Solvent effects in the reaction of lucigenin with basic hydrogen peroxide: Chemiluminescence spectra in mixed polar solvents

Summary

The chemiluminescent reaction of lucigenin with basic hydrogen peroxide has been studied in several mixtures of water with the cosolvents methanol, ethanol, 1-propanol, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide. The chemiluminescence spectra depend on the cosolvent and its concentration in the reaction medium. With increasing cosolvent concentration, the chemiluminescence shifts to lower wavelengths. For similar cosolvents, the size of this shift increases with decreasing dielectric constant. In high-cosolvent-concentration mixtures, the chemiluminescence matches the fluorescent emission of N-methylacridone. Chemiluminescence from low-cosolvent-concentration mixtures is explained as the sum of the lucigenin and N-methylacridone fluorescent emissions, the lucigenin emission probably being a consequence of energy transfer from N-methyl-acridone. The cosolvent inhibits this energy transfer. These observations, taken together with our previous kinetic results, indicate that the reaction mechanism is the same in all the studied reaction media.

Zusammenfassung

Die Chemilumineszenzreaktion von Lucigenin mit basischem Hydrogenperoxid wurde in verschiedenen Mischungen von Wasser mit Methanol, Ethanol, 1-Propanol, Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxyd untersucht. Die Chemilumineszenzspektren hängen vom organischen Kosolvens und dessen Konzentration im Reaktionsmedium ab. Mit ansteigender Konzentration ergeben sich in der Chemilumineszenz Verschiebungen zu größeren Wellenlängen. Für ähnliche Kosolventien steigt diese Verschiebung mit kleineren Dielektrizitätskonstanten an. Bei hohen Kosolvenskonzentrationen gleicht die Chemilumineszenz der Fluoreszenzemission von N-Methylacridon. Die Chemilumineszenz bei kleinen Kosolvenskonzentrationen kann als die Summe der Fluoreszenzemission von Lucigenin und N-Methylacridon erklärt werden, wobei die Lucigeninemission vermutlich eine Folge eines Energietransfers von N-Methylacridon ist. Das Kosolvens verhindert diesen Energietransfer. Diese Beobachtungen, zusammen mit früheren kinetischen Resultaten, erlauben den Schluß, daß der Reaktionsmechanismus in allen Reaktionsmedien der gleiche ist.