Chromophore

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Chromophore là một phần của phân tử tạo nên màu sắc của phân tử đó.[1] Màu xuất hiện khi một phân tử hấp thụ những bước sóng nhất định ở vùng khả kiến và truyền hoặc phản xạ những bước sóng khác. Chromophore là một vùng của phân tử nơi chênh lệch năng lượng giữa hai orbital phân tử khác nhau rơi vào vùng phổ khả kiến. Ánh sáng khả kiến chiếu tới chromophore có thể bị hấp thụ sau đó bằng cách kích thích một electron từ trạng thái cơ bản tới trạng thái kích thích.

Trong các phân tử sinh học đóng vai trò bắt giữ hoặc phát hiện năng lượng ánh sáng, chromophore là nhóm chức tạo ra sự thay đổi cấu trúc phân tử đó khi tương tác với ánh sáng.

Cấu trúc hóa học của một beta-carotene với 11 liên kết đôi tạo nên chromophore của phân tử được tô đỏ.

Chromophore từ hệ liên kết pi liên hợp[sửa | sửa mã nguồn]

Chromophore giãn thẳng ra khi tiếp xúc với một photon γ (ánh sáng), với bước sóng thích hợp: 11-cis-retinal trở thành all-trans-retinal

Trong chromophore liên hợp, electron nhảy giữa các mức năng lượng là các orbital pi mở rộng, tạo nên một chuỗi các liên kết đơn và đôi xen kẽ nhau, thường xuất hiện trong các hợp chất thơm. Các ví dụ thường gặp của nhóm này bao gồm aldehyde retinal (chất ở võng mạc mắt dùng để tiếp nhận ánh sáng), các chất phẩm màu thực phẩm, chất nhuộm sợi (hợp chất azo), các chất thử pH, lycopene, β-carotene, và anthocyanin. Nhiều yếu tố khác nhau trong cấu trúc của một chromophore quyết định vùng bước sóng nào phân tử sẽ hấp thụ. Nối dài một hệ liên hợp với nhiều liên kết không bão hòa (liên kết bội) hơn trong một phân tử sẽ khiến cho nó dịch miền hấp thụ về bước sóng dài hơn. Các quy tắc Woodward-Fieser có thể được dùng để ước tích bước sóng hấp thụ cực đại ở vùng UV-khả kiến trong những hợp chất hữu cơ chữa hệ liên kết pi liên hợp.

Một số các chất trong nhóm này là những chromophore phức kim loại, tức chứa một kim loại trong phối trí phức hợp với một phối tử. Chẳng hạn như chlorophyll, được thực vật sử dụng cho quang hợp và hemoglobin, chất vận chuyển oxy trong máu của các động vật có xương sống. Ở hai ví dụ này, kim loại phức hóa ở tâm của một vòng lớn tetrapyrrole: ở hemoglobin là sắt trong nhóm heme (vòng porphyrin), ở chlorophyll là magie trong một vòng chlorin. Một hệ liên kết pi liên hợp của vòng macrocycle hấp thụ ánh sáng khả kiến. Bản chất của kim loại trung tâm cũng có thể ảnh hưởng tới phổ hấp thụ hoặc các tính chất liên quan như thời gian sống của trạng thái kích thích.[2][3][4] Phức tetrapyrrole trong các hợp chất hữu cơ không phải là vòng lớn (macrocycle) nhưng vẫn có hệ liên kết pi liên hợp vẫn có thể là chromophore, chẳng hạn bilirubin và urobilin (màu vàng).

Auxochrome[sửa | sửa mã nguồn]

Một auxochrome (sắc tố phụ) là một nhóm chức các nguyên tử gắn vào chromophore có thể thay đổi khả năng hấp thụ ánh sáng, bước sóng hoặc cường độ hấp thụ của chromphore.

Vận sắc trong chromophore[sửa | sửa mã nguồn]

Vận sắc (halochromism) xảy ra khi một chất thay đổi màu khi pH thay đổi. Đây là một đặc tính của chất chỉ thị pH, khi cấu trúc phân tử thay đổi theo pH. Sự thay đổi cấu trúc này ảnh hưởng tới chromophore. Chẳng hạn, phenolphthalein là một chất chỉ thị pH với cơ chế thay đổi  như trong bảng dưới đây:

Cấu trúc
Phenolphthalein-low-pH-2D-skeletal.svg Phenolphthalein-mid-pH-2D-skeletal.svg
pH 0-8.2 8.2-12
Môi trường axit hoặc gần trung hòa
bazơ
Tên màu không màu
hồng tới đỏ thắm
Màu

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ IUPAC Gold Book Chromophore
  2. ^ Gouterman, M. (1978) Optical spectra and electronic structure of porphyrins and related rings.
  3. ^ Scheer, H. (2006) An overview of chlorophylls and bacteriochlorophylls: biochemistry, biophysics, functions and applications.
  4. ^ Shapley, P. (2012) Absorbing light with organic molecules. http://butane.chem.uiuc.edu/pshapley/GenChem2/B2/1.html