張勝海 ,魯 芳 ,楊曉紅 ,答 敏 ,景蓓蓓

(陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 ,陜西西安 710062)

鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)熒光體系用于硫離子及巰基化合物檢測(cè)的研究

張勝海 ,魯 芳 ,楊曉紅 ,答 敏 ,景蓓蓓

(陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 ,陜西西安 710062)

硫離子及含巰基的化合物與 Cu2+的親和力很強(qiáng),可從鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)的絡(luò)合物中奪取銅離子而使鈣黃綠素游離出來(lái),溶液的熒光得以恢復(fù)。基于這一原理,初步探討了鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)熒光體系用于硫離子及巰基化合物檢測(cè)的可行性。

鈣黃綠素 ;熒光恢復(fù) ;可行性

1引言

鈣黃綠素 (Calcein)是一種小分子水溶性熒光試劑,其鈉鹽為橙紅色結(jié)晶,溶于水呈黃色而有綠色熒光,是一種絡(luò)合指示劑和熒光指示劑。依據(jù)不同原理,它被廣泛用于一些金屬離子、非金屬離子和一些藥物的測(cè)定。章竹君[1]等基于 Calcein-Cu2+-Hg2+體系的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng),采用光導(dǎo)纖維熒光法測(cè)定了痕量汞。龐志功[2]等基于銅離子對(duì)鈣黃綠素的熒光猝滅作用測(cè)定了幾種中草藥中的微量銅。魏小平[3]利用固體汞合金電極—鈣黃綠素吸附催化伏安法測(cè)定輕稀土金屬。章竹君[4]利用 CN-可從鈣黃綠素—銅離子絡(luò)合物中置換出鈣黃綠素而使熒光重現(xiàn)的原理測(cè)定水中痕量氰化物?；?Cu2+對(duì)鈣黃綠素具有熒光猝滅作用,而硫離子及巰基化合物可使鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)體系的熒光得以恢復(fù),本文初步探討了將其用于環(huán)境樣品中的 S2-或藥物及食品中的巰基化合物測(cè)定的可行性。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1主要儀器與試劑

970-CRT熒光分光光度計(jì),上海實(shí)驗(yàn)儀器廠;ACQ-600型超聲清洗機(jī),陜西翱達(dá)超聲波技術(shù)有限責(zé)任公司;SZ-96自動(dòng)純水蒸餾器,上海亞榮生化儀器廠。鈣黃綠素,AR,天津福晨化學(xué)試劑廠;CuSO4,AR,西安化學(xué)試劑廠;Na2S·9H2O,AR,天津東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠;還原型谷胱甘肽,>98%,北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限公司;Na2B4O7·10H2O,AR,西安化學(xué)試劑廠;實(shí)驗(yàn)均用二次水。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1溶液配制

鈣黃綠素儲(chǔ)備溶液 (1.0×10-3mol/L):準(zhǔn)確稱取 0.3333g鈣黃綠素固體,加 0.1mol/L的氫氧化鈉溶液 25mL使固體溶解后,轉(zhuǎn)入 500mL的容量瓶,用二次水定容到刻度,4℃保存,使用時(shí)用水逐級(jí)稀釋至所需濃度。

Cu2+標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液 (1.0×10-3mol/L):準(zhǔn)確稱取0.2497gCuSO4·5H2O,溶于少量水后轉(zhuǎn)入1000mL的容量瓶,用二次水定容到刻度,使用時(shí)用水逐級(jí)稀釋到所需濃度。

S2-標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液 (1.0×10-3mol/L):取Na2S·9H2O用二次水洗去表面雜質(zhì)后用濾紙吸干表層水,稱 0.75g溶于少量水后轉(zhuǎn)入 100mL容量瓶,用二次水定容到刻度。此儲(chǔ)備液的濃度約為3×10-2mol/L,采用碘量法標(biāo)定準(zhǔn)確濃度,按比例稀釋到 1.0×10-3mol/L,使用時(shí)用水逐級(jí)稀釋到所需濃度。

還原型谷胱甘肽溶液 (1.0×10-3mol/L):稱取0.0307g還原型谷胱甘肽固體,加水溶解后轉(zhuǎn)入100mL的容量瓶,用二次水定容至刻度。

硼砂緩沖溶液 (0.1mol/L):稱取 19.07g Na2B4O7·10H2O固體,加水溶解后轉(zhuǎn)入 500mL的容量瓶,用二次水定容到刻度。

2.2.2測(cè)定操作

分別移取 5.0mL硼砂緩沖液于兩個(gè) 50mL的容量瓶中,各加入 1.0×10-4mol/L的鈣黃綠素分析液 2.5mL。一份直接用二次水定容到刻度線,另一份加 1.0×10-4mol/L的分析用 Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液2.5mL后,再用二次水定容到刻度線,搖勻,放置 20min后于 970CRT型熒光分光光度計(jì)上掃描它們的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜。

分別量取 5.0mL的硼砂緩沖液于 5個(gè) 50mL容量瓶中,向其中各加入 2.5mL等濃度的 (1.0×10-4mol/L)分析用鈣黃綠素溶液和 Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液及一定量的 S2-標(biāo)準(zhǔn)溶液或谷胱甘肽溶液后,用二次水定容到刻度,搖勻,放置 20min后于 970CRT型熒光分光光度計(jì)上掃描它們的發(fā)射光譜。

3結(jié)果與討論

3.1鈣黃綠素和鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜

圖 1鈣黃綠素和鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜

如圖 1所示,鈣黃綠素和鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)在0.01mol/L硼砂緩沖液中的激發(fā)光譜與發(fā)射光譜峰位置相同,均在 492nm/520nm,濃度均為 5×10-6mol/L。加入 Cu2+后,其相對(duì)熒光強(qiáng)度值由 917降至 164,表明 Cu2+能使鈣黃綠素的熒光被有效猝滅。

3.2鈣黃綠素溶液熒光強(qiáng)度變化的理論解釋

在水溶液中,Cu2+與鈣黃綠素中的—OH和—COOH之間發(fā)生配位反應(yīng),Cu2+的電子結(jié)構(gòu)為d9,由于存在 3d空軌道,可發(fā)生由鈣黃綠素激發(fā)態(tài)分子到銅離子的電荷轉(zhuǎn)移,通過(guò)無(wú)輻射能量轉(zhuǎn)移方式回到基態(tài)而導(dǎo)致熒光猝滅,使體系的熒光強(qiáng)度降低。加入硫離子后,由于 S2-和 Cu2+的親和力很強(qiáng),可奪取鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)配合物中的 Cu2+而使鈣黃綠素游離出來(lái),鈣黃綠素→銅離子的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移 (PET)過(guò)程被禁阻,非輻射能量轉(zhuǎn)移得以消除,因而體系的熒光強(qiáng)度逐漸恢復(fù)。

3.3硫離子及巰基化合物對(duì)鈣黃綠素—銅離子體系的熒光恢復(fù)作用

在鈣黃綠素溶液中加入銅離子后,其熒光被高效猝滅。當(dāng)向鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)體系中加入硫離子及含巰基的化合物 (GSH)后,溶液的熒光強(qiáng)度可恢復(fù),且熒光恢復(fù)的程度與所加硫離子或巰基化合物的量具有相關(guān)性。如圖 2、圖 3所示。

圖 2硫離子對(duì)鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)體系的熒光增強(qiáng)作用

圖 3GSH對(duì)鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)體系的熒光增強(qiáng)作用

4結(jié)論

鑒于硫離子及巰基化合物對(duì)鈣黃綠素—銅(Ⅱ)配合物的熒光恢復(fù)作用,故有望用于環(huán)境樣品中的 S2-或藥物及食品中巰基化合物含量的測(cè)定。

[1] 章竹君,張?jiān)瓶?韓 權(quán).利用 Calcein-Cu2+-Hg2+體系的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)光導(dǎo)纖維熒光法測(cè)定痕量汞[J].稀有金屬,1987,6(3):211-216.

[2] 龐志功,汪寶琪,焦欣慶,等.熒光猝滅法測(cè)定中草藥中微量銅[J].藥物分析雜志,1989,9(4):230-232.

[3] 魏小平,李建平.固體汞合金電極鈣黃綠素吸附催化伏安法測(cè)定輕稀土[J].冶金分析 ,2008,28(12):12-16.

[4] 章竹君,張?jiān)瓶?光導(dǎo)纖維熒光法測(cè)定水中的痕量氰化物[J].分析化學(xué),1986,14(6):415-418.

O657.31

A

1003-3467(2010)24-0018-02

2010-12-01

張勝海 (1980-),男,在讀碩士,從事光譜分析及發(fā)光試劑合成研究工作,E-mail:zhshhai512@163.com。