Alpha-生育酚和维生素C的拉曼光谱研究

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拉曼光谱可以在分子级别上获取具体信息,从而获取分子或原子结构的基本知识。近年来,DFT计算作为一种理论计算方法被用于优化分子的结构和预测分子的拉曼光谱,并可用于计算分子的电子特性和拉曼峰强和峰位的指认。拉曼光谱结合理论计算讨论分子的结构,表面增强拉曼光谱(SERS)的增强机理和分子与金属间的相互作用已成为研究热点。表面增强拉曼光谱技术不仅可以用于对分子结构进行定性分析,还可以对被测物进行定量分析,但是迄今为止只有很少数的研究小组运用SERS技术进行过定量分析的研究。  Alpha(α)-生育酚作为人类最早发现的维生素E之一,是一种公认的最有效的脂溶性天然抗氧化剂。对心脑血管、癌症、慢性炎症等疾病有辅助治疗的作用。维生素C又称为抗坏血酸,是一种重要的水溶性维生素,主要存在于新鲜的水果、蔬菜中。它是良好的还原剂,对癌症、肝炎等疾病有很好的预防作用。这两种维生素的特性和药理作用,引起了人们的关注,并开展了相关拉曼光谱研究,但是对其拉曼峰的归属、表面增强拉曼光谱及其定量分析方面的研究未见报道。本文联合拉曼光谱技术和理论计算的方法对α-生育酚的拉曼光谱峰进行归属,再分析α-生育酚的结构和性质,并利用拉曼光谱和基于胶体溶液基底的表面增强拉曼光谱对维生素C进行了定量分析研究。主要内容包括:  (1)简要介绍了拉曼光谱技术和理论计算的相关原理,并介绍了拉曼光谱的特点和拉曼光谱测试系统。  (2)重点介绍了表面增强拉曼光谱(SERS)的增强机制以及增强基底的制备方法。  (3)提出一种新的方法可采用胶体溶液基底直接测量不溶于水的化合物的表面增强拉曼光谱。使用氯仿作为中间剂解决由于被测物不溶于水而使使被测物分子能吸附于金属纳米颗粒表面的问题。实验结果表明,氯仿在银胶溶液中没有表面增强效应,不会干扰α-生育酚的测定。因此,表面增强拉曼光谱可以为不同的非水溶性物质的SERS活性预测提供重要的方法。  (4)联合普通拉曼光谱、表面增强拉曼光谱和密度泛函理论(DFT)计算和势能分布(PED)第一次完整的研究了α-生育酚分子中官能团的振动模式的归属。理论计算方法得到的峰带与实验所得的值是一致的,并分别在金胶溶液基底中和AEPS修饰的金基底上进行了α-生育酚的表面增强拉曼光谱研究。在这两种不同基底上的α-生育酚的表面增强拉曼光谱在增强峰的相对强度及位置上有所不同,表明α-生育酚在金胶溶液中的吸附行为与在修饰金基底上时存在差异。在金溶胶溶液中,α-生育酚通过环平躺在金纳米粒子表面上;而在修饰金基底上,α-生育酚通过环以一定的角度吸附在金纳米粒子表面上。此外,还研究了α-生育酚在不同浓度下的表面增强拉曼光谱。峰带上不同的增强强度主要说明了α-生育酚分子在金纳米颗粒表面的吸附行为随着浓度的变化改变。当浓度大约为7.5×10-3mol/L时,使更多的α-生育酚分子以单层模式平躺在金表面,因此表面增强拉曼光谱中的拉曼信号也得到了较大的增强。  (5)利用拉曼光谱和表面增强拉曼光谱技术对维生素C进行定量分析,并研究了浓度对维生素C分子在金纳米颗粒表面吸附行为的影响。实验结果表明:随着维生素C溶液浓度的降低,分子在金表面的吸附构型由“垂直”吸附逐渐变为“平躺”吸附。
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