低温磷光分析原理与应用 目录

低温磷光分析原理与应用 节选

nbsp;   言
    科学的迅速发展促进化学分析技术日新月异，反过来分析化学的发展又推动
了其他学科的发展，磷光分析也受到相应学科的影响。人类认识磷光已很久，在
古代，磷光被笼罩上了一层神秘的色彩(如严寒干燥又晴朗无风的冬夜，在坟堆
间偶然漂浮的小亮点，被人们认为是鬼火)。有的宝石在暗处会发光，如1603
年，鲍络纳(Bologna)的一个鞋匠发现当地一种石头(含硫酸钡)经阳光照射
被移到暗处后，会继续发光。当时关于磷光的记载中描述：鲍络纳石经阳光照
射，须孕育一段时间后才产生光。经过几个世纪后，人们才弄清楚这一现象的发
光原理与发光过程。1845年，Herschel报道硫酸奎宁溶液经日光照射后发射出
强烈的光。当然，磷光的发展离不开荧光研究的进展，无论在理论上还是在仪器
结构及应用方面两者都是相通的。例如，1852年Stokes在研究奎宁化合物时发
现发射光的波长与吸收光的波长不同，这一现象即Stokes位移。另外，他在测
量时还发现，发光过程灵敏度远比吸光过程灵敏度高。为了证明莱茵河与多瑙河
上游地下有巨大的多孔石灰石相连，1877年，由Baeyer合成10荧光素，倾
人多瑙河上游。经过60 h后，在一条与多瑙河不相连的小河中发现了荧光素并
且流入Constance湖，*后出现在莱茵河中。
    关于磷光测量仪器，1858年，Becquerel首先设计制成磷光镜，用它测定出
磷光寿命可达10叫s。以后发展为旋转罐式，将样品加入一头封闭的石英比色管
中，插入盛有液氮的杜瓦瓶中冻结测量。磷光产生的原理也与荧光相似，同为分
子激发后发射的光，但实质不同。1944年，Lewis阐明，荧光为分子激发后的单
线态发射的光，而磷光为三线态发射的光。因为三线态电子跃迁回单线态是禁阻
(forbid)的，在三线态停留时间长(寿命长)，所以要在低温77K测量。通常磷
光仪用机械的办法就可测量磷光寿命，而荧光寿命太短(10叫s)，需要特殊装置
才能测定，普通荧光仪是测不了的。
    由于磷光寿命长，在常温水溶液中，三线态电子能量极易受溶剂分子运动碰
撞而丢失，所以必须在固态才能测定，这样样品处理就较麻烦。*简单的方法是
将溶液在低温(77K液氮)中冻结固化后测定。由于需要低温，仪器结构也就复
杂，如同为分光光度仪，磷光分光光度仪比荧光仪要多加磷光镜、杜瓦瓶、液
氮、液氮储存与运输罐等装置。更重要的是样品冻结后样品冻柱不透明，常呈霜
状且有裂缝，导致磷光不稳定，改用有机溶剂后冻柱变透明了，但水溶性化合物
 测定就又不准确。Winefordner等尝试了许多方法反复改进仪器结构与测试方法，    l
结果均不理想。他们于1981年后多次宣布“低温磷光用作常规分析工具的研究    l
已经失败”，从此低温磷光分析文献就陕速在学术界消失。    l
    硝基化合物没有荧光而有磷光，为了开展硝基化合物代谢研究，自1980年    l
开始，我们尝试用磷光技术作为带硝基药物的代谢研究工具，同样遇到磷光不稳    l
定的困难，经过反复改进仪器结构和改革操作技术，基本克服了结果不稳定的困    l
扰，应用它完成了20多个新药的代谢和动力学研究。开展磷光寿命研究，发现    l
不同寿命磷光体混合后其寿命是各磷光体寿命的加和。可利用磷光寿命变化做定    l
量分析，分析生物体内色氨酸含量及测定动力学参数。吖啶的激发光谱与牛血清    l
白蛋白的发射光谱相覆盖，将两者混合后用血清白蛋白激发光激发，出现吖啶磷    l
光，用来研究分子问的能量转移。利用光化学反应后磷光增强来分析硫胺、2一二    l
乙基雌激素、MTX等，由于光化学反应后灵敏度提高，只需20弘I。血液或脑液    l
就可测出血液、脑液中MTX含量。发现患者脑室注射5mg MTX后，脑液中    l
 MTX比血液中高900倍，且维持时间久，72h后还比血液中要高达百倍，为脑    l
室给药治疗肿瘤患者提供实验依据。通过研究，前后公开发表有关磷光的理论、    l
仪器、磷光体分子改造及应用等论文50多篇。实验证明，低温磷光技术是可以    ＼
用作常规定量分析工具的。   
    本书主要介绍作者在磷光分析技术方面的经验与体会，同时对磷光、荧光的
一些基本理论也加以简单介绍，以帮助读者了解与开展磷光技术的研究与应用。
    本书首先简介光与光相关的一些基本知识，其次介绍产生磷光的分子结构的
一些规律，以便了解磷光发生的条件与规律，接着介绍磷光仪器结构与操作中应
注意的事项及磷光用作定量分析的研究。第7章药物分析因药物较多，所以按药
物性质，以有强磷光的、没有强磷光或有弱磷光的、季铵类，分工、Ⅱ、Ⅲ三部
分介绍。在应用方面，介绍几个药物的代谢动力学及用磷光寿命变化作定量分析
与动力学参数测定，光化学反应与加温(100。C)，氧化还原对磷光体分子结构改
变以提高磷光强度，光化学反应使烯烃化合物反式转化为顺式而增强磷光，用染
料与胺类药物、季铵类药物反应后测染料磷光的通用分析法，扩大磷光技术应用
于有机化合物的分析，磷光技术应用于生物化学中分析核酸、蛋白质、氨基酸及
应用于维生素、激素的微量分析，还介绍磷光技术在药理学、毒理学及法医学中
的应用。
    由于作者水平有限，年事已高，书中难免有不少不足和错误之处，望读者不
吝指正。另外，我要感谢我的子女们对本书编辑打印方面的帮助。*后，青年读
者阅读本书后若有所开拓、创新，我则非常高兴，达到了写作本书的初衷。
    “片言传新意只语导创机”