KR100798596B1 - Brush polyether-based polymer having chemical sensing capability, preparation thereof and chemical sensor comprising the polymer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 코티드(coated) 와이어 이온 선택성 전극의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a typical coated wire ion selective electrode,
도 2는 본 발명의 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물을 이용한 이온 선택성 전극막의 탄산이온에 대한 감응도를 나타낸 것이고,Figure 2 shows the sensitivity to carbonate ions of the ion-selective electrode membrane using the functional brush polyether polymer compound of the present invention,
도 3은 본 발명의 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물을 이용한 이온 선택성 전극막의 탄산이온에 대한 전기화학적 특성을 나타낸 그래프이며,3 is a graph showing the electrochemical characteristics of the carbonate ion of the ion-selective electrode membrane using the functional brush polyether polymer compound of the present invention,
도 4는 본 발명의 기능성 브러쉬 폴리에테르계 화합물의 안정성 시험을 위한 적외선분광스펙트럼 결과이다.4 is an infrared spectroscopic spectrum result for the stability test of the functional brush polyether compound of the present invention.
본 발명은 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화학 센서 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a chemical sensor functional brush polyether polymer compound, a preparation method thereof, and a chemical sensor device using the same.
오랜 기간 동안 이온 선택성 전극 (ion selective electrode)에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 이와 함께 이온 운반 물질 (ion carrier)을 포함하는 다양한 이온 선택성 전극막 (ion selective electrode membrane)들이 제안되어 왔다. For many years, research on ion selective electrodes has been actively conducted, and various ion selective electrode membranes including ion carriers have been proposed.
이온 선택성 전극막은 일반적으로 약 33%의 고분자 바인더 (polymer binder), 약 66%의 가소제 (plasticizer), 소량의 이온 운반체 (ionophore) 및 친유성 첨가제 (lipophilic additive)로 구성되어 있다. Ion-selective electrode membranes generally consist of about 33% of a polymeric binder, about 66% of a plasticizer, a small amount of ion carriers, and a lipophilic additive.
이온 선택성 전극막에 사용되는 고분자 바인더 물질로는 대표적으로 폴리비닐클로라이드 (poly(vinyl chloride): PVC)가 많이 사용되고 있으며, 이 외에도 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 실리콘 고무, 에폭시아크릴레이트, 폴리스티렌 등의 합성 고분자가 알려져 있다 (문헌[Bakker, E.; Buhlmann, P.; Pretch, E. Chem. Rev. 1997, 97, 3083-3132]참조). Poly (vinyl chloride) (PVC) is typically used as the polymer binder material for the ion-selective electrode membrane. In addition, polyurethane, polyacrylate, silicone rubber, epoxy acrylate, polystyrene, etc. Synthetic polymers are known (see Bakker, E . ; Buhlmann, P .; Pretch, E. Chem. Rev. 1997 , 97 , 3083-3132).
그러나, 상기 고분자 바인더를 기본으로 하는 이들 이온 선택성 전극막에서는 이온 선택성 전극에 사용되는 활성 성분 (active component), 즉 이온 운반체, 친유성 첨가제 및 가소제의 침출 (leaching) 등으로 인해 전극 성능 (electrode performance)이 저하되는 점이 문제가 되어 왔다.However, in these ion-selective electrode membranes based on the polymer binder, electrode performance is due to leaching of active components used for ion-selective electrodes, that is, ion carriers, lipophilic additives, and plasticizers. ) Has been a problem.
따라서, 본 발명의 목적은 활성 성분의 침출이 일어나지 않을 뿐 아니라, 이온 선택성이 우수한 화학 센서 기능을 갖는 고분자 화합물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a polymer compound having a chemical sensor function excellent in ion selectivity as well as no leaching of the active ingredient, and a method for producing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리에테르계 고분자 화합물을 포함하는 화학센서 소자를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a chemical sensor device including the polyether polymer compound.
상기 목적에 따라 본 발명에서는, 하기 화학식 1의 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물을 제공한다:In accordance with the above object, the present invention provides a chemical sensor functional brush polyether-based high molecular compound of the general formula (1):
상기 식에서, Where
x 및 y는 폴리에테르 단위체의 함량(mol %)을 나타낸 것으로, 0 < x ≤100 이고, 0≤ y <100이며, x + y = 100이고;x and y represent the content (mol%) of the polyether unit, where 0 <x ≦ 100, 0 ≦ y <100, and x + y = 100;
w는 0 내지 10의 정수, m은 0 내지 20의 정수이며; w is an integer from 0 to 10, m is an integer from 0 to 20;
A는 -S-, -OCO-, -COO-, -O-, -NH-, -CH2-, -OC6H4-, -OC6H4COO- 또는 -OC6H4CONH-이고;A is -S-, -OCO-, -COO-, -O-, -NH-, -CH 2- , -OC 6 H 4- , -OC 6 H 4 COO- or -OC 6 H 4 CONH- ;
D는 -SR, -OR, -R, -OC6H4R, -OC6H4COOR, -OC6H4CONHR, -OCOR, -NHCOR, -COO 또는 -NHCOOR 이고, 여기에서 R은 C1-20 알킬기이며;D is -SR, -OR, -R, -OC 6 H 4 R, -OC 6 H 4 COOR, -OC 6 H 4 CONHR, -OCOR, -NHCOR, -COO or -NHCOOR, where R is C 1-20 alkyl group;
E는 H, C1-20 알킬기, -CH2A(CH2)mGPh(R1,R2) 또는 -CH2D이고;E is H, a C 1-20 alkyl group, -CH 2 A (CH 2 ) m GPh (R 1 , R 2 ) or -CH 2 D;
G는 -OCO-, -COO-, -O-, -NHCO- 또는 -CO-이며;G is -OCO-, -COO-, -O-, -NHCO- or -CO-;
R1은 트리플루오로아세틸기 (trifluoroacetyl)이고; R 1 is a trifluoroacetyl group;
R2는 H, -ROH, -RCHO, -RCOOH, -RCOOR, -RNHCOR 또는 -RCONHR이다.R 2 is H, -ROH, -RCHO, -RCOOH, -RCOOR, -RNHCOR or -RCONHR.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a chemical sensor functional brush polyether polymer compound of the formula (1).
아울러, 본 발명은 상기 화학식 1의 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물로부터 유도된 이온 선택성 전극막을 포함하는 화학 센서 소자를 제공한다. In addition, the present invention provides a chemical sensor device comprising an ion-selective electrode membrane derived from the chemical sensor functional brush polyether polymer compound of the formula (1).
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물은 폴리에테르를 주쇄로 하고, 트리플루오로아세토페닐기를 말단기로 갖는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 한다. The chemical sensor functional brush polyether polymer compound of Chemical Formula 1 according to the present invention is characterized in that it comprises a brush having a polyether as a main chain and a trifluoroacetophenyl group as a terminal group.
본 발명의 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물은 활성 성분의 침출이 일어나지 않고, 용융 및 가용성이 우수하여 다양한 형태로 가공이 가능하며, 가소제의 첨가가 없이 친유성 첨가제만으로 환경 및 생체 내의 화합물을 검출 및 분석하는 용도로서 이온 선택성 전극, 광센서 및 기체 센서 등의 화학 센서 소자에 유용하게 이용될 수 있다. The functional brush polyether polymer compound of the present invention is not leached of the active ingredient, it is excellent in melting and solubility, and can be processed into various forms, and detects and detects the compound in the environment and the living body with only a lipophilic additive without adding a plasticizer. It can be usefully used for chemical sensor elements, such as an ion selective electrode, an optical sensor, and a gas sensor, as an analysis use.
본 발명의 화학식 1의 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물은 상기 화학식 1에서 A는 -S-, -OCO-, -O- 또는 -OC6H4-이며; D는 -SR, -OR 또는 -OC6H4R이고, 여기에서 R은 C1-20 알킬기이고; E는 H, C1-20 알킬기, -CH2A(CH2)mGPh(R1,R2) 또는 -CH2D이며; G는 -OCO-, -COO-, -O- 또는 -NHCO-이고; R1은 트리플루오로아세틸기이며; R2는 H, -ROH, -RCHO, -RCOOH, -RCOOR -RNHCOR 또는 -RCONHR인 것이 바람직하다.In the functional brush polyether polymer compound of
본 발명에 따른 화학식 1의 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자로서 대표적인 예로서 하기 화학식 1a의 구조를 갖는 폴리(11-[4-(2,2,2-트리플루오로아세틸)-벤조에이트]-운데실설파닐)-프로필렌 옥사이드)-코-폴리(도데실설파닐)-프로필렌 옥사이드가 있다.As a functional brush polyether polymer of
상기 식에서, x 및 y는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다. In the above formula, x and y are as defined in the formula (1).
상기 화학식 1의 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물에서, 브러쉬 폴리에테르 단위체의 함량(mol%)을 나타내는 x는 10 내지 100, 바람직하게는 50 내지 100이다. In the chemical sensor functional brush polyether polymer compound of Chemical Formula 1, x representing the content (mol%) of the brush polyether unit is 10 to 100, preferably 50 to 100.
상기 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물의 중량평균 분자량은 5,000 내지 5,000,000, 바람직하게는 5,000 내지 500,000이다. The weight average molecular weight of the functional brush polyether polymer compound is 5,000 to 5,000,000, preferably 5,000 to 500,000.
본 발명의 화학식 1의 화학 센서 기능성 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물, 그 제조방법은 Chemical sensor functional brush polyether polymer compound of Chemical Formula 1 of the present invention, the preparation method thereof
1) 하기 화학식 2의 고리형 에테르 화합물을 양이온 개시제 존재하에 양이온 개환 중합반응을 통하여 하기 화학식 3의 폴리에테르 화합물을 제조하는 단계;1) preparing a polyether compound represented by the following Chemical Formula 3 through a cationic ring-opening polymerization reaction in the presence of a cationic initiator;
2) 화학식 3의 화합물을 유기용매 중에서 HA(CH2)mQ 및 HAD (여기서, H는 수소, Q=-COOH, -OH, -NH2 또는 할로겐이며, A 및 D는 화학식 1에서 정의한 바와 같 다)와 반응시켜 알킬기 측쇄에 작용기 및 알킬기를 도입하여 하기 화학식 4의 화합물을 제조하는 단계;2) The compound of Formula 3 is prepared in an organic solvent with HA (CH 2 ) m Q and HAD, wherein H is hydrogen, Q = -COOH, -OH, -NH 2 or halogen, and A and D are as defined in Reacting with) to introduce a functional group and an alkyl group into the alkyl group side chain to prepare a compound of
3) 화학식 4의 화합물을 유기 용매 중에서 화학식 5의 화합물과 반응시키는 단계를 포함한다.3) reacting the compound of
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, x, y, w, m, A, D, E, G, R1 및 R2 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, n은 50 내지 50000이며, X는 F, Cl, Br 또는 I와 같은 할로겐이고, Q는 COOH, -OH, -NH2 또는 할로겐이며, L은 -OH, -COOH, -NH2 또는 할로겐이다.Wherein x, y, w, m, A, D, E, G, R 1 and R 2 are as defined in
예를 들어, 상기 화학식 1 화합물의 제조 방법은 하기 반응식 1로 나타낼 수 있다. For example, the method of preparing the compound of Formula 1 may be represented by
상기 식에서, Where
x, y, w, m, n, A, D, E, G, Q, L, X, R1 및 R2 는 상기에서 정의한 바와 같다.x, y, w, m, n, A, D, E, G, Q, L, X, R 1 and R 2 are as defined above.
이하 상기 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method will be described in detail for each step.
단계 1)은 본 발명의 화학식 1의 주쇄가 되는 폴리에테르 (화학식 3) 화합물을 제조하는 단계로, 고리형 에테르 화합물 (화학식 2)을 용매를 사용하지 않거나 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 디에틸에테르 등의 용매 중에서 트리페닐카베니움 헥사플루오로포스페이트 (triphenylcarbenium hexafluorophosphate, TCHP) 또는 트리페닐카베니움 헥사클로로안티모니에이트 (triphenylcarbenium hexachloroantimoniate, TCHA), 알킬 알루미늄 등의 양이온 개시제의 존재하에 양이온 개환 중합반응하는 단계를 포함한다 (문헌 [Faust, R.; Shaffer, T. D. Cationic Polymerization; fundamentals and applications, Washington, DC: American Chemical Society, 1997)] 참조). Step 1) is a step of preparing a polyether (Formula 3) compound that is the main chain of the formula (1) of the present invention, the cyclic ether compound (Formula 2) without using a solvent or methylene chloride, chloroform, diethyl ether Cation ring-opening polymerization in the presence of a cationic initiator such as triphenylcarbenium hexafluorophosphate (TCHP) or triphenylcarbenium hexachloroantimoniate (TCHA), alkyl aluminum, etc. (Faust, R .; Shaffer, TD Cationic Polymerization; fundamentals and applications, Washington, DC: American Chemical Society, 1997).
단계 2)는 폴리에테르 (화학식 3)를 유기 용매중에서 HA(CH2)mQ 및 HAD(여기서, Q=-COOH, -OH, -NH2, 할로겐이며, A 및 D는 화학식 1에서 정의한 바와 같다)와 반응시켜 브러쉬를 도입하여 화학식 5의 화합물을 제조하는 단계로, 이때 작용기를 포함하는 HA(CH2)mQ 및 HAD의 사용비를 조절하여 브러쉬형 폴리에테르 (화학식 4)의 측쇄에 원하는 브러쉬의 함량을 도입할 수 있다. 사용되는 용매로는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 디에틸에테르, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란 또는 그 혼합용액 등이 있다. 이 단계에서의 반응은 -100 내지 100 ℃의 온도 및 1 내지 5 atm의 압력에서 이루어지는 것이 좋다. Step 2) is a polyether (Formula 3) in the organic solvent HA (CH 2 ) m Q and HAD (where Q = -COOH, -OH, -NH 2 , halogen, A and D are as defined in
단계 3)은 화학식 4의 화합물을 유기 용매 중에서 화학식 5의 화합물과 반응시켜, 4-트리플루오로아세토페닐기(이온운반체)와 알킬사슬을 포함하는 브러쉬형 폴리에테르 고분자를 제조하는 단계이다. 사용되는 유기 용매로는 메틸렌클로라이드, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 그 혼합용액을 사용할 수 있다.Step 3) is a step of preparing a brush-type polyether polymer comprising a 4-trifluoroacetophenyl group (ion carrier) and an alkyl chain by reacting the compound of
본 발명에 따른 화학식 1의 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물을 이용하여 코티드(coated) 와이어 이온선택성 전극을 제조하는 공정은 당업계에 공지된 방법 에 따라 수행할 수 있다.The process of preparing a coated wire ion-selective electrode using the brush polyether polymer compound of Chemical Formula 1 according to the present invention may be performed according to methods known in the art.
이와 같이, 본 발명에 따른 트리플루오로아세토페닐기 및 알킬 사슬을 포함하는 브러쉬형 폴리에테르계 고분자 화합물은 활성 성분의 침출이 일어나지 않고, 용융 및 가용성이 우수하여 다양한 형태로 가공이 가능하며, 환경 및 생체 내의 화합물을 검출 및 분석하는 용도로서 이온 선택성 전극, 광센서 및 기체 센서 등의 화학 센서 소자에 적용할 수 있다. As such, the brush-type polyether polymer compound including the trifluoroacetophenyl group and the alkyl chain according to the present invention can be processed into various forms because leaching of the active ingredient does not occur, and melting and solubility are excellent. It is applicable to chemical sensor elements, such as an ion selective electrode, an optical sensor, and a gas sensor, for the use of detecting and analyzing a compound in a living body.
이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1 : 폴리에테르 고분자 (PTPO100)의 제조Example 1 Preparation of Polyether Polymer (PTPO100)
(1-1) : 폴리에피클로로히드린 화합물의 제조(1-1): Preparation of Polyepichlorohydrin Compound
100 mL의 둥근바닥 플라스크에 40 mL (512 mmol)의 에피클로로히드린을 넣고 질소분위기 하에서 5 ℃로 냉각시켰다. 여기에 2.56 mmol의 개시제(TCHP)를 메틸렌클로라이드에 녹인 용액을 첨가한 후 상온에서 4 일간 교반하였다. 이 반응물을 소량의 메틸렌클로라이드에 녹인 후 메탄올에 재침전시켜 정제하고, 이를 40 ℃ 진공 하에서 8 시간 건조하여 폴리에피클로로히드린을 제조하였다.40 mL (512 mmol) of epichlorohydrin was added to a 100 mL round bottom flask and cooled to 5 ° C. under a nitrogen atmosphere. A solution of 2.56 mmol of initiator (TCHP) dissolved in methylene chloride was added thereto, followed by stirring at room temperature for 4 days. The reaction product was dissolved in a small amount of methylene chloride and purified by reprecipitation in methanol, which was then dried under vacuum at 40 ° C. for 8 hours to prepare polyepichlorohydrin.
(1-2)(1-2)
상기 (1-1)에서 얻은 폴리에피클로로히드린 화합물 500 mg (5.4 mmol)을 2 mL의 디메틸아세트아미드 (DMAc)에 녹인 용액에, 11-하이드록시운데실싸이올레이트 1,382 mg (5.4 mmol)을 10 mL의 DMAc에 녹인 용액을 첨가하였다. 이 혼합액을 상온에서 2 시간 교반한 후 클로로포름으로 추출하고 물로 씻어 용매를 제거한 후, 헥산에 침전시켰다. 이 침전물을 40 ℃ 진공 하에서 8 시간 건조하여 목적 화합물(1.34 g, 수율 95%)을 얻었다. 1,382 mg (5.4 mmol) of 11-hydroxyundecylthiolate in a solution of 500 mg (5.4 mmol) of the polyepichlorohydrin compound obtained in the above (1-1) in 2 mL of dimethylacetamide (DMAc). Was dissolved in 10 mL of DMAc. The mixture was stirred at room temperature for 2 hours, extracted with chloroform, washed with water to remove the solvent, and then precipitated in hexane. This precipitate was dried under vacuum at 40 ° C. for 8 hours to obtain the target compound (1.34 g, yield 95%).
(1-3)(1-3)
상기 (1-2)에서 얻은 화합물 500 mg (1.92 mmol), 4-트리플루오로벤조산 551 mg, N-(3-디메틸아미노프로필)-N-에틸카보디이미드 하이드로클로라이드 (EDC) 586 mg 및 N,N-디메틸아미노피리딘 (DMAP) 187 mg을 메틸렌클로라이드 20 mL에 녹인 후, 상온에서 24 시간 동안 교반한 다음, 클로로포름으로 추출하였다. 이 추출물을 감압하여 용매를 제거하고, 차가운 헥산을 사용하여 침전한 다음, 얻은 생성물을 40 ℃ 진공 하에서 8 시간 건조하여 목적 화합물 (PTPO100) (904 mg, 수율 96%)을 얻었다. 1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.23-8.14 (m, 4H), δ 4.41-4.36 (t, 2H), δ 3.73-3.64 (m, 5H), δ 2.72-2.56 (m, 4H), δ 2.07-0.88 (m, 18H); IR (막): = 2931, 2859, 1722, 1467, 1408, 1284, 1179.551 mg benzoic acid as the (1-2) The
실시예 2 : 폴리에테르 고분자 (PTPO75)의 제조Example 2 Preparation of Polyether Polymer (PTPO75)
상기 실시예 1의 (1-2)에서 11-하이드록시운데실싸이올레이트 대신에 11-하이드록시운데실싸이올레이트 1037 mg (4.05 mmol)과 도데실싸이올레이트 342 mg (1.35 mmol)을 사용하고, (1-3)에서 차가운 헥산을 사용하여 침전한 것 대신에 플래쉬 컬럼을 사용하여 정제한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물 (PTPO75) (1.25 mg, 수율 90%)을 얻었다. In Example 1 (1-2), 1037 mg (4.05 mmol) of 11-hydroxyundecylthiolate and 342 mg (1.35 mmol) of dodecylthiolate were substituted for 11-hydroxyundecylthiolate. Target compound (PTPO75) (1.25 mg, yield 90) in the same manner as in Example 1, except that the residue was purified using a flash column instead of being precipitated with cold hexane in (1-3). %) Was obtained.
실시예 3 : 폴리에테르 고분자 (PTPO50)의 제조Example 3 Preparation of Polyether Polymer (PTPO50)
상기 실시예 1의 (1-2)에서 11-하이드록시운데실싸이올레이트 대신에 11-하 이드록시운데실싸이올레이트 691 mg (2.7 mmol)과 도데실싸이올레이트 685 mg (2.7 mmol)을 사용하고, (1-3)에서 차가운 헥산을 사용하여 침전한 것 대신에 플래쉬 컬럼을 사용하여 정제한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물 (PTPO75) (894 mg, 수율 92%)을 얻었다.In Example 1 (1-2), 691 mg (2.7 mmol) of 11-hydroxyundecylthiolate and 685 mg (2.7 mmol) of dodecylthiolate instead of 11-hydroxyundecylthiolate. Target compound (PTPO75) (894 mg, yield) in the same manner as in Example 1, except that the residue was purified using a flash column instead of being precipitated with cold hexane in (1-3). 92%).
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.23-8.14 (m, 4H), δ 4.41-4.36 (t, 2H), δ 3.73-3.64 (m, 10H), δ 2.72-2.56 (m, 8H), δ 2.07-0.88 (m, 38H); IR (막): = 2931, 2859, 1722, 1467, 1408, 1284, 1179. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ 8.23-8.14 (m, 4H), δ 4.41-4.36 (t, 2H), δ 3.73-3.64 (m, 10H), δ 2.72-2.56 (m, 8H), δ 2.07-0.88 (m, 38H); IR (membrane): = 2931, 2859, 1722, 1467, 1408, 1284, 1179.
실시예 4 : 폴리에테르 고분자 (PTPO25)의 제조Example 4 Preparation of Polyether Polymer (PTPO25)
실시예 1의 (1-2)에서 11-하이드록시운데실싸이올레이트 대신에 11-하이드록시운데실싸이올레이트 346 mg (1.35 mmol)과 도데실싸이올레이트 1028 mg (4.05 mmol)을 사용하고, (1-3)에서 차가운 헥산을 사용하여 침전한 것 대신에 플래쉬 컬럼을 사용하여 정제한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물 (PTPO25) (899 mg, 수율 97%)을 얻었다.In Example 1 (1-2), 346 mg (1.35 mmol) of 11-hydroxyundecylthiolate and 1028 mg (4.05 mmol) of dodecylthiolate were used instead of 11-hydroxyundecylthiolate. In the same manner as in Example 1, except that the precipitate was purified using a flash column instead of the precipitate using the cold hexane in (1-3), the target compound (PTPO25) (899 mg, yield 97% )
실시예 5 : 폴리에테르 고분자 (PTPO10)의 제조Example 5 Preparation of Polyether Polymer (PTPO10)
실시예 1의 (1-2)에서 11-하이드록시운데실싸이올레이트 대신에 11-하이드록시운데실싸이올레이트 138 mg (0.54 mmol)과 도데실싸이올레이트 1233 mg (4.86 mmol)을 사용하고, (1-3)에서 차가운 헥산을 사용하여 침전한 것 대신에 플래쉬 컬럼을 사용하여 정제한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물 (PTPO10) (911 mg, 수율 99%)을 얻었다. In Example 1 (1-2), 138 mg (0.54 mmol) of 11-hydroxyundecylthiolate and 1233 mg (4.86 mmol) of dodecylthiolate were used instead of 11-hydroxyundecylthiolate. In the same manner as in Example 1, except that the precipitate was purified using a flash column instead of the precipitate using the cold hexane in (1-3) (PTPO10) (911 mg, 99% yield). )
실시예 6 내지 10 : 이온 선택성 센서의 제조Examples 6 to 10 Preparation of Ion Selective Sensors
도 1에 도시한 바와 같은 구조의 이온 선택성 센서를 하기와 같이 제조하였다. An ion selective sensor having a structure as shown in FIG. 1 was prepared as follows.
Ag를 0.1M FeCl3 용액으로 처리하여 Ag/AgCl 전극을 만들었다. 이 전극에 0.1M KCl 용액을 포함하는 6 wt%의 폴리비닐알코올을 입혀서 하이드로겔 층을 만들었다. 여기에 실시예 1 내지 5에서 얻은 화합물 60 wt% 및 친유성 첨가제로서의 트리도데실메틸암모늄클로라이드(TDMACl) 40 wt%의 혼합물을 각각 THF에 녹여서 10 wt%의 용액을 만든 후, 이 용액을 상기 제조된 하이드로겔 층 위에 떨어뜨리고 실온에서 하루동안 건조하여 본 발명에 따른 코티드 와이어 이온 선택성 전극을 제작하였다. Ag was treated with 0.1M FeCl 3 solution to make Ag / AgCl electrode. The electrode was coated with 6 wt% polyvinyl alcohol containing 0.1 M KCl solution to form a hydrogel layer. Herein, a mixture of 60 wt% of the compounds obtained in Examples 1 to 5 and 40 wt% of tridodecylmethylammonium chloride (TDMACl) as a lipophilic additive was dissolved in THF, respectively, to make a 10 wt% solution, and then the solution was Dropped onto the prepared hydrogel layer and dried for one day at room temperature to produce a coated wire ion selective electrode according to the present invention.
시험예 1 : 이온 선택성 전극막의 탄산이온에 대한 감응도 시험Test Example 1 Test of Sensitivity to Carbonate Ion of Ion-Selective Electrode Membrane
상기 실시예 6 내지 10에서 제작된 코티드 와이어 이온 선택성 전극을 사용하여 탄산이온에 대한 감응성 여부를 조사하였다.The coated wire ion selective electrodes prepared in Examples 6 to 10 were used to investigate the sensitivity to carbonate ions.
탄산이온 선택성 막의 용존총이산화탄소(TCO2)에 대한 감응 곡선은 실시예 6에서 제작된 이온 선택성 막이 코팅된 전극과 외부기준전극, 이중접촉(double junction) Ag/AgCl 전극(모델 90-02-00, Orion)을 16-채널 아날로그-투-디지탈 컨버터(16-channel analog-to-digital converter)에 연결해서 완충 용액(0.1 M Tris-HCl(pH 8.6))에 100초 마다 TCO2의 농도를 변화시켜 확인하였다.The response curves for the dissolved total carbon dioxide (T CO2 ) of the carbonate selective membrane were shown in Example 6, the electrode coated with the ion selective membrane, the external reference electrode, and the double junction Ag / AgCl electrode (model 90-02-00). , Orion) is connected to a 16-channel analog-to-digital converter to change the concentration of T CO2 in the buffer solution (0.1 M Tris-HCl (pH 8.6)) every 100 seconds. Confirmed by.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 이온 운반체인 트리플루오로아세토페닐기를 말단기로 갖는 브러쉬의 함량이 많을수록 탄산이온에 대한 감응도가 향상됨을 확인할 수 있다. As can be seen in Figure 2, it can be seen that the more the content of the brush having a trifluoroacetophenyl group terminal group as an ion carrier, the sensitivity to carbonate ions is improved.
시험예 2 : 전기화학적 특성 시험Test Example 2: Electrochemical Characteristic Test
또한, 본 발명의 실시예 6 내지 10의 이온 선택성 전극막의 탄산이온에 대한 전기화학적 특성(기울기, 검출한계)을 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3은 시험예 1에서 얻은 감응 곡선을 시간에 따라 다르게 주입한 NaHCO3의 농도로 변환시켜 그에 따른 전위의 변화를 나타낸 검정곡선이다. In addition, the electrochemical characteristics (tilt, detection limit) for the carbonate ions of the ion selective electrode membranes of Examples 6 to 10 of the present invention were measured and the results are shown in FIG. 3. 3 is a calibration curve showing the change in potential according to the conversion of the response curve obtained in Test Example 1 with the concentration of NaHCO 3 injected differently with time.
기울기는 도 2의 감응곡선에 농도와 전위차에 대한 그래프인 검정곡선(도 3)을 구하여 직선성을 갖는 농도 범위에 대하여 직선을 그려서 기울기를 구하였고, 검출한계는 검정곡선에서 곡선이 직선성을 갖는 농도에서의 직선과 감응을 하지 않는 농도에서의 직선의 교점을 찾아 구하였다.The slope was obtained by obtaining a calibration curve (Fig. 3), which is a graph of concentration and potential difference, on the sensitivity curve of FIG. 2 to draw a straight line for the concentration range having linearity. The intersection of the straight line at the concentration and the straight line at the concentration not detected was found.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 이온 운반체인 트리플루오로아세토페닐기가 50%이상 고정화(immobilization) 되어있는 전극막 (실시예 6 내지 실시예 8)은 네른스트(Nernst) 기울기를 가지며, 기존의 PVC를 기초로 한 전극막과 대등하거나 더 우수한 전기화학적 특성을 나타내고 있다. As can be seen in Figure 3, the electrode membrane (Examples 6 to 8) in which the trifluoroacetophenyl group, which is an ion carrier, is immobilized at least 50% (Examples 6 to 8) has a Nernst slope, and the conventional PVC Electrochemical properties that are comparable to or better than those of the electrode film based on
시험예 3 : 이온 선택성 전극막의 안정성 시험Test Example 3: Stability test of ion selective electrode membrane
완충 용액(0.1 M Tris-HCl(pH 8.6))에 담긴 실시예 6 내지 실시예 10에서 제작된 이온 선택성 막이 코팅된 웨이퍼를 상온에서 충분히 건조 한 후, 적외선 분광기(ATI Mattson FTIR spectrometer Model Research Series2)를 통해 이온을 선택적으로 감지할 수 있는 활성기의 침출 여부를 분석하였고, 이온 운반체가 공유결합으로 막 지지체에 고정화되어 있는 전극막의 시간에 따른 안정성을 시험하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.The ion-selective membrane-coated wafers prepared in Examples 6 to 10 in a buffer solution (0.1 M Tris-HCl, pH 8.6) were sufficiently dried at room temperature, followed by infrared spectroscopy (ATI Mattson FTIR spectrometer Model Research Series 2). The leaching of the activator capable of selectively detecting ions was analyzed. The stability of the electrode membrane in which the ion carrier is immobilized on the membrane support by covalent bonding was tested over time, and the results are shown in FIG. 4.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 완충용액에 40일 이상 담궈 놓은 후에도 본 발명에 따른 막은 공유결합을 안정적으로 유지하고 있음을 확인하였다. As can be seen in Figure 4, even after soaking in the buffer solution for more than 40 days it was confirmed that the membrane according to the present invention to maintain a stable covalent bond.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 화학식 1의 화학 센서 브러쉬 폴리에테르계 고분자 화합물은 활성 성분의 침출이 일어나지 않고, 용융 및 가용성이 우수하여 다양한 형태로 가공이 가능하며, 환경 및 생체 내의 화합물을 검출 및 분석하는 용도로서 이온 선택성 전극, 광센서 및 기체 센서 등의 화학 센서 소자에 이용할 수 있다. As described above, the chemical sensor brush polyether-based polymer compound of
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