Флуоресцеїн

Флуоресцеїн (англ. Fluorescein) — хімічна сполука ряду фталеїнів, синтетичний барвник помаранчевого кольору, що демонструє жовто-зелену флуоресценцію у розчинах.

Флуоресцеїн
Інші назви	Fluorescein, resorcinolphthalein, C.I. 45350, solvent yellow 94, D & C yellow no. 7, angiofluor, Japan yellow 201, soap yellow
Ідентифікатори
Номер CAS	2321-07-5
PubChem	16850
Номер EINECS	219-031-8
DrugBank	DB00693
KEGG	D01261
Назва MeSH	Fluorescein
ChEBI	31624
Код ATC	S01JA01
SMILES	c1ccc2c(c1)C(=O)OC23c4ccc(cc4Oc5c3ccc(c5)O)O
InChI	1/C20H12O5/c21-11-5-7-15-17(9-11)24-18-10-12(22)6-8-16(18)20(15)14-4-2-1-3-13(14)19(23)25-20/h1-10,21-22H
Номер Бельштейна	94324
Номер Гмеліна	248626
Властивості
Молекулярна формула	C20H12O5
Молярна маса	332,306 г/моль
Тпл	314—316 °C
Розчинність (вода)	Помірна, висока в основному середовищі
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Склянка води, в яку кинули кристал флуоресцеїну, освітлена УФ-лампою (праворуч)

Гарно розчиняється в органічних розчинниках, таких як спирт. У воді у присутності основ утворює добре розчинну аніонну форму.

У флуоресцентній спектроскопії використовується як стандарт при вимірюванні квантових виходів флуоресценції.^[1] Численні похідні флуоресцеїну застосовуються в біохімії та клітинній біології як флуоресцентні мітки.

Максимум спектру абсорбції — 494 нм, а емісії — 521 нм (у воді). Коефіцієнт екстинкції 92300 M⁻¹см⁻¹ (500 нм, основний етанол). Часто використовують похідні: ізотіоціанати (FITC) та 5(6)-карбоксифлуоресцеїн.

Колір водного розчину — жовтий «на просвіт» або зелений «збоку».

Фізичні властивості

Барвник має яскраву флуоресценцію (поглинання 494 нм / емісія 521 нм):

Квантовий вихід — 50—70 %. Час життя збудженого стану варіює між 3 нс (pH < 5) i 4 нс (pH > 9).

Флуоресцеїн має ізобестичну точку (однакове поглинання за різних значень pH) на 460 нм.

Отримання

Вперше синтезовано Адольфом фон Баєром в 1871 році. Легко отримується сплавленням фталевого ангідриду з 1,3-дигідроксибензолом (резорцином) в присутності хлориду цинку:

Застосування CH₃SO₃H як каталізатора дає дещо кращі виходи й м'якші умови реакції.^[2][3]

Механізм

Перший етап утворення барвнику — реакція Фріделя-Крафтса. При цьому кислотний каталізатор відщеплює протон, який приєднується до фталевого ангідриду, утворюючи карбокатіон — електрофіл, який заміщує гідроген в молекулі резорцину, повертаючи каталізатор. В молекулі збереглася карбонільна група, яка може знову бути протонована з утворенням карбокаіону.

Далі все проходить як спочатку, а протон потім приєднується до OH-групи залишку резорцину, каталізуючи його етерифікацію з іншим залишком резорцину. Утворюється столука, яка біля центрального атома містить гідроксильну групу. Остання вступає у реакцію внутрішньомолелулярної естерифікації з утворенням лактону, який, завдяки таутомерії, частково перетворюється на забарвлену форму з хіноїдною будовою^[4]:

Похідні

FITC, Флуоресцеїн ізотіоціанат

Для мічення протеїнів використовують флуоресцеїн ізотіоціанат та активовані естери карбоксифлуорисцеїну. Багато інших барвників містять скелет флуоресцеїну і додаткові замісники (скажімо сульфогрупи), що підвищують розчинність та фотостабільність. Похідними флуоресцеїну є також барвники типу еозину.

Застосування

Спостереження за потоками води

Одним з перших застосувань флуоресцеїну (у XIX ст.) було фарбування води в річках для відстеження напрямку потоку. Зараз подекуди застосовують для відстежень витоків трубопроводів.

Біологія

У клітинній біології флуоресцеїн та його похідні — незамінний інструмент для флуоресцентної мікроскопії. Перевагою флуоресцеїну є те, що він ідеально підходить для збудження відносно доступним аргоновим лазером (488 нм). Недоліком барвників на основі флуоресцеїну є низька фотостабільність.

Див. також

• Похідні:
  • Еозин
  • Carboxyfluorescein^[en]
  • Fluorescein isothiocyanate^[en] (FITC)
  • Fluorescein amidite^[en] (FAM)
  • Еритрозин
  • Rose Bengal^[en]
  • DyLight Fluor^[en] — комерційні флуорофори на основі фулоресцеїну
• Pseudomonas aeruginosa, бактерія, яка виділяє фулоресцеїн
• Fluorescein diacetate hydrolysis^[en], a biochemistry laboratory test