《魯米諾化學發光機理的理論研究》是依託西安交通大學，由岳嶺擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：魯米諾化學發光機理的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：岳嶺
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
魯米諾(Luminol)是一種著名的化學發光試劑，因法醫學上用以檢驗犯罪現場的痕量血跡而聞名。同時也被廣泛用於多種微量無機物和有機物的檢驗。雖然魯米諾化學發光套用範圍非常廣泛且還在不斷擴展，但其化學發光機理目前依然處於猜測階段，發光過程關鍵的中間體仍未確定。本項目選擇最具代表性的魯米諾發光體系Luminol–H2O2和Luminol–O2，擬使用高精度量子化學和非絕熱分子動力學方法，系統研究不同魯米諾衍生物化學發光的反應過程和發光機理，研究取代基效應、溶液酸鹼性對發光強度和顏色的影響，並闡明金屬離子對反應的催化機理。希望研究的結果一方面可以揭示魯米諾化學發光的微觀過程，另一方面通過對取代基效應、溶液酸鹼性影響以及金屬離子催化效應的研究，尋找提高魯米諾化學發光檢測的選擇性及發光的量子產率的途徑，為擴展魯米諾化學發光的套用提供理論依據，並從理論上預測選擇性更好、發光效率更高的魯米諾發光體系。
結題摘要
魯米諾(Luminol)是一種著名的化學發光試劑，因法醫學上用以檢驗犯罪現場的痕量血跡而聞名。同時也被廣泛用於多種微量無機物和有機物的檢驗。雖然魯米諾化學發光套用範圍非常廣泛且還在不斷擴展，但其化學發光機理目前依然處於猜測階段，發光過程關鍵的中間體仍未確定。為了模擬魯米諾的化學發光過程，我們基於Zhu-Nakamura理論，發展了新的軌線面跳躍非絕熱動力學算法並改進了知名動力學模擬軟體Newton-X。基於偶氮苯光異構化反應進行的測試對比結果表明新的方法的準確度與傳統的算法一致，但新方法的模擬效率更高。結合高精度量子化學方法以及新改進的動力學算法，我們研究了魯米諾化學發光的詳細機理。研究結果首次從理論上給出了魯米諾的化學激發效率。作為直接的理論證據，高效的單重態激發效率(0.161±0.099)支持魯米諾化學發光的活性中間體是一個六元環狀過氧化物二價陰離子。該陰離子解離過程中發生單電子轉移，使得S0和S1態勢能面發生了兩次交叉。這兩個S0/S1圓錐交點的存在，使得環過氧化物中間體可有效地被激發，生成激發態的發光體。此外，我們也首次在蛋白環境存在下，研究了與魯米諾發光類似的水螅生物發光機理。研究的結果表明水螅生物發光過程中，關鍵四元環過氧化物的解離與魯米諾發光一樣，都是由電荷轉移所引發的S0/S1態勢能面的“二次交叉”。本項目研究的成果揭示了魯米諾化學激發的微觀機制，為擴展化學發光的套用提供了理論依據，並可以從理論上預測選擇性更好、發光效率更高的化學發光體系。此外，新發展的Zhu-Nakamura方法以及改進的Newton-X軟體包也可以被用於更多光化學和化學發光體系的理論模擬。
