荧光胺的特性与发光原理

2025/11/25 9:43:34 作者:流风

荧光胺,英文名为Fluorescamine,常温常压下为白色至黄色粉末,它在水中溶解性差但是可溶于乙腈。荧光胺是一个螺环化合物且本身无荧光性质,该物质可通过与伯胺类物质反应生成荧光衍生物,多应用于液相色谱检测(如磺胺类药物残留分析)及荧光光谱分析,在生物化学分析领域中有较好的应用。

荧光胺的性状图

图1 荧光胺的性状图

结构特性

荧光胺的单晶结构

图2 荧光胺的单晶结构

在化学结构上,荧光胺(FSA)是4′-苯基螺[2-苯并呋喃-3,2′-呋喃]-1,3′-二酮,该化合物是在研究伯胺与茚三酮及醛类缩合反应产物的过程中被发现的。研究人员发现,在含伯胺类物质存在的条件下,苯乙醛与茚三酮反应会生成具有强荧光特性的三元产物。随后研究团队不仅解析了该产物的化学结构,还成功分离并合成了其中间体。这种新型中间体被命名为荧光胺,其可替代原始基于茚三酮的荧光生成反应体系,荧光胺本身无荧光特性,但能与肽类和蛋白质中的伯脂胺快速反应,生成蓝绿色荧光衍生物。[1]

特异性检测伯胺

荧光胺能与多种亲核化合物(胺类、醇类和硫醇类)发生反应,但其中仅伯胺类物质可与该试剂生成荧光产物(图1)。虽然醇类也能与试剂作用,但其反应过程可逆,仅会减缓反应速率而不干扰伯胺的主反应。然而,当体系中次级胺或硫醇的浓度足够高时,会与伯胺竞争反应,导致伯胺反应产物的荧光强度显著降低。

发光原理

自荧光胺作为荧光探针试剂问世以来,学界长期将二芳基-2-羟基-吡咯啉酮认定为其荧光产物。但需要指出的是,该推定结构中的二号碳原子呈四面体构型,与荧光胺本身结构类似。无论是二羟基吡咯啉酮还是荧光胺,其三个环系内的共轭体系扩展均受阻,导致分子无法形成共平面构型。因此该推定产物实际上与荧光胺具有相似的结构特征,理论上应呈现弱荧光活性。最新研究表明,荧光胺与含氨基化合物的反应机制已得到进一步阐明。学界公认的是:氮杂环上的四级羟基可随溶液酸碱度变化转化为相应的氮四级杂环阳离子。这意味着二羟基吡咯啉酮与吡咯酮阳离子之间可实现相互转化——在高碱性溶液中主要以羟基化形式存在。羟基吡咯啉酮呈弯曲非平面构型,而吡咯酮阳离子则具有刚性全平面结构的连续共轭体系。这种结构差异导致吡咯酮阳离子能产生强荧光,而二羟基吡咯啉酮仅具微弱荧光。[1]

化学应用

荧光胺是胺、氨基酸、肽、蛋白质、醇和酚的荧光衍生试剂,用于液相色谱荧光检测和荧光光谱分析。荧光胺 (FSA) 已被广泛应用于测定几类含氨基的化合物,估计的物质包括药物化合物、杀虫剂、氨基酸、肽和蛋白质。此外,一些酶的活性也通过荧光胺测定进行监测,该方法所采用的技术主要包括荧光分光光度法,在薄层色谱中作为喷雾试剂,在高效液相色谱和毛细管电泳中作为衍生试剂。尽管有许多其他试剂可用于检测含伯氨基的化合物,但荧光胺的优势在于该试剂本身及其水解产物不发荧光。基于直接光谱荧光分析法,该试剂被成功应用于多种药物化合物、氨基酸、肽类、核苷酸、蛋白质、部分除草剂及酶活性的定量检测。在分离分析领域,荧光胺作为标记试剂,通过薄层色谱、高效液相色谱及毛细管电泳等技术,实现了对药物成分、内源性胺类及环境污染物的精准测定。此外,少量文献还报道了其在不同程度上的特色应用,包括荧光细胞化学分析、高通量荧光检测以及自有序环荧光分析等创新方法。[1]

参考文献

[1] Sayed M. Derayeaa, A review on the use of fluorescamine as versatile and convenient analytical probe, Microchemical Journal, 2020, 156, 104835.

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