文档介绍：荧光猝灭法测定 Cu2+的初步研究
(理学院化学系应用化学专业许银燕)
(学号:1999141225)
内容提要:本文研究了铜(Ⅱ)对酪氨酸-β-环糊精荧光体系的荧光猝灭作用。结果发现,
在 pH 为 的酪氨酸-β-环糊精-HAC- NaAC 缓冲溶液体系中,铜(Ⅱ)对体系荧光有猝
灭作用,在此基础上,我们建立了酪氨酸荧光猝灭法测定铜(Ⅱ)的新分析方法。在我们的测
定条件下,铜(Ⅱ)浓度在 1×10-5 -8×10-5 mol/L 范围时,荧光的减少量与铜(Ⅱ)浓度呈
现良好的线性关系。用该方法对自配制样品测定的回收率为 97%-101% ,相对标准偏差为
%。该测定方法简便、快速,灵敏度较高,准确度较好,结果较为满意。
关键词:铜(Ⅱ) 酪氨酸β-环糊精荧光猝灭
教师点评:许银燕同学用酪氨酸荧光猝灭法实现了对铜离子的测定。通过对影响酪氨酸
体系荧光强度的各种因素的研究及铜离子对体系荧光猝灭行为的测定,得出酪氨酸荧光猝灭
法测定铜离子的最佳实验条件;并在此条件下,对样品进行分析测定,得到了满意的结果。
该同学实验设计合理,思路清晰,理论基础扎实,实验数据完善,并能对实验结果进行较好
地分析综合,较好地完成了论文。全体评委一致认为许银燕同学已具有较强的独立分析思考
问题和解决问题的能力,其论文是一篇较为优秀的本科毕业论文。(点评教师郑宗坤,副
教授)
一、前言
铜是人体必需的微量元素之一,铜参与酶催化功能,也是人体血液,肝脏和脑组织等铜
蛋白的组成部分。铜在体内与十余种氧化酶的活性有关。缺铜会引起贫血,是因为出现血管
性硬蛋白结缔组织和骨骼腋元蛋白的合成障碍的结果。成人每日最低铜摄取量为 2-3mg,
但摄取过量会引起肝脏损害,出现慢性和活动性肝炎症状。所以食品中铜的允许限量一般不
超过 5-20m/Kg[1]。
目前常用于测定铜的方法有铜试剂法,电解分析法,原子吸收分光光度法,荧光光谱法
等[2]-[4],荧光光谱与其他光谱法比较有很高的灵敏度。到目前为止,尚未有利用铜(Ⅱ)对
酪氨酸的荧光猝灭作用测定铜(Ⅱ)的文献报道。
荧光分析法是建立在物质吸收辐射后所引起的分子发光现象上的。一般说来,室温下分
子处于电子基态和振动基态。吸收一定波长的能量导致电子激发到单线态和与该电子跃迁相
关的振动能级上。为了恢复平衡或回到基态,可发生几个促使能量损失的过程。处于较高振
动能级上的分子,损失额外能量(通常是以热形式)跃迁到一个低的振动能级,但电子仍处
于激发态。从这种状态可自发发光,此时发射出的光即为荧光。(如图 1 所示)[5]
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图 1:荧光产生过程
酪氨酸在紫外光的照射下,分子吸收能量,变成激发态,当其从激发态失去能量时,就
会产生荧光。酪氨酸的结构中含有苯环,属于不带电荷的极性 R 基氨基酸,它的激发波长
为λ=275nm,发射波长为λ=302nm。酪氨酸是人体不可缺少的一种氨基酸,被称为“半必需
氨基酸”。酪氨酸能产生神经传导素,如左旋多巴,多巴胺等,铜有助于酪氨酸转化为神经
传导素。
酪氨酸荧光强度的增减与荧光基团周围的环境有关。有文献报道环糊精具有荧光增稳增敏作
用[6]-[9]。这是因为环糊精具有疏水的空腔和亲水的表面,当客体分子进入环糊精空腔时,可
以提供非极性环境,-环糊精(β-Cyclodextrin)是由 7 个 D-葡萄糖
单体在 1 和 4C 原子上连接而成的筒形多糖[10]。其分子结构如图 2 所示。β-环糊精存在的这
个立体手性疏水空腔,可以依据范德华力、疏水作用力以及主客体分子间分子尺寸的匹配和
许多客体分子形成包络化合物。这种对结合的选择性使得环糊精近年来在各类色谱、分光光
度分析中的应用日趋广泛,成为配位结合研究的理想分子。
图 2:β-CD 的分子结构表达式
(a)β-环糊精(b)桶状外形,顶部表示伯羟基,底部表示仲羟基
然而荧光并不是唯一使电子激发态弛豫的过程。其他过程的存在会使荧光强度减少,即
荧光被猝灭。生物学研究中,有两种常规的猝灭类型:共振能量转移和碰撞能量转移。共振
能量转移是长距离(可达约 5nm)荧光团之间发生的非辐射过程。而如果荧光团与一个顺磁
试剂或重金属离子发生碰撞,发生能量转移,可通过被称为系间窜跃过程来实现弛豫,也就
发生了碰撞能量转移[5]。(如图 3 所示)
图 3:弛豫路径和时间数量级示例
有资料显示铜离子能与某些发荧光的有机配位体络合,生成无荧光的络合物,通过检测
有机配位体荧光的减弱程度,可以检测铜离子的含量[11]。我们尝试利用铜对酪