有密切關(guān)系同濃度下，熒光量子產(chǎn)率高的熒光越強（排出外界條件影響）,熒光壽命,熒光壽命（τ） lnFo-lnFτ=-t/τ Fo和Fτ分別代表t=0和t=τ時的熒光強度，通過實驗測量不同時間的Ft值，確定lnFt—t的關(guān)系曲線，應為直線直

4、線斜率就是熒光壽命用式子τ=10-5/εmax估計熒光壽命，εmax為最大吸收波長下的摩爾吸光系數(shù)，如S0-S1躍遷的ε值一般為103，估計熒光壽命是10-8s.,影響有機化合物熒光的有機試劑結(jié)構(gòu)因素,分子共軛體系 共軛大π鍵共平面程度及其剛性.取代基 影響雜原子影響分子離子化對熒光的影響 立體結(jié)構(gòu),分子共軛體系大小對熒光的影響,有機熒光團 能發(fā)射出熒光的共軛π鍵的基團（-CH=CH-）n（n>2），苯，萘，

5、對苯二醌，苯并雜環(huán)、吡喃酮以及占噸酮基團 共軛體系越大，熒光量子強度越高,,對于稠環(huán)芳烴，具有相同芳香環(huán)數(shù)的化合物，芳環(huán)的連接和排列順序不同，化合物的有關(guān)熒光性能也不同芳環(huán)直線性排列的化合物的熒光發(fā)射波長比非線性排列的波長要長芳香環(huán)數(shù)越多，共軛體系越大，熒光越強 芳香環(huán)或共軛體系增加到一定程度，只是熒光發(fā)射波長向長波紅移，ФF不再增加，還可能降低,共軛大π鍵共平面及其剛性的影響,有機分子具有共軛平面結(jié)構(gòu)才顯示出熒光特性分子的共

6、軛體系必須具備共平面性 共軛體系的平面結(jié)構(gòu)還要有一定程度的剛性,取代基的影響,取代基種類的影響 取代基有推電子取代基和吸電子取代基推電子取代基：-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR（R=-CH3、-C2H5等吸電子取代基：C=O、-NO2，-COOH，-CHO、-COR（R=-CH3，-C2H5等）、-N=N-、鹵素（-F，Cl，Br，I）等 推電子取代基增強熒光,推電子取代基增強熒光,取代基中O或N上的孤對電子參

7、與有機熒光分子的共軛大π鍵，擴大共軛體系 波長紅移，熒光強度明顯增加 極性溶劑中易形成氫鍵，強酸中易質(zhì)子化，堿性介質(zhì)中可離解出H質(zhì)子化試劑分子帶正電，使熒光減弱離解出H試劑分子帶負電荷，熒光增強,吸電子取代基 減弱熒光,類取代基中的n電子躍遷到π*屬于禁阻躍遷 ，激發(fā)態(tài)分子數(shù)較少 S1－T1的體系間跨越占優(yōu)勢，激發(fā)態(tài)分子放出光子的數(shù)大為減少，使熒光減弱 －CN氰基（-C≡N）是不飽和取代基，它應使取代的化合物熒光減弱，但實

8、際結(jié)果是表現(xiàn)出推電子的效果—熒光增強－F雖是吸電子取代基，但增強熒光,,磺酸基含有不飽和鍵，表現(xiàn)出吸電子性能，應減弱熒光但它易離解出H帶負電荷，又體現(xiàn)出推電子的行為，使熒光增加增減相低，磺酸根的引入一般無顯著熒光變化，最明顯的是試劑水溶性的增加,取代基數(shù)量及其所處位置的影響,對于不同的發(fā)光母體，同類取代基所處位置不同所表達的熒光強弱變化規(guī)律也不相同 小體積取代基所貢獻的共軛效應小只是體現(xiàn)出其電荷影響大的取代基如苯或乙炔基苯，其

9、共軛效應大，取代后擴大共軛體系，熒光增強的效應大于其吸電子使熒光減弱的效應 結(jié)果是取代后的熒光強度不是減弱而是大大增強,兩類取代基共同作用,推電子基和吸電子基共存時，推電子基結(jié)合在對于吸電子基共振電子密度減小的原子上，構(gòu)成熒光性7-羥基香豆素（ФF =0.37） 6-和8-羥基取代香豆素無熒光 4-甲基-7-羥基香豆素則因甲基的超共軛效應使熒光增強（ФF =0.41）,,兩個以上推電子基同時取代，化合物的熒光會

10、受到抑制 如 甲氧基苯的ФF是0.29 1，4-二甲氧基苯的ФF是0.21， 再如 甲苯的ФF是0.17 對甲酚的ФF等于0.09，,（取代基）加重效應對熒光的影響,加重效應減弱熒光,ФF是0.22，ФP（磷光量子產(chǎn)率）是0.14,ФF等于10-5，ФP變?yōu)?.43,芳香環(huán)中雜原子的影響,增強或減弱熒光，看雜原子化合物結(jié)構(gòu) 吡咯、噻

11、吩及呋喃熒光量子產(chǎn)率很小 ，苯并后的吲哚、硫茚及苯并呋喃熒光大大增強 n——π*躍遷變?yōu)?π——π*躍遷,問題：從分子結(jié)構(gòu)和光譜特性討論有機顯色劑和熒光試劑的聯(lián)系與區(qū)別。,ФF 0.86,ФF約1.0,ФF 0.90,.分子離子化對熒光的影響,分子離子化對熒光影響很大,*熒光試劑在不同酸度下離子化產(chǎn)物的熒光強度大小不同*選擇適宜條件，使試劑有最大熒光強度，以便于高靈敏檢測,分子的立體結(jié)構(gòu)也影響 熒光,1，2-二苯乙烯反式具有較強的熒

12、光，順式則無熒光,無機離子的主要有機熒光試劑,鈣黃綠素 類似物,2，2-ˊ二羥基偶氮苯同系物,,西夫堿和腙類,,.2-羥基-1-萘甲醛縮氨基硫脲 0.03-0.7μgGa/ml，λex/λem=412nm/470nm,3-羥基皮考啉醛縮-2-吡啶腙（38）在pH4.7熒光測定Al3+，檢測限小于2ng,芐基-2-吡啶酮-2-喹啉腙（37）可以熒光測定10ng的鋅,8-羥基喹啉（HQ）和8-羥基喹啉-5-磺酸（HQS,,β-二酮類

13、,,黃酮類,蒽醌類,,三苯甲烷占噸酮類,酸性化合物 1.熒光素同系物曙紅和二溴熒光素 2.苯芴酮同系物堿性化合物 羅丹明6G>丁級羅丹明B>羅丹明4G>羅丹明3B>羅丹明B 還有卟啉,某些無機陰離子和小分子的熒光試劑,測定亞硝酸根2，3-二氨基萘 1，2-二氨基-5，7-萘二磺酸,λex/λem=298nm/429nm ，不需萃取，檢測限達到0.09ng/ml,2，3-二氨基萘與Se

14、（IV）形成硒唑測硒，λex/λem=366nm/520、560nm，測定范圍0.4-6.0ng/ml,與NO形成熒光素三氮唑檢測生物體內(nèi)的NO，檢測限為5nmol/L,檢測限1μmol/L,2-苯乙酰-1，3-茚滿二酮-1-腙（2-DBIH）測定溴氧（O3）的熒光試劑，基于在三氯甲烷中溴氧與1，2-二-（4-吡啶基）乙烯反應生成4-甲?；拎ぃ?-甲?；拎づc2-DBIH反應生成熒光產(chǎn)物，λex/λem=468nm/536nm ，檢

15、測限0.02μg,*在過氧化酶的存在下，過氧化氫（H2O2）氧化7-羥基-6-甲氧基香豆素（莨菪亭，58）并使其熒光下降，據(jù)此可以測定H2O2，檢測限10-10mol[118].還原劑會影響這一反應的進行*在微堿性（pH7.2）溶液中，有過氧化酶存在，H2O2會氧化二乙酰二氯二氫熒光素為強熒光的化合物，用于測定2×10-11-3×10-10mol/ml[,*熒光素-乙酸汞在堿性溶液中具有熒光，λex/λem=49

16、9nm/520nm，加入S2-后，熒光減弱，可測定微量硫*四氯熒光素汞化合物也用于測定硫化物,測定某些有機物、藥物等的熒光試劑,蒽酮測定丙三醇λex/λem488nm/575nm，測定10-75μg 丙三醇在濃H2SO4中脫水成丙烯醛,水楊醛與肼反應生成的席夫堿水楊醛縮連氮 ，測定肼,脫氫抗壞血酸與鄰苯二胺反應生成具有藍色熒光的化合物，λex/λem=350nm/430nm，可測定0.3pmol-10nmol/L的抗壞血酸,甲醛、