Возможность использования портативного мини-фотометра Унифот-люм 8С-420 в тест-методах анализа (1113657), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Довольно глубокое и подробное исследование вопроса о связи между строениемродаминовых красителей и их цветностью было выполнено Нёльтингом и Дзивонским [6].Ими было показано, что соли родаминов с различными анионами всегда образуют6окрашенные соединения. Цветность свободных оснований находится в зависимости отхарактера радикалов от аминогрупп красителя. Строение окрашенных солей родаминовможно, по их мнению, либо изображать аналогично солям трифенилметановых красителей,либо в виде солей оксония.В довольно концентрированных щелочах возможна эффективная атака ОН- ионов,которая приводит вначале к резкому усилению окраски раствора, а затем к постепенному еёобесцвечиванию.
Оттен в своей работе предположил, что указанное первоначальноеусиление окраски раствора обусловлено отщеплением протона от одной из аминогрупп иобразованием иминогруппы, являющейся сильным ауксохромом. В дальнейшем, благодаряэлектрофильномувоздействиюнацентральныйуглеродныйатом,иминогруппаспособствует усилению на нём положительного заряда, что и вызывает образованиебесцветного карбинола незамещённого родамина.При подкислении такого бесцветного раствора появляется вновь окраска, присущаякатиону незамещённого родамина. Однако интенсивность этой окраски зависит отдлительности воздействия щёлочи и со временем постепенно падает, что связано, очевидно,с какими-то деструктивными процессами.
Изучению возможности существования молекулродамина в щелочных растворах была посвящена работа Митцеля. Для этого количествощёлочи в водных растворах родаминов было доведено до максимально возможного. Приэтом наблюдалось резкое изменение цвета растворов, которые приобретали интенсивносинюю окраску, свидетельствующую о появлении новой формы существования молекулкрасителей. Автор предполагает, что наблюдающаяся тёмно-синяя окраска обязанаобразованию в указанных условиях радикалов третичных родаминов (родамин С, 3В,бутилродамин С) [7].Уже в первых работах по родаминам было отмечено, что эти красители переходят внеполярные растворители с образованием бесцветных форм.
Для таких неокрашенных формпринимали строение лактона или карбинола, а для окрашенной формы предположенонесколько различных структур.При исследовании переходов родаминов на границе двух несмешивающихсяжидкостей было установлено, что соли родаминов значительно лучше растворимы в воде, вто время как свободные основания – в бензоле.
Растворимой в бензоле бесцветной формеоснования родамина было приписано лактонное строение. Так как бензольные экстрактынекоторых сложных эфиров родаминов (родамин 3В) имеют окраску, предположилиналичие окрашенной формы основания с хиноидной структурой, поскольку в этом случаеневозможно образование лактонной формы.7Вопрос о строении основания родаминовых красителей нашёл отражение в работеРамар-Лукаса. Путём анализа спектров поглощения установили, что основания родаминовмогут быть гидратированные и безводные.
Гидратированые основания существуют в двухформах, способных переходить друг в друга. Одна из них - окрашенная - даёт в спирте тотже спектр, что и соответствующая соль или эфир родамина. Поскольку для эфира родаминавозможна только хиноидная структура, то подобная структура характерна и дляокрашенного гидратированного основания. Другая, бесцветная гидратированнная форма,которой автор приписывает строение карбинола, может находиться в эфире или в бензоле.Смесь этих форм может присутствовать в хлороформе. Бесцветным безводным основаниямприписывается лактонная форма.При экстракцииродамина 6G из слабо-щелочных растворов (0,2МКОН) былполучен спектр поглощения окрашенного бензольного экстракта с двумя максимумами 460и 480 нм.
Такой спектр резко отличается от спектров поглощения из нейтральных и слабокислых растворов, а также от спектров поглощения этого красителя в различныхрастворителях. По мнению авторов, этот спектр принадлежит бензольным экстрактамокрашенных оснований родамина 6G. Родамин 6G в форме такого окрашенного основанияможно легко выделить из водного раствора хлорида красителя прибавлением к немураствора щёлочи. Выпавшее основание, в отличие от самого красителя, хорошорастворяется в неполярных растворителях, образуя нелюминесцирующие оранжевокрасные растворы.
Это свидетельствует о том, что окрашенное основание родамина 6Gявляется неполярным соединением. Спектры поглощения таких растворов тождественны соспектрами поглощения соответствующих экстрактов из щелочных растворов.Наряду с окрашенными основаниями родаминов, по мнению этих авторов, в водныхрастворах и неполярных растворителях существуют различные бесцветные формы ихмолекул [8]. Спектр поглощения бесцветного бензольного экстракта родамина 6G относят ккарбинольным основаниям, а спектры поглощения экстракта из 2М серной кислотысоответствует оксониевой соли родамина 6G.Для родамина С, имеющего неэтерифицированную – СООН группу, былопредположено наличие псевдооснования RdОН (где Rd- катион родамина С), структурукоторого авторы в своей работе не приводят [9]. При изучении бесцветных форм молекулродамина С было замечено, что форма спектров поглощения бензольных экстрактов изводной, умеренно кислой и щелочной сред практически не изменяется.
Это указывает на то,что в экстракты переходят молекулы одного и того же вида, которым приписываютстроение лактона родамина С.8Спектр поглощения водного раствора родамина С характеризуетсяв видимойобласти одним максимумом при 550 нм. Положение этого максимума не зависит от рН вобласти от 1 до 12. Считается, что в водных растворах краситель существует в видеоднозарядного катиона. В среде 8 - 10 М соляной кислоты окраска раствора родамина Сизменяется из малиновой в оранжевую, и максимум спектра поглощения сдвигается всторону коротких волн, что связано с присоединением протона к одному из атомов азотааминогрупп и с образованием двухзарядного катиона.Бесцветная лактонная форма (λмах=316 нм) в полярных растворителях переходит винтенсивно окрашенный биполярный ион (λмах=553 нм).
Последний в слабокислой среде(рН=3) может присоединить протон к карбоксильной группе, образованной при раскрытиилактонного цикла, и давать катион RH+ (λмах=556 нм), имеющий почти такой же спектрпоглощения, как и R+ -. При возрастании кислотности раствора к катиону RH+присоединяется второй протон и образуется RH22+(λмах=494 нм). Жёлтая окраскаконцентрированных сернокислых растворов обусловлена присоединением третьего протонас образованием RH33+ (λмах=366 нм). Катион красителя имеет довольно сильную тенденциюк взаимодействию с анионами, присутствующими в растворе, образуя ионные пары итриплеты.По мнению авторов, в кислой среде присоединение протонов происходит скореевсего к атомам азота, однако экспериментально или теоретически такой механизмподтверждён не был.Аналогичные исследования электронных спектров поглощения родамина С в кислойи щелочной средах были проведены японскими учёными.
В своей работе [10] онипредполагали наличие в водном растворе при различной кислотности несколькихпротонированных форм, авторы более подробно исследовали ультрафиолетовую частьспектра поглощения родамина С. Было отмечено, что каждой форме соответствует не одна,а несколько полос в спектре поглощения. Протонированной форме родамина С RH22+соответствуют две полосы при 280 и 494 нм первая из которых с увеличением кислотностисмещается в длинноволновую область, что авторы связывают с протонированиемаминогруппы.Вработах[11,12]былиподробноизученыкислотно-основныесвойстванезамещённого родамина. В нейтральной среде незамещённый родамин представляетбиполярный ион, в котором отрицательный заряд сосредоточен на остатке карбоксильнойгруппы, а положительный не локализован на каком-либо отдельном атоме, а распределёнмежду обеими аминогруппами и всеми атомами ксантеновой группировки.
Под действием9кислот биполярный ион может присоединить к остатку карбоксильной группы один протонс образованием катиона:Цветность красителя при переходе от нейтральной среды до рН 0,1 не меняется,поскольку присоединение протона к остатку карбоксила не изменяет электроннойструктуры молекулы.ИонRH22+незамещённогородаминаможетполучатьсялишьвболееконцентрированных кислотах причём, протонирование может происходить как за счётнеподелённых пар атомов азота аминогрупп, так и кислорода гетероциклическойгруппировки. При этом изменяется электронное строение красителя, приводящее кизменению спектра поглощения раствора.В других работах так же предполагалось, что протонирование катиона RH+происходит по атому азота аминогруппы.
Иной взгляд на механизм протонированияродаминовых красителей изложен в работе Митцеля. Автор ставит под сомнениесуществование устойчивых многозарядных протонированных форм родаминов в воднойфазе. У так называемых протонированных форм не предполагается образованиековалентных связей протонов с атомами азота исследуемых соединений. В кислых средахэлектронные пары атомов азота лишь выведены из сопряжения электростатическимпритяжением протонов. В результате происходит только деформация электроннойструктуры катиона красителя, приводящая к изменению его спектра поглощения.
Вподтверждениеэтогопредположениясвидетельствуетбольшаяскоростьреакциипротонирования и депротонирования, наблюдаемая на примере родаминов.Убедительным доказательством электростатического характера связи протонов сосвободными электронными парами ауксохромов родаминов является рассмотрениеспектров люминесценции протонированных и непротонированных форм красителя. Подвоздействием поглощаемого молекулой фотона такая связь, в отличие от ковалентной,может легко рваться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
