El luminol (C 8 H 7 N 3 O 2 ) es un químico que exhibe quimioluminiscencia , con un brillo azul, cuando se mezcla con un agente oxidante apropiado . El luminol es un sólido cristalino de color blanco a amarillo pálido que es soluble en la mayoría de los disolventes orgánicos polares, pero insoluble en agua.
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido 5-amino-2,3-dihidroftalazina-1,4-diona | |
Otros nombres 5-Amino-2,3-dihidro-1,4-ftalazindiona o- Aminoftaloil hidrazida o- Aminoftalil hidrazida 3-Aminoftalhidrazida 3-Aminoftálico hidrazida | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.007.556 |
Número CE |
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PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 8 H 7 N 3 O 2 | |
Masa molar | 177,16 g / mol |
Punto de fusion | 319 ° C (606 ° F; 592 K) |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | MSDS para luminol |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Los investigadores forenses utilizan luminol para detectar trazas de sangre en las escenas del crimen , ya que reacciona con el hierro de la hemoglobina . Los biólogos lo utilizan en ensayos celulares para detectar cobre , hierro , cianuros , así como proteínas específicas mediante Western Blot . [2]
Cuando el luminol se rocía uniformemente en un área, pequeñas cantidades de un oxidante activador hacen que el luminol emita un brillo azul que se puede ver en una habitación oscura. El brillo solo dura unos 30 segundos, pero se puede documentar fotográficamente. El brillo es más fuerte en las áreas que reciben más spray; la intensidad del brillo no indica la cantidad de sangre u otro activador presente.
Síntesis
El luminol se sintetiza en un proceso de dos pasos, comenzando con el ácido 3- nitroftalico . [3] [4] Primero, la hidrazina (N 2 H 4 ) se calienta con el ácido 3-nitroftálico en un disolvente de alto punto de ebullición, como trietilenglicol y glicerol . Se produce una reacción de condensación por sustitución de acilo , con pérdida de agua, formando 3-nitroftalhidrazida. La reducción del grupo nitro a un grupo amino con ditionito de sodio (Na 2 S 2 O 4 ), a través de un intermedio transitorio de hidroxilamina , produce luminol.
El compuesto se sintetizó por primera vez en Alemania en 1902, [5] pero no se denominó "luminol" hasta 1934. [3] [6]
Quimioluminiscencia
Para exhibir su luminiscencia, el luminol debe activarse con un oxidante. Por lo general, el activador es una solución que contiene peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) e iones de hidróxido en agua. En presencia de un catalizador como un compuesto de hierro o peryodato , el peróxido de hidrógeno se descompone para formar oxígeno y agua:
- 2 H 2 O 2 → O 2 + 2 H 2 O
- H 2 O 2 + KIO 4 → KIO 3 + O 2 + H 2 O
Los entornos de laboratorio suelen utilizar ferricianuro de potasio o peryodato de potasio para el catalizador. En la detección forense de sangre, el catalizador es el hierro presente en la hemoglobina . [7] Las enzimas en una variedad de sistemas biológicos también pueden catalizar la descomposición del peróxido de hidrógeno.
El mecanismo exacto de la quimioluminiscencia del luminol es una reacción compleja de varios pasos, especialmente en condiciones acuosas. Una investigación teórica reciente ha podido dilucidar la cascada de reacciones como se muestra a continuación. [8] Primero se desprotona el luminol en condiciones básicas, luego se oxida al radical aniónico. Que a su vez tiene dos caminos disponibles para dar el intermedio clave α-hidroxi-peróxido. Después de la ciclación al endoperóxido, el monoanión se descompondrá sin luminiscencia, si el pH es demasiado bajo (<8,2) para una segunda desprotonación. El dianión endoperóxido, sin embargo, puede dar el producto retro-Diels-Alder: dianión 1,2-dioxano-3,6-diona. Y después de la quimiexcitación mediante dos transferencias de un solo electrón (SET), se obtiene un dianión de 3-aminoftalato en su primer estado excitado singlete (S1). Esta molécula altamente inestable se relaja al estado fundamental, emitiendo así luz de alrededor de 425 nm de longitud de onda (azul púrpura), la llamada quimioluminiscencia .
Uso en investigación criminal
Historia
En 1928, el químico alemán HO Albrecht descubrió que la sangre , entre otras sustancias, aumentaba la luminiscencia del luminol en una solución alcalina de peróxido de hidrógeno. [9] [10] En 1936, Karl Gleu y Karl Pfannstiel confirmaron esta mejora en presencia de hematina , un componente de la sangre. [11] En 1937, el científico forense alemán Walter Specht realizó extensos estudios sobre la aplicación del luminol a la detección de sangre en las escenas del crimen. [12] En 1939, los patólogos de San Francisco Frederick Proescher y AM Moody hicieron tres observaciones importantes sobre el luminol: [13] [14]
- aunque la prueba es presuntiva, se pueden examinar rápidamente grandes áreas de material sospechoso;
- la sangre seca y descompuesta produjo una reacción más fuerte y duradera que la sangre fresca; y
- si la luminiscencia desaparece, puede reproducirse mediante la aplicación de una nueva solución de luminol-peróxido de hidrógeno; De este modo, las manchas de sangre secas pueden volverse luminiscentes repetidamente.
Teoría
Los investigadores de la escena del crimen usan luminol para encontrar rastros de sangre, incluso si alguien lo ha limpiado o eliminado. El investigador rocía una solución de luminol y el oxidante. El hierro en la sangre cataliza la luminiscencia. La cantidad de catalizador necesaria para provocar la reacción es muy pequeña en relación con la cantidad de luminol, lo que permite la detección de incluso trazas de sangre. El brillo azul dura unos 30 segundos por aplicación. Detectar el resplandor requiere una habitación bastante oscura. Cualquier resplandor detectado puede documentarse mediante una fotografía de larga exposición .
Inconvenientes
El uso de Luminol en una investigación de la escena del crimen se ve un poco obstaculizado por el hecho de que reacciona a compuestos que contienen hierro y cobre , [15] blanqueadores , rábano picante , orina , materia fecal o residuos de humo. [se necesita aclaración ] [14] La aplicación de luminol a una pieza de prueba puede evitar que se le realicen otras pruebas; sin embargo, se ha extraído con éxito ADN de muestras expuestas al luminol. [dieciséis]
Moléculas relacionadas
- Luminol: 5-amino-2,3-dihidro-1,4-ftalazindiona; 3-aminoftalhidrazida; 1,4-ftalazindiona, 5-amino-2,3-dihidro; CAS: [521-31-3]
C 8 H 7 N 3 O 2 - PM: 177,16
λ abs (en NaOH 0,1 N) λ máx. 1: 347 nm y λ máx. 2: 300 nm; EC (a λ máx. 1): 7650 L / mol × cm
λ abs / λ em (MeOH): 355/413 nm - Luminol, sal de sodio: 3-aminoftalhidrazida de sodio; CAS: [20666-12-0]
C 8 H 6 N 3 O 2 Na - MW: 199,12 - Luminol hemihidrato: un hidrato de 3-aminoftalhidrazida de sodio; CAS: [206658-90-4]
C 8 H 6 N 3 O 2 Na • H 2 O - MW: 217,16 - Clorhidrato de luminol: clorhidrato de 3-aminoftalhidrazida; CAS: [74165-64-3]
C 8 H 7 N 3 O 2 · HCl MW: 213,62 - Isoluminol: 4-aminoftalhidrazida; CAS: [3682-14-1]
C 8 H 7 N 3 O 2 - MW: 117,16 (Xi) - Isoluminol monohidrato: 4-aminoftalhidrazida monohidrato
C 8 H 7 N 3 O 2 • H 2 O - PM: 195,15 - Isoluminol ABEI: monohidrato de 4-aminoftalhidrazida; CAS: [66612-29-1]
Ver también
- Fluoresceína
- Oxalato de difenilo
Referencias
- ↑ Merck Index , undécima edición, 5470 .
- ^ Khan, Parvez; Idrees, danés; MOxley, Michael A .; et al. (Mayo de 2014). "Señales quimioluminiscentes basadas en luminol: aplicación clínica y no clínica y usos futuros" . Biotecnología bioquímica aplicada . 173 (2): 333–355. doi : 10.1007 / s12010-014-0850-1 . PMC 4426882 . PMID 24752935 .
- ^ a b Ernest Huntress; Lester Stanley; Almon Parker (1934). "La preparación de 3-aminoftalhidrazida para su uso en la demostración de quimioluminiscencia". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 56 (1): 241–242. doi : 10.1021 / ja01316a077 .
- ^ Síntesis de luminol
- ^ Ver:
- Aloys Josef Schmitz, "Ueber das Hydrazid der Trimesinsäure und der Hemimellithsäure" Archivado 2015-01-02 en Wayback Machine (Sobre la hidrazida del ácido trimésico [ ácido 1,3,5-bencenotricarboxílico] y del ácido hemimelítico [1,2, Ácido 3-bencentricarboxílico]), disertación inaugural, Universidad de Heidelberg, 1902; págs. 17, 39–43. Schmitz llama luminol "1-amino-2,3-phtalsäurehydrazid".
- Nota: Gill afirma que el luminol se preparó ya en 1853. Ver: Steven K. Gill (1983) "Nuevos desarrollos en la investigación de quimioluminiscencia", Aldrichimica Acta 16 (3): 59-61; tiene nota a pie de página 2 en la p. 60. Disponible en: Aldrichimica Acta. Archivado el 8 de enero de 2015 en Wayback Machine . Sin embargo, las fuentes que cita Gill no mencionan la preparación del luminol antes de 1902. Gill probablemente confundió el luminol con la lofina (2,4,5-trifenil-1 H -imidazol), que sí mencionan las fuentes que él cita. La lofina también es quimioluminiscente y fue preparada por primera vez en 1844 por Auguste Laurent. (Véase: Auguste Laurent (1844) "Sur un nouvel alcali organique, la lophine" (Sobre un nuevo álcali orgánico, la lofina), Revue scientifique et industrielle , 18 : 272-278.) La quimioluminiscencia de la lofina fue observada por primera vez por: Radziszewski , Bronisław L. (1877) "Untersuchungen über Hydrobenzamid, Amarin und Lophin" Archivado el 14 de diciembre de 2015 en la Wayback Machine (Investigaciones de hidrobenzamida, amarina y lofina), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin , 10 : 70–75 . En 1853, Ludwig Teichmann desarrolló una prueba de sangre, pero no se basó en la quimioluminiscencia. Véase: L Teichmann (1853) "Ueber die Krystallisation der organischen Bestandtheile des Bluts" (Sobre la cristalización de los componentes orgánicos de la sangre), Zeitschrift für rationelle Medicin , nueva serie, 3 : 375–388.
- ^ Ver también: Ernest H. Huntress, Lester N. Stanley y Almon S. Parker (marzo de 1934) "La oxidación de 3-aminoftalhidrazida (" luminol ") como demostración de quimioluminiscencia en una conferencia," Journal of Chemical Education , 11 ( 3): 142-145.
- ^ Por favor, Marek. "Quimioluminiscencia activada por sangre" . www.weirdscience.eu (en polaco). Archivado desde el original el 3 de enero de 2015 . Consultado el 23 de diciembre de 2014 .
- ^ a b Yue, Ling; Liu, Yi-Tong (3 de septiembre de 2020). "Conocimiento mecanicista de la quimioluminiscencia del luminol dependiente del pH en solución acuosa" . El Journal of Physical Chemistry B . 124 (35): 7682–7693. doi : 10.1021 / acs.jpcb.0c06301 . ISSN 1520-6106 . PMID 32790377 .
- ^ HO Albrecht (1928) "Über die Chemiluminescenz des Aminophthalsäurehydrazids" (Sobre la quimioluminiscencia de la hidrazida del ácido aminoftálico) Zeitschrift für Physikalische Chemie 136 : 321–330.
- ^ Stuart H. James y William G. Eckert, Interpretación de la evidencia de manchas de sangre en las escenas del crimen , 2ª ed. (Boca Raton, Florida: CRC Press LLC, 1998), página 154 Archivado el 15 de febrero de 2017 en Wayback Machine .
- ^ Gleu, Karl; Pfannstiel, Karl (1936) "Über 3-aminophthalsaure-hydrazid" Journal für Praktische Chemie 146 : 137-150.
- ↑ Specht, Walter (1937) "Die Chemiluminescenz des Hämins, ein Hilfsmittel zur Auffindung und Erkennung forensisch wichtiger Blutspuren" (La quimioluminiscencia de la hemina, una ayuda para el hallazgo y reconocimiento de rastros de sangre de importancia forense), Angewandte Chemie 50 (8): 155-157.
- ^ Proescher F. y Moody AM (1939) "Detección de sangre mediante quimioluminiscencia", Journal of Laboratory and Clinical Medicine , 24 : 1183-1189.
- ^ a b James, Stuart; Kish, Paul E .; Sutton, Paulette Sutton (2005). Principios del análisis de patrones de Bloodstsain . Boca Raton, Londres, Nueva York, Singapur: Taylor and Francis Group. pag. 376 . ISBN 0-8493-2014-3.
- ^ Por favor, Marek. "Quimioluminiscencia de luminol activado por compuesto de cobre" . www.weirdscience.eu (en polaco). Archivado desde el original el 3 de enero de 2015 . Consultado el 23 de diciembre de 2014 .
- ^ Nota técnica sobre Hemaglow archivada el 2 de enero de 2015 en Wayback Machine
enlaces externos
- HowStuffWorks "Cómo funciona Luminol"
- Demostración de luminol en Turín