Chemiluminescence of Pyrogallol and Luminol and Its Applications

本研究使用自行組裝的流動注入分析系統探討CTAC、CH3CHO 增強KIO4氧化pyrogallol及luminol的化學發光的機制。Pyrogallol之化學發光的研究結果發現：在pH 11.0於pyrogallol/KIO4/CH3CHO系統加入50 mM CTAC，化學發光的強度可增強10倍或6 % CH3CHO添加至pyrogallol/KIO4/CTAC化學發光系統，化學發光的強度可增強19倍。推測此化學發光增強的機制: 陽離子型介面活性劑CTAC係為一帶正電微胞，提供有利化學發光反應的剛性環境，本系統在pH 11.0的鹼性環境下進行反應時，pyrogallol、KIO4皆帶負電，容易聚集在帶正電的微胞表面附近，拉近分子彼此距離，增加反應機會，因而促進化學發光效率;CH3CHO可幫助溶解pyrogallol氧化時產生之聚合產物，同時它被氧化劑氧化過程中可能會產生活性含氧物質 (reactive oxygen species)，進而促使系統的發光增強。在研究中同時對pH值、流速、反應物 (pyrogallol、CTAC、CH3CHO、KIO4)的濃度與混合的方式等因素對於化學發光的強度之影響做詳細的探討與最佳化。此化學發光系統在不同pH值下，可用以檢測不同物質，如抗氧化劑trolox，尿酸，多酚類化合物，發光劑luminol等。因抗氧化劑會消滅化學發光所產生的自由基，而造成化學發光的效率降低，其偵測範圍與不同的抗氧化劑的抗氧化能力有關。以luminol為主的化學發光系統中，於0.5 mM luminol-5 mM KIO4反應中加入1 mM pyrogallol、2 % CH3CHO及30We have studied the enhancement in chemiluminescence (CL) for the oxidation of pyrogallol and luminol with potassium periodate caused by CTAC and acetaldehyde using a home-made flow injection analysis system. For the pyrogallol CL, a 10-fold increase in CL intensity was observed upon addition of 50 mM CTAC and a 19-fold increase in CL intensity was observed upon addition of 6 % acetaldehyde to the CL system at pH 11.0. The CL-enhancement may result from the increases in the overall CL efficiency and the fluorescence quantum yield from the production of excited singlet oxygen. The effects of pH, flow rate, concentrations of reagents (pyrogallol、acetaldehyde、CTAC、KIO4), and modes of reagent mixing on CL emission were also investigated and optimized. The CL system has been applied to the determination of trolox, polyhydroxyl compounds, uric acid, luminol, etc. The antioxidants destroy the radicals involved in the CL reaction, causing a decrease in CL emission. The dynamic ranges vary for different antioxidants with different antioxidative power. In addition, we have also studied the luminal-based CL system. For the luminol CL, a 80-fold increase in CL intensity was observed upon addition of 2 % acetaldehyde, 1 mM pyrogallol, and 30誌謝 I 要 IIbstract IV錄 VI目錄 IIX目錄 XIII一章 序 論 1-1 化學發光簡介 1-1.1 化學發光的發展 1-1.2 化學發光原理 2-1.3 化學發光在分析上的應用 7-1.4 Pyrogallol 發光系統簡介 8-1.5 Pyrogallol 與過碘酸鉀對化學發光之影響8,12 9-1.6 Luminol 發光系統簡介 11-2 流動注入分析法 12-2.1 流動注入分析法簡介 12-2.2 流動注入化學發光分析法 (FI-CL) 的應用與發展 14-3 以 IO4－ 為氧化劑之化學發光系統介紹 14-4 自由基對化學發光增強之影響 15-5 研究動機 16二章 實驗部分 17-1 實驗藥品 17-2 實驗儀器 18-3 儀器架設 18-3.1 原理 18-3.2 儀器架設 23三章 結果與討論 29-1 訊號再現性 29-1.1 幫浦脈衝的影響 29-1.2 流速的影響 31-1.3 樣品注入的影響 31-1.4 樣品與試劑混合的影響 34-1.5 偵測器的影響 35-2 試劑組成與流路/注射配置 36-3 流速對訊號強度的影響 44-4 Pyrogallol 與 KIO4之化學發光系統 46-4.1 酸鹼度對發光強度的影響 46-4.2 各種試劑濃度對化學發光的影響 48-4.3 Pyrogallol/KIO4/CH3CHO-CTAC發光系統之紫外光及螢光光譜 53-5 方法應用 57-5.1 抗氧化劑的偵測 58-5.2 抗氧化劑之偵測－Trolox 60-5.3 多酚類化合物測試－Catechol、dopamine、hydroquinone 65-5.4 尿酸 (Uric acid) 之偵測 71-6 發光劑 (Luminol) 之偵測 73-6.1 Luminol /KIO4/pyrogallol/CH3CHO-Mn(II)發光系統 82-7 Luminol /KIO4/pyrogallol/CH3CHO-Mn(II) 發光系統的應用 89-7.1 抗氧化劑-多酚化合物及其它化合物之偵測 89-7.2 Luminol /KIO4/pyrogallol/CH3CHO-Mn(II)發光系統試劑濃度對偵測多酚化合物的影響 96-7.3 自由基消滅劑對發光系統的影響 100四章 結論與展望 103-1 結論 103-2 未來展望 105五章 參考文獻 10