3-aminoftaalhüdrasiid CAS 521-31-3

3-aminoftaalhüdrasiid, tuntud ka kui luminool. Keemiline nimetus on 3-aminofenüleendikarbohüdrasiid. See on toatemperatuuril kahvatukollane pulber ja suhteliselt stabiilne sünteetiline orgaaniline ühend. Keemiline valem on C8H7N3O2, CAS 521-31-3. Kergesti lahustuv leeliselises vedelikus, lahustub lahjendatud happes, peaaegu ei lahustu vees, ei lahustu alkoholis. Kui neutraalne või kerge happeline lahus puutub kokku ultraviolettvalgusega, näitab see tugevat helesinist fluorestsentsi. Vere puhul, mida ei saa kuriteopaigal palja silmaga jälgida, võib Luminol reaktiiv näidata väga väikest kogust vereplekki (varjatud vere reaktsioon). Samas on Luminol tugev nõrk hape, mis teatud määral ärritab silmi, nahka ja hingamisteid. Kuna hemoglobiin sisaldab rauda, ​​võib raud katalüüsida vesinikperoksiidi lagunemist, muutes vesinikperoksiidi veeks ja monohapnikuks, mis seejärel oksüdeerib luminooli, muutes selle hõõguvaks. Seetõttu kasutatakse Luminoli laialdaselt kriminaaluurimises, biotehnoloogias, keemiajälgimises ja muudes valdkondades. Kohtumeditsiinis suudab Luminol reaktsioon tuvastada vereplekke, mida on pikka aega nühkinud. Bioloogias kasutatakse Luminoli vase, raua ja tsüaniidi olemasolu tuvastamiseks rakkudes. Kemiluminestsents-immuunanalüüsis kasutatakse tavaliselt kemoluminestsentsreaktiive.

Luminoli testi teostamise viis on lihtsalt pihustada segu kohta, kus võib esineda vereplekke. Kui segu hemoglobiini ja3-aminoftaalhüdrasiidkokkupuutel kiirendab hemoglobiinis sisalduv raud vesinikperoksiidi ja luminooli vahelist reaktsiooni. Luminool kaotab oksüdatsioonireaktsioonis lämmastiku- ja vesinikuaatomeid ning omandab hapnikuaatomeid, mille tulemuseks on ühend nimega 3-aminoftaalhape. Pingestatud olekus võimendatakse reaktsioonist järele jäänud 3-amino-o- elektroni hapnikuaatomiks kõrgemal orbitaalil. Elektron langeb kiiresti tagasi madalamale energiatasemele ja kiirgab footonina lisaenergiat. Raua kiirendatud reaktsiooni ajal on kiirgavast valgusest piisav, et seda pimedas ruumis näha.

Teadlased võivad luminooli asemel kasutada muid kemoluminestsentskemikaale, näiteks fluorestseiini. Nende kemikaalide tööpõhimõte on sama, kuid protsess on veidi erinev.

Luminoli reaktiiv, mida me sageli ütleme, on luminooli ja vesinikperoksiidi (vesinikperoksiidi põhikomponent) segu, mida kasutatakse tänapäevases kriminaaluurimises peamiselt vere tuvastamiseks. Luminooli reageerimisel hüdroksiidiga tekib topeltnegatiivne ioon (Dianion), mida saab oksüdeerida vesinikperoksiidist lagunenud hapnik ja saadus on orgaaniline peroksiid. See peroksiid (eeldatavalt tsükliline siseperoksiid) on väga ebastabiilne ja laguneb kohe lämmastikuks (Luminol oksüdeeritakse orgaaniliste oksüdeerijatega, nagu dimetüülsulfoksiid, tekitades lämmastiku asemel lämmastikku, kuid lämmastikku -sisaldavad orgaanilised ained) ja tekitab ergastatud biksiliinhappesüsteemi interakteeruvad üksteisega, moodustades monolineaarse kahevalentse aniooni (S1)). Ergastatud olekust põhiolekusse üleminekul eksisteerib vabanev energia footonite kujul ja lainepikkus paikneb nähtava valguse sinises osas. Luminol hakkab hõõguma alles pärast oksüdeerijaga töötlemist. Tavaliselt kasutatakse aktivaatorina vesinikperoksiidi ja hüdroksiidi aluse segatud vesilahust. Rauaühendite katalüüsil laguneb vesinikperoksiid hapnikuks ja veeks: 2H₂O₂ → O₂↑+2H₂O Laboris kasutatakse kaaliumferritsüaniidi sageli katalüsaatorraua allikana, samas kui kohtumeditsiinis on katalüsaatoriks vaid hemoglobiinis sisalduv raud. Paljude bioloogiliste süsteemide ensüümid võivad katalüüsida ka vesinikperoksiidi lagunemist. Luminol reaktiiv kasutab reaktiivi vere tuvastamiseks. Isegi kui vereplekk pühitakse, jääb veres olev heem ikkagi alles. Kui Luminol reaktiivi pihustatakse heemile, reageerib see aktiivse hapnikuga ja vabastab sinililla fluorestsentsi. Seda nimetatakse Lumino reaktsiooniks. See on orgaaniline aine, mida kasutatakse vere tuvastamiseks.

Luminol, tuntud ka kui3-aminoftaalhüdrasiid, on kunstlikult sünteesitud orgaaniline ühend, mis tundub toatemperatuuril helekollase pulbrina. Selle kõige silmatorkavam omadus on võime kiirgada tugevat sinist fluorestsentsi (lainepikkusega ligikaudu 425 nm) oksüdantide (nt vesinikperoksiidi) ja katalüsaatorite (nt rauaioonide) juuresolekul. See omadus muudab selle asendamatuks tööriistaks sellistes valdkondades nagu kriminaaluurimine, biomeditsiin ja keskkonnaseire.

Kriminaaluurimine: vereplekkide tuvastamise kuldstandard

 

Luminooli kasutamist kohtumeditsiinis peetakse klassikaliseks ja selle põhiväärtus seisneb võimes tuvastada palja silmaga nähtamatud vere jälgi. Isegi kui verd on puhastatud, pühitud või pikaks ajaks seisma jäänud, võib sellel luminestsentsreaktsioonide kaudu siiski olla jälgi.

Põhimõtted ja mehhanismid
Veres sisalduv hemoglobiin sisaldab rauda, ​​mis võib katalüüsida vesinikperoksiidi lagunemist veeks ja monohapnikuks. Monohapnik oksüdeerib veelgi luminooli, tekitades 3-aminoftaalhappe ergastatud oleku, mis kiirgab põhiolekusse naasmisel sinist valgust. Iga luminestsents kestab umbes 30 sekundit, ülikõrge tundlikkusega ja võimega tuvastada kuni miljondikuni ulatuvat verekontsentratsiooni.

piirang
Luminol võib reageerida ka rauda sisaldavate ühenditega, nagu pleegitus, väljaheited ja sigaretijäägid, mis võib tulemusi häirida. Lisaks võib luminooli pihustamine hävitada DNA tõendeid, kuid kaasaegne tehnoloogia on suutnud DNA eraldada töötlemata aladelt, mis seda probleemi osaliselt leevendab.

 

Rakenduse stsenaariumid
Kuriteopaiga rekonstrueerimine: pärast luminoolilahuse pihustamist paistavad vereplekid sinilillana fluorestseeruvad, aidates politseil leida peidetud vereplekke ja rekonstrueerida kuriteoprotsessi. Näiteks Saksa kohtuekspertiisi Walter Spechti 1937. aasta uuringus tuvastas luminool edukalt pestud vereplekke, mis on juhtumi uurimisel otsustava tähtsusega tõendid.
Ajaloolise juhtumi jälgimine: kuiv ja mäda veri reageerib tugevamini kui värske veri, seega saab luminooli kasutada vananenud vereplekkide tuvastamiseks. San Francisco patoloogi Frederick Proescheri uuringud näitavad, et isegi pärast aastaid kestnud vere kuivatamist võib luminool selle ikka veel korduvalt särama panna.

Biomeditsiiniteadus: molekulaarsest tuvastamisest haiguste diagnoosimiseni

 

Luminooli kasutamine biomeditsiini valdkonnas tugineb selle kemoluminestsentsomadustele, et tuvastada märgistamise või reaktsioonide kaudu spetsiifilisi molekule või bioloogilisi protsesse.

Kemiluminestsentsimmunoanalüüs (CLIA):
Luminool markerina seondub antikehade või antigeenidega ja analüüsib sihtainet kvantitatiivselt, tuvastades luminestsentssignaali intensiivsuse. Näiteks:
Haiguse biomarkerite tuvastamine: vähi diagnoosimisel võivad luminooliga märgistatud antikehad spetsiifiliselt seostuda kasvajaga seotud antigeenidega, saavutades varase sõeluuringu.

Nakkusliku patogeeni tuvastamine: Viiruse antigeenide märgistamise abil suudab Luminol komplekt kiiresti tuvastada HIV-i, gripiviiruseid jne tundlikkusega pg/ml.

 

Ensüümi aktiivsuse tuvastamine:
Luminol suudab tuvastada bioloogiliste oksüdatsioonireaktsioonide käigus tekkivat vesinikperoksiidi, peegeldades kaudselt ensüümi aktiivsust. Näiteks:
Glükoosi tuvastamine: glükoosoksüdaas katalüüsib glükoosist vesinikperoksiidi teket ja luminool reageerib sellega valgust kiirgades. Glükoosi kontsentratsiooni mõõdetakse valguse intensiivsuse järgi, reageerimisaeg on vaid 0,5 sekundit.
Mädarõika peroksidaasi (HRP) aktiivsuse analüüs: HRP katalüüsib luminooli oksüdatsiooni ja luminestsentsi intensiivsus on võrdeline ensüümi aktiivsusega, mida kasutatakse ensümaatiliste reaktsioonide kineetika uurimiseks.
Metalliioonide tuvastamine:
Luminol on tundlik metalliioonide, nagu vask ja raud, suhtes ning seda saab kasutada metallisisalduse määramiseks bioloogilistes proovides. Näiteks rauaioonide kontsentratsiooni tuvastamine tserebrospinaalvedelikus võib aidata diagnoosida neurodegeneratiivseid haigusi.

Keskkonnaseire: veekvaliteedi ohutus ja saastekontroll

 

3-aminoftaalhüdrasiidkasutatakse peamiselt keskkonnateaduses raskmetallide ja desinfitseerimisvahendite jääkide tuvastamiseks tööstuslikust reoveest, tagades veekvaliteedi ohutuse.

Raskmetallide tuvastamine:
Luminool reageerib sulfiididega, moodustades joodsulfiidi sademeid ja luminestsentsi intensiivsus on seotud raskemetallide, nagu plii ja elavhõbe, kontsentratsiooniga. Näiteks galvaniseeriva reovee töötlemisel saab luminool kiiresti määrata jääkraskmetallide ioone ja juhtida puhastusprotsessi.

Desinfektsioonivahendi jääkide analüüs:
Luminol on tundlik desinfektsioonivahendite, näiteks hüpokloriti suhtes ja seda saab kasutada joogivee jääkkloorisisalduse tuvastamiseks. Võrreldes traditsiooniliste meetoditega ei vaja see keerulist eeltöötlust, seda on lihtne kasutada ja see sobib kiireks kohapealseks tuvastamiseks-.
Reaktiivsete hapnikuliikide tuvastamine:
Luminol suudab tuvastada vees reaktiivseid hapniku liike, nagu superoksiidi anioone ja hüdroksüülradikaale, ning hinnata vee isepuhastumisvõimet või reostuse taset. Näiteks järvede eutrofeerumise uurimisel peegeldab luminooli luminestsentsi intensiivsus veekogude oksüdatiivse stressi taset.

Teadusuuringute piirid: nanotehnoloogia ja elektrokemoluminestsentsi integreerimine

 

Nanotehnoloogia arenguga laienevad luminooli kasutuspiirid jätkuvalt, eriti elektrokemiluminestsentsi (ECL) ja nanomaterjalide sensibiliseerimise valdkondades, kus on tehtud läbimurdeid.

Nanoosakeste sensibiliseerimine ECL:
Kuld, hõbe ja muud väärismetallide nanoosakesed võivad katalüüsida luminooli oksüdatsiooni, suurendades samal ajal elektroodi pindala ja suurendades oluliselt luminestsentsi intensiivsust. Näiteks suurendavad kulla nanoosakestega modifitseeritud elektroodid luminooli ECL-signaali 10 korda, mida kasutatakse kõrge -tundlikkusega biosensorite väljatöötamiseks.

Süsiniktäpi sünergistlik luminestsents:
Süsiniktäpid kui uut tüüpi nanomaterjalid võivad moodustada luminooliga komposiitsüsteemi, et suurendada luminestsentsi efektiivsust energiaülekande või elektronide ülekande kaudu. Uuringud on näidanud, et vesinikperoksiidi tuvastamisel suureneb süsinikutäppide luminoolsüsteemi tundlikkus 5 korda ja luminestsentsvärvi saab reguleerida (nt sügavpunast peaaegu-infrapunaseks), laiendades bioloogilise pildistamise rakendust.

 

Mitmerežiimilise tuvastamise platvorm:
Luminooli kemoluminestsentsi ja fluorestsentsi omadusi kombineerides on teadlased välja töötanud kahe{0}}režiimiga fluorestsentsi/kemoluminestsentsanduri. Näiteks kasutades süsinikpunkte luminestsentstindina ja valmistades tindiprinteri abil tuvastamiskiipe, on võimalik saavutada vesinikperoksiidi ja glükoosi mitme režiimiga kvantitatiivne analüüs.

Luminol kui klassikaline kemoluminestsentsreagent on laiendanud oma rakendusi traditsioonilisest vereplekkide tuvastamisest tipptasemel{0}}valdkondadeni, nagu biomeditsiin, keskkonnateadus ja nanotehnoloogia. Analüütiliste tehnikate edenedes pakuvad luminool ja selle derivaadid jätkuvalt uusi võimalusi teadusuuringuteks ja rakendusteks, muutudes "valguse sõnumitoojateks" mikroskoopilise maailma uurimiseks ja praktiliste probleemide lahendamiseks.

See sünteesiti juba aastal 1853. 1928. aastal avastasid keemikud esimest korda, et sellel ühendil on imeline omadus, et see võib oksüdeerituna kiirata sinist valgust. Mõni aasta hiljem mõtles keegi seda omadust vereplekkide tuvastamiseks kasutada. Veri sisaldab hemoglobiini ja hapnik, mida me õhust sisse hingame, toimetatakse selle valgu abil kõikidesse kehaosadesse. Hemoglobiin sisaldab rauda ja raud võib katalüüsida vesinikperoksiidi lagunemist, muutes vesinikperoksiidi veeks ja monohapnikuks, mis seejärel oksüdeerib luminooli, muutes selle hõõguvaks. Vereplekkide uurimise ajal reageerib Luminol hemoglobiiniga (hemoglobiini valk, mis vastutab hapniku transportimise eest), näidates sinist fluorestsentsi. See tuvastamismeetod on äärmiselt tundlik. See suudab tuvastada ainult ühe miljondiku veresisaldusest. Isegi kui väike tilk verd langeb suurde veepaaki, saab seda tuvastada. See näitab, kui raske on kurjategijatel sündmuskohta koristada.

3-aminoftaalhüdrasiidluminestsentsi põhjustab oksüdatsioon, mis tähendab, et Luminol luminestsentsis on palju oksiide ja metalle, mis võivad mängida katalüütilist rolli, sealhulgas igapäevaselt kasutatav hüpoklorit valgendi. Kui kurjategijad puhastavad sündmuskoha valgendiga, võib see segada Luminoli kasutamist. Need kaks luminestsentsi tüüpi on veidi erinevad. Valgendi tekitatud luminestsents vilgub kiiresti, vereplekist põhjustatud luminestsents aga hakkab tasapisi esile kerkima. Kogenud detektiivid või politseinikud suudavad tavaliselt nende kahe vahel vahet teha, kuid mitte tingimata mõlemal.

1. Mis see on ja miks see kuulus on?
3-Aminoaniliini diatsetüülhüdrasiid on Rumino keemiline põhistruktuur. Iseenesest pole sellel luminestseeruvaid omadusi. Leeliselises vesinikperoksiidi lahuses võib see aga oksüdeeruda ja eraldada iseloomulikku sinakasrohelist fluorestsentsi, mis teeb sellest keemilise luminestsentsi põhimolekuli.
2. Millised on peamised praktilised kasutusvõimalused?
Peamine rakendus on vereplekkide tuvastamine. Kohtuekspertiisi eksperdid kasutavad selle ülisuurt tundlikkust (isegi lahjendatud või pühitud vereplekkide tuvastamiseks) kuriteopaiga uurimisel. Lisaks kasutatakse seda ka biokeemilises analüüsis (nagu metalliioonide ja vabade radikaalide tuvastamine) ning demonstratsioonide õpetamisel.
3. Millised on peamised piirangud toorainena kasutamisel?
Luminestsentsreaktsioon sõltub suuresti katalüsaatorist (nagu raua- ja vaseoonid) ning luminestsentsi intensiivsust mõjutavad suuresti pH väärtus, temperatuur ja lahuse puhtus. Seetõttu tuleb tuvastusreagendi ettevalmistamisel kasutada kõrge-puhtusastmega vett ja rangeid tingimusi tuleb rangelt kontrollida, et vältida valenegatiivseid tulemusi või taustahäireid.
4. Kas see on ohutu?
Keemilise ainena ärritab see teatud määral nahka, silmi ja hingamisteid. Rutiinsel kasutamisel (näiteks kohtuekspertiisi pihustamisel) on kontsentratsioon äärmiselt madal ja risk on kontrollitav, kuid tooraine pulbri käsitsemisel tuleks sissehingamise või kontakti vältimiseks kasutada isikukaitsevahendeid (nt maske ja kindaid).

Kuum tags: 3-aminophthalhydrazide cas 521-31-3, tarnijad, tootjad, tehas, hulgimüük, ost, hind, hulgi, müük