光化学荧光分析法研究进展

综󰀁述

光化学荧光分析法研究进展

范传刚,刘道杰*

(聊城大学化学化工学院,聊城252059)

对近年来光化学荧光分析法的研究进展及其在医药、农药及维生素等方面的应用作了

评述,引用文献46篇。

摘󰀁要:关键词:

光化学荧光分析法;维生素;农药;药物;临床医学

中图分类号:O657.31󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1001-4020(2006)01-0066-04

PROGRESSOFRESEARCHANDAPPLICATION

OFPHOTOCHEMICALFLUORIMETRY

FANChuan-gang,LIUDao-jie

*

(CollegeofChem.andChem.Engineering,LiaochengUniversity,Liaocheng252059,China)

Abstract:Areviewontheprogressofresearchesandapplicationsofphotochemicalfluorimetry,covering

mainlytheyearsfrom1992to2005,waspresentedinthispaper.Itsapplicationstotheanalysisofvitamins,agriculturalchemicals,pharmaceuticalsandalsototheanalysisinthefieldofclinicalmedicinewereespeciallyrelated(46ref.cited).

Keywords:Photochemicalfluorimetry;Vitamin;Agriculturalchemicals;Pharmaceutical;Clinicalmedicine

󰀁󰀁光化学荧光分析法(PCF)是基于物质吸收了紫

外-可见辐射发生光化学反应从而引起物质的结构或性质发生变化,诸如形成荧光发射功能团、发生荧光增强或猝灭及荧光物质的激发和(或)发射波长发生移动等现象,使物质的荧光检测性质发生改变,借此来提高荧光分析的灵敏度和选择性的一种方法。荧光分析法具有灵敏度高、线性范围宽等优点,但自然界中许多物质不具有荧光性质或具有荧光不稳定性,不能直接进行荧光分析。PCF是以光子作衍生试剂的新颖荧光分析法。由于光子的加入不会在体系中引入杂质,也不会稀释试样,免除了加入化学试剂进行荧光衍生的许多不利因素。因此,PCF的建立,在一定程度上克服了荧光分析法的局限性,扩展了荧光分析法的应用范围。

光化学荧光分析在化学中的应用可追溯至20世纪40年代,1947年Brodie等将氯喹光照转化成

收稿日期:2004-06-07

作者简介:范传刚(1978-),男,山东省聊城人,硕士,从事毛细󰀁管电泳分析研究。

*联系人

[1]

强荧光物质建立了高灵敏的PCF,成功分析了生物介质中氯喹的含量。20世纪60年代初,Goodyear

等[2]用紫外光照射二乙基乙烯雌酚(DES),使其转化成强荧光物质,建立了灵敏特效的DES检测方法。后来,由于科学的迅速发展,人们对样品分析的要求愈来愈高,而PCF技术由于其自身的特点,特别是与HPLC、TLC、FIA等技术的结合,在各个方面的应用也越来越受到人们的关注。许金钩等[3]曾对此进行过评述。

本文对近十几年来国内外光化学荧光分析法的研究进行了总结。表1列出了PCF的部分应用实例。

1󰀁维生素分析中的应用

维生素是生命活动不可缺少的重要物质,而维生素的检测对于人们合理的搭配食谱、科学配餐以及疾病的诊断是至关重要的。PCF在维生素分析方面的应用无疑为维生素的检测提供了一种行之有效的方法。自从Aaron等

[4]

首次报道用PCF技术

检测维生素K1以来,用其作为各种维生素的检测

󰀁66󰀁理化检验-化学分册

范传刚等:光化学荧光分析法研究进展

表1󰀁PCF的应用

Tab.1󰀁Applicationofphotochemicalfluorimetry

测定物质Substancesdetermined叶酸

󰀁ex/󰀁emWavelengths

试样

offluorimetric

Sample

detection(󰀁/nm)药物

274/466

检出限

Detectionlimits0.1mg󰀁L-10.16󰀁g󰀁L-甲萘醌维生素B1维生素B2维生素B6

2,4-DMCPA2,4-DP2,4-DB2,4,5-TMCPPMCPBFIFLUFHF甲氰菊酯氯氰菊酯氰戊菊酯氟胺氰菊酯联苯菊酯TRFImidaclopidChlosulfuronMetsulfuron-Me3-rimsulfuronSulfometuron-MeCournatetralyPirimiphos-MeChlorpyriphos

注射液药物片剂药物水样水样水样水样水样水样水样水样水样水样茶叶茶叶茶叶茶叶茶叶水样蔬菜河水河水河水河水水样水样水样

310/372276/292276/292276/292276/292276/292276/292276/292335/430370/440

2.5󰀁g󰀁L-0.60󰀁g󰀁L-111

文献

Ref.

测定物质SubstancesdeterminedDeltmethrinDiflubenzuronFenitrothionFenvalerate吩噻嗪碱普罗麦嗪氯丙嗪硫噻蒽磺胺嘧啶磺胺二甲基嘧啶利血平扑热息痛安定硝基安定铽-氟罗沙星氨苄青霉素氯氮艹卓Cr(Ⅵ)NO-2酪氨酸DNA对羟基苯乙酸对羟基苯丙酸高香草酸对甲基酚2-芳基丙硅烷吲哚乙酸头孢氨苄直接耐晒嫩黄芹菜红(AM)

󰀁ex/󰀁em

Wavelengths

试样

offluorimetric

Sample

detection(󰀁/nm)河水河水河水河水药物药物药物药物药物药物药物药物注射液药物药物药物片剂水天然水注射液样品合成样合成样合成样合成样合成样农药尿液混合样合成样

365345/431355/425334/430291/313343/407353/413393/333253/373253/333253/374309/442315/401290/345385/490320/426368/476353/460365/512341/426

检出限

Detectionlimits6.8󰀁g󰀁L-14.9󰀁g󰀁L-10.7󰀁g󰀁L-122󰀁g󰀁L-12mg󰀁L-15mg󰀁L-10.2mg󰀁L-10.02mg󰀁L-150mg󰀁L-10.40mg󰀁L-119mg󰀁L-10.44mg󰀁L-145󰀁g󰀁L-1

文献Ref.

[6][8][9][10,11,12]

[11][10][13][13][13][13][13][13][13][14][14][14][15,16][15,16][15,16][15,16][15,16][17][18][19,20][19,20][19,20][19,20][21][21][21]

[22][22][22][22][23][24][24,25][26][27][28][29,30,31]

[32][33][34][35]

5.3󰀁105mg󰀁L-1

1.0󰀁g󰀁L-103󰀁g󰀁L-74󰀁g󰀁L-55󰀁g󰀁L-179󰀁g󰀁L-119󰀁g󰀁L-36󰀁g󰀁L-59󰀁g󰀁L-11111111

285/~3500.025mg󰀁L-1344/418344/418221/320221/320221/320221/320221/320344/414334/376314/380322/378317/365290/341312/390304/385378/428

0.05mg󰀁L-1.00mg󰀁L-11

0.016g󰀁L-1

1

[36][37][38][39][40][41][42][42][42][42][43][44][45][46][46]

0.020mg󰀁L-10.040mg󰀁L-10.040mg󰀁L-10.048mg󰀁L-10.012mg󰀁L-11.00mg󰀁L-0.7󰀁g󰀁L-0.5󰀁g󰀁L-0.2󰀁g󰀁L-0.2󰀁g󰀁L-1.0󰀁g󰀁L-0.2󰀁g󰀁L-3.9󰀁g󰀁L-44󰀁g󰀁L-111111111

265,370/44216󰀁103g󰀁L-272/506346/490470/551295/410320/410320/410320/410

0.99󰀁g󰀁L-10.94󰀁g󰀁L-1

275/4103.2󰀁10-9mol󰀁L-1

3.2󰀁g󰀁L-13.9󰀁g󰀁L-14.8󰀁g󰀁L-12.3󰀁g󰀁L-14.4󰀁g󰀁L-10.5mg󰀁L-10.1mg󰀁L-10.01mg󰀁L-10.045󰀁g󰀁L-10.64󰀁g󰀁L-1

方法的报道逐渐增多。检测治疗贫血病的药物维生素B11的更是层出不穷,黄朝表等把PCF技术与流动注射相结合,在线检测了药物制剂中叶酸的含量,检出限为0.16mg󰀁L-1。许金钩等[8,9]则另辟蹊径,将波长扫描-反应速差分析法与PCF技术相结合,检测了维生素K3的有效成分甲萘醌,检出限可达2.5󰀁g󰀁L

[10~12]

-1[5~8]

[7]

2󰀁在农药检测中的应用

如今,杀虫剂和除草剂等农药被广泛使用,给人们带来方便的同时也带来了许多不利影响,在环境中含量过高时会对人造成伤害。因此,快速准确的检测环境中的农药含量十分重要。Sergei等[13]用PCF技术在室温下15min内准确检测了7种被广泛应用的氯苯氧基酸类除草剂,检出限可达到36󰀁g󰀁L

-1

。对维生素B1、B2、B6的报

[10]

道也屡见不鲜,许金钩等曾报道联合测定维生素B1、B6的光化学荧光法,方法线性范围宽,效果较好,维生素B1和B6的检出限分别为0.60和1.0󰀁g󰀁L-1。

。苯甲酰脲类是一类比较重要的既有

杀虫又具有除草功效的农药,它们本身没有荧光,但

经紫外光照射后可形成强荧光物质,激发和发射波

󰀁67󰀁

理化检验-化学分册

范传刚等:光化学荧光分析法研究进展

长随着溶剂的变化而略有差异,检出限为0.012~0.022mg󰀁L-1[14]。温裕云等[15,16]以PCF技术实现了茶叶中菊酯类农药残留的高灵敏检测,建立了简便、可靠、灵敏的菊酯类农药残留检测方法。用实验室自制光化学反应器作为高效液相色谱柱后光化学衍生装置,以五种菊酯类农药为对象,通过试验,较系统地研究了光化学反应器各种实验参数对荧光信号强度的影响。在最佳的试验条件下,五种菊酯类检出限可达0.012󰀁g󰀁g-1。

Imidacloprid(1)是吡啶衍生物类杀虫剂的活性成分,对生物的致死量很低,常被用来杀灭蔬菜中的害虫,但残留在蔬菜中的成分经常会对人造成伤害。Navalon等[17]曾经用气相色谱-质谱方法检测,但是由于Imidacloprid的挥发性很低,只能使它变成新的化合物后进行检测,该方法检出限为2.5ng󰀁g-1,但比较繁琐,费时。Vilchez等[18]发现Imida-cloprid光照后可转化成荧光体(2)(󰀁ex/󰀁em=334/377nm)。检测水样中Imidacloprid的检出限为2󰀁g󰀁L

-1

手段。

吩噻嗪类药物被用来治疗精神病。但由于其在血清和尿液中的浓度很低,一般的检测方法难以胜任。而吩噻嗪类药物是一类光活性物质,光氧化可使其荧光强度有不同程度的增强,发射波长蓝移,据此Chen等[23]建立了停留-流通池现场光化学反应和流动注射光化学反应荧光测定吩噻嗪类药物的方法。还根据氯丙嗪经紫外光照射后可生成强荧光物质的性质,用流动注射-光化学荧光反应同时检测了氯丙嗪和碱普罗麦嗪,检出限分为5mg󰀁L-1和2mg󰀁L

-1[24]

。陈恒武等

[25]

则用低功率荧光灯和

编结反应器所组成的光化学反应器,进一步研究了氯丙嗪的流动注射光化学荧光特性,并用于药物制剂的分析测定。

硫杂蒽是一类抗精神病药,测定硫杂蒽的方法颇多,但有的方法灵敏度不高,有的测定过程较复杂。硫噻蒽(7)是硫杂蒽的一种衍生物,本身不发荧光,但经紫外光照射后光化学产物(8,9)可发出强的

ex=267、em=442nm)。蓝色荧光(󰀁309、387nm,󰀁

方法简单、快速、灵敏度高,检出限为0.20󰀁g󰀁

。方法简单、快速、灵敏。

L-1[26]。

20世纪70年代磺酰脲类灭草剂在国外被用来

控制庄稼中杂草,除草效果很好,是其它灭草剂的100~1000倍,被大面积应用。由于其用量少,在样品中浓度很低,检测较为困难。Atanasse等

[19,20]

曾报道用PCF技术分析检测这类物质,四种药物[Glean(3),Titus(4),Ally(5),Oust(6)]的检出限均在󰀁g󰀁L-1级。最低可达0.1󰀁g󰀁L-1。还检测了几种芳香族农药,检出限均为󰀁g󰀁L

-1

磺胺类物质是一类广泛应用的消炎药物,磺胺嘧啶是其中应用较多的一种,它本身不发荧光,需加荧光试剂使之生成荧光化合物进行检测。许金钩等[27]在对磺胺嘧啶的光化反应进行研究的基础上,提出了在不外加荧光试剂的情况下,通过对光化学反应产物的荧光检测实现对磺胺嘧啶的定量测定,操作简便、快速,容易实现在线分析,检出限为0.2mg󰀁L-1。Aaron等[28]则研究了室温下溶剂对磺胺二甲基嘧啶的光化学荧光行为的影响。检出限随溶剂的变化而不同,但均为󰀁g󰀁L术

[29~31]

-1

级

[21,22]

。

3󰀁在医药分析中的应用

血液中药物及其代谢产物含量的测定对药理研究具有很重要意义,由于这些组分在血液中的含量极低,一般的分析检测方法很难检测到这类痕量物质,PCF方法的建立,为该类药物的检测提供了

󰀁68󰀁级。对有平

压镇静作用的药物利血平的检测也可用PCF技

,检出限可达0.4󰀁g󰀁L

-1

。此外,PCF还

可用于扑热息痛[32]、安定[33]、硝基安定[34]、铽-氟罗

[37]沙星配合物[35]、氨苄青霉素[36]、氯氮艹等药物的卓测定。

理化检验-化学分册

范传刚等:光化学荧光分析法研究进展

4󰀁其它应用

基于Cr(Ⅵ)对利凡诺氧化反应的催化作用,郭祥群等[38]提出了Cr(Ⅵ)的光化学荧光催化动力学分析法。该法灵敏度高,选择性较好,检出限为0󰀁99󰀁g󰀁L-1。由于在盐酸介质中,利凡诺与NO-2在高压汞灯照射下发生光化学反应的产物有荧光,由此可检测水中的NO,检出限为0.94󰀁g󰀁L-1[39]。蔡维平等[40]发现在氨性缓冲溶液中,酪氨酸经275nm紫外光照射后可产生荧光二聚体,由此建立了现场光化学荧光法测定酪氨酸的新方法。许金钩等

[41]

-2

(2):142.

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[30]󰀁ChenHengwu,HeQiaohong.Talanta[J],2000,53

(2):463.

用具有光化学荧光活性的9,10-蒽醌-2-磺

-1

酸钠为光化学荧光探针测定了DNA,检出限为3.2󰀁g󰀁L

CTDNA,为研究生物大分子开辟了新

的途径。

部分对位取代酚类物质,在光照射下发生自氧化还原反应产生二聚体,在不同的介质中二聚体的生成速率和荧光强度明显不同。许金钩等[42]对高香草酸(HVA)、对羟基苯乙酸(HPA)、对羟基苯丙酸(HPPA)、对羟基苯酚(MPA)和扑热息痛(PR)分别采用现场光化学荧光法和在线光化学荧光法进行了测定,五种物质的检出限均为󰀁g󰀁L有等

[43]

-1

级。刘成

曾对2-芳基丙硅烷的光化学反应的机理进

行了研究。

此外,PCF还可用于植物生长调节剂吲哚乙酸[44]以及尿液中头孢氨苄[45]、色素[46]等的测定。

综上所述,PCF是一种灵敏度高,选择性好,应用面广的分析技术,已经成功地应用于各种物质特别是药物方面的分析检测,如果PCF与FIA、TLC、HPLC等分析技术相结合,将会为痕量物质的分析开辟一条新的检测途径。参考文献:

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(下转第72页)

󰀁69󰀁

理化检验-化学分册

吴诚:金属材料分析方法的选择和施行󰀁第六讲󰀁金属材料中稀土元素的测定(续)

表6-8󰀁永磁矩(20~30󰀁)

Tab.6-8󰀁Permanentmagneticmomentoflanthanides

Ln3+La3+Ce3+Pr3+Nd3+Pm3+Sm3+Eu3+Gd3+Tb3+Dy3+Ho3+Er3+Tm3+Yb3+Lu3+

计算值(Calc.value)Hund0.002.543.583.622.680.840.007.949.710.610.69.67.64.50.00

VanVleck0.002.563.623.682.831.55~1.653.40~3.51

7.949.710.610.69.67.64.50.00

4.4抗磁10.39.67.819.4

10.510.59.57.24.5

1.53

1.503.327.9

1.73.67.9

1.43.17.9

1.53.28.2

1.583.547.99.610.310.49.47.04.3

RE(SO4)3󰀁8H2O

抗磁2.373.473.52

3.713.71

3.63.6

3.3

3.5

3.473.52

RE2O3

测量值(Measuredvalues)[RE(EDTA)]-[RE(HEDTA)]-[RE(DCTA)]-RE(C5H5)3

还能改善夹杂物的形态和分布,改善钢的铸态组织,从而提高钢的质量。钢中加入w(RE)0.2%的稀

土元素,可提高钢的塑性和冲击韧性,增强钢的抗氧化性,高温强度及蠕变强度;还能提高不锈耐酸钢的耐蚀性。稀土元素在铁中的溶解度都很低,例如铈、钕在铁中的溶解度都不超过0.5%。所加入的稀土,一半以上形成碳化物,少部分进入夹杂物中,其余与铁形成固溶体。

在冶炼球墨铸铁时,加入w(RE)0.01%~0󰀁10%的稀土可使石墨球化,置著提高材料的机械性能。球墨铸铁是机械制造工业的重要而广泛应用(上接第69页)

[31]󰀁欧阳耀国,蔡维平,林荣辉,等.分析化学[J],1993,

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[38]󰀁郭祥群,许金钩,沈琨.高等学校化学学报[J],1991,󰀁72󰀁的材料。

在非铁金属材料方面,航空工业用的镁合金中

为提高其机械强度,常加入w(RE)3%左右的以轻稀土元素为主的混合稀土元素及w(Zr)1%左右的锆作为合金组份。作为热电偶用的镍铬合金中加入w(Y)0.05%左右的钇可明显提高材料的使用寿命。此外,钐-钴体系作为一类良好的永磁材料也已研究并取得成果。

还有一值得提出的特性,在稀土元素中除镧和铥不与汞生成汞剂,钇较难生成汞剂外,其余元素均能生成汞剂。

12(4):454.

[39]󰀁郭祥群,许金钩.分析化学[J],1990,18(7):664.[40]󰀁蔡维平,王细生,朱庆枝,等.分析化学[J],2000,28

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(待续)