10,10′-二甲基-3,3′-二磺酸基-9,9′-双吖啶的电致化学发光行为

1 绪论1.1 常见的化学发光试剂及其特点化学发光按其反应介质的状态，分为气相化学发光和液相化学发光两大类。

NO，NO2，SO2等气相化学发光测定体系常应用于大气污染物测定；液相化学发光中常用的试剂有鲁米诺、光泽精、吖啶酯、过氧草酸酯、洛粉碱、1，2二氧杂环丁烷等，主要用于过氧化氢、金属离子，以及有机化合物的测定。

鲁米诺类、过氧草酸酯类、吖啶酯类发光试剂是实际分析测定中常用的几种重要发光试剂，在药物分析，环境监测和食品分析方面有着广泛的应用[1]。

近年来，随着化学发光应用技术及仪器的发展，尤其是化学发光试剂修饰，以及化学发光与其它分析检测技术的联用，大大拓展了化学发光分析检测技术的应用领域。

1.1.1 鲁米诺化学发光体系鲁米诺(Luminol)化学名为(5-氨基-2，3-二氢1，1二杂氮萘二酮，又名3—氨基邻苯二甲酞阱)，化学结构见图1.1。

其结构简单、易于合成、性质稳定、无毒、环境友好、水溶性好，是应用最多的化学发光试剂之一。

NH2ONHNHO图1.1 鲁米诺的化学结构Fig 1.1 The Structure of Luminol鲁米诺的化学发光性质最早于1928年被Albrechi H O发现，他发现鲁米诺在碱性溶液中，加入过氧化氢可观测到微弱的发光现象，在此基础上加入适当的氧化剂和催化剂，可以大大提高其化学发光强度。

过氧化氢酶、辣根过氧化酶、铁盐、锰盐、过渡金属离子、氨基配合物等均可以作为催化剂或氧化剂增强鲁米诺的化学发光，因此，根据化学发光检测分析的原理，由于上述物质影响了鲁米诺的化学发光速率，并进而影响其化学发光强度，使得鲁米诺可以用于上述物质的分析检测[2-3]。

鲁米诺的化学发光机理通常被认为已经被研究得比较透彻，但实际上，其被氧化中间产物还没有得到统一的结论，只是确定了其最终发光的物质为氨基邻苯二甲酸盐离子。

鲁米诺的化学发光机理如图1.2所示。

鲁米诺可以用于金属离子的含量测定，测定海水中铁离子的含量的方法已经得到建立起来，并应用于海洋环境监测，另外，鲁米诺在过渡金属检测方面也得到了大量的应用；除了过渡金属离子之外，镁离子，钡离子，钙离子等碱土金属离子也可以利用鲁米诺化学发光体系进行检测[4]。

化学发光及生物发光的原理及其应用第一部分概述化学发光 (ChemiLuminescence ，简称为 CL) 分析法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。

化学发光与其它发光分析的本质区别是体系产生发光 ( 光辐射 ) 所吸收的能量来源不同。

体系产生化学发光，必须具有一个产生可检信号的光辐射反应和一个可一次提供导致发光现象足够能量的单独反应步骤的化学反应。

化学发光体系用化学式表示为：依据供能反应的特点，可将化学发光分析法分为： 1 ）普通化学发光分析法 ( 供能反应为一般化学反应 ) ； 2 ）生物化学发光分析法 ( 供能反应为生物化学反应；简称 BCL) ； 3 ）电致化学发光分析法 ( 供能反应为电化学反应，简称ECL) 等。

根据测定方法该法又可分为：1 ）直接测定 CL 分析法；2 ）偶合反应 CL 分析法 ( 通过反应的偶合，测定体系中某一组份；3) 时间分辨 CL 分析法 ( 即利用多组份对同一化学发光反应影响的时间差实现多组份测定 ) ；4 ）固相、气相、掖相 CL 。

分析法；5 ）酵联免疫 CL 分析法等。

化学发光的系统一般可以表示为：在整个的检测系统中其关键的部分为 PMT ，其直接影响到仪器的检测性能，其最高检测极限为 10 － 22 mol/L 。

不同型号的仪器其检测技术不一样，但基本原理都是利用待测组份与体系的化学发光强度呈线性定量关系，而化学发光强度随体系反应进行的速度增强或衰弱。

记录仪记录峰形，以峰高定量，也可以峰面积定量。

因化学发光多为闪烁式发光 (1—2s 左右 ) ，故进样与记录时差短，分析速度快。

第二部分、化学发光常用的化学试剂及其原理化学发光是某种物质分子吸收化学能而产生的光辐射。

任何一个化学发光反应都包括两个关键步骤，即化学激发和发光。

三螺旋DNA电致化学发光生物传感器的组装与表征杨云旭;叶素娟【摘要】A novel ECL-triplex biosensor based on the ferrocene quenching of tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium uminescence was developed. First the DNA tagged with tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium was self-assembled onto the surface of gold electrodes. And then it hybrided with a specific sequenceof DNA and ferrocene labeled DNA, in the presence of binding agent to form the structure of triplex DNA. The concentration of the synthesized of luminous markers was calibrated, and the probe solution was characterized, and the binding agent was choosed. Finally a viable triplex DNA biosensor was constructed.%以三氯化钌水合物为原料,合成了联吡啶钌配合物,将标记联吡啶钌的DNA自组装到金电极上,在绑定剂存在的条件下与特定序列的DNA、标记二茂铁羧酸的DNA杂交,形成三螺旋DNA结构.基于二茂铁对联吡啶钌电致发光的猝灭作用,将电致化学发光技术与三螺旋DNA杂交技术相结合,组装了一种新颖的三螺旋电致化学发光生物传感器,利用紫外可见光谱法、交流阻抗技术和电致发光方法对合成的发光标记物的浓度进行了标定,对传感器的组装过程进行了表征,并对绑定剂进行了优化选择,形成了三螺旋DNA生物传感器,将为生物活性分子检测提供一种有效的途径.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】6页(P48-52,56)【关键词】电致化学发光;生物传感器;三螺旋DNA;二茂铁羧酸;联吡啶钌【作者】杨云旭;叶素娟【作者单位】青岛科技大学化学与分子工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学化学与分子工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】O482.5三螺旋结构是在DNA双螺旋结构的基础上形成的，三链区的三条链均为同型嘌呤（homopurine－HPu）或同型嘧啶（homopyrimidine－HPy），根据三条链的组成及相对位置又可分为Pu－Pu－Py和Py－Pu－Py 2种类型（Pu代表嘌呤链，Py代表嘧啶链）。

专利名称：一种含有9，9‑二甲基吖啶单元的有机热致延迟荧光材料的制备及其应用
专利类型：发明专利
发明人：崔雨婷,刘建辉,闵祥婷
申请号：CN201710186169.4
申请日：20170327
公开号：CN106946777A
公开日：
20170714
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于有机发光材料领域，提供了一种含有9，9‑二甲基吖啶单元的有机热致延迟荧光材料的制备及其应用。

以高亲电性的间苯二氰作为电子受体，引入具有强吸电子能力的氰
基，9，9‑二甲基吖啶作为电子给体，且采取间位的连接方式，获得了发光性能优良的有机小分子热致延迟荧光材料，打破了人们常采取对位连接的思维。

该类含有9，9‑二甲基吖啶单元且以间位连接方式的有机热致延迟荧光材料可用于蒸镀器件。

与此同时，该类有机热致延迟荧光材料产率高，热稳定性高，易于成膜，具备实际大规模生产及应用的优势。

本发明的掺杂材料应用于电致发光器件中，可获得高效的电致发光性能。

申请人：大连理工大学
地址：124221 辽宁省盘锦市辽东湾新区大工路2号
国籍：CN
代理机构：大连理工大学专利中心
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化学发光-吖啶酯，鲁米诺化学发光 (ChemiLuminescence ，简称为 CL) 分析法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。

化学发光与其它发光分析的本质区别是体系产生发光 ( 光辐射 ) 所吸收的能量来源不同。

体系产生化学发光，必须具有一个产生可检信号的光辐射反应和一个可一次提供导致发光现象足够能量的单独反应步骤的化学反应。

一个化学反应要产生化学发光现象，必须满足以下条件：第一是：该反应必须提供足够的激发能（对于蓝光发射需300kj.mol-1,红光需150kj.mol-1），导致电子从基态跃迁至激发态。

第二是：化学反应的能量至少能被一种物质所说接受并使之生成激发态。

第三是：处于激发态的分子或原子必须具有一定的化学发光量子效率时期能释放出光子，或能转移它的能量给另一个分子使之处于激发态并使发出光子化学发光反应的发光效率是指发光剂在反应中的发光分于数与参加反应的分子数之比。

对于一般化学发光反应，值约为 10 － 6 ，较典型的发光剂，如鲁米诺，发光效率可达 0 . 01 ，发光效率大于 0 。

01的发光反应极少见。

现将几种发光效率较高的常用的发光剂及其发光机理归纳如下。

1. 鲁米诺及其衍生物鲁米诺（3—氨基—邻苯甲酰肼,1）,异鲁米诺（2）及其衍生物（如氨基丁基乙基邻苯甲酰肼，ABENH,3）在发光分析中被使用。

鲁米诺在碱性条件下可被一些氧化剂氧化，发生化学发光反应，辐射出最大发射波长为 425nm 的化学发光。

在通常情况下鲁米诺与过氧化氢的化学发光反应相当缓慢，但当有某些催化剂存在时反应非常迅速。

最常用催化剂是金属离子，在很大浓度范围内，金属离子浓度与发光强度成正比，从而可进行某些金属离子的化学发光分析，利用这一反应可以分析那些含有金属离子的有机化合物，达到很高的灵敏度。

鲁米诺与不同氧化剂的发光体系应用鲁米诺俗名发光氨，因其结构简单、易合成、水溶性好，以及发光量子效率高等特点，常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末，是一种比较稳定的化学试剂，也是常用的液相化学发光试剂之一。

通常用于酶促化学发光实验以及刑侦上的微量血迹检测。

由于其结构简单、易合成、发光量子效率高的特点，现也被用于蛋白质印迹试验中。

鲁米诺化学发光体系的分析应用主要基于以下几个方面。

一、鲁米诺-过氧化氢化学发光体系应用最为广泛。

许多过渡金属离子对鲁米诺-过氧化氢化学发光反应具有很好的催化作用。

1. 在铁蛋白催化下，产生很强的化学发光信号，建立简便灵敏的检测铁蛋白的化学发光方法，为铁蛋白作为纳米粒子标记物及直接检测提供一种新的途径。

2. 测定雌性激素的流动注射化学发光方法。

在碱性条件下，金银复合纳米粒子能显著地增强鲁米诺-过氧化氢化学发光，而雌性激素能明显地抑制该体系的化学发光强度，建立了测定天然雌激素(雌酮、雌二醇和雌三醇)的化学发光方法。

该方法已用于孕妇尿样中雌激素总量的测定。

3. 基于人的血清白蛋白对鲁米诺-过氧化氢-叶绿素铜钠化学发光体系的抑制作用，采用流动注射技术建立了一种简单、快速、可连续测定人的血清白蛋白的新方法。

二、鲁米诺-高碘酸钾化学发光体系。

在碱性介质中，镧对鲁米诺-高碘酸钾体系的化学发光反应有显著的增敏作用。

据此，建立了测定镧的反相流动注射化学发光新方法，并将此法用于合成样品的测定。

三、鲁米诺-高锰酸钾化学发光体系。

高锰酸钾是化学发光反应中常用的强氧化剂。

1. 在碱性介质中，n-甲基氨基甲酸酯类农药，西维因、克百威和灭虫威对luminol-kmno化学发光体系有增强作用，结合反相高效液相色谱法分离并同时测定了三种农药在水样和蔬菜中的残留量。

2. 利用高锰酸钾-鲁米诺后化学发光体系，建立了测定奋乃静的高选择性分子印迹-后化学发光分析方法，所建方法的线性范围为，检出限为3×10g/l，已用于人尿液中奋乃静含量的测定。

化学发光常用的氧化剂
1、酶促反应发光剂利用标记酶（辣根过氧化物酶和碱性磷酸酶）的催化作用，使发光剂（底物）发光。

辣根过氧化物酶催化的发光剂为鲁米诺及其衍生物；碱性磷酸酶催化的发光底物为AMPPD。

2、直接化学发光剂在发光免疫分析过程中不需酶的催化作用，直接参与发光反应，可直接标记抗原或抗体。

吖啶酯是目前常用的直接标记发光剂。

①吖啶酯：在碱性条件下被H2O2氧化时，发出波长为470nm的光，其激发态产物N-甲基吖啶酮是该发光反应体系的发光体。

②三联吡啶钌：电化学发光剂，和电子供体三丙胺（TPA）在阳电极表面可同时失去一个电子发生氧化反应。

化学发光试剂吖啶酯概述：吖啶酯是一类可用作化学发光标记物的化学物质，在碱性H2O2溶液中，吖啶酯的分子受到过氧化氢离子进攻时，吖啶环上的取代基能与吖啶环上的C-9和H2O2(过氧化氢)形成不稳定的二氧乙烷(此二氧乙烷可迅速分解为CO2和电子激发态的N-甲基吖啶酮，当回到基态时发出光子)，则这类取代吖啶化合物可做为化学发光标记物。

一、发光机理：根据取代基的不同，常用作化学发光标记物的吖啶取代物分为两类:吖啶酯和吖啶磺酰胺。

它们的结构中都有共同的吖啶环。

它们的发光机理相同:在碱性H2O2溶液中，分子受到过氧化氢离子进攻时，生成不稳定的二氧乙烷，此二氧乙烷分解为CO2和电子激发态的N-甲基吖啶酮，当其回到基态时发出最大发射波长为430nm的光子。

二、用途:化学发光试剂，吖啶酯类、1，2-二氧杂环丁烷类及过氧草酸酯类等化学发光体系，化学发光法与高效液相色谱、传感器技术以及流动注射技术等其他技术的联用，因具有分析速度快、设备简单、灵敏度高及线性范围宽等优点，已经广泛应用于化学食品安全、生物医学、环境检测等领域。

三、特点:1、发光反应中在形成电子激发态中间体之前，联结于吖啶环上的不发光的取代基部分从吖啶环上脱离开来，即未发光部分与发光部分分离，因而其发光效率基本不受取代基结构的影响。

2、吖啶酯或吖啶磺酰胺类化合物化学发光不需要催化剂，在有H2O2的稀碱性溶液中即能发光。

因此应用于化学发光检测具有许多优越性。

四、优点:1、背景发光低，信噪比高;2、发光反应干扰因素少;3、光释放快速集中、发光效率高、发光强度大;4、易于与蛋白质联结且联结后光子产率不减少;5、标记物稳定(在2-8℃下可保存数月之久)。

6、这类化合物的发光为闪光型，加入发光启动试剂后0.4s左右发射光强度达到最大，半衰期为0.9s左右。

因此吖啶酯或吖啶磺酰胺是一类非常有效、非常好的化学发光标记物。

五、应用吖啶类化学发光体系因无需催化剂、反应条件温和、重现性好等优点，被广泛应用于无机有机化合物、生物及药物分析等领域。