异硫氰基_孔雀石绿的拉曼光谱计算及分析.docxVIP

异硫氰基2孔雀石绿的拉曼光谱计算及分析雅 , 张喜和 3郭沫然 , 蔡红星 , 陈高 , 范长春理工大学国际纳米光子学与生物光子学联合研究中心 , 吉林 长春 130022摘 要 异硫氰基2孔雀石绿 ( malachit e green i so t hiocya nate , M GI TC) 是应用于细胞探测 , 生物组织成分分析和细胞成像等方面的拉曼探针分子 。本文首先给出了 M GI TC 分子的结构图 , 并用密度泛函 (D F T) 算法对 其进行了空间结构优化 ; 然后分别用 Ha rt ree2Fock ( H F) 和 M P2 两种算法基于 S TO23 G 基组计算了它的拉曼 光谱与红外光谱 , 给出光谱强度图 ; 并对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图 , 结果显示了很好的一 致性 ; 本文还给了 M GI TC 分子中的各个原子键长 , 键角等空间结构参数 ; 并对 M GI TC 分子在 550～4 200 cm - 1 区间的振动谱做了指认 。这些工作将促进 M GI TC 作为探针分子在生物学领域的应用 。关键词 拉曼光谱 ; 理论拉曼光谱 ; 异硫氰基2孔雀石绿中图分类号 : O6571 1文献标识码 : ADOI : 101 3964/ j1 i ssn1 100020593 (2011) 0621541204表面等离子波的作用下 , 与入射激光共振产生表面等离子体场的增强 [ 729 ] , 从而增强了拉曼信号 ———表面增强拉 曼散射 ( surf ace2enha nced Ra man sca2t teri ng , S ERS) , SERS 的应用 大大扩展了 M GI TC 作为拉曼探针分子的使用范围 , 提高其 分辨率 [ 10213 ] 。同 时 , 基 于 避 雷 针 效 应 的 针 尖 增 强 拉 曼 散 射( tip2enha nced Ra man sp ect ro scop y , T ERS ) 也 开 始 采 用M GI TC 作为探针分子 , 与 SERS 相比较 , T ERS 提供了空间 分辨率更高的探测手段 [ 14 , 15 ] 。如图 1 为 M GI TC 分子的化学结构图 。引言M GI TC 是三苯甲烷类生物染色剂 , 全称异硫氰基2孔雀石绿 , 它的化学式是 C24 H25 N3 S , 孔雀石类化合物 。孔雀石 绿 [ 1 ] 可加入多种分子团做标记 , 如水合碱式碳酸铜 , 草酸盐的结晶 (2C23 H24 N2 ) 等 。M GI TC 分子是异硫氰基结合了孔雀 石绿所构成的一种较新的拉曼探针分子 , 它具有拉曼散射系数大 , 拉曼光谱峰带窄 , 峰值多的优点 , 近年来在分子生物 研究中获得了前所未有的重视 。生物体系的组成成分非常复 杂 , 常见成分有蛋白质 、脂肪 、氨基酸 、多肽 、水 、糖类等 , 在这种体系中 , 测量结果包含了多种成分的拉曼散射 [ 2 ] 。因 此 , 拉曼谱的解析需要知道准确的探针分子的拉曼谱图 [ 3 ] 。因此本文研究了 M GI TC 分子的理论拉曼光谱 [ 4 ] , 给出了优化的 M GI TC 分 子 的 空 间 结 构 、基 于 Hart ree2Fock ( H F) 和 M P2 两种算法的拉曼光谱和红外光 谱 、理论 拉曼光谱与实 验光谱图的对比 , 空间结构参数 、振动模指认等 , 这些工作 尚未见报道 。M GI TC 分子由 3 个 苯 环 [ 5 ] , 两 个 氨 基 ( —N R2 ) 与 一 个 异硫氰基 ( —N CS) 组成 , 摩尔质量为 3871 5 g ·mol - 1 , 外表具有光泽的结晶粉末 ; 易溶 于 水 , 也 能 溶 于 乙 醇 、甲 醇 等 。 激发波长在红光和近红外波段 , 这个波段十分接近部分生物成分的吸收波段 , 且能与荧光区分开来 [ 6 ] 。由于异硫氰基的 一端极易帖覆 , 黏着在金 、铜等金属粒子表面 , 在这些金属Fig1 1 Structure of M GITC1理论计算Ga ussian 计算软件基于第一性原理 , 用于计算分子的能量结构 、键和反应能 、振动频率及红外和拉曼光谱等的半经 典理论计算软件包 。广泛应用于化学 、化工 、生物化学 、物 理化学等领域 , 其计算结果获得了实验的检验和认可 。本文收稿日期 : 2010208205 , 修订日期 : 2010211220基金项目 : 国家科技攻关课题项目 ( 2007BA107A00 - 1) 资助作者简介 : 郭沫然 , 女 , 1988 年生 , 长春理工大学理学院博士研究生e2mail : gmr1 1988 @ya