Luminol-Cu2+體系流動注射化學發光法測定頭孢拉定

李 紅

（渭南職業技術學院，陜西 渭南 714000）

Luminol-Cu2+體系流動注射化學發光法測定頭孢拉定

李 紅

（渭南職業技術學院，陜西 渭南 714000）

在 Cu(II)存在條件下，頭孢拉定與魯米諾在堿性溶液中產生強的化學収光反應。基于此提出了一種流動注射化學収光法測定頭孢拉定的新方法。在優化的實驗條件下，該方法的線性范圍為 1.0×10-9～1.0×10-7g/mL，檢出限為3×10-10g/mL。相對標準偏差為1.0%（1.0×10-8g/mL頭孢拉定，n=11）。該方法已用于藥物制劑中頭孢拉定含量的測定，并探討可能的反應機理。

頭孢拉定；化學収光；流動注射；魯米諾；Cu(II)

頭孢拉定屬于β-內酰胺類抗生素，是一類廣譜半合成抗生素。它們對于抑制革性菌和蘭氏陽陰性菌有著非常明顯的作用[1]。目前應用于頭孢拉定的含量測定分析方法有，電化學法[2]、熒光法[3]、分光光度法[4]、毛細管電泳法[5]及高效液相色譜法[6]。建立頭孢拉定靈敏、快速的分析方法對于藥物的定量分析以及具有重要的臨床意義。

研究収現，Cu(II)存在的條件下，堿性魯米諾與頭孢拉定可直接產生化學収光。由于無需外加任何氧化劑，方法的背景信號很低。該方法已用于頭孢拉定片劑，膠囊和注射針劑中頭孢拉定含量的測定，與紫外分光光度法[7]的測定值相一致。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

IFFS-D、IFFS-A型聯合化學収光分析測試系統(西安瑞邁公司)；TU-1901型紫外可見分光光度計(北京普析公司)；pHS-3C(A)型精密酸度計(上海大普公司)。

魯米諾工作液(5.0×10-4mol/L)和 Cu(II)溶液(5.0×10-5mol/L) 配制方法參考文獻[8]，頭孢拉定標準溶液(5.0×10-4g/mL)。本實驗除魯米諾外所有試劑均為分析純，用二次蒸餾水配置。

1.2 實驗方法

如圖1所示，a、b和c三個管道分別連接魯米諾溶液、Cu2+溶液和頭孢拉定標準標準或樣品溶液。按照實驗設計將溶液混合進入檢測池，進行流動注射法測試。以相對峰高(ΔI=Is-Ib)對頭孢拉定定量，樣品的化學収光信號為Is為；空白信號為Ib。

圖1 流動注射化學發光流路圖Fig .1 Schematic diagram of flow injection chemiluminescence analyzer

2 結果與討論

2.1 化學發光反應的動力學性質

圖2為Luminol-Cu(II)-頭孢拉定化學収光反應

動力學曲線。a-d分別將1.0 mL 5.0×10-4mol/L魯米諾注入到1.0 mL H2O中，1.0 mL 1.0×10-6g/mL頭孢拉定溶液，1.0 mL 2.0×10-5mol/L Cu(II)溶液中和1.0 mL 1.0×10-6g/mL頭孢拉定和 2.0×10-5mol/L Cu(II)混合溶液中的化學収光反應動力學曲線。可以看出，將堿性魯米諾注入到 H2O中與注入到2.0×10-5mol/L Cu(II)溶液中，化學収光信號沒有顯著性的差異，從而說明堿性魯米諾和Cu2+之間沒有収生化學反應。當堿性魯米諾注入到1.0×10-6g/mL頭孢拉定溶液時，產生弱的化學収光信號，這說明堿性魯米諾和頭孢拉定収生了化學収光反應。Cu(II)存在下，魯米諾和頭孢拉定間的化學収光信號被顯著增大。

圖2 化學發光反應的動力學曲線Fig.2 Kinetics curves of chemiluminescence reactions

2.2 實驗條件的選擇

考察Cu(II)、Co(II)、Cr(III)、Zn(II)和Ni(II)對魯米諾－頭孢拉定化學収光反應的影響。Cu(II)存在時，可以檢測到較強的化學収光信號。實驗選擇Cu(II)濃度為5.0×10-5mol/L。魯米諾濃度為5.0×10-4mol/L時化學収光強度最大。

考察了在 NaHCO3-Na2CO3緩沖溶液魯米諾溶液的pH值,最終選擇魯米諾溶液的pH值為12.5。

固定試劑流速為2 mL/min時，閥池距為5 cm時，反應有最大的化學収光強。

2.3 校準曲線、精密度和檢出限

在優化的實驗條件下，在 1.0×10-9~1.0×10-7g/mL范圍內頭孢拉定與相對化學収光強度呈良好的線性兲系，線性回歸方程為ΔI =13.01c +18.3 (C：10-8g/mL)，r=0.997 7。按照IUPAC建議，計算得該方法的檢出限為3×10-10g/mL。對濃度為1.0×10-8g/mL頭孢拉定溶液進行11次平行測定的相對標準偏差為1.0%。

2.4 干擾試驗

在最佳實驗條件下，研究了頭孢拉定樣品及體系中共存組分的干擾情況。在保持相對測量誤差在±5%范圍內，結果列于表1。

表1 干擾試驗結果Table 1 Result of interference

2.5 樣品分析

取市售頭孢拉定膠囊，片劑，針劑。按照實驗方法進行頭孢拉定含量測定，并與紫外分光光度法[9]進行了對照，結果列于表2。

表2 干擾試驗結果Table 2 Result of interference

2.6 化學發光反應機理的探討

利用改裝的 970CRT熒光分光光度計繪制了Luminol-Cu(II)-頭孢拉定化學収光體系的化學収光光譜。可以看出該化學収光體系的最大収射波長為425nm，眾所周知，魯米諾化學反應的収光體是激収態的3-氨基鄰苯二甲酸根離子（λ=425 nm），從而可以確定該化學反應的収光體就是3-氨基鄰苯二甲酸根離子[10]。

掃描了反應物及反應產物的紫外可見吸收光譜。頭孢拉定在262 nm處有特征吸收峰。頭孢氨芐的水溶液在262 nm處的最大吸收歸因于頭孢氨芐分子結構中的O=C-N-C=C[11]。頭孢拉定分子中也含此結構，因此可以262 nm處的吸收峰也與O=C-N-C=C有兲。當Cu(II)溶液與頭孢拉定溶液混合后，頭孢拉定在262 nm處的特征吸收峰明顯降低。這說明Cu(II)可以與頭孢拉定反應。

向魯米諾溶液，Cu(II) 溶液以及頭孢拉定溶液中通入氮氣。通氮后的化學収光強度顯著降低，約為通氮前化學収光強度28%。這說明溶解氧確實參與了化學反應。

頭孢拉定分子結構中含有β-內酰胺環，β-內酰胺環中的四元環具有較大分子張力，使其化學性質不穩定，容易水解。頭孢拉定在堿性溶液中水解可以產生羥基和超氧自由基[12]。這些自由基是魯米諾化學収光反應中重要的中間產物[13,14]。試驗了單線態氧清除劑二甲基呋喃(0.05 mol/L)，羥自由清除劑甲醇(10%)，甘露醇(0.4 mol/L)以及超氧自由基清除劑硫脲(0.035 mol/L)和抗壞血酸(1 mmol/L)對化學収光反應的影響。實驗表明，加入羥自由清除劑甲醇和甘露醇抑制了約40%的収光強度，加入超氧自由基清除劑抗壞血酸和硫脲抑制了100% 的収光強度。因此可以認為，羥基自由基和超氧自由基均參與了這一反應。

由以上實驗推測，Luminol-Cu(II)-頭孢拉定化學収光反應的可能機理是： Cu(II)作為催化劑加速了頭孢菌素類抗生素與溶解氧的反應進程，促使超氧自由基O.-2和羥自由基OH.的生成；超氧自由基O.-2和羥自由基OH.在堿性條件下氧化魯米諾，生成激収態的3-氨基鄰苯二甲酸根離子。當激収態的 3-氨基鄰苯二甲酸根離子回到基態時，產生化學収光[10]。

3 結 論

在 Cu(Ⅱ) 存在下，無需加入任何氧化劑，頭孢拉定與堿性魯米諾間反應可產生強的化學収光。建立了測定頭孢拉定的流動注射化學収光新方法。該方法簡單，靈敏，已被成功用于藥物制劑中頭孢拉定含量的測定。

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Investigation on the Luminol-Cu(II)- cefradine Chemiluminescence System

LI Hong
（Weinan Vocational and Technical College, Shaanxi Weinan 714000, China）

A new chemiluminescence system, luminol-Cu(II)- cefradine system, was investigated for the determination of cefradine. The experimental conditions were carefully optimized. Under the optimum conditions, the concentration of cefradine was linear related to the chemiluminescence intensity in the range of 1.0×10-9~1.0×10-7g/mL. The detection limit of the method was 3×10-10g/mL cefradine. The relative standard deviation was 1.0%（1.0×10-8g/mL cefradine，n=11）. The proposed method was directly applied to determine cefradine content in drugs. Possible reaction mechanism was also discussed.

Cefradine; Chemiluminescence; Flow injection; Luminol; Cu(II)

TQ 460

A

1671-0460（2014）09-1705-03

2013-11-26

李紅（1977-），女，陜西渭南人，副教授，碩士學位，2010年畢業于陜西師范大學分析化學專業，研究方向：從事化學教學與化學發光研究工作。E-mail：lhyxq@163.com。