Neuere Ergebnisse der Absorptions-, Fluoreszenz- und Fluoreszenz-Polarisationsgrad-Messungen am Acridinorange-Kation, ein weiterer Beitrag zum Metachromasie-Problem dieses Vitalfarbstoffs

Abstract

Im Konzentrations-Bereich 10-5 — 10-1-m. werden am Acridinorange-Kation bei Tieftemperatur ( — 183°C) in Äthanol (96-proz.) Absorptions-, Fluoreszenz- und Fluoreszenz-Polarisationsgrad-Messungen, letztere bei konstanter und veränderter Erreger-Wellenlänge, durchgeführt. Die Fluoreszenzspektren werden sowohl unkorrigiert, d. h. auf das Maximum der Ausstrahlung jeweils bezogen, als auch auf gleiche absorbierte Energie und Reabsorption korrigiert, ermittelt. Die Ergebnisse der Absorptionsmessungen in Äthanol sind mit den früheren in Äthanol/Äther 2 : 1 vollkommen analog. Hochverdünnte, nichtassoziierte Lösungen sind im längstwelligen Elektronenübergang durch die bevorzugte 0 → 0-Bande bei 19 800 cm-1=506 mµ und. die bekannten, kurzwellig abschattierten Schwingungsbegleiter charakterisiert. Bis 10-3-m. werden die in diesem Absorptionsbereich feststellbaren Änderungen durch die Variation der Intensitäten der 0 → 0- bis 0 → 2- Bande ausgedrückt. Ab Konzentrationen > 10-3-m. zeigt sich auf der langwelligen Seite bei ca. 18 500 cm-1=540 mµ eine schwache Vorbande, die bis 10-1-m. eine Intensität von log ε=2 —3 erreicht; dazu bildet sich bei 22 000 cm-1=455 mµ eine strukturlose Bande hoher Intensität aus. Letztere kann entweder durch Verbreiterung der 0 →1- und 0 → 2-Bande mit Intensitätsanstieg der 0 →-Bande oder durch Überlagerung dieser Schwingungsbanden mit einer in diesem Bereich intensiver werdenden oder neu auftretenden Elektronenbande entstanden sein. Die Ergebnisse der unkorrigierten Fluoreszenz-Messungen sind den früher ermittelten sehr ähnlich. Bis zu mittleren Farbstoff-Konzentrationen variieren die Intensitäten der 0 → 0-, 0 → 1- und 0 → 2-Fluoreszenzbanden und bedingen die Änderung der Fluoreszenzfarbe von grün bis orange (Fluoreszenz-Metachromasie). Ab Konzentrationen 10-3—10-2-m. ist die Emission aus diesen Banden gelöscht und die Restfluoreszenz wird aus einer breiten Bande im Rot bei 16 000 cm-1 = 625 mµ ausgestrahlt. Dieser Verschiebungseffekt zeigt sich noch deutlicher an den unkorrigierten Fluoreszenzkurven. Dabei deutet der bei hohen Farbstoff-Konzentrationen nachgewiesene isosbestische Punkt an, daß für die Rotfluoreszenz eine andere, höher aggregierte Molekelart verantwortlich ist. Die rote Fluoreszenz, erregbar auch mit 546 mµ in der Absorptions-Vorbande, zeigt im Vergleich zur grün-gelben Hauptbanden-Fluoreszenz negative Polarisation. Dies beweist, daß die Absorptions-Vorbande ein neuer Elektronenübergang ist und dieser zum Hauptabsorptions-Oszillator annähernd senkrecht steht. Die rote Fluoreszenz und die Absorption in der Vorbande gehören zu Strahlungsübergängen zwischen denselben Elektronenzuständen. Das Absorptions- und Fluoreszenz-Verhalten des Acridinorange-Kations ist nach diesen neueren Daten bis zu mittleren Konzentrationen — wie schon früher festgestellt — am besten nach dem Franck-Condon-Prinzip und einer mit der Konzentration veränderlichen Elektronen-Kernschwingungskopplung erklärbar. Für hohe Konzentrationen kann das Verhalten nach der von FÖRSTER für Dimere bzw. Vielfachassoziate gegebenen Theorie, aber auch durch die infolge Assoziation bewirkte Lockerung des Übergangsverbotes einer beim Monomeren verbotenen Bande (1La) gegeben werden.