Люминол (C 8 H 7 N 3 O 2 ) — это химическое вещество , которое проявляет хемилюминесценцию , с синим свечением, при смешивании с соответствующим окислителем . Люминол — это кристаллическое вещество от белого до бледно-желтого цвета, растворимое в большинстве полярных органических растворителей, но нерастворимое в воде.
Когда люминол равномерно распыляется по поверхности, следовые количества активирующего окислителя заставляют люминол излучать синее свечение, которое можно увидеть в затемненной комнате. Свечение длится всего около 30 секунд, но его можно задокументировать фотографически. Свечение сильнее в областях, где распыляется больше; интенсивность свечения не указывает на количество крови или другого присутствующего активатора.
Синтез
Люминол синтезируется в двухэтапном процессе, начиная с 3-нитрофталевой кислоты . [3] [4] Сначала гидразин (N 2 H 4 ) нагревают с 3-нитрофталевой кислотой в высококипящем растворителе, таком как триэтиленгликоль и глицерин . Происходит реакция конденсации с потерей воды, образуя 3-нитрофталгидразид. Восстановление нитрогруппы до аминогруппы с помощью дитионита натрия (Na 2 S 2 O 4 ) через переходный промежуточный гидроксиламин дает люминол.
Это соединение было впервые синтезировано в Германии в 1902 году [5], но названо люминолом только в 1934 году. [3] [6]
В лабораторных условиях в качестве катализатора часто используют феррицианид калия или периодат калия . При судебно-медицинском исследовании крови катализатором является железо, присутствующее в гемоглобине . [7] Ферменты в различных биологических системах также могут катализировать разложение перекиси водорода.
Точный механизм хемилюминесценции люминола представляет собой сложную многоступенчатую реакцию, особенно в водных условиях. Недавнее теоретическое исследование позволило прояснить каскад реакций, как показано ниже. [8] Люминол сначала депротонируется в основных условиях, затем окисляется до анионного радикала, который, в свою очередь, имеет два пути, доступных для получения ключевого промежуточного продукта α-гидроксипероксида. После циклизации в эндопероксид моноанион будет подвергаться разложению без люминесценции, если pH слишком низок (< 8,2) для второго депротонирования. Однако дианион эндопероксида может давать ретро-продукт Дильса-Альдера: дианион 1,2-диоксан-3,6-диона, а после хемивозбуждения двумя одноэлектронными переносами (SET) дает дианион 3-аминофталата в его первом синглетном возбужденном состоянии (S1). Эта крайне нестабильная молекула переходит в основное состояние, излучая свет с длиной волны около 425 нм (фиолетово-синий), то есть хемилюминесценцию .
Использование в уголовном расследовании
История
В 1928 году немецкий химик Х. О. Альбрехт обнаружил, что кровь , среди других веществ, усиливает люминесценцию люминола в щелочном растворе перекиси водорода. [9] [10] В 1936 году Карл Глей и Карл Пфаннштиль подтвердили это усиление в присутствии гематина , компонента крови. [11] В 1937 году немецкий судебный эксперт Вальтер Шпехт провел обширные исследования применения люминола для обнаружения крови на месте преступления. [12] В 1939 году патологоанатомы из Сан-Франциско Фредерик Прошер и А. М. Муди сделали три важных наблюдения о люминоле: [13] [14]
хотя тест является предположительным, большие площади подозрительного материала можно исследовать быстро;
высушенная и разложившаяся кровь дала более сильную и продолжительную реакцию, чем свежая кровь; и
Если свечение исчезает, его можно воспроизвести, нанеся свежий раствор люминола и перекиси водорода; таким образом можно повторно сделать люминесцентными засохшие пятна крови.
Теория
Следователи на месте преступления используют люминол для обнаружения следов крови, даже если кто-то ее очистил или удалил. Следователь распыляет раствор люминола и окислителя. Железо в крови катализирует люминесценцию. Количество катализатора, необходимое для возникновения реакции, очень мало по сравнению с количеством люминола, что позволяет обнаруживать даже следовые количества крови. Синее свечение длится около 30 секунд за одно применение. Для обнаружения свечения требуется довольно темная комната. Любое обнаруженное свечение может быть задокументировано с помощью фотографии с длительной выдержкой .
Недостатки
Использование люминола при расследовании на месте преступления несколько затруднено тем фактом, что он реагирует на соединения, содержащие железо и медь , [15] отбеливатели , хрен , фекалии и остатки сигаретного дыма. [14] Нанесение люминола на улику может помешать проведению других тестов на ней; однако ДНК была успешно извлечена из образцов, подвергшихся воздействию люминола. [16]
Родственные молекулы
Люминол: 5-амино-2,3-дигидро-1,4; 3-аминофтальгидразид; 1,4-фталазиндион, 5-амино-2,3-дигидро; CAS: [521-31-3] C8H7N3O2 – MW : 177,16 λabs ( в 0,1 N NaOH) λmax 1 : 347 нм и λmax 2 : 300 нм; EC (при λmax 1 ) : 7650 л / моль × см λabs / λem ( MeOH ): 355/413 нм
Люминол, натриевая соль: 3-аминофтальгидразид натрия; CAS: [20666-12-0] C 8 H 6 N 3 O 2 Na – MW: 199,12
Полугидрат люминола: гидрат 3-аминофталгидразида натрия; CAS: [206658-90-4] C 8 H 6 N 3 O 2 Na · H 2 O – MW: 217,16
^ Хан, Парвез; Идрис, Даниш; MOxley, Майкл А.; и др. (май 2014 г.). «Хемилюминесцентные сигналы на основе люминола: клиническое и неклиническое применение и будущее использование». Applied Biochemical Biotechnology . 173 (2): 333–355. doi :10.1007/s12010-014-0850-1. PMC 4426882 . PMID 24752935.
^ ab Эрнест Хантресс; Лестер Стэнли; Элмон Паркер (1934). «Подготовка 3-аминофталгидразида для использования при демонстрации хемилюминесценции». Журнал Американского химического общества . 56 (1): 241–242. doi :10.1021/ja01316a077.
^ Синтез люминола
^ См.:
Алоис Йозеф Шмитц, «Ueber das Hydrazid der Trimesinsäure und der Hemimellithsäure». Архивировано 2 января 2015 г. в Wayback Machine (О гидразиде тримезиновой кислоты [1,3,5-бензолтрикарбоновой кислоты] и гемимеллитовой кислоты [1,2, 3-бензолтрикарбоновая кислота]), вступительная диссертация, Гейдельбергский университет, 1902 г.; стр. 17, 39–43. Шмитц называет люминол «1-амино-2,3-фталзаурегидразидом».
Примечание: Гилл утверждает, что люминол был получен еще в 1853 году. См.: Steven K. Gill (1983) "New developments in chemiluminescence research," Aldrichimica Acta 16 (3) : 59–61; имеет сноску 2 на стр. 60. Доступно по адресу: Aldrichimica Acta Архивировано 08.01.2015 на Wayback Machine . Однако источники, на которые ссылается Гилл, не упоминают о получении люминола до 1902 года. Гилл, вероятно, путал люминол с лофином (2,4,5-трифенил-1 H -имидазолом), который упоминается в источниках, на которые он ссылается. Лофин также является хемилюминесцентным веществом и был впервые получен в 1844 году Огюстом Лораном. (См.: Огюст Лоран (1844) «Sur un nouvel Alcali Organique, la lophine» (О новой органической щелочи, лофине), Revue scientifique et industrielle , 18 : 272–278.) Хемилюминесценцию лофина впервые наблюдал: Радзишевский, Бронислав Л. (1877) «Untersuruchungen über HydroBenzamid, und Lophin». Архивировано 14 декабря 2015 г. в Wayback Machine (Исследования гидробензамида, амарина и лофина), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin , 10 : 70–75. В 1853 году Людвиг Тейхман разработал тест крови, но он не основывался на хемилюминесценции. См.: Л. Тейхманн (1853) «Ueber die Krystallisation der Organischen Bestandtheile des Bluts» (О кристаллизации органических компонентов крови), Zeitschrift für rationelle Medicin , новая серия, 3 : 375–388.
↑ См. также: Эрнест Х. Хантресс, Лестер Н. Стэнли и Элмон С. Паркер (март 1934 г.) «Окисление 3-аминофталгидразида («люминола») как лекционная демонстрация хемилюминесценции», Журнал химического образования , 11 (3): 142–145. doi :10.1021/ed011p142
^ Плес, Марек. "Хемилюминесценция, активированная кровью". www.weirdscience.eu (на польском языке). Архивировано из оригинала 3 января 2015 года . Получено 23 декабря 2014 года .
^ Юэ, Лин; Лю, И-Тун (3 сентября 2020 г.). «Механистический взгляд на pH-зависимую хемилюминесценцию люминола в водном растворе». Журнал физической химии B. 124 ( 35): 7682–7693. doi :10.1021/acs.jpcb.0c06301. ISSN 1520-6106. PMID 32790377. S2CID 221125324.
^ Х.О. Альбрехт (1928) «Über die Chemiluminescenz des Aminophthalsäureguiderasids» (О хемилюминесценции гидразида аминофталевой кислоты) Zeitschrift für Physikalische Chemie 136 : 321–330.
↑ Стюарт Х. Джеймс и Уильям Г. Экерт, Интерпретация улик в виде пятен крови на месте преступления , 2-е изд. (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press LLC, 1998), стр. 154. Архивировано 15 февраля 2017 г. на Wayback Machine .
^ Глю, Карл; Пфаннстиль, Карл (1936) «Убер-3-аминофталзаур-гидразид» Journal für Praktische Chemie 146 : 137–150.
^ Шпехт, Вальтер (1937) «Die Chemiluminescenz des Hämins, ein Hilfsmittel zur Auffindung und Erkennung forensisch wichtiger Blutspuren» (Хемилюминесценция гемина, помощь в обнаружении и распознавании криминалистически значимых следов крови), Angewandte Chemie 50 (8): 155–157.
^ Прошер Ф. и Муди А.М. (1939) «Обнаружение крови с помощью хемилюминесценции», Журнал лабораторной и клинической медицины , 24 : 1183–1189.
^ ab Джеймс, Стюарт; Киш, Пол Э.; Саттон, Полетт Саттон (2005). Принципы анализа образцов крови. Бока-Ратон, Лондон, Нью-Йорк, Сингапур: Taylor and Francis Group. стр. 376. ISBN0-8493-2014-3.
^ Плес, Марек. "Хемилюминесценция люминола, активированная медным соединением". www.weirdscience.eu (на польском языке). Архивировано из оригинала 3 января 2015 года . Получено 23 декабря 2014 года .
↑ Техническая заметка о Hemaglow. Архивировано 2 января 2015 г. на Wayback Machine.
