뷰렛 반응에서 구리(II) 이온이 단백질과 결합하여 보라색을 띠는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 뷰렛 반응에서 구리(II) 이온이 단백질과 결합하여 보라색을 띠는 이유는 무엇이며, 뷰렛 반응에서 Cu²⁺ 이온 대신 다른 금속 이온을 사용하면 반응이 일어날 수 있는지 궁금합니다.
안녕하세요.
질문하신 것처럼 뷰렛 반응은 단백질이나 펩타이드에 존재하는 펩타이드 결합을 검출하는 화학 반응으로 이 반응은 구리(II) 이온(Cu²⁺) 이 염기성 조건에서 펩타이드 결합의 질소 원자와 산소 원자에 배위되어 보라색 착화합물을 형성합니다. 이때 보라색이 나타나는 이유는 Cu²⁺ 이온의 d 오비탈 전자 전이에 의한 착색 때문인데요, 구리(II) 이온은 3d⁹ 전자구조를 가지고 있으며, 펩타이드 결합 내의 질소 원자와 산소 원자에 의해 사면체 혹은 정사각평면형 착이온을 형성합니다. 이때 배위 결합이 형성되면 구리 이온의 d 오비탈 에너지 준위가 비대칭적으로 분리되고, 전자가 한 오비탈에서 다른 오비탈로 d–d 전이를 일으키며 가시광선 영역의 특정 파장을 흡수하게 됩니다. 결과적으로 흡수되지 않은 빛, 즉 보색에 해당하는 보라색으로 관찰되며, 이것이 뷰렛 반응의 색 변화입니다.
Cu²⁺ 대신 다른 금속 이온을 사용하면 뷰렛 반응이 일어날지에 대해서는 우선 일부 금속 이온도 펩타이드 결합과 배위 결합을 형성할 수는 있습니다. 하지만 구리(II) 이온만큼 뚜렷한 색 변화를 나타내지 못하는데요, Zn²⁺(d¹⁰), Ca²⁺(d⁰) 등은 전자 전이가 일어나지 않거나 가시광선 영역에 해당되지 않기 때문에 색이 거의 없거나 매우 약합니다. 감사합니다.