四种电致化学发光的钌化合物结构式
1990年，Leland等对Ru(bpy)32+与三丙胺(TPrA)的电致化学发光(ECL)进行研究，开拓了目前应用最为广泛的Ru(bpy)32+-TPrAECL体系，并在药物分析、氨基酸分析、DNA探针、金属离子检测、电化学发光酶生物传感器、电化学发光免疫分析等领域得到广泛应用。遗憾的是，该检测体系中必须使用大大过量的TPrA（通常TPrA∶Ru(bpy)32+＝1000000μmol·Ｌ-1∶1μmol·L-1），这是由TPrA自身氧化的不可逆性以及Ru(bpy)32+与TPrA之间发生的是分子间相互作用决定的。然而，TPrA在电极表面会发生自身氧化发光以及电解、淬灭等副反应，以Pt电极为例，TPrA自身的氧化可以产生12%的背景干扰光（相对于使用Ru(bpy)32+时的ECL发光强度）。这一背景干扰光的存在必然影响到ECL检测的信噪比、灵敏度以及最低检测限的进一步提高，从而在根本上制约ECL检测应用的发展。
针对上述问题，国内外研究人员在改变电极表面性能，调节体系的pH值及组成成分，采用不同的金属络合物，组建多核金属络合物体系，添加表面活性剂，在电极表面涂膜包覆标记物等方面做了大量的研究工作。特别是2007年长春应化所Xu等利用二丁基乙醇胺代替三丙胺，使胺共反应物的用量由原来使用TPrA时的100000μmol·L-1降低到使用二丁基乙醇胺时的20000μmol·L-1。但是，这些方法都只是单纯调节三联吡啶钌与共反应碱剂分子间的相互作用。
Sun等利用酰胺键将TPrA分子引入到Ru(bpy)32+分子中，研究了两者之间的分子内相互作用。ECL检测表明，在2.5μmol·L-1钌标记物溶液中，三联吡啶钌与TPrA的分子内作用大于共混合体系中2.5μmol·L-1 Ru(bpy)32+与250μmol·L-1TPrA的分子间作用，也就是说，分子内作用的ECL效率高出分子间作用100倍以上。如果将这种专一、高效的分子内作用引入到现有Ru(bpy)32+与TPrA的分子间作用体系中，可望降低体系中TPrA共反应物的添加量，一定程度上减少由于TPrA大量使用带来的自身氧化发光以及电解、淬灭等副反应。
大连理工大学化学学院刘凤玉等人设计合成了分子内带有４个TPrA取代基团和一个羧基活性基团的三联吡啶钌标记物Ⅴ，分别与分子内带有１个、２个TPrA取代基以及没有任何取代基的参照物Ru(bpy)32+进行对比，研究它们在不同电极上的分子内、分子间以及分子内和分子间协同作用下的ECL。结果表明，单纯分子内相互作用的ECL随着分子内TPrA取代基团数量增多而明显增强，而在三丙胺外加碱存在下的分子内与分子间协同作用的共反应体系中，ECL强度随分子内TPrA取代基团数量的增加而呈现一定的减弱趋势。带有１个、２个、４个TPrA基团的标记物Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ分子中TPrA基团的分子内作用效率分别相当于对应的分子间作用效率的１、６、５倍，这一结果可以为今后该类标记物的研究奠定工作基础。