钙黄绿素—铜 (Ⅱ)荧光体系用于硫离子及巯基化合物检测的研究

2010-09-24张胜海杨晓红景蓓蓓

河南化工 2010年24期

关键词：黄绿巯基刻度

张胜海 ,鲁芳 ,杨晓红 ,答敏 ,景蓓蓓

(陕西师范大学化学与材料科学学院 ,陕西西安 710062)

钙黄绿素—铜 (Ⅱ)荧光体系用于硫离子及巯基化合物检测的研究

张胜海 ,鲁芳 ,杨晓红 ,答敏 ,景蓓蓓

(陕西师范大学化学与材料科学学院 ,陕西西安 710062)

硫离子及含巯基的化合物与 Cu2+的亲和力很强,可从钙黄绿素—铜 (Ⅱ)的络合物中夺取铜离子而使钙黄绿素游离出来,溶液的荧光得以恢复。基于这一原理,初步探讨了钙黄绿素—铜 (Ⅱ)荧光体系用于硫离子及巯基化合物检测的可行性。

钙黄绿素 ;荧光恢复 ;可行性

1引言

钙黄绿素 (Calcein)是一种小分子水溶性荧光试剂,其钠盐为橙红色结晶,溶于水呈黄色而有绿色荧光,是一种络合指示剂和荧光指示剂。依据不同原理,它被广泛用于一些金属离子、非金属离子和一些药物的测定。章竹君[1]等基于 Calcein-Cu2+-Hg2+体系的竞争反应,采用光导纤维荧光法测定了痕量汞。庞志功[2]等基于铜离子对钙黄绿素的荧光猝灭作用测定了几种中草药中的微量铜。魏小平[3]利用固体汞合金电极—钙黄绿素吸附催化伏安法测定轻稀土金属。章竹君[4]利用 CN-可从钙黄绿素—铜离子络合物中置换出钙黄绿素而使荧光重现的原理测定水中痕量氰化物。基于 Cu2+对钙黄绿素具有荧光猝灭作用,而硫离子及巯基化合物可使钙黄绿素—铜 (Ⅱ)体系的荧光得以恢复,本文初步探讨了将其用于环境样品中的 S2-或药物及食品中的巯基化合物测定的可行性。

2实验部分

2.1主要仪器与试剂

970-CRT荧光分光光度计,上海实验仪器厂;ACQ-600型超声清洗机,陕西翱达超声波技术有限责任公司;SZ-96自动纯水蒸馏器,上海亚荣生化仪器厂。钙黄绿素,AR,天津福晨化学试剂厂;CuSO4,AR,西安化学试剂厂;Na2S·9H2O,AR,天津东丽区天大化学试剂厂;还原型谷胱甘肽,>98%,北京鼎国生物技术有限公司;Na2B4O7·10H2O,AR,西安化学试剂厂;实验均用二次水。

2.2实验方法

2.2.1溶液配制

钙黄绿素储备溶液 (1.0×10-3mol/L):准确称取 0.3333g钙黄绿素固体,加 0.1mol/L的氢氧化钠溶液 25mL使固体溶解后,转入 500mL的容量瓶,用二次水定容到刻度,4℃保存,使用时用水逐级稀释至所需浓度。

Cu2+标准储备溶液 (1.0×10-3mol/L):准确称取0.2497gCuSO4·5H2O,溶于少量水后转入1000mL的容量瓶,用二次水定容到刻度,使用时用水逐级稀释到所需浓度。

S2-标准储备溶液 (1.0×10-3mol/L):取Na2S·9H2O用二次水洗去表面杂质后用滤纸吸干表层水,称 0.75g溶于少量水后转入 100mL容量瓶,用二次水定容到刻度。此储备液的浓度约为3×10-2mol/L,采用碘量法标定准确浓度,按比例稀释到 1.0×10-3mol/L,使用时用水逐级稀释到所需浓度。

还原型谷胱甘肽溶液 (1.0×10-3mol/L):称取0.0307g还原型谷胱甘肽固体,加水溶解后转入100mL的容量瓶,用二次水定容至刻度。

硼砂缓冲溶液 (0.1mol/L):称取 19.07g Na2B4O7·10H2O固体,加水溶解后转入 500mL的容量瓶,用二次水定容到刻度。

2.2.2测定操作

分别移取 5.0mL硼砂缓冲液于两个 50mL的容量瓶中,各加入 1.0×10-4mol/L的钙黄绿素分析液 2.5mL。一份直接用二次水定容到刻度线,另一份加 1.0×10-4mol/L的分析用 Cu2+标准溶液2.5mL后,再用二次水定容到刻度线,摇匀,放置 20min后于 970CRT型荧光分光光度计上扫描它们的激发光谱与发射光谱。

分别量取 5.0mL的硼砂缓冲液于 5个 50mL容量瓶中,向其中各加入 2.5mL等浓度的 (1.0×10-4mol/L)分析用钙黄绿素溶液和 Cu2+标准溶液及一定量的 S2-标准溶液或谷胱甘肽溶液后,用二次水定容到刻度,摇匀,放置 20min后于 970CRT型荧光分光光度计上扫描它们的发射光谱。

3结果与讨论

3.1钙黄绿素和钙黄绿素—铜 (Ⅱ)的激发光谱与发射光谱

图 1钙黄绿素和钙黄绿素—铜 (Ⅱ)的激发光谱与发射光谱

如图 1所示,钙黄绿素和钙黄绿素—铜 (Ⅱ)在0.01mol/L硼砂缓冲液中的激发光谱与发射光谱峰位置相同,均在 492nm/520nm,浓度均为 5×10-6mol/L。加入 Cu2+后,其相对荧光强度值由 917降至 164,表明 Cu2+能使钙黄绿素的荧光被有效猝灭。

3.2钙黄绿素溶液荧光强度变化的理论解释

在水溶液中,Cu2+与钙黄绿素中的—OH和—COOH之间发生配位反应,Cu2+的电子结构为d9,由于存在 3d空轨道,可发生由钙黄绿素激发态分子到铜离子的电荷转移,通过无辐射能量转移方式回到基态而导致荧光猝灭,使体系的荧光强度降低。加入硫离子后,由于 S2-和 Cu2+的亲和力很强,可夺取钙黄绿素—铜 (Ⅱ)配合物中的 Cu2+而使钙黄绿素游离出来,钙黄绿素→铜离子的光诱导电子转移 (PET)过程被禁阻,非辐射能量转移得以消除,因而体系的荧光强度逐渐恢复。

3.3硫离子及巯基化合物对钙黄绿素—铜离子体系的荧光恢复作用

在钙黄绿素溶液中加入铜离子后,其荧光被高效猝灭。当向钙黄绿素—铜 (Ⅱ)体系中加入硫离子及含巯基的化合物 (GSH)后,溶液的荧光强度可恢复,且荧光恢复的程度与所加硫离子或巯基化合物的量具有相关性。如图 2、图 3所示。