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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
5-アミノ-2,3-ジヒドロフタラジン-1,4-ジオン | |
| その他の名前
5-アミノ-2,3-ジヒドロ-1,4-フタラジンジオン
o -アミノフタロイルヒドラジド o -アミノフタリルヒドラジド 3-アミノフタルヒドラジド 3-アミノフタル酸ヒドラジド | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.007.556 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ8Ｈ7Ｎ3Ｏ2の | |
| モル質量 | 177.16グラム/モル |
| 融点 | 319 °C (606 °F; 592 K) |
| 危険 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 安全データシート（SDS） | ルミノールのMSDS |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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ルミノール（C 8 H 7 N 3 O 2）は、適切な酸化剤と混合すると青い光を発する化学発光を示す化学物質です。ルミノールは、ほとんどの極性有機溶媒に溶けますが、水には溶けない、白から淡黄色の結晶性固体です。
法医学捜査官は、ルミノールがヘモグロビン中の鉄と反応することを利用して、犯罪現場で微量の血液を検出する。生物学者は、ウェスタンブロッティングによる銅、鉄、シアン化物、および特定のタンパク質を検出するために、細胞分析にルミノールを使用する。[2]
ルミノールを一面に均一に噴霧すると、微量の活性酸化剤によってルミノールが青い光を発し、暗い部屋でも見えるようになります。この光は 30 秒程度しか持続しませんが、写真に記録することができます。噴霧量が多い場所では光が強くなりますが、光の強さは血液やその他の活性剤の量を示すものではありません。
合成
ルミノールは、3-ニトロフタル酸から始まる2段階のプロセスで合成されます。[3] [4] まず、ヒドラジン（N 2 H 4 ）を3-ニトロフタル酸とともに、トリエチレングリコールやグリセロールなどの高沸点溶媒中で加熱します。縮合反応が起こり、水が失われて3-ニトロフタルヒドラジドが形成されます。亜ジチオン酸ナトリウム（Na 2 S 2 O 4 ）でニトロ基をアミノ基に還元すると、一時的なヒドロキシルアミン中間体を経て、ルミノールが生成されます。
この化合物は1902年にドイツで初めて合成されましたが[5] 、 1934年までルミノールと命名されていませんでした。[3] [6]
化学発光
ルミノールの発光を発現させるには、酸化剤で活性化する必要があります。通常、活性剤は過酸化水素(H 2 O 2 ) と水酸化物イオンを水に溶かした溶液です。鉄や過ヨウ素酸塩などの触媒の存在下では、過酸化水素は分解して酸素と水を形成します。
- 2 H 2 O 2 → O 2 + 2 H 2 O
- H 2 O 2 + KIO 4 → KIO 3 + O 2 + H 2 O
実験室では、触媒としてフェリシアン化カリウムや過ヨウ素酸カリウムがよく使用されます。血液の法医学的検出では、触媒はヘモグロビンに含まれる鉄です。[7]さまざまな生物系の 酵素も過酸化水素の分解を触媒する可能性があります。
ルミノール化学発光の正確なメカニズムは、特に水性条件下では複雑な多段階反応です。最近の理論的研究により、以下に示すように反応カスケードを解明することができました。[8]ルミノールは、最初に塩基性条件下で脱プロトン化され、次にアニオンラジカルに酸化され、次に2つの経路で重要な中間体α-ヒドロキシペルオキシドが得られます。エンドペルオキシドへの環化後、pHが2回目の脱プロトン化に低すぎる場合（< 8.2）、モノアニオンは発光することなく分解されます。ただし、エンドペルオキシドジアニオンは、逆ディールス・アルダー生成物である1,2-ジオキサン-3,6-ジオンジアニオンを与えることができ、 2つの一電子移動（SET）による化学励起の後、最初の一重項励起状態（S1）の3-アミノフタル酸ジアニオンを与えます。この非常に不安定な分子は基底状態に緩和し、約 425 nm の波長 (紫がかった青) の光を発し、化学発光を引き起こします。
犯罪捜査での使用
歴史
1928年、ドイツの化学者HOアルブレヒトは、血液が他の物質とともに、アルカリ性過酸化水素溶液中のルミノールの発光を増強することを発見した。[9] [10] 1936年、カール・グルーおよびカール・ファンシュティールは、血液の成分であるヘマチン の存在下でこの増強を確認した。 [11] 1937年、ドイツの法医学者ウォルター・シュペヒトは、犯罪現場での血液検出へのルミノールの応用について広範な研究を行った。[12] 1939年、サンフランシスコの病理学者フレデリック・プロエシャーおよびAMムーディーは、ルミノールについて3つの重要な観察を行った。[13] [14]
- この検査は推定的なものではあるが、疑わしい物質の広い範囲を迅速に検査することができる。
- 乾燥して分解した血液は新鮮な血液よりも強力で持続的な反応を引き起こした。
- 発光が消えた場合は、新しいルミノール過酸化水素溶液を塗布することで再現できるため、乾燥した血痕は繰り返し発光させることができます。
理論
犯罪現場の捜査官は、誰かが血痕を拭き取ったり取り除いたりした場合でも、血痕を見つけるためにルミノールを使用します。捜査官はルミノールと酸化剤の溶液をスプレーします。血液中の鉄が発光を触媒します。反応を起こすために必要な触媒の量はルミノールの量に比べて非常に少ないため、微量の血液でも検出できます。青い光は、1 回の塗布につき約 30 秒間持続します。光を検出するには、かなり暗い部屋が必要です。検出された光は、長時間露光写真で記録できます。
欠点
ルミノールは鉄や銅を含む化合物、[15]、 漂白剤、ワサビ、排泄物、タバコの煙の残留物に反応するため、犯罪現場の捜査での使用は多少妨げられる。 [14]ルミノールを証拠物に塗布すると、他の検査ができなくなる可能性があるが、ルミノールにさらされたサンプルからDNAを抽出することに成功した例もある。[16]
関連分子
- ルミノール：5-アミノ-2,3-ジヒドロ-1,4; 3-アミノ-フタルヒドラジド; 1,4-フタラジンジオン、5-アミノ-2,3-ジヒドロ; CAS：[521-31-3]
C 8 H 7 N 3 O 2 – MW：177.16
λ abs（0.1 N NaOH 中）λ max 1：347 nm & λ max 2：300 nm; EC（λ max 1 の場合）：7650 L/mol × cm
λ abs / λ em（MeOH）：355/413 nm - ルミノール、ナトリウム塩：3-アミノフタルヒドラジドナトリウム; CAS: [20666-12-0]
C 8 H 6 N 3 O 2 Na – MW: 199.12 - ルミノール半水和物： 3-アミノフタルヒドラジドナトリウムの水和物。CAS：[206658-90-4]
C 8 H 6 N 3 O 2 Na · H 2 O – MW：217.16 - ルミノール塩酸塩：3-アミノフタルヒドラジド塩酸塩; CAS: [74165-64-3]
C 8 H 7 N 3 O 2 · HCl MW: 213.62 - イソルミノール：4-アミノフタルヒドラジド；CAS：[3682-14-1]
C 8 H 7 N 3 O 2 – MW：117.16（Xi） - イソルミノール一水和物：4-アミノフタルヒドラジド一水和物
C 8 H 7 N 3 O 2 · H 2 O – MW: 195.15 - イソルミノール ABEI: 4-アミノフタルヒドラジド一水和物; CAS: [66612-29-1]
参照
参考文献
- ^ Merck Index、第11版、5470。
- ^ Khan, Parvez; Idrees, Danish; MOxley, Michael A.; et al. (2014 年 5 月). 「ルミノールベースの化学発光シグナル: 臨床および非臨床アプリケーションと将来の用途」.応用生化学バイオテクノロジー. 173 (2): 333–355. doi :10.1007/s12010-014-0850-1. PMC 4426882. PMID 24752935 .
- ^ ab アーネスト・ハントレス、レスター・スタンレー、アルモン・パーカー (1934)。「化学発光の実証に使用するための 3-アミノフタルヒドラジドの調製」アメリカ化学会誌。56 (1): 241–242。doi :10.1021/ja01316a077。
- ^ ルミノールの合成
- ^ 参照:
- Aloys Josef Schmitz、「トリメシン酸とヘミメリト酸のヒドラジドについて」、Wayback Machineに 2015-01-02 にアーカイブ(トリメシン酸[1,3,5-ベンゼントリカルボン酸] とヘミメリト酸 [1,2,3-ベンゼントリカルボン酸] のヒドラジドについて)、ハイデルベルク大学就任論文、1902 年、pp. 17、39～43。Schmitz はルミノールを「1-アミノ-2,3-フタル酸ヒドラジド」と呼んでいます。
- 注: ギルは、ルミノールは 1853 年にはすでに調製されていたと述べています。参照: Steven K. Gill (1983) 「化学発光研究における新しい展開」、Aldrichimica Acta 16 (3) : 59–61; p. 60 に脚注 2 があります。Aldrichimica Acta Archived 2015-01-08 at the Wayback Machineで入手可能。ただし、ギルが引用する情報源には、1902 年より前のルミノールの調製については触れられていません。ギルはおそらく、ルミノールとロフィン(2,4,5-トリフェニル-1 H -イミダゾール) を混同していると思われますが、ギルが引用する情報源にはロフィンについて触れられています。ロフィンも化学発光性で、1844 年にオーギュスト ローランによって初めて調製されました。 （参照：Auguste Latin (1844) "Sur un nouvel acalaliorganique, la lophine" (新しい有機アルカリ、ロフィンについて)、Revue scientifique et industrielle、18 : 272–278。) ロフィンの化学発光は、Radziszewski、Bronisław L. (1877) によって最初に観察されました。 「Untersuchungen über Hydrobenzamid, Amarin und Lophin」2015 年 12 月 14 日にウェイバック マシンにアーカイブ(ヒドロベンズアミド、アマリン、およびロフィンの調査)、Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin、10 : 70–75。 1853 年にルートヴィヒ タイヒマンは血液検査を開発しましたが、それは化学発光に依存していませんでした。参照: L Taichmann (1853) "Ueber die Krystallisation derorganischen Bestandtheile des Bluts" (血液の有機成分の結晶化について)、Zeitschrift für rationelle Medicin、新シリーズ、3 : 375–388。
- ^ Huntress, Ernest H.; Stanley, Lester N.; Parker, Almon S. (1934). 「化学発光の講義デモンストレーションとしての 3-アミノフタルヒドラジド (「ルミノール」) の酸化」。Journal of Chemical Education。11 ( 3): 142。Bibcode : 1934JChEd..11..142H。doi :10.1021/ed011p142。
- ^ Ples, Marek. 「血液によって活性化される化学発光」www.weirdscience.eu (ポーランド語)。 2015年1月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年12月23日閲覧。
- ^ Yue, Ling; Liu, Yi-Tong (2020年9月3日). 「水溶液中のpH依存ルミノール化学発光のメカニズムに関する考察」. The Journal of Physical Chemistry B. 124 ( 35): 7682–7693. doi :10.1021/acs.jpcb.0c06301. ISSN 1520-6106. PMID 32790377. S2CID 221125324.
- ^ HO Albrecht (1928) 「アミノフタル酸ヒドラジドの化学発光について」「Über die Chemiluminescenz des Aminophysicalische Chemie」、Zeitschrift für Physikalische Chemie 136 : 321–330。
- ^ Stuart H. JamesとWilliam G. Eckert、「Interpretation of Bloodstain Evidence at Crime Scenes」、第2版（フロリダ州ボカラトン：CRC Press LLC、1998年）、154ページ。Wayback Machineで2017年2月15日にアーカイブ。
- ^ カール、グルー;プファンシュティール、カール (1936) 「ユーバー 3-アミノフタルサウレ-ヒドラジド」 Journal für Praktische Chemie 146 : 137–150。
- ^ Specht, Walter (1937) 「Die Chemiluminescenz des Hämins, ein Hilfsmittel zur Auffindung und Erkennung forensisch wichtiger Blutspuren」 (ヘミンの化学発光、法医学的に重要な血液痕跡の発見と認識の補助)、Angewandte Chemie 50 (8): 155～157。
- ^ Proescher F. および Moody AM (1939)「化学発光による血液の検出」Journal of Laboratory and Clinical Medicine、24 : 1183–1189。
- ^ ab ジェームズ、スチュアート; キッシュ、ポール E.; サットン、ポーレット・サットン (2005)。血液パターン分析の原理。ボカラトン、ロンドン、ニューヨーク、シンガポール: テイラー・アンド・フランシス・グループ。p. 376。ISBN 0-8493-2014-3。
- ^ Ples, Marek. 「銅化合物によって活性化されたルミノールの化学発光」www.weirdscience.eu (ポーランド語)。 2015年1月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年12月23日閲覧。
- ^ Hemaglow に関する技術メモ 2015 年 1 月 2 日アーカイブ、Wayback Machineより
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ルミノールに関連するメディアがあります。
- HowStuffWorks「ルミノールの仕組み」
- トリノでのルミノールのデモ