Einleitung

Eine Lösung von 2,4,5-Triphenylimidazol, Kaliumhydroxid und Ethanol werden in einem abgedunkelten Raum geschüttelt. Es zeigt sich eine schwache Chemolumineszenzreaktion.

1877 entdeckte der polnische Chemiker Bronisław Radziszewski (1838–1914) bei Versuchen mit Lophin die erste künstliche organische Chemolumineszenz [2]. Lophin hat zwar keine so starke Leuchtkraft wie z. B. Luminol, lässt sich dafür aber leicht und günstig selbst herstellen [3, 4]. In vielen Reaktionen ähnelt es dem Luminol.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie

 

0.5 g 2,4,5-Triphenylimidazol, C21H16N2 – 296.37 g/mol

2,4,5-Triphenyl-1H-imidazol (IUPAC), Lophin

CAS-Nr.: 484-47-9 – EG-Nr.: 207-606-6

WGK 3

Sigma-Aldrich, T83208, SDB vom 06.05.2019

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

2–4 g Kaliumhydroxid (Plätzchen), KOH – 56.11 g/mol

Ätzkali, Kalihydrat, Kaliumoxidhydrat

CAS-Nr.: 1310-58-3 – EG-Nr.: 215-181-3

Met. Corr. 1, Acute Tox. 4 (oral), Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1

H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P312 + P330 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Mund ausspülen. P301 + P330 + P331 BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305 + P351 + P338 + P310 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

Sigma-Aldrich, 306568, SDB vom 05.11.2019

GHS02 – Flamme

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

8 mL Ethanol 96 % (vergällt), C2H6O – 46.07 g/mol

Alkohol, Weingeist, Ethylalkohol, Sprit

CAS-Nr.: 64-17-5 – EG-Nr.: 200-578-6

Flam. Liq. 2, Eye Irrit. 2, WGK 1

H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P403 + P233 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.

Merck, 100971, SDB vom 14.07.2018

 

8 mL Dimethylsulfoxid, C2H6OS – 78.13 g/mol

(Methylsulfinyl)methan (IUPAC), DMSO, Methylsulfoxid, Methylsulfinylmethan, Sulfinyldimethan, Dimethylis sulfoxidum

CAS-Nr.: 67-68-5 – EG-Nr.: 200-664-3

WGK 1

Merck, 102952, SDB vom 12.03.2019

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

25-ml-Messkolben, 10-ml-Messzylinder, Waage

 

Versuchsdurchführung

Ähnlich wie Luminol in Dimethylsulfoxid mit Kaliumhydroxid durch Luftsauerstoff Chemolumineszenz zeigt, ist das auch mit
2,4,5-Triphenylimidazol möglich. Dazu werden 0.5 g 2,4,5-Triphenylimidazol zusammen mit 2–4 g Kaliumhydroxid in 8 mL Ethanol gegeben und schüttelt. Dabei ist ein sehr schwaches Leuchten zu sehen. Das Leuchten kann verstärkt werden, indem die Suspension auf 65 °C erwärmt wird. Wird das Erwärmen bis zum Sieden des Ethanols fortgesetzt, verschwindet das Leuchten. Es taucht beim Abkühlen jedoch wieder auf. Die Helligkeit beträgt 2–3 % der des vergleichbaren Luminol-Experiments und ist ungefähr so hell wie die Chemolumineszenz von weißem Phosphor. Statt Ethanol kann auch Dimethylsulfoxid verwendet werden.

 

Reaktionsgleichung

Der Reaktionsmechanismus ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es entsteht ein instabiles, zyklisches Peroxid (genauer ein Dioxetan), welches bei Zerfall Licht aussendet [6]. Das Prinzip ist vergleichbar mit anderen Chemolumineszenz-Systemen, wie z. B. der Diaryloxalate oder von Luciferin.

Abb. 1 – Autooxidation von 2,4,5-Triphenylimidazol, in alkalischem Medium, durch Sauerstoff. Als Endprodukte entstehen Benzoesäure bzw. Kaliumbenzoat und Ammoniak.
Abb. 1 – Autooxidation von 2,4,5-Triphenylimidazol, in alkalischem Medium, durch Sauerstoff. Als Endprodukte entstehen Benzoesäure bzw. Kaliumbenzoat und Ammoniak.

Als Endprodukte entstehen Benzoesäure bzw. Kaliumbenzoat und Ammoniak.

Lophin scheint seit einigen Jahrzehnten, fast in Vergessenheit geraten zu sein. Vermutlich wurde es in Versuchen durch Luminol und andere Stoffe verdrängt, die hellere Chemolumineszenz zeigen. Da sich aber Lophin so leicht herstellen lässt, muss es sich nicht vor dem Luminol verstecken. Es kann zu Analysezwecken eingesetzt werden (Bestimmung der Konzentration von z. B. Cobalt-Ionen bis 0.1 ppb!) [7] und auch als chemolumineszenter pH-Indikator (gleicher Umschlagspunkt wie Phenolphthalein), wobei die Lichtemission beim Umschlag von sauer zu basisch erfolgt [8].

 

Medien

Abb. 2 – Lösung von Lophin in ethanolischer KOH-Lösung. Lophin löst sich darin ziemlich gut [1].Abb. 3 – Chemolumineszenz von Lophin mit Luftsauerstoff in der ethanolischen KOH-Lösung bei 60–70 °C. 30 Sekunden Belichtungszeit; ISO 800; f/2.8 [1].

 

Quellenangaben

[1]
Pok. Synthese und Chemolumineszenz von Lophin. illumina-chemie.de, 2014. http://illumina-chemie.de/synthese-und-chemolumineszenz-von-lophin-t3657.html [05.01.2014] mit freundlicher Genehmigung von Pok.
[2]
B. R. Radziszewski. Untersuchungen über Hydrobenzamid, Amarin und Lophin. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1877, 10 (1), 70–75.
DOI: 10.1002/cber.18770100122
[3]
E. W. Cottman. Cold light brought into the classroom. J. Chem. Educ. 1937, 14 (5), 236. DOI: 10.1021/ed014p236
[4]
a.) M. Ples. Chemiluminescencja lofiny. weirdscience.eu, http://weirdscience.eu/Chemiluminescencja%20lofiny.html [27.01.2017]
b.) bojawiem. Chemiluminescencja lofiny - Chemiluminescence of lophine. Youtube, 2016. https://www.youtube.com/watch?v=Ewx46j6xazg [27.01.2017]
[5]
D. Yanover und M. Kaftory. Lophine (2,4,5-Triphenyl-1H-imidazole). Acta Crystallogr., Sect. E: Struct. Rep. Online 2009, 65 (4), o711.
DOI: 10.1107/S1600536809006552
[6]
J. C. Hummelen, T. M. Luider und H. Wynberg. Thermochemiluminescence immunoassay. In: Complementary Immunoassays, 2. Auflage,
Hrsg. W. P. Collins, John Wiley & Sons: Chichester, 1988, 191. http://www.rug.nl/research/portal/files/3382188/1988HummelenComplImmunoassays.pdf [05.01.2014]
[7]
D. F. Marino, F. Wolff und J. D. Ingle. Determination of cobalt by lophine chemiluminescence. Anal. Chem. 1979, 51 (12), 2051–2053.
DOI: 10.1021/ac50048a041
[8]
L. Erdey und I. Buzás. Lophine, a new chemiluminescent indicator. Anal. Chim. Acta 1956, 15, 322–324. DOI: 10.1016/0003-2670(56)80059-7

 

Download

Chemolumineszenz mit 2,4,5-Triphenylimidazol (Lophin) durch Autooxidation

 

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