主题：【转帖】化学发光浅谈（一）

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发表于：2007/10/25 11:07:00 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

地球上的生命离不开光的存在，从古代发现萤火虫发光以来，人们对自然界中发光现象的研究已有几个世纪，发光是指一种物质由电子激发态回复到基态时，释放出的能量表现为光的发射。通常人们将其分为光照发光、生物发光与化学发光。光照发光是发光剂经短波长入射光照射后进入激发态，当恢复至基态时发出较长波长的可见光；生物发光是反应底物在荧光素酶的催化下利用ATP产能，生成激发态的氧化荧光素，后者在恢复到基态时多余的能量以光子形式放出；化学发光是在常温下由化学反应产生的光的发射，这是一个多步骤的过程。分析化学典型生物发光：萤火虫荧光素-萤光素酶-磷酸三腺苷体系，该体系是在有氧及镁离子参与的条件下，萤火虫荧光素与荧光素酶健合，快速形成激发态三元配合物，该激发态三元配合物恢复到基态时便产生光的发射。该反应的发光量资产率最高可达98%，已广泛用于ATP的测定，灵敏度达到10-19mol，在生物医学科学、生命科学、宇宙科学、药物学和农业生物学方面都有很成功的应用。
由此我们可以看出，生物发光其实就是在生物体内的化学发光现象，到十九世纪末人们开始将其与简单的有机反应相联系。1877年，Radzisewski等发现咯粉碱在碱性介质中与过氧化氢等进行氧化还原时，有光子产生(发绿光)；1905年，咯粉碱类似物的发光现象被报道；Albrecht于1928年证明了鲁米诺在碱性介质中具有发光作用；Glue和Petsh在1 935年第一个报告了光泽精在碱性条件下与过氧化氢反应产生化学发光；到19世纪60年代，随着PMT的出现和应用，人们发现越来越多的有机反应伴随有化学发光现象。
从机制上讲化学发光的是某些化合物可以利用化学反应产生的能量使其产物分子或反应中间态分子上升至电子激发态。当此产物分子或中间态分子衰退至基态时，以发射光子的形式释放能量（即发光）。
化学发光可以分为直接发光和间接发光。
直接发光是最简单的化学发光反应，有两个关键步骤组成：即激发和辐射。如A、B两种物质发生化学反应生成C物质，反应释放的能量被C物质的分子吸收并跃迁至激发态C*，处于激发的C*在回到基态的过程中产生光辐射。这里C*是发光体，此过程中由于C直接参与反应，故称直接化学发。
间接发光又称能量转移化学发光，它主要由三个步骤组成：首先反应物A和B反应生成激发态中间体C*(能量给予体)；当C*分解时释放出能量转移给F(能量接受体)，使F被激发而跃迁至激发态F*；最后，当F*跃迁回基态时，产生发光。
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, 并由某一步骤单独提供, 因为前一步反应释放的能量将因振动弛豫消失在溶液中而不能发光; 第二是要有有利的反应过程, 使化学反应的能量至少能被一种物质所接受并生成激发态; 第三是激发态分子必须具有一定的化学发光量子效率释放出光子, 或者能够转移它的能量给另一个分子使之进入激发态并释放出光子。
前面已经提到了有机化合物的化学发光，其实很多无机化合物也能产生化学发光，在此列举了几个例子，其中含硫化物、含氮化合物的化学发光已被用作于气相色谱的检测；有机物中以下几类均有化学发光现象，其中烃类也是多用于气相色谱的检测。
较为典型的化学发光反应主要有以下几个：
1、鲁米诺的化学发光反应
2、光泽精的化学发光反应
3、过氧化草酸酯的化学发光反应
4、邻菲罗林的化学发光反应
5、萤火虫发光
6、细菌发光

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