Luminol

Luminol (C₈H₇N₃O₂) es una sustancia química 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.

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 y proteínas específicas mediante transferencia Western.

Cuando se rocía luminol 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 resplandor sólo dura unos 30 segundos, pero se puede documentar fotográficamente. El brillo es más fuerte en las áreas que reciben más rociado; 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-nitroftálico. Primero, se calienta hidrazina (N₂H₄) con 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 (Na₂S₂O₄), a través de un intermediario transitorio de hidroxilamina, produce luminol..

El compuesto se sintetizó por primera vez en Alemania en 1902, pero no recibió el nombre de "luminol" hasta 1934.

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 (H₂O₂) 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 H₂O₂ → O2 + 2 H₂O

H₂O₂ + KIO₄ → KIO₃ + O₂ + H₂O

Los entornos de laboratorio suelen utilizar ferricianuro de potasio o peryodato de potasio como catalizador. En la detección forense de sangre, el catalizador es el hierro presente en la hemoglobina. 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. El luminol primero se desprotona en condiciones básicas y luego se oxida al radical aniónico. Que a su vez tiene dos caminos disponibles para dar el intermedio clave α-hidroxiperóxido. Después de la ciclación al endoperóxido, el monoanión se descompondrá sin luminiscencia, si el pH es demasiado bajo (< 8,2) para una segunda desprotonación. Sin embargo, el dianión endoperóxido puede dar el producto retro-Diels-Alder: dianión 1,2-dioxano-3,6-diona. Y después de la quimioexcitación mediante dos transferencias de un solo electrón (SET), se obtiene el dianión de 3-aminoftalato en su primer estado excitado singlete (S1). Esta molécula altamente inestable se relaja hasta el estado fundamental, emitiendo así luz de alrededor de 425 nm de longitud de onda (púrpura-azul), la llamada quimioluminiscencia.

Uso en investigación criminal

Historia

En 1928, el químico alemán H. O. Albrecht descubrió que la sangre, entre otras sustancias, aumentaba la luminiscencia del luminol en una solución alcalina de peróxido de hidrógeno. En 1936, Karl Gleu y Karl Pfannstiel confirmaron este aumento en presencia de hematina, un componente de la sangre. En 1937, el científico forense alemán Walter Specht realizó amplios estudios sobre la aplicación del luminol para la detección de sangre en la escena del crimen. En 1939, los patólogos de San Francisco Frederick Proescher y A. M. Moody hicieron tres observaciones importantes sobre el luminol:

1. Aunque el examen es presunto, se pueden examinar rápidamente grandes zonas de material sospechoso;
2. sangre seca y descompuesta dio una reacción más fuerte y duradera que la sangre fresca; y
3. si la luminiscencia desaparece, puede ser reproducida por la aplicación de una solución fresca de peróxido de luminol-hidrógeno; así, las manchas de sangre secas pueden ser luminiscentes repetidamente.

Teoría

Los investigadores de la escena del crimen utilizan luminol para encontrar rastros de sangre, incluso si alguien la ha limpiado o eliminado. El investigador rocía una solución de luminol y oxidante. El hierro de 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 incluso de 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 del luminol en la investigación de la escena del crimen se ve algo obstaculizado por el hecho de que reacciona con compuestos que contienen hierro y cobre, lejías, rábano picante, materia fecal o residuos de humo de cigarrillo. La aplicación de luminol a una prueba puede impedir que se realicen otras pruebas; sin embargo, se ha extraído con éxito ADN de muestras expuestas al luminol.

Moléculas relacionadas

• Luminol: 5-amino-2,3-dihidro-1,4-phthalazinedione; 3-amino-phthalhydrazide; 1,4-phthalazinedione, 5-amino-2,3-dihidro; CAS: [521-31-3]
  C₈H₇N₃O₂ – MW: 177.16
  λ_abdominales (en 0.1 N NaOH) λ_max 1: 347 nm_max 2: 300 nm; EC (at λ_max 1): 7650 L/mol × cm
  λ_abdominales/ λ_em (MeOH): 355/413 nm
• Luminol, sal de sodio: sodio 3-amino-phtalhydrazide; CAS: [20666-12-0]
  C₈H₆N₃O₂Na – MW: 199.12
• Hemihydrate Luminol: una hidratación de sodio 3-amino-phtalhydrazide; CAS: [206658-90-4]
  C₈H₆N₃O₂Na · H2O – MW: 217.16
• Hidrocloruro de Luminol: clorhidrato de 3 amino-phtalhydrazide; CAS: [74165-64-3]
  C₈H₇N₃O₂· HCl MW: 213.62
• Isoluminol: 4-aminophthalhydrazide; CAS: [3682-14-1]
  C₈H₇N₃O₂ – MW: 117.16 (Xi)
• Isoluminol monohidrato: monohidrato de 4 aminoftalhidratos
  C₈H₇N₃O₂ · H2O – MW: 195.15
• Isoluminol ABEI: monohidrato de 4 aminoftalhidrazida; CAS: [66612-29-1]