背景及概述[1-2]
化学发光是指在一些特殊的化学反应中发出可见光的现象,其发光机理是反应体 系中的某些物质吸收了反应释放的能量而由基态跃迁至激发态,从激发态返回基态时将能量以光辐射的形式释放出来,产生发光现象。在众多的化学发光试剂当中,鲁米诺类试剂因具有较高的发光量子产率和较好的水溶性,可与多种氧化剂发生化学反应,已成为应用广泛的化学发光试剂。其发光机理为氧化反应发光,它们在碱性条件下通过辣根过氧化物酶催化,被双氧水氧化生产其回到氨基临二酸的激发态中间体,当其回到基态时即会发出光子。因此,鲁米诺类试剂有良好的应用价值以及广阔的市场需求前景。
应用[1]
鲁米诺即是一种常用的鲁米诺类化学发光试剂,其发光机理为氧化反应发光,它在碱性条件下通过辣根过氧化物酶催化,被H2O2氧化生成4-氨基邻二酸的激发态中间体,当其回到基态时即会发出光子。
制备[1,3]
方法1:一种高产率异鲁米诺发光试剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)邻二甲酰亚胺的制备:在反应器中,加入37.1g酐,9.0g尿素,加热升温,当温度升至120-133℃,保温反 应1-45min,反应结束,冷却至室温,得邻二甲酰亚胺产品;
(2)4-硝基邻二甲酰亚胺的制备:取100-140mL浓,置于反应瓶中,加24mL发烟硝酸,置于冰浴中,冷却至3-8℃,在转速为500-1000r/min搅拌下加20g邻二甲酰亚胺,在10-15℃下,继续搅拌反应4h,然后在室温下放置12-18h将反应液倒入0.45-0.8kg碎冰中,进行抽滤,压强为5-15kPa,得到:产品;
(3)4-硝基邻二甲酰肼的制备:在容器中,加12g 4-硝基邻二甲酰亚胺,4g水合肼,80mL水,在115-130℃回流1- 2h,得橙红色溶液,冷却后,用冰调至PH=3,析出大量沉淀,用稀醋酸洗涤沉淀,抽滤,烘干后,得浅黄色固体产品;
(4)4-氨基邻二甲酰肼(异鲁米诺)的制备:将12.6g 4-硝基邻二甲酰肼温热溶于125mL5%氢氧化钠溶液中,在不断搅拌下将溶液滴至含有56g氯化亚锡浓盐酸的纯清溶液中,在溶液中加入2-5g纳米二氧化钛,在紫 外光的照射下,在20—30℃反应10-15min,得无色澄清溶液,冷却至0-零下5℃,得大量白色:絮状沉淀,抽滤,沉淀用10%氨水溶解,滤去不溶物,滤液用20%酸化得白色沉淀,此沉 淀用2%NaOH溶解,抽滤,滤液用20%酸化得白色沉淀,抽滤,烘干得白色粉状固体即为异鲁米诺产品;
方法2:以邻二甲酰肼为原料制备异鲁米诺的方 法,包括如下步骤:
步骤1:二乙酰基邻二甲酰肼的制备
室温搅拌下,向500ml三口烧瓶中加入60g干燥的邻二甲酰肼废料(47%纯度)和 200ml,搅匀。向其中加入30g钠,室温搅拌30分钟,然后再向其中滴加40g乙酰氯,30分钟内滴完。室温搅拌1小时,然后升温至70℃继续反应5小时。点板确认邻二甲酰肼已 经完全转化为所需产品,停止反应,并将反应液自然降至室温。该反应液不经进一步处理,直接进行下一步反应。
步骤2:亚硝基二乙酰基邻二甲酰肼的制备
室温下,向上一步的反应液中分批次加入15g亚硝酸钠,加完后室温搅拌3小时,点板确认二乙酰基邻二甲酰肼已经完全转化为所需产品。停止反应后,减压蒸馏回收,剩余物即为4-亚硝基二乙酰基邻二甲酰肼粗品,该粗品不需经进一步处理,可直接用于下一步反应。
步骤3:亚硝基邻二甲酰肼的制备
室温搅拌下,向500ml三口烧瓶中加入上一步所得到的4-亚硝基二乙酰基邻二甲酰肼粗品,向其中加入200ml 95v/v%乙醇,搅匀,分批次加入10g氢氧化钠。加完后,回流反应5小时,点板确认4-亚硝基二乙酰基邻二甲酰肼已经完全转化为所需产品,停止反应,并将反应液自然降至室温。该反应液不经进一步处理,直接进行下一步反应。
步骤4:异鲁米诺的制备
室温搅拌下,向上一步的反应液中一次性加入10g硫代钠,加完后室温搅拌30 分钟。然后加热回流反应3小时,点板确认4-亚硝基邻二甲酰肼已经完全转化为所需产品,停止反应,反应液自然降至室温,随后过滤,收集滤饼。滤液旋蒸回收95%乙醇,残余物与滤饼合并,加入到200ml水中,加热至80℃,搅拌30分钟,仍有部分固体不溶,趁热过滤。向滤液中加入浓盐酸调pH至9,自然冷却析晶。过滤,得到26g淡黄色粉末状产品。
主要参考资料
[1] CN201510983063.8 一种以邻二甲酰肼为原料制备异鲁米诺的方法
[2] CN201710051577.9 一种利用一锅法合成鲁米诺或异鲁米诺的方法
[3] CN201610458243.9 一种高产率异鲁米诺发光试剂的制备方法