Φωτο- και ραδιοαποθηκευμένη χημειοφωταύγεια. Διερέυνηση εφαρμογής της μεθόδου στη χημική δοσιμετρία και αναλυτική χημεία

Abstract

The purpose of this work was to synthesize novel chemiluminescent compounds using photochemical or radiochemical reactions and apply their chemiluminescence in analytical chemistry and radiation dosimetry. For this purpose, over 20 azaaromatic compounds, such as acridines or quinolines as well as the novel third allotropie form of carbon, fullerene C60, were photolyzed or radiolyzed and their products were used to chemiluminescence reactions. The light reactions were initiated using only strong bases such as hydrides or methanolic alkali hydroxides. It should be noted that the overall chemiluminescence quantum yields and intensities of the acridine derivatives appear to be 2-3 orders greater than that of quinolines or fullerene C60. At this point also should be noted that oxygen in contrast to chemiluminescence reactions, where is necessary, in photolysis or radiolysis reactions must be completely removed. The combined two successive reactions, photolysis or radiolysis and chemiluminescence (photo- and radiostoragechemiluminescence) except that they can be used as light- or energy-storage system, they can be used also in analytical chemistry for the quantitative determination of the above mentioned compounds or in radiation chemistry as indirect chemical dosimeters. Indeed, as will be seen later in the chapters of results and discussion many of this compounds can be determined in concentrations down to 10-7 M (few ppb) and in chemical dosimetry from 100 to 3200 Gy. Using more concentrated solutions of these compounds (c=10-3 M), the dose range can be extended up to 10 KGy. The novel method of photo- and radiostoragechemiluminescence can be used also for the estimation of antioxidant activity of many food additives. It was found that all food antioxidants used in the frame of this work, showed at concentrations greater than 10-3 M antioxidant activity over 80%. Finally, it must be mentioned that the reaction of photo- or radiooxygenated amines or amides with aqueous lucigenin gives rise to chemiluminescence quantum yields and intensities similar to those of classical CL-reaction of lucigenin with hydrogen peroxide. As showing in this work, also, the light signals of the reactions can be used in the chemical dosimetry for doses from 50 to 275 KGy.

Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η σύνθεση νέων χημειοφωταυγών ενώσεων με χρήση φωτοχημικών ή ακτινοχημικών αντιδράσεων και η εφαρμογή της χημειοφωταύγειάς τους στην αναλυτική χημεία και χημική δοσιμετρία. Για το σκοπό αυτό, πάνω από 20 αζωαρωματικές ενώσεις, όπως ακριδίνες ή κινολίνες καθώς και η τρίτη αλλοτροπική μορφή του άνθρακα, το φουλερένιο Οβο, φωτολύθηκαν ή ραδιολύθηκαν και τα προϊόντα τους χρησιμοποιήθηκαν στις αντιδράσεις χημειοφωταύγειας. Η έναρξη των χημειοφωταυγών αντιδράσεων γίνεται με την προσθήκη ισχυρών βάσεων. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι ολικές φωτονιακές αποδόσεις και εντάσεις χημειοφωταύγειας των παραγώγων ακριδίνης εμφανίζονται 2 έως 3 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες σε σχέση με αυτές των κινολινών ή του φουλερενίου C60· Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί ότι ενώ η παρουσία του οξυγόνου στις αντιδράσεις χημειοφωταύγειας είναι απαραίτητη, στις αντιδράσεις φωτόλυσης ή ραδιόλυσης οδηγεί σε μείωση των παραγόμενων προϊόντων και ακολούθως των σημάτων χημειοφωταύγειας. Ο συνδυασμός των δύο αντιδράσεων, φωτόλυσης ή ραδιόλυσης και χημειοφωταύγειας (φωτο- και ραδιοαποθηκευμένη χημειοφωταύγεια) εκτός του ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως σύστημα αποθήκευσης φωτός ή ενέργειας, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην αναλυτική χημεία για τον ποσοτικό προσδιορισμό των ενώσεων που αναφέρθηκαν παραπάνω ή στη χημική δοσιμετρία ως έμμεσο χημικό δοσίμετρο. Πράγματι, όπως θα φανεί στη συνέχεια, κατά την παρουσίαση των αποτελεσμάτων και τη συζήτησή τους, πολλές από τις ενώσεις αυτές μπορούν να προσδιορισθούν σε συγκεντρώσεις έως 10-7 Μ (μερικά ppb) ή στη χημική δοσιμετρία από 100 έως 3200 Gy. Χρησιμοποιώντας διαλύματα μεγαλύτερων συγκεντρώσεων (C=10-3 Μ) μπορούν να προσδιορισθούν δόσεις ακτινοβολίας μέχρι και 10 KGy. Η νέα μέθοδος της φωτο- και ραδιοαποθηκευμένης χημειοφωταύγειας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της αντιοξειδωτικής δράσης πολλών προσθέτων σε τρόφιμα. Πολλά αντιοξειδωτικά τροφίμων που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία αυτή παρουσίασαν αντιοξειδωτική δράση πάνω από 80% για συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 10-3 Μ. Τέλος, πρέπει να αναφερθεί ότι οι αντιδράσεις φωτο- ή ραδιοξυγονομένων αμινών ή αμιδίων με υδατικό διάλυμα λουσιγενίνης οδηγούν στην εκπομπή φωτός με φωτονιακές αποδόσεις και εντάσεις χημειοφωταύγειας παρόμοιες με αυτές της κλασικής αντίδρασης χημειοφωταύγειας της λουσιγενίνης με υπεροξείδιο του υδρογόνου. Όπως θα φανεί στην εργασία αυτή τα φωτεινά σήματα των αντιδράσεων αυτών μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη χημική δοσιμετρία για δόσεις ακτινοβολίας από 50 έως 275 KGy.