化学发光剂鲁米诺的合成

天狼晓月

化学发光剂鲁米诺的合成
发表时间：2007-10-8 12:14:00


目的原理

了解鲁米诺化学发光的原理。

许多化学反应都是以发热的形式释放能量，也有一些化学反应主要是以光的形式释放能量，鲁米诺(Luminol)在碱性条件下与氧分子的作用就是一个典型的化学发光例子。一般认为，鲁米诺在碱性溶液中转化为二价负离子，后者与氧分子反应生成一种过氧化物，过氧化物不稳定而生分解，导致形成一种具有发光的电子激发中间体。现已证实，发光体是3-氨基邻苯二甲酸盐二价负离子的激发单线态。当激发单线态返回至基态，就会产生荧光。激发态中间体也可将能量传递至激发能量较低的受体分子，受激发的受体分子再通过发出荧光释放能量恢复至基态。不同受体分子的激发态能量的差异使得其发出的荧光各不相同，这些现象在本实验中都可观察得到。

仪器药品

3-硝基邻苯二甲酸：13g(0.0062mol)；10%水合肼：2.0ml(0.0063mol)；二缩三乙二醇：4ml；10%氢氧化钠水溶液：6.5ml；二水合连二亚硫酸钠：4g(0.019mol)；冰醋酸2.6ml；氢氧化钾15g；二甲亚砜25ml。

过程步骤

将1.3g3-硝基邻苯二甲酸和2ml10%的水合肼置入25ml吸滤管中，用酒精灯对吸滤管加热至固体溶解。

然后加入4ml二缩三乙二醇，将吸滤管垂直固定在铁架台上，投入一粒沸石，插入温度计。将吸滤管的支口通过安全瓶与水泵相连接。打开水泵，用酒精灯对吸滤管直接加热，吸滤管内反应剧烈沸腾，蒸出的水蒸气由侧管抽出。大约5分钟后，温度快速升至200℃以上。继续加热，使反应温度维持在210～220℃约2分钟，打开安全瓶上活塞，使反应体系与大气相通，停止加热和抽气。让反应物冷却至100℃，加入20ml热水(加热后再冷却，所获粗产物容易过滤)，进一步冷却至室温，过滤，收集浅黄色晶休，即得5-硝基邻苯二甲酰肼中间体，中间体不需干燥即可用于下一步的反应。

将5-硝基邻苯二甲酰肼中间体转入到试管中，加入6.5ml10%氢氧化钠的水溶液，用玻璃棒搅拌使固体溶解。加入4g二水合连二亚硫酸钠，然后加热至沸腾并不断搅拌，保持沸腾5min。稍冷却，加入2.6ml冰醋酸，继而在冷水浴中冷却至室温，有大量浅黄色晶体析出。过滤，水洗3次，再抽干，收集最终产物5-氨基-邻苯二甲酰肼(鲁米诺)。取少许样品经干燥后测定溶点。

5-氨基邻苯二甲酰肼呈黄色晶体。mp.319～320℃。

记录5-氨基邻苯二甲酰肼的红外光谱。

在250ml锥形瓶中，依次加入15g氢氧化钾、25ml二甲亚砜和0.2g未经干燥的鲁米诺，盖上瓶塞。然后剧烈摇荡，使溶液与空气充分接触。此时，在暗处就能观察到从锥形瓶中发出的微弱蓝色荧光。继续摇荡并不时地打开瓶塞，让新鲜空气进入瓶内，瓶中的荧光会变得越来越亮。

若将不同荧光染料(1～ml)分别溶于2～3ml水中，并加入到鲁米诺二甲亚砜溶液中，盖上瓶塞，用力摇动，在暗室里使可以观察到不同的荧光。部分结果如下

无染料：蓝白色；曙红：橙红色；罗丹明B：绿色；荧光素：黄绿色。

注意事项

1.水合肼极毒并具有强腐蚀性，应避免与皮肤接触；

2.停止加热前，一定要先打开安全瓶上的活塞，使反应体系与大气相通，否则容易发生倒吸。

分析思考

1.鲁米诺的化学发光原理是什么?

2.本实验在做鲁米诺发光演示时，为什么要不时打开瓶塞并剧烈摇荡?