鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)熒光體系用于硫離子及巰基化合物檢測的研究

張勝海 ,魯 芳 ,楊曉紅 ,答 敏 ,景蓓蓓

(陜西師范大學化學與材料科學學院 ,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的研究

張勝海 ,魯 芳 ,楊曉紅 ,答 敏 ,景蓓蓓

(陜西師范大學化學與材料科學學院 ,陜西西安 710062)

硫離子及含巰基的化合物與 Cu2+的親和力很強,可從鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)的絡合物中奪取銅離子而使鈣黃綠素游離出來,溶液的熒光得以恢復?；谶@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的可行性。

鈣黃綠素 ;熒光恢復 ;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定。章竹君[1]等基于 Calcein-Cu2+-Hg2+體系的競爭反應,采用光導纖維熒光法測定了痕量汞。龐志功[2]等基于銅離子對鈣黃綠素的熒光猝滅作用測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定輕稀土金屬。章竹君[4]利用 CN-可從鈣黃綠素—銅離子絡合物中置換出鈣黃綠素而使熒光重現(xiàn)的原理測定水中痕量氰化物?；?Cu2+對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,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定的可行性。

2實驗部分

2.1主要儀器與試劑

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

2.2實驗方法

2.2.1溶液配制

鈣黃綠素儲備溶液 (1.0×10-3mol/L):準確稱取 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,使用時用水逐級稀釋至所需濃度。

Cu2+標準儲備溶液 (1.0×10-3mol/L):準確稱取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,使用時用水逐級稀釋到所需濃度。

S2-標準儲備溶液 (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。此儲備液的濃度約為3×10-2mol/L,采用碘量法標定準確濃度,按比例稀釋到 1.0×10-3mol/L,使用時用水逐級稀釋到所需濃度。

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測定操作

分別移取 5.0mL硼砂緩沖液于兩個 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+標準溶液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 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+標準溶液及一定量的 S2-標準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,其相對熒光強度值由 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,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,通過無輻射能量轉(zhuǎn)移方式回到基態(tài)而導致熒光猝滅,使體系的熒光強度降低。加入硫離子后,由于 S2-和 Cu2+的親和力很強,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,鈣黃綠素→銅離子的光誘導電子轉(zhuǎn)移 (PET)過程被禁阻,非輻射能量轉(zhuǎn)移得以消除,因而體系的熒光強度逐漸恢復。

3.3硫離子及巰基化合物對鈣黃綠素—銅離子體系的熒光恢復作用

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,溶液的熒光強度可恢復,且熒光恢復的程度與所加硫離子或巰基化合物的量具有相關性。如圖 2、圖 3所示。

圖 2硫離子對鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)體系的熒光增強作用

圖 3GSH對鈣黃綠素—銅 (Ⅱ)體系的熒光增強作用

4結(jié)論

鑒于硫離子及巰基化合物對鈣黃綠素—銅(Ⅱ)配合物的熒光恢復作用,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定。

[1] 章竹君,張云科,韓 權(quán).利用 Calcein-Cu2+-Hg2+體系的競爭反應光導纖維熒光法測定痕量汞[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定輕稀土[J].冶金分析 ,2008,28(12):12-16.

[4] 章竹君,張云科.光導纖維熒光法測定水中的痕量氰化物[J].分析化學,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。