СъединениетоБерберин насипна прах е естествено срещащ се алкалоид. Той незабавно се разпознава от най -поразителната си функция: интензивен, златист - жълт цвят. Тази характеристика е толкова изразена, че от векове, дори преди да се знае химическата му идентичност, растенията, съдържащи берберин като Goldenseal (Hydrastis canadensis), орегонското грозде (махония аквалий) и Barberry (Berberis vulgaris) са били използвани като естествени багрила за текстил, кожа и дърво. Въпросът "Защо берберинът е жълт?"
Прави молекулярниВъздействат на цветана берберин?
BЕрберин насипна прахе изохинолинов алкалоид. Молекулярната му формула е c₂₀h₁₈no₄⁺, което показва, че е катион - положително зареден йон. Този заряд се делокализира през молекулата, важна за нейния цвят. Структурата е сложна и може да бъде разбита на ключови компоненти, които допринасят за неговите свойства:
• Скелетът на изохинолин:
Това е сливана система за пръстени, състояща се от бензолен пръстен, сгънат към пиридинов пръстен. Пиридиновият пръстен съдържа азотен атом, който е кватернизиран (положително зареден, написан като n⁺), което прави тази част от молекулата ароматна и електрон - дефицит.
• Диоксиметиленовата група (- o - ch₂ - o -):
Това е често срещана функционална група, прикрепена към ароматните пръстени в много естествени продукти. Той дарява електрони в системата на пръстена, влияейки върху плътността на електрон.
• Удължено конюгиране:
Най -критичната характеристика за цвета наБерберин насипна прах е обширната система от конюгирани двойни връзки. В берберин пръстените се сливат по такъв начин, че редуващите се единични и двойни връзки създават голяма, непрекъсната π - електронна система, която обхваща почти цялата молекула. Представете си огромна "електронна магистрала", където електроните не са ограничени до една връзка, но са делокализирани в цялата структура
Защо берберинът е жълт?
Физиката на цвета: Защо виждаме жълто
Цветът не е присъщо свойство на обект.BЕрберин насипна прахе възприятие, създадено в нашия мозък, основано на светлината, която достига до очите ни. Бялата светлина, от слънцето или крушката, е съставена от непрекъснат спектър от дължини на вълните, всеки от които съответства на цвят (виолетово, индиго, синьо, зелено, жълто, оранжево, червено).
Когато берберинът е осветен от бяла светлина, той абсорбира специфични дължини на вълната на тази светлина. Останалите дължини на вълната се отразяват или предават и това е, което възприемаме като цвят.
Поглъщането на светлината е квантов механичен процес. За да се абсорбира фотон на светлината, енергията му трябва да съответства точно на енергията, необходима за насърчаване на електрон от основното му състояние (ниско - енергийна орбитална) до възбудено състояние (по -високо - енергийна орбитала). Енергията (д) на фотон е обратно пропорционална на дължината на вълната му (λ), както е дадено от уравнението:
E=hc / λ
където * h * е константата на Планк и * c * е скоростта на светлината.
Това означава, че високите - енергийни фотони имат къси дължини на вълната (напр. Виолетово, синьо), а ниските - енергийни фотони имат дълги дължини на вълната (напр. Червено, оранжево).
Молекула, която абсорбира висока - енергия, къса - светлина с дължина на вълната (напр. Синя или виолетово), ще изглежда жълт или оранжев, защото допълващият цвят (обратното на цветното колело) е това, което виждаме.
Обратно, молекула, която абсорбира ниска - енергия, дълга - светлина с дължина на вълната (напр. Червено) ще изглежда синьо - зелено.
Природата -, приготвена от берберинския прах, има специфична енергийна пропаст между най -високото си окупирана молекулярна орбитала (HOMO) и най -ниската си незаета молекулярна орбитала (LUMO). Енергията, необходима за прескачане на тази празнина, съответства на фотоните в синьото - до - индиго/виолетово зона на видимия спектър, приблизително между 345 nm и 435 nm. Това е неговият спектър на абсорбция, с характерен пик често около ~ 421 nm и друг около ~ 345 nm.
ОттогаваБерберин насипна прахЕфективно абсорбира синята и виолетовата светлина, тя премахва тези цветове от бялата светлина, светеща върху нея. Светлината, която се отразява или предава, е лишена от тези сини и ние възприемаме сместа от останалите цветове - зеленина, жълти, портокали и червени -, която нашата визуална система се интегрира в блестящо жълто. Колкото по -интензивно е абсорбцията, толкова по -ярък е цветът. Абсорбцията на берберин е толкова силна, че разтворите му често са флуоресцентни, излъчвайки жълто - зелен блясък под UV светлина, допълнителни доказателства за неговото електронно възбуждане.
Хромофорният: "Цветът - носител" в берберин
В химията група атоми, отговорни за цвета на съединението, се нарича хромофор (от гръцкия хрома, което означава цвят и форос, което означава носител).BЕрберин насипна прахЦялата обширна конюгирана система действа като единичен, голям хромофор. Основните характеристики, които правят тази система ефективен хромофор, са:
• Дължина на конюгираната система:
Като правило, колкото по -дълго е конюгираната система (колкото по -променливи двойни връзки), толкова по -малка е HOMO - Lumo Energy Gap. По -малка празнина означава, че по -ниската енергийна светлина се абсорбира, измествайки дължината на вълната на абсорбцията от UV във видимия спектър. Простите молекули с кратко конюгиране (като етилен) абсорбират в UV и са безцветни.BЕрберин насипна прахГолямата, твърда, равнинна конструкция с дългия си път на конюгиране е идеално настроена, за да абсорбира видима светлина.
• Ролята на кватернерния азот (N⁺):
Положително зареденият азотен атом е електрон - изтегляща група. Той дърпа електронна плътност към себе си, стабилизира LUMO (възбудено състояние) и ефективно намалява енергията си. Това допълнително намалява LUMO пропастта Homo -, като гарантира, че абсорбираната светлина попада в видимия спектър, а не в UV. Този тип хромофор, включващ азотен катион, вграден в конюгирана система, понякога се класифицира като специален тип, наречен „иминиев хромофор“.
• Ауксохроми:
Това са функционални групи, прикрепени към хромофор, които сами не причиняват цвят, но могат да задълбочат съществуващия цвят чрез промяна на електронната плътност на хромофор. В берберин, диоксиметиленовата група (- o - ch₂ - o -) и метокси групите (- och₃) са електрон {- дарение на Auxochromes. Те изтласкват плътността на електрон в конюгираната система, като леко повишават енергията на HOMO. Този донор - acceptor взаимодействие - с ауксохроми, даряващи електрони, а иминиевият азот ги приема - Допълнително фино - настройва енергийната празнина, засилвайки жълтия цвят.
Жизненото жълто наБерберин насипна прах по този начин е директно визуално отчитане на това прецизно молекулярно инженерство - дълъг, конюгиран път, модифициран от електрон - дарение и електрон - изтегляне на групи, за да създаде перфектната енергийна празнина за синьо - усвояване на светлината.
Употребаот цвета на берберин
Жълтият цвят наБерберин насипна прахне е просто любопитство; Той има значителни практически приложения:
• Историческо боядисване:
Както споменахме, берберин - богатите растения бяха традиционни багрила. Съединението може директно да боядисва животински влакна като вълна и коприна без Mordant (фиксиращо средство), тъй като катионният характер на берберин му позволява да образува йонни връзки с отрицателно заредените повърхности на тези влакна. За растение - влакна като памук е необходим Mordant (напр. Алум).
• Аналитична химия и контрол на качеството:
Цветът и неговата интензивност се използват за идентифициране и количествено определяне.
• Тънка - хроматография на слоя (TLC):
Когато съдържаща пробаБерберин насипна прахсе изпълнява на TLC плоча, той се появява като ярко жълто петно под видима светлина, често флуоресциращо под UV светлина, което улеснява идентифицирането.
• Спектрофотометрия:
Силната абсорбция при специфична дължина на вълната (~ 421 nm) позволява на учените да измерват точно концентрацията на берберин в разтвор (напр. Билков екстракт, фармацевтичен състав), използвайки бира - закон на Ламбърт. Това е крайъгълен камък на осигуряването на качество в хранителната и фармацевтичната индустрия. Guanjie Biotech, като насипният доставчик на берберин, би разчитал силно на такива спектроскопични техники, за да гарантира чистотата и концентрацията на нашатаБерберин насипна прах продукт за нашите клиенти.
• Биологично оцветяване:
Флуоресцентните свойства на берберин са експлоатирани в хистологията за оцветяване на специфични тъкани, като хепарин в мастоцити, за микроскопично изследване.
Заключение
ПричинатаБерберин насипна прахе жълто е перфектна демонстрация за това как се появяват макроскопични свойства от атомната структура на скалата -. Неговата обширна, конюгирана π - електронна система, проектирана по природа с електрон -, даряващо ауксохроми и електрон -, изтеглящ иминий център, създава прецизна молекулярна енергийна пропаст. Тази празнина съответства точно на енергията на синята и виолетовата светлина. Като абсорбира тези дължини на вълната от бяла светлина, берберинът отразява допълващия им цвят - ярко, безпогрешно жълто. Това свойство, далеч от това, че е обикновена черта, е мощен инструмент, който преодолява традиционната употреба, съвременната индустрия и изискания научен анализ, което прави златния оттенък на берберин истински подпис на неговата уникална химическа идентичност. За насипни доставчици на берберин, като Guanjie Biotech, осигуряване на осигуряване на висока - ЧистотаБерберин насипна прах, Този цвят служи като постоянно, видимо напомняне за определящата молекулярна характеристика на съединението. Ако трябва, моля не се колебайте да се запитате с нас вinfo@gybiotech.com.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Bird, CW (Ed.). (2017). Изчерпателна органична химия: Синтезът и реакциите на органичните съединения. Pergamon Press. (За общи принципи на хромофори и ауксохроми).
[2] Imanshahidi, M., & Hosseinzadeh, H. (2008). Фармакологични и терапевтични ефекти на бербера вулгарис и неговата активна съставка, берберин. Фитотерапевтични изследвания, 22 (8), 999-1012. (За произход на източниците и имотите на берберин).
[3] Jahn, M., & Günther, W. (1998). Върху хроматографията на берберин. Journal of Chromatography A, 822 (2), 311-314. (За TLC и аналитични приложения на цвета на берберин).
[4] Krane, BD, Fagbule, Mo, Shamma, M., & Gözler, B. (1984). Структурите на бензилисохинолиновите алкалоиди. Journal of Natural Products, 47 (1), 1-43. (За подробен структурен анализ на берберин и свързани алкалоиди).
[5] Lamba, SS, & Buch, K. (1990). Спектроскопски изследвания на берберин. Списание на Индийското химическо дружество, 67 (6), 512 - 513. (За специфични данни за абсорбция на UV-Vis и спектрален анализ).
