Fluorescein

Fluorescein ist ein fluoreszierender Triphenylmethan-Farbstoff (Xanthen-Farbstoff) aus der Gruppe der Phthalsäurefarbstoffe.

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Geschichte

  Fluorescein und andere Phthaleine wurden 1871 von Adolf von Baeyer entdeckt. Den alternativen Namen Resorcinphthalein verdankt der Stoff den Edukten, aus denen ihn von Baeyer synthetisierte.

Herstellung

Fluorescein wird in der Regel durch Zusammenschmelzen von einem Mol Phthalsäureanhydrid und zwei Mol Resorcin sowie einem Katalysator dargestellt:

Als Katalysator eignet sich entweder konzentrierte Schwefelsäure oder auch wasserfreies Zinkchlorid.

Eigenschaften

• C.I.-Nummer: 45350
• Absorptionsmaximum: 490 nm (pH 9)
• Extinktionskoeffizient: 93 000 L cm⁻¹ mol⁻¹ (pH 9)
• Emissionsmaximum: 514 nm (pH 9)
• Quantenausbeute: 0,93 (50 µmol Fluorescein in 0,1 mol Natriumboratpuffer, pH 9,5)
• Fluoreszenzlebensdauer: 4,16 ns (Dianion in Natronlauge)

Verwendung

Fluorescein wird in der analytischen Chemie als Indikator verwendet. Darüberhinaus dient es zum Nachweis von Bromiden, zur Quellenfärbung und zur Färbung von Seifen und Badeextrakten/-salzen.   Weiterhin ist Fluorescein ein Fluoreszenzfarbstoff, der bei Anregung mit blauem Licht (Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 496 nm, z.B. durch einen Argon-Ionen-Laser) grünes Licht (Wellenlänge ca. 520 bis 530 nm) abgibt. Verwandte Reaktivfarbstoffe wie z.B. Fluoresceinisothiocyanat (FITC) können mit verschiedenen Antikörpern (Immunglobulinen) gekoppelt werden und so für die Fluoreszenzmikroskopie oder Durchflusscytometrie eingesetzt werden. Damit können in Flüssigkeiten, Zellen oder Geweben dann spezifische Oberflächeneigenschaften (Antigene), z.B. auch von Krankheitserregern, nachgewiesen werden. Man bezeichnet diese Arbeitstechnik als direkte Immunfluoreszenz.

Fluorescein hat eine hohe Quantenausbeute von bis zu 93 %, seine Nützlichkeit zur Fluoreszenzmarkierung wird aber durch eine Reihe von Nachteilen eingeschränkt: Die Intensität der Fluoreszenz hängt vom pH-Wert ab und fällt stark unterhalb von pH 7 (pK_S ≈ 6,4). Unter Beleuchtung geht außerdem die Fluoreszenz schnell zurück (starkes Photobleichen). Das Fluoreszenzmaximum ist nicht sehr scharf, die dazugehörige Bande recht breit.

Analytik

Der klassische Nachweis beruht auf der Bromierung, durch die das rote Eosin (Tetrabromfluorescein) entsteht.

Außerdem fallen verdünnte Lösungen von Fluorescein durch ihre gelbgrüne Fluoreszenzfarbe, auf der auch der Name beruht, auf.

Uranin

Das wasserlösliche Natriumsalz des sauren Phenols Fluorescein trägt den passenden Namen Uranin (gleiche C.I.-Nummer 45350) und ist ein vielfältig verwendeter gelber, unter UV- und Tageslicht grün fluoreszierender Farbstoff.

Uranin besitzt in wässriger Lösung ein enormes Färbevermögen (in einer gefüllten weißen Badewanne führt bereits eine Uraninkonzentration von 0,1 mg/Liter zu einer sichtbaren Verfärbung).

Der Farbstoff wird vielfältig eingesetzt, insbesondere zum Einfärben von Schaumbädern, Badezusätzen, Shampoos, Kosmetika und Frostschutzmitteln für Autokühler (um der Kühlflüssigkeit die Zugabe von Frostschutzmittel ansehen zu können). Uranin gilt als biologisch unbedenklich. Daher wird er von Hydrologen und Hydrogeologen als sogenannter Tracer zum Verfolgen von Grundwasserströmen und unterirdischen Flußläufen verwendet. Ferner nutzt man es auch bei Dichtigkeitsprüfung von Flachdächern und Tankanlagen.

Uranin wird auch zur Dekoration eingesetzt, zum Beispiel für Leuchtfarben in Diskotheken oder Szenenbildern (in Sciencefiction- oder Horrorfilmen: mit UV-Licht angestrahltes Uranin wirkt "giftig-radioaktiv").

Jedes Jahr am 17. März, dem St. Patrick’s Day, wird der Chicago River, der durch Chicago fließt, mit Uranin grün eingefärbt. 1962 wurden dafür noch 45 kg des Farbstoffes verwendet, heute (2005) wurde die Menge auf 18 kg reduziert.