뷰렛 반응 시에 전자 구조적으로 어떤 변화가 착색을 유발하나요?

Question

안녕하세요. 단백질을 검출하기 위한 뷰렛 반응에서 구리 이가 이온이 펩타이드 결합과 결합을 형성할 때, 전자구조적인 측면에서 어떠한 변화가 일어나서 착색을 발생시키는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 단백질 검출 시 사용하는 뷰렛 반응은 펩타이드 결합(-CO-NH-)과 Cu²⁺ 이온이 만나 보라색 착화합물을 형성하는 반응인데요, 알칼리성 용액(NaOH 존재)에서 반응이 잘 일어납니다. 이때 색 변화는 전자 전이, 즉 전자 구조 변화에 의해 발생합니다. 구리 이가 이온은 d⁹ 전자 배치를 가진 이온인데요, 알칼리성 조건에서 [Cu(OH)₄]²⁻ 또는 Cu²⁺ 수산화 착물 형태로 존재합니다. 이때 펩타이드 결합의 질소와 산소는 비공유 전자쌍을 가지고 있는데요 이때 질소 원자는 전자쌍을 구리 이온과 공유하여 배위 결합을 형성합니다. 즉 Cu²⁺가 질소 원자의 비공유 전자쌍과 배위 결합을 형성하는데, 이때 펩타이드 결합의 전자가 Cu²⁺의 d 오비탈과 상호작용하는 것입니다. 착색은 d 오비탈의 전자 전이로 인한 것인데요, Cu²⁺의 d 오비탈이 펩타이드 결합과 배위 결합을 형성하면서 에너지 준위가 분리되는데, 광자가 Cu²⁺ 착화합물에 흡수되면서 하위 d 오비탈 전자가 상위 d 오비탈로 전이되고 특정 파장의 빛이 흡수되고, 흡수되지 않은 빛의 보색이 나타기 때문에 뷰렛 반응에서는 보라색 착색이 나타나는 것입니다. 감사합니다.