A Estrutura química da luciferina de vagalume

Aula Prática 1: Fluorescência

        

        A luciferina de vagalume (LH2), Fig. 1, é uma molécula fluorescente e instável na presença de oxigênio, sendo oxidada à deidroluciferina.  Em solução neutra e básica, a luciferina fluoresce à 535 nm (excitação à 327 nm), em ambas as situações o fenol perde um próton antes de fluorescer (White et al., 1962).

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Figura 1: Estrutura química da luciferina de vagalume.

        Em soluções não aquosas podem ocorrer três efeitos: o espectro de emissão se desloca ligeiramente, mudança no rendimento quântico do fenol excitado e a transferência de próton no estado excitado pode ser inibida. Quando (OH)-LH2 é excitada em soluções aquosas, a molécula excitada transfere o próton do grupo 6-hidroxil para o solvente, resultando em alta fluorescência. Em solução não aquosa, não há aceptor para o próton e o íon (OH)-LH2 pode fluorescer (azul) com baixa eficiência (Morton et al., 1969).

Aula Prática 2: Quimioluminescência do luminol

        O luminol, 5-amino-2,3-di-hidroftalazina-l,4-diona (C8H702N3) Fig. 2a, reage lentamente com o peróxido de hidrogênio, mas essa reação pode ser acelerada na presença de catalisador. O ferrocianeto de potássio, [Fe(CN)6]3− Fig. 2b, atua como catalisador na reação entre o luminol e a água oxigenada (Silva et al., 2012).

        

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Fig. 2: A: Estrutura química do luminol. B: Estrutura química do ferrocianeto de potássio.

        Na reação, o peróxido de hidrogênio oxida o luminol, produzindo diazoquinona e íons peróxido com o auxílio do catalisador, que é o ferro III presente no ferrocianeto de potássio. A diazoquinona, altamente reativa, reage com os íons peróxido levando a formação de endoperóxido. O endoperóxido, após perder nitrogênio está em estado excitado, denominado 3-aminoftalato. Quando o composto em estado excitado decai, ocorre a emissão de luz. A Fig. 3 mostra a reação do luminol com o H2O2 (Silva et al., 2012). A Fig. 4 mostra o espectro de fluorescência e luminescência do luminol.

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Fig. 3: Mecanismo de reação do luminol. Adaptado de Silva et al., 2012.

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        Figura 4. A: Espectro de fluorescência do luminol. Excitação: 440 nm. Emissão 440 a 540 nm. B: Espectro de luminescência do luminol.

        A fluoresceína sódica, 3',6'-diidrospiro[isobenzofurano-1(3H),9'-[9H]xanteno]-3-one Fig. 5, é um composto orgânico sintético amplamente utilizado como traçador fluorescente para diversas aplicações. Quando exposta à luz, a fluoresceína absorve na faixa do azul no espectro visível, com pico de absorção à 480-500 nm e emite à 500 a 600 nm, com máximo de intensidade à 520-530 nm (Noga e Udomkusonsri, 2002). A Fig. 6 mostra o espectro de fluorescência da fluoresceína sódica.

        

        

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Figura 5: Estrutura química da fluoresceína sódica.

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Figura 6.  Espectro de fluorescência da fluoresceína sódica. Excitação: 447 nm. Emissão 526 nm.

        Rodamina é um termo genérico para uma família de compostos orgânicos corantes. A rodamina B, C28H31N2O3Cl Fig. 7, (Karstens e Kobs, 1980). A Fig. 8 mostra o espectro de fluorescência da rodamina B.

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Figura 7: Estrutura química da rodamina B.

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Figura 8.  Espectro de fluorescência da rodamina b. Excitação: 496 nm. Emissão 592 nm.