ルチンの呈色反応について

質問

実験で塊花からルチンの加熱抽出を行い得られたルチンにFeCl3、CuCl2、AlCl2を加えた結果、鉄では暗緑褐色に、銅とアルミでは黄色になりました。
説明では金属イオンとポリフェノール化合物が結合して複合体をつくり構造が変化して、可視光線の吸収が長波長へシフトする・・・。といっていましたが、どうもいまいちわかりません。
なぜこのような色になったのかできれば教えていただきたいです。お願いしますｍ（＿　＿）ｍ

回答No.1

noname#62864

物質の色というのは難しい問題で、明確で詳しい説明は困難だと思います。
まず、着色のもとになっているのは、ルチンのπ電子系です。すなわち、フラボノイドとしての基本骨格の部分が元になっています。
色の違いというのは、そのπ電子系のわずかな違いによるものです。π電子やフラボノイド部分のヒドロキシル基が金属イオンに配位することによって、π電子系の電子密度が変化したり、分子軌道のエネルギー準位が変化したりします。その変化が色の変化の直接の原因です。
個々の金属の化学的性質の差異によって、ルチンの配位の起こり方も違うでしょうし、複合体形成に伴うエネルギー準位の変化も異なるはずです。そういったことが色の変化に結びついていることは確かなのですが、具体的にどの塩の場合にどのような変化を引き起こすかということまで、詳細に予測し、説明することは困難だと思います。

ちなみに、ルチンは無色あるいは薄い色しか持たなかったような気がしますが、これはルチンのπ電子系が可視領域での吸収を持たないということです。すなわち、これらは紫外領域に吸収を持っているのです。
ところが、これが金属イオンと複合体を作ることによって、電子が金属の方に流れ込み、ルチンのπ電子系のエネルギー準位が変化します。
結果的に、光の吸収に関与するエネルギー準位の差が小さくなります。このことは、吸収波長が長くなり、もともと紫外領域に相当していたものが、可視領域まで移動してきたという捉え方ができます。

要するに、もともと波長の短い紫外領域にあった吸収が、金属の作用によって、波長の長い可視領域に移動したということです。ただし、移動の程度は塩の種類によって異なるために、塩の違いによって色も違って見えるということになります。