KR100989290B1 - Water-soluble conjugated polymers for chemical sensors and biosensors, method for producing the same and sensors containing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 함유하는 수용성 공액화 고분자 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학센서 및 바이오센서로 이용이 가능한 수용성 공액화(conjugated) 고분자 화합물과 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고분자 화합물은 단백질에 대한 인지물질로 사용할 수 있으며, 특히 대표적인 단백질 중 하나인 라이소자임(lysozyme)에 대한 선택성이 높아서 바이오센서로서 단백질 라이소자임을 정량적, 정성적으로 분석하는 것이 가능하므로 진단, 의학연구, 임상실험, 화학분석 등이 널리 사용될 수 있다.
The present invention relates to a water-soluble conjugated polymer compound containing benzothiadiazole or bisthienylbenzothiadiazole, and more particularly, to a water-soluble conjugated (conjugated) polymer that can be used as a chemical sensor and a biosensor. It relates to a compound and a method for preparing the same.
The polymer compound according to the present invention can be used as a cognitive substance for the protein, and in particular, since the selectivity for lysozyme, which is one of the representative proteins, is high, it is possible to quantitatively and qualitatively analyze the protein lysozyme as a biosensor. Medical research, clinical trials, and chemical analysis can be widely used.

Description

화학센서 및 바이오센서용 수용성 공액화 고분자 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 센서{Water-soluble conjugated polymers for chemical sensors and biosensors, method for producing the same and sensors containing the same}Water-soluble conjugated polymers for chemical sensors and biosensors, method for producing the same and sensors containing the same}

본 발명은 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 함유하는 수용성 공액화 고분자 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 단백질을 선택적으로 인식하여 화학센서 및 바이오센서로 이용이 가능한 수용성 공액화 고분자 화합물과 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 바이오센서용 수용성 공액화 고분자 화합물 및 이를 이용한 단백질의 선택적인 검출방법에 관한 것이다. The present invention relates to a water-soluble conjugated polymer compound containing benzothiadiazole or bisthienylbenzothiadiazole, and more particularly, can selectively recognize a specific protein and be used as a chemical sensor and a biosensor. The present invention relates to a water-soluble conjugated polymer compound and a preparation method thereof. The present invention also relates to a water-soluble conjugated polymer compound for a biosensor and a selective detection method for a protein using the same.

진단, 의학연구, 임상실험 또는 화학분석 등 많은 경우에 시험 용액에 함유되어 있는 다양한 단백질의 농도를 신속 정확하게 분석할 필요가 있다. 이러한 분석에는 특정 단백질에 선택성이 있는 물질을 이용한 다양한 종류의 바이오센서물질들이 사용되며, 센서의 일반적인 감지 신호는 전기, 저항, 전위차 등의 전기적 성질이나 색채, 형광 등의 광학적 성질을 이용한다. 이중에서도 색채 및 형광색의 변화는 육안으로도 쉽게 판별이 가능하므로 특별한 장비가 없어도 측정이 용이한 방법 중의 하나이다. In many cases, such as diagnostics, medical research, clinical trials, or chemical analysis, it is necessary to quickly and accurately analyze the concentrations of various proteins in test solutions. In this analysis, various types of biosensor materials using materials that are selective for a specific protein are used. The general sensing signal of the sensor uses electrical properties such as electricity, resistance, and potential difference, or optical properties such as color and fluorescence. Among them, the change of color and fluorescent color can be easily distinguished by the naked eye, so it is one of the easy methods to measure even without special equipment.

상기와 같은 색채 및 형광색의 변화를 나타내는 광센서로는 일반적으로 저분자 물질이 많이 이용되고 있으며, 측정대상물질도 이온뿐만 아니라 분자와 같은 다양한 화학종을 감지할 수 있다. In general, low molecular weight materials are widely used as optical sensors for changing the color and fluorescent colors, and the measurement target material can detect various chemical species such as molecules as well as ions.

공액화 고분자는 화학신호를 측정 가능한 전기 또는 광신호로 신호변환이 가능하고, 특히 피측정물과 상호작용에 대한 응답으로 신호를 발현할 때 감도가 증가한다는(증폭현상) 장점을 가지고 있어 금속이온 및 음이온 감지, 폭발물(방향족 나이트로 화합물) 감지 등의 센서재료로 널리 사용되고 있다(D. T. McQuade, A.E. Pullen, T. M. Swager, Chem. Rev. 100, 2537, 2000). 또한, 수용성 공액화 고분자는 공액화 고분자의 감도 증가의 장점과 물에 녹는다는 특징을 이용하여 저분자량의 바이오물질, 단백질, DNA 등에 대한 센서재료로 널리 사용되고 있다(C. Li, M. Numata, M. Yu, S. Wang, S. Shinkai, Angew. Chem. Int. Ed. 42, 4803, 2003; I. -B. Kim, J. N. Wilson, U. H. F. Bunz, Chem. Commun. 10, 1273, 2005; B. S. Gaylord, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Proc. Natl. Acad. Sic. USA 99, 10954, 2002).Conjugated polymers are capable of converting chemical signals into measurable electrical or optical signals, and in particular, they have increased sensitivity (amplification) when expressing signals in response to interaction with the object under test. And sensor materials such as anion detection and explosive (aromatic nitro compound) detection (DT McQuade, AE Pullen, TM Swager, Chem. Rev. 100, 2537, 2000). In addition, the water-soluble conjugated polymer is widely used as a sensor material for low molecular weight biomaterials, proteins, DNA, etc. by using the advantages of increasing the sensitivity of the conjugated polymer and dissolving in water (C. Li, M. Numata, M. Yu, S. Wang, S. Shinkai, Angew. Chem. Int. Ed. 42, 4803, 2003; I.-B. Kim, JN Wilson, UHF Bunz, Chem. Commun. 10, 1273, 2005; BS Gaylord, AJ Heeger, GC Bazan, Proc. Natl. Acad. Sic. USA 99, 10954, 2002).

그 중 단백질을 감지하는 센서물질의 개발은 현재 많은 관심을 끌고 있으며, 특히 센서물질의 색이나 형광색의 변화에 의한 단백질의 감지는 그 감지 신호의 민감도 때문에 널리 사용되고 있다. 단백질 중에서도 라이소자임의 감지는 생리적으로 중요한 요소가 되고 있다. 라이소자임은 세균의 세포벽에 있는 무코 다당류를 가수분해함으로써 세균의 감염을 막는 동물의 조직이나 침, 눈물 속에 들어 있는 항균성 효소이다. 따라서 인체 내 면역 체계를 통한 항상성의 유지를 위해 라이소자임의 감지가 필요하다.Among them, the development of a sensor material for detecting a protein is currently attracting much attention, and in particular, the detection of a protein by a change in color or fluorescent color of the sensor material is widely used due to the sensitivity of the detection signal. Among proteins, the detection of lysozyme has become a physiologically important factor. Lysozyme is an antimicrobial enzyme found in animal tissues, saliva, and tears that prevent bacterial infection by hydrolyzing mucopolysaccharides on the cell walls of bacteria. Therefore, the detection of lysozyme is necessary to maintain homeostasis through the immune system in the human body.

단백질과 같은 양쪽성 전해질 물질은 고유의 등전점을 가지고 있어 pH에 따라 음전하 또는 양전하를 띄게 된다. 수용액 상태에서 pH를 조정하여 단백질이 음전하를 띄게 될 경우 양이온을 갖는 색소 화합물을 넣을 경우 단백질과 색소 화합물이 회합(aggregation)을 하게 되어 색이나 형광색이 변화 할 수 있고, 반대로 단백질이 양전하를 띄게 되면 음이온을 갖는 색소 화합물을 넣어 회합으로 색이나 형광색을 변화 시킬 수 있다. Amphoteric electrolyte materials, such as proteins, have inherent isoelectric points, resulting in negative or positive charges depending on pH. If the protein becomes negatively charged by adjusting the pH in an aqueous solution, when a pigment compound containing a cation is added, the protein and the pigment compound may be aggregated to change color or fluorescent color, and conversely, if the protein becomes positively charged, A pigment compound having an anion can be added to change the color or fluorescent color by association.

상기와 같은 단백질의 특성으로 색변화에 의한 컬러센서로 단백질을 감지하려는 노력은 저분자와 고분자 물질에 의하여 많이 시도되었다. 이들은 수용액 상태에서 양전하나 음전하의 이온성질을 갖고 반대 전하의 단백질이 접근할 때 회합을 통해 색이나 형광색의 변화를 유도하는 것으로 알려져 있다(S. W. Thomas III, G. D. Joly, T. M. Swager, Chem. Rev. 107, 1339, 2007). Efforts to detect proteins with color sensors due to color change due to the characteristics of the proteins have been attempted by small molecules and polymer materials. They are known to induce a change in color or fluorescence color by association when a positive or negatively charged ionic property is approached in an aqueous solution and a protein of opposite charge approaches (SW Thomas III, GD Joly, TM Swager, Chem. Rev. 107). , 1339, 2007).

상기와 같은 화합물을 이용한 바이오센서는 형광색의 변화를 단순히 소광(fluorescence quenching)되는 형태로만 측정하였다. 즉, 단백질과 화합물이 회합될 경우 색이나 형광색의 변화가 아닌 같은 형광의 증가 및 감소의 형태로 측정한 것이다. 이 경우 비슷한 등전점을 갖는 단백질의 감지에 어려움이 나타나게 된다. 라이소자임(lysozyme)과 사이토크롬 C(cytochrome C)의 경우 각각 등전점이 11.0과 10.0이다. 이러한 양이온성의 단백질과 음이온 색소 화합물을 중성(pH 7) 상태에서 측정하게 되면 두 단백질이 들어간 수용액에서 모두 형광의 감소를 나타낸다. 또한 BSA(bovine serum albumin)의 경우 4.9의 등전점을 갖고 있어 중성 상태에서 음전하를 띄지만, 음이온 색소 화합물의 소수성기와 소수성 결합을 통해 형광의 감소를 나타내어 단백질의 감지에 영향을 미쳐 센서 분자의 민감도 및 선택성을 저하시킬 수 있다.The biosensor using the compound as described above was measured in the form of simply quenching (fluorescence quenching) the change in fluorescence color. That is, when proteins and compounds are associated, they are measured in the form of the same increase and decrease of fluorescence, not change of color or fluorescence. In this case, it is difficult to detect a protein having a similar isoelectric point. Lysozyme and cytochrome C have isoelectric points of 11.0 and 10.0, respectively. When the cationic protein and the anionic pigment compound were measured in neutral (pH 7) state, the fluorescence was reduced in the aqueous solution containing both proteins. In addition, BSA (bovine serum albumin) has an isoelectric point of 4.9, which shows a negative charge in the neutral state, but shows a decrease in fluorescence through hydrophobic groups and hydrophobic bonds of the anion pigment compound, which affects the detection of proteins and affects the sensitivity of sensor molecules. The selectivity can be reduced.

상기와 같은 공액화 고분자는 고분자 주쇄의 소수성기로 인해 물에 대한 용해도가 현저하게 떨어지게 되어 수용성 고분자 센서재료로 바이오센서로의 활용에 어려움이 있다. The conjugated polymer as described above has a significant drop in solubility in water due to hydrophobic groups in the polymer backbone, making it difficult to use as a biosensor as a water-soluble polymer sensor material.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공액화 고분자의 물에 대한 용해도를 증가시켜 화학센서 및 바이오센서로 응용이 가능한 수용성 공액화 고분자 화합물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a water-soluble conjugated polymer compound and a method for producing the same can be applied to chemical sensors and biosensors by increasing the solubility of the conjugated polymer in water It is done.

또한 본 발명은 특정 단백질, 특히 라이소자임만을 선택적으로 인식하여 형광색의 변화로서 감지 신호를 나타내는 화학센서 및 바이오센서로의 응용이 가능한 수용성 공액화 고분자 화합물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.  It is another object of the present invention to provide a water-soluble conjugated polymer compound and a method for preparing the same, which can be applied to chemical sensors and biosensors that selectively recognize only specific proteins, especially lysozyme, and thus display a detection signal as a change in fluorescence color.

또한 본 발명은 형광 변화를 일으키는 고분자 화합물의 반복단위를 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸으로 조절하여 제조하여 형광색의 변화가 다르게 나타나는 다중 형광색 화학센서 및 바이오센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention is prepared by adjusting the repeating unit of the polymer compound causing the fluorescence change to benzothiadiazole or bisthienyl benzothiadiazole to produce a multi-fluorescence color chemical sensor and biosensor that changes the fluorescence color differently To provide a way.

본 발명은 수용성 공액화 고분자 화합물과 이의 제조방법 및 이를 포함하는 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a water-soluble conjugated polymer compound, a method for producing the same, and a sensor including the same.

보다 상세하게는 본 발명은 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 고분자 주쇄에 가지고 있으며, 상기의 고분자에 수용성을 부여하기 위하여 측쇄에 이온성기를 함유하고 있는 수용성 공액화 고분자 화합물과 이의 제조방법 및 이를 포함하여 특정 단백질을 선택적으로 인식하는 센서에 관한 것이다.
More specifically, the present invention is a water-soluble conjugated polymer having benzothiadiazole or bisthienylbenzothiadiazole in the polymer main chain and containing an ionic group in the side chain to impart water solubility to the polymer. The present invention relates to a compound, a method for preparing the same, and a sensor for selectively recognizing a specific protein including the same.

본 발명은 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 함유하는 수용성 공액화 고분자 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 단백질을 선택적으로 인식하여 화학센서 및 바이오센서로 이용이 가능한 수용성 공액화 고분자 화합물과 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 바이오센서용 수용성 공액화 고분자 화합물 및 이를 이용한 단백질의 선택적인 검출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a water-soluble conjugated polymer compound containing benzothiadiazole or bisthienylbenzothiadiazole, and more particularly, can selectively recognize a specific protein and be used as a chemical sensor and a biosensor. The present invention relates to a water-soluble conjugated polymer compound and a preparation method thereof. The present invention also relates to a water-soluble conjugated polymer compound for a biosensor and a selective detection method for a protein using the same.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 수용성 공액화 고분자 화합물은 하기 화학식 1 내지 4에서 선택되는 중합단위를 가지고 있다.The water-soluble conjugated polymer compound according to the present invention has a polymerization unit selected from the following Chemical Formulas 1 to 4.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112010047311214-pat00001
Figure 112010047311214-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112010047311214-pat00002
Figure 112010047311214-pat00002

[화학식 3](3)

Figure 112010047311214-pat00003
Figure 112010047311214-pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112010047311214-pat00004
Figure 112010047311214-pat00004

[상기 화학식 1 내지 4에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;[In Formulas 1 to 4, R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C1 to C6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C1-C7) alkylammonium salt at the terminal;

Ar은 (C6-C20)아릴렌 또는 N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 (C3-C12)헤테로아릴렌이고;Ar is (C6-C20) arylene or (C3-C12) heteroarylene containing at least one hetero atom selected from N, O and S;

a, b, c 및 d는 몰분율로, a 및 c는 서로 독립적으로 0 내지 1의 실수이고, b는 1-a 이고, d는 1-c 이다.]
a, b, c and d are mole fractions, a and c are each independently a real number of 0 to 1, b is 1-a and d is 1-c.]

상기 R1 및 R2의 알킬기의 말단은 서로 독립적으로 술폰산염, 트라이메틸암모늄염, 에틸다이메틸암모늄염, 다이에틸메틸암모늄염, 트라이에틸암모늄염으로 치환될 수 있으며, R1 및 R2의 알킬기는 서로 독립적으로 메틸, 에틸, i-프로필, n-프로필, i-부틸, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸 또는 n-헥실로부터 선택되어지며, 상기 Ar은 2가의 페닐렌 또는 싸이에닐렌으로부터 선택된다.Terminals of the alkyl groups of R 1 and R 2 may be independently substituted with a sulfonate, trimethylammonium salt, ethyldimethylammonium salt, diethylmethylammonium salt, triethylammonium salt, and the alkyl groups of R 1 and R 2 are independent of each other. Is selected from methyl, ethyl, i-propyl, n-propyl, i-butyl, n-butyl, t-butyl, n-pentyl, i-pentyl or n-hexyl, wherein Ar is divalent phenylene or Selected from thienylene.

본 발명에 따른 수용성 공액화 고분자의 분자량은 원칙적으로 제한이 없으나, 수평균 분자량(Mn)으로 3,000 내지 100,000이 바람직하고, 그 용도에 요구되는 특성에 따라 그 범위를 적절히 조절하여 사용할 수 있다.
The molecular weight of the water-soluble conjugated polymer according to the present invention is not limited in principle, but is preferably 3,000 to 100,000 as the number average molecular weight (Mn), and the range can be appropriately adjusted according to the characteristics required for the use thereof.

이하에서는, 스즈키 커플링에 의한 수용성 공액화 고분자 화합물의 제조 방법을 예로 들어 각 반응을 상세히 설명한다.Hereinafter, each reaction is explained in full detail, taking the manufacturing method of the water-soluble conjugated polymer compound by Suzuki coupling as an example.

(A) 수용성 (A) water soluble 공액화Conjugate 벤조싸이아다이아졸계Benzothiadiazole type 고분자 화합물의 제조  Preparation of Polymer Compound

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 중합단위를 포함하는 수용성 공액화 고분자 화합물은 하기 반응식 1에 기재된 바와 같이, 벤조싸이아다이아졸 유도체(I)과 수용성 단량체(III)와 방향족 단량체(IV)를 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 존재하에서 스즈키커플링시켜 제조된다.The water-soluble conjugated polymer compound including the polymerized unit represented by the formula (1) according to the present invention is a benzothiazole derivative (I), a water-soluble monomer (III) and an aromatic monomer (IV) as described in Scheme 1 below. It is prepared by Suzuki coupling in the presence of a tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112010047311214-pat00005
Figure 112010047311214-pat00005

[상기 반응식 1에서, [In Scheme 1,

Ar은 (C6-C20)아릴렌 또는 N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 (C3-C12)헤테로아릴렌이고;Ar is (C6-C20) arylene or (C3-C12) heteroarylene containing at least one hetero atom selected from N, O and S;

R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C 1 to C 6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C 1 -C 7) alkylammonium salt at the end;

X가 Cl, Br 또는 I인 경우 Y는

Figure 112010047311214-pat00006
,
Figure 112010047311214-pat00007
또는
Figure 112010047311214-pat00008
이고;Y is X when Cl, Br or I
Figure 112010047311214-pat00006
,
Figure 112010047311214-pat00007
or
Figure 112010047311214-pat00008
ego;

X가

Figure 112010047311214-pat00009
,
Figure 112010047311214-pat00010
또는
Figure 112010047311214-pat00011
인 경우 Y는 Cl, Br 또는 I이고;X
Figure 112010047311214-pat00009
,
Figure 112010047311214-pat00010
or
Figure 112010047311214-pat00011
When Y is Cl, Br or I;

a 및 b는 몰분율로, a는 0 내지 1의 실수이고, b는 1-a 이다.]
a and b are mole fractions where a is a real number from 0 to 1 and b is 1-a.]

또한 제조된 화학식 1로 표시되는 중합단위를 갖는 수용성 공액화 고분자 화합물의 a의 몰분율 및 b의 몰분율은 투입하는 벤조싸이아다이아졸 유도체(I)와 수용성 단량체(III)의 당량 비에 의해 조절할 수 있다.
In addition, the mole fraction of a and the mole fraction of b of the water-soluble conjugated polymer compound having a polymerized unit represented by Formula 1 can be controlled by the equivalent ratio of the benzothiadiazole derivative (I) and the water-soluble monomer (III). have.

상기 방향족 단량체(IV)로 본 발명의 실시예에서는 벤젠-1,4-다이보론산비스(피나콜)에스터를 이용하여 수용성 공액화 고분자 화합물을 제조하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 스즈키 커플링에 의하여 상기의 공액화 벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물을 생성할 수 있는 것이라면 어떠한 단량체도 무방하다.In the embodiment of the present invention as the aromatic monomer (IV) was prepared a water-soluble conjugated polymer compound using benzene-1,4-diboronic acid bis (pinacol) ester, but is not limited to this by Suzuki coupling Any monomer may be used as long as it can produce the above-mentioned conjugated benzothiazole-based high molecular compound.

벤조싸이아다이아졸 유도체(I)와 수용성 단량체(III)를 (I)과(III)의 몰수의 합과 동일한 당량의 방향족 단량체(IV)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 존재 하에서 스즈키 커플링 반응에 의해 고분자를 이루게 된다(N. Miyaura, A. Suzuki, Chem. Rev. 95, 2457, 1995). 공액화 벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물은 두가지 방법으로 제조할 수 있으며, 보다 구체적으로 첫 번째 방법은, 양 말단에 할로겐, 즉 Cl, Br 또는 I를 갖는 벤조싸이아다이아졸 유도체(I) 및 수용성 단량체(III)와 양 말단에 보란 또는 보론산 또는 보론 에스터 등의 작용기를 갖는 방향족 단량체(IV)를 스즈키 커플링 반응에 의해 고분자화 하는 것이며, 다른 한 가지 방법은 이와 반대로 양 말단에 보란 또는 보론산 또는 보론 에스터 등의 작용기를 갖는 벤조싸이아다이아졸 유도체(I) 및 수용성 단량체(III)와 다이할로 방향족 단량체(IV)를 스즈키 커플링하여 고분자화하여 제조하는 것이다. 상기 두 가지 방법 중 어떤 방법을 사용하는 지에 따라 적절한 벤조싸이아다이아졸 유도체와 방향족 단량체(IV)를 선정하여 사용할 수 있다.
Suzuki in the presence of a benzothiadiazole derivative (I) and a water-soluble monomer (III) in the presence of an equivalent amount of an aromatic monomer (IV) and a tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst equal to the sum of the moles of (I) and (III) The polymer is formed by a coupling reaction (N. Miyaura, A. Suzuki, Chem. Rev. 95, 2457, 1995). The conjugated benzothiazole-based high molecular compound can be prepared by two methods, and more specifically, the first method is a benzothiazole derivative (I) having a halogen at both terminals, that is, Cl, Br, or I, and a water-soluble compound. The monomer (III) and aromatic monomer (IV) having functional groups such as borane or boronic acid or boron ester at both ends are polymerized by the Suzuki coupling reaction, and another method is in contrast to borane or boron at both ends. It is produced by polymerizing a benzothiazole derivative (I) having a functional group such as an acid or boron ester, and a water-soluble monomer (III) and a dihalo aromatic monomer (IV) by Suzuki coupling. Depending on which of the above two methods is used, an appropriate benzothiadiazole derivative and aromatic monomer (IV) can be selected and used.

본 발명에 따른 또 다른 화합물인 화학식 2로 표시되는 벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물은 상기 화합물인 화학식 1과 유사한 반응 조건에서 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 벤조싸이아다이아졸 유도체(I)과 수용성 단량체(III)를 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 존재하에서 스즈키커플링 반응시켜 제조되며, 이 때 화학식 2의 화합물은 공중합체가 아닌 단일중합체로 이루어진다.  As another compound according to the present invention, the benzothiazole-based high molecular compound represented by Chemical Formula 2 is water-soluble with a benzothiazole derivative (I) as shown in the following Scheme 2 under reaction conditions similar to those of Chemical Formula 1 The monomer (III) is prepared by Suzuki coupling reaction in the presence of a tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst, wherein the compound of formula 2 consists of a homopolymer, not a copolymer.

[반응식 2]Scheme 2

Figure 112010047311214-pat00012
Figure 112010047311214-pat00012

[상기 반응식 2에서, [In Scheme 2,

R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C 1 to C 6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C 1 -C 7) alkylammonium salt at the end;

X가 Cl, Br 또는 I인 경우 Y는

Figure 112010047311214-pat00013
,
Figure 112010047311214-pat00014
또는
Figure 112010047311214-pat00015
이고;Y is X when Cl, Br or I
Figure 112010047311214-pat00013
,
Figure 112010047311214-pat00014
or
Figure 112010047311214-pat00015
ego;

X가

Figure 112010047311214-pat00016
,
Figure 112010047311214-pat00017
또는
Figure 112010047311214-pat00018
인 경우 Y는 Cl, Br 또는 I 이다.]
X
Figure 112010047311214-pat00016
,
Figure 112010047311214-pat00017
or
Figure 112010047311214-pat00018
Where Y is Cl, Br or I.]

(B) 수용성 (B) water soluble 공액화Conjugate 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계Biscyclinylbenzothiadiazole series 고분자 화합물의 제조 Preparation of Polymer Compound

본 발명에 따른 화학식 3으로 표시되는 중합단위를 포함하는 수용성 공액화 고분자 화합물은 하기 반응식 3에 기재된 바와 같이, 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸 유도체(II)과 수용성 단량체(III)를 (II)와 (III)의 몰수의 합과 동일 몰수의 방향족 단량체(IV)와 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 존재 하에서 스즈키 커플링시켜 제조된다.The water-soluble conjugated polymer compound including the polymerized unit represented by the formula (3) according to the present invention, as described in Scheme 3 below, the bis cyclinyl benzothiazole derivative (II) and the water-soluble monomer (III) (II) It is prepared by Suzuki coupling in the presence of the same number of moles of aromatic monomer (IV) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst.

[반응식 3]Scheme 3

Figure 112010047311214-pat00019
Figure 112010047311214-pat00019

[상기 반응식 3에서, [In Scheme 3,

Ar은 (C6-C20)아릴렌 또는 N, O 및 S로부터 선택되 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 (C3-C12)헤테로아릴렌이고;Ar is (C6-C20) arylene or (C3-C12) heteroarylene comprising at least one hetero atom selected from N, O and S;

R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C 1 to C 6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C 1 -C 7) alkylammonium salt at the end;

X가 Cl, Br 또는 I인 경우 Y는

Figure 112010047311214-pat00020
,
Figure 112010047311214-pat00021
또는
Figure 112010047311214-pat00022
이고;Y is X when Cl, Br or I
Figure 112010047311214-pat00020
,
Figure 112010047311214-pat00021
or
Figure 112010047311214-pat00022
ego;

X가

Figure 112010047311214-pat00023
,
Figure 112010047311214-pat00024
또는
Figure 112010047311214-pat00025
인 경우 Y는 Cl, Br 또는 I이고;X
Figure 112010047311214-pat00023
,
Figure 112010047311214-pat00024
or
Figure 112010047311214-pat00025
When Y is Cl, Br or I;

c 및 d는 몰분율로, c는 0 내지 1의 실수이고, d는 1-c 이다.]
c and d are mole fractions, c is a real number from 0 to 1 and d is 1-c.]

상기 방향족 단량체(IV)로 본 발명의 실시예에서는 벤젠-1,4-다이보론산비스(피나콜)에스터를 이용하여 수용성 공액화 고분자 화합물을 제조하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 스즈키 커플링에 의하여 상기의 공액화 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계고분자 화합물을 생성할 수 있는 것이라면 어떠한 단량체도 무방하다.
In the embodiment of the present invention as the aromatic monomer (IV) was prepared a water-soluble conjugated polymer compound using benzene-1,4-diboronic acid bis (pinacol) ester, but is not limited to this by Suzuki coupling Any monomer may be used as long as it can produce the above-mentioned conjugated bisthienylbenzothiazole-based polymer compound.

또한 제조된 화학식 3으로 표시되는 중합단위를 갖는 수용성 공액화 고분자 화합물의 c의 몰분율 및 d의 몰분율은 투입하는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸 유도체(II)과 수용성 단량체(III)의 당량 비에 의해 조절할 수 있다.
In addition, the molar fraction of c and the molar fraction of d of the water-soluble conjugated polymer compound having a polymerized unit represented by the formula (3) are equivalent ratios of the biscyclinylbenzothiadiazole derivative (II) to the water-soluble monomer (III). Can be adjusted by

본 발명에 따른 또 다른 화합물인 화학식 4로 표시되는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물은 상기 화합물인 화학식 2와 유사한 반응 조건에서 하기 반응식 4에 나타낸 바와 같이, 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸 유도체(II)과 수용성 단량체(III)를 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 존재하에서 스즈키커플링 반응시켜 제조되며, 이 때 화학식 4의 화합물은 공중합체가 아닌 단일중합체로 이루어진다.  As another compound according to the present invention, the biscyclinylbenzothiadiazole-based high molecular compound represented by Formula 4 is represented by the following Scheme 4 under reaction conditions similar to that of Formula 2, wherein The diazole derivative (II) and the water-soluble monomer (III) are prepared by Suzuki coupling reaction in the presence of a tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst, wherein the compound of Formula 4 consists of a homopolymer, not a copolymer.

[반응식 4]Scheme 4

Figure 112010047311214-pat00026
Figure 112010047311214-pat00026

[상기 반응식 4에서, [In Scheme 4,

R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C 1 to C 6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C 1 -C 7) alkylammonium salt at the end;

X가 Cl, Br 또는 I인 경우 Y는

Figure 112010047311214-pat00027
,
Figure 112010047311214-pat00028
또는
Figure 112010047311214-pat00029
이고;Y is X when Cl, Br or I
Figure 112010047311214-pat00027
,
Figure 112010047311214-pat00028
or
Figure 112010047311214-pat00029
ego;

X가

Figure 112010047311214-pat00030
,
Figure 112010047311214-pat00031
또는
Figure 112010047311214-pat00032
인 경우 Y는 Cl, Br 또는 I 이다.]
X
Figure 112010047311214-pat00030
,
Figure 112010047311214-pat00031
or
Figure 112010047311214-pat00032
Where Y is Cl, Br or I.]

본 발명에 따른 벤조싸이아다이아졸을 주쇄에 갖는 화학식 1 또는 화학식 2의 중합단위를 포함하는 수용성 공액화 고분자 화합물 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 주쇄에 갖는 화학식 3 또는 화학식 4의 중합단위를 포함하는 수용성 공액화 고분자 화합물 또는 이를 구성 성분으로 하는 센서는 단백질을 검출하는데 유용하다. 상기 센서는 화학센서 및 바이오센서를 포함한다. 단백질이 가지고 있는 양쪽성 전해질 특징을 살려 pH에 따른 단백질의 전하를 예상하고 그와 반대되는 전하를 갖는 화합물을 첨가해주어서 회합에 의한 색 및 형광 변화로 단백질을 감지 할 수 있다. 특히 실시예에서 볼 수 있듯이 라이소자임에서 선택적으로 감지하기 위한 용도로서 이용될 수 있다.Polymerization of formula (3) or (4) with a water-soluble conjugated polymer compound or bis-thienylbenzothiadiazole containing a polymer unit of formula (1) or (2) having a benzothiazole in the main chain according to the present invention A water-soluble conjugated polymer compound containing a unit or a sensor comprising the same is useful for detecting a protein. The sensor includes a chemical sensor and a biosensor. By taking advantage of the amphoteric electrolyte characteristics of the protein, it predicts the charge of the protein according to pH and adds a compound having the opposite charge to detect the protein by the change of color and fluorescence by association. In particular, as can be seen in the embodiment can be used as a purpose for selectively sensing in lysozyme.

이상과 같이 본 발명에 따른 고분자 화합물은 단백질에 대학 인지 물질로 사용할 수 있으며, 특히 라이소자임에 대한 선택성이 높아서 바이오센서로서 단백질 라이소자임을 정량적, 정성적으로 분석하는 것이 가능하므로 진단, 의학연구, 임상실험, 화학분석 등이 널리 사용될 수 있다. 또한 상기 벤조싸이아다이아졸계 고분자와 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계의 고분자가 단백질에 대해 갖는 형광의 특성이 상이하므로 다중 형광색 바이오센서로 널리 사용될 수 있다.As described above, the polymer compound according to the present invention can be used as a protein for a university cognitive substance, and in particular, since the selectivity for lysozyme is high, it is possible to quantitatively and qualitatively analyze protein lysozyme as a biosensor for diagnosis, medical research, and clinical experiment. Chemical analysis can be widely used. In addition, since the fluorescence characteristics of the benzothiazole-based polymer and the bis-thienyl benzothiazole-based polymer are different from each other, they can be widely used as multi-fluorescence color biosensors.

지금까지 기술한 본 발명의 고분자 물질은 화학센서 재료, 바이오센서 재료 등 다양한 기술 분야에 응용이 가능하며, 특히 손님 분자 등의 조절에 의한 응답성, 선택성 등의 센서 기능에 부합되는 물성을 갖고 있어 분자인식형 센서 재료에 적용될 수 있다.The polymer material of the present invention described so far can be applied to various technical fields such as chemical sensor materials and biosensor materials, and in particular, has physical properties corresponding to sensor functions such as responsiveness and selectivity by control of guest molecules. It can be applied to molecular recognition sensor materials.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
The present invention will be described in detail through the following examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the present invention is not limited thereto.

[[ 제조예Production Example 1]  One] 벤조싸이아다이아졸계Benzothiadiazole type 단량체의 제조 Preparation of Monomer

A) 4,7-A) 4,7- 다이브로모Dibromo -2,1,3--2,1,3- 벤조싸이아다이아졸(화합물 I-a, X=Br)의Of benzothiadiazole (compound I-a, X = Br) 제조 Produce

2,1,3-벤조싸이아다이아졸 10 g (73.4 mmol)을 50 mL의 브롬산에 첨가한 후 110 ℃로 가열하였다. 상기 용액에 브롬 11.3 mL (220 mmol)를 적가한 후 원활한 교반을 위해서 브롬산 20 mL를 추가로 첨가하였다. 2시간 동안 교반 후 상기 반응물을 여과하고, 여액을 상온으로 냉각한 후 다시 여과하였다. 최종적으로 여과하여 얻은 고체를 물에 3회 세척한 후 다시 메탄올로 세척하고 건조하여 16.37 g (75.8%)의 4,7-다이브로모-2,1,3-벤조싸이아다이아졸을 얻었다.10 g (73.4 mmol) of 2,1,3-benzothiadiazole were added to 50 mL of bromic acid and then heated to 110 ° C. 11.3 mL (220 mmol) of bromine was added dropwise to the solution, followed by additional 20 mL of bromic acid for smooth stirring. After stirring for 2 hours the reaction was filtered, the filtrate was cooled to room temperature and filtered again. Finally, the solid obtained by filtration was washed three times with water, washed again with methanol and dried to obtain 16.37 g (75.8%) of 4,7-dibromo-2,1,3-benzothiadiazole.

1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ=7.75 (2H, 방향족) ppm.
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ = 7.75 (2H, aromatic) ppm.

B) 4,7-비스(4,4,5,5,-B) 4,7-bis (4,4,5,5,- 테트라메틸Tetramethyl -1,3,2--1,3,2- 다이옥사보로레인Dioxaborolane -2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸(화합물 I-b, X=4,4,5,5--2-yl) benzo-2,1,3-thiadiazole (compound I-b, X = 4,4,5,5- tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane)의tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane) 제조 Produce

4,7-다이브로모-2,1,3-벤조싸이아다이아졸 1 g (3.41 mmol)과 포타슘아세테이트 1.96 g (20 mmol)을 1,4-다이옥세인 10 mL에 넣고 80 ℃로 가열하였다. 비스(피나콜레이토)다이보론(bis(pinacolato)diboron) 363 mg (1.43 mmol)과 [1,1`-비스(다이페닐포스피노)페로세인]다이클로로팔라듐(Ⅱ) 89 mg (0.71 mmol)을 넣어준다. 12시간 동안 교반 후 상온으로 냉각하고, 반응액에 3차 증류수 30 mL와 에틸아세테이트 90 mL를 넣어주어서 생성물을 추출한 후 유기층을 회수하였다. 회수한 유기층에 황산마그네슘을 넣어 교반한 다음 여과하여 여과액을 얻는다. 얻어진 여과액을 증발시킨 후 얻어진 고체는 헥산과 에틸아세테이트의 97:3 혼합 용액을 사용 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 4,7-비스(4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로레인-2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸 600 mg (46%)을 얻었다. 1 g (3.41 mmol) of 4,7-dibromo-2,1,3-benzothiadiazole and 1.96 g (20 mmol) of potassium acetate were added to 10 mL of 1,4-dioxane and heated to 80 ° C. 363 mg (1.43 mmol) of bis (pinacolato) diboron and 89 mg (0.71 mmol) of [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocane] dichloropalladium (II) Put it. After stirring for 12 hours, the mixture was cooled to room temperature, and 30 mL of distilled water and 90 mL of ethyl acetate were added to the reaction solution to extract the product, and the organic layer was recovered. Magnesium sulfate was added to the collected organic layer, followed by stirring, followed by filtration to obtain a filtrate. After evaporation of the filtrate, the obtained solid was separated by column chromatography using a 97: 3 mixed solution of hexane and ethyl acetate, and then purified by 4,7-bis (4,4,5,5, -tetramethyl-1,3, 600 mg (46%) of 2-dioxaborolane-2-yl) benzo-2,1,3-thiadiazole were obtained.

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ=8.04(2H, 방향족), 1.41(24H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 8.04 (2H, aromatic), 1.41 (24H, alkyl group) ppm.

[[ 제조예Production Example 2]  2] 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계Biscyclinylbenzothiadiazole series 단량체의 제조 Preparation of Monomer

A) 4,7-A) 4,7- 비스(5-브로모싸이오펜-2-일)벤조Bis (5-bromothiophen-2-yl) benzo -2,1,3-싸이아다이아졸(화합물 -2,1,3-thiadiazole (compound IIII -a, X=-a, X = BrBr )의 제조Manufacturing

4,7-다이(싸이오펜-2-일)-2,1,3-벤조싸이아다이아졸 2 g(6.67 mmol)을 52 mL의 클로로포름과 52 mL의 아세틱산 혼합용액에 녹인 후 2.5 g(14.01 mmol)의 N-브로모숙신이미드(NBS)를 천천히 넣어준다. 상온에서 24시간 동안 교반 후 상기 반응물을 여과하고, 얻어진 고체를 DMF에서 재결정한 후 건조하여 1 g의 4,7-비스-(5브로모싸이오펜-2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸(33%)을 얻었다. 2 g (6.67 mmol) of 4,7-di (thiophen-2-yl) -2,1,3-benzothiadiazole were dissolved in 52 mL of chloroform and 52 mL of acetic acid, followed by 2.5 g ( 14.01 mmol) of N-bromosuccinimide (NBS) is added slowly. After stirring for 24 hours at room temperature, the reaction was filtered, and the obtained solid was recrystallized in DMF and dried to give 1 g of 4,7-bis- (5bromothiophen-2-yl) benzo-2,1,3 -Obtain thiadiazole (33%).

1H NMR(300 MHz, DMSO) δ=8.16(2H, 방향족), 7.98(2H, 방향족), 7.41(2H, 방향족) ppm.
1 H NMR (300 MHz, DMSO) δ = 8.16 (2H, aromatic), 7.98 (2H, aromatic), 7.41 (2H, aromatic) ppm.

B) 4,7-비스[5-(4,4,5,5,-B) 4,7-bis [5- (4,4,5,5,- 테트라메틸Tetramethyl -1,3,2--1,3,2- 다이옥사보로레인Dioxaborolane -2-일)-2 days) 싸이오펜Thiophene -2-일]-2 days] 벤조Benzo -2,1,3--2,1,3- 싸이아다이아졸Thiadiazol (화합물 (compound IIII -b, X=4,4,5,5--b, X = 4,4,5,5- tetramethyltetramethyl -1,3,2- dioxaborolane)의 제조-1,3,2-dioxaborolane)

4,7-비스(5-브로모싸이오펜-2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸 300 mg (0.65 mmol)과 포타슘아세테이트 370 mg (3.77 mmol)을 1,4-다이옥세인 5 mL에 넣고 100 ℃로 가열하였다. 비스(피나콜레이토)다이보론 363 mg (1.43 mmol)과 [1,1`-비스(다이페닐포스피노)페로세인]다이클로로팔라듐(Ⅱ) 89 mg (0.71 mmol)을 넣어준다. 12시간 동안 교반 후 상온으로 냉각하고, 반응액에 3차 증류수 20 mL와 에틸아세테이트 60 mL를 넣어주어서 생성물을 추출한 후 유기층을 회수하였다. 회수한 유기층에 황산마그네슘을 넣어 교반한 다음 여과하여 여과액을 얻는다. 얻어진 여과액을 증발시킨 후 얻어진 고체는 헥산과 에틸아세테이트의 97:3 혼합 용액을 사용 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 104 mg (29%)의 4,7-비스[5-(4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로레인-2-일)싸이오펜-2-일]벤조-2,1,3-싸이아다이아졸을 얻었다. 300 mg (0.65 mmol) of 4,7-bis (5-bromothiophen-2-yl) benzo-2,1,3-thiadiazole and 370 mg (3.77 mmol) of potassium acetate were mixed with 1,4-dioxine. It was added to 5 mL of saine and heated to 100 ℃. Add 363 mg (1.43 mmol) of bis (pinacolato) diboron and 89 mg (0.71 mmol) of [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrosene] dichloropalladium (II). After stirring for 12 hours, the mixture was cooled to room temperature, 20 mL of tertiary distilled water and 60 mL of ethyl acetate were added to the reaction solution to extract the product, and the organic layer was recovered. Magnesium sulfate was added to the collected organic layer, followed by stirring, followed by filtration to obtain a filtrate. After evaporating the obtained filtrate, the obtained solid was separated by column chromatography using 97: 3 mixed solution of hexane and ethyl acetate using 104 mg (29%) of 4,7-bis [5- (4,4,5, 5, -tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane-2-yl) thiophen-2-yl] benzo-2,1,3-thiadiazole was obtained.

1H NMR (300 MHz, DMSO): δ=8.18(2H, 방향족), 8.01(2H, 방향족), 1.45(24H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, DMSO): delta = 8.18 (2H, aromatic), 8.01 (2H, aromatic), 1.45 (24H, alkyl group) ppm.

[[ 제조예Production Example 3] 수용성 고분자 제조를 위한 단량체의 제조 3] Preparation of Monomer for Manufacturing Water-Soluble Polymer

A) 1,4-A) 1,4- 다이브로모Dibromo -2,5--2,5- 비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염Bis (4-sulfonatobutoxy) benzenesodium salt (화합물 (compound IIIIII -a, X=-a, X = BrBr , , RR 1One == RR 22 =-=- CHCH 22 CHCH 22 CHCH 22 CHCH 22 SS (=O)(=O)ONa)(= O) (= O) ONa)

2,5-다이브로모-1,4-하이드로퀴논 4 g (14.01 mmol)과 소디움하이드록사이드 1.8 g (44.8 mmol)를 에탄올 35 mL에 넣고 80 ℃로 가열하였다. 상기 용액에 1,4-부탄술톤(1,4-butane sultone)을 3.44 g (44.8 mmol)를 첨가하였다. 12시간 동안 교반 후 상온으로 냉각하고 상기 반응물을 여과하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 수세한 후 건조하여 7.85 g (96%)의 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염을 얻었다.4 g (14.01 mmol) of 2,5-dibromo-1,4-hydroquinone and 1.8 g (44.8 mmol) of sodium hydroxide were added to 35 mL of ethanol and heated to 80 ° C. To the solution was added 3.44 g (44.8 mmol) of 1,4-butane sultone. After stirring for 12 hours, the mixture was cooled to room temperature and the reaction was filtered. The obtained solid was washed with ethanol and dried to obtain 7.85 g (96%) of 1,4-dibromo-2,5-bis (4-sulfonatobutoxy) benzenesodium salt.

1H NMR (300MHz, D2O): δ=7.41(2H, 방향족), 4.16(4H, 알킬기), 3.08(4H, 알킬기), 2.00(4H, 알킬기), 1.96(4H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, D 2 O): delta = 7.41 (2H, aromatic), 4.16 (4H, alkyl group), 3.08 (4H, alkyl group), 2.00 (4H, alkyl group), 1.96 (4H, alkyl group) ppm.

B)1,4-B) 1,4- 비스Vis (3-(3- 브로모프로폭시Bromopropoxy )-2,5-다이브로모벤젠(화합물 ) -2,5-Dibromobenzene (Compound IIIIII -b, X=-b, X = BrBr , R, R 1One =R= R 22 = -=- CHCH 22 CHCH 22 CHCH 22 BrBr ))

1,4-비스(3-브로모프로폭시)벤젠 3.52 g (10.00 mmol)을 메틸렌클로라이드 80 mL에 녹인 후 철 0.01 g (0.18 mmol)을 넣어 주고 상온에서 교반하였다. 브롬 3.43 g ( 21.4 mmol)를 메틸렌클로라이드 40 mL에 희석하여 상기용액에 천천히 넣어준다. 12시간 동안 교반 후 상기 반응물을 여과하였다. 얻어진 여과액에 3차 증류수 50 mL를 넣어 추출한 후 유기층을 회수하였다. 회수한 유기층에 황산마그네슘을 넣어 교반한 다음 여과하여 여과액을 얻는다. 얻어진 여과액을 증발시킨 후 얻어진 고체는 헥산과 에틸아세테이트의 4:1 혼합 용액을 사용 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 4.03g (79%)의 41,4-비스(3-브로모프로폭시)-2,5-다이브로모벤젠을 얻었다.3.52 g (10.00 mmol) of 1,4-bis (3-bromopropoxy) benzene was dissolved in 80 mL of methylene chloride, and 0.01 g (0.18 mmol) of iron was added thereto, followed by stirring at room temperature. 3.43 g (21.4 mmol) of bromine are diluted in 40 mL of methylene chloride and slowly added to the solution. After stirring for 12 hours the reaction was filtered. 50 mL of tertiary distilled water was added to the obtained filtrate and the organic layer was recovered. Magnesium sulfate was added to the collected organic layer, followed by stirring, followed by filtration to obtain a filtrate. After evaporating the filtrate, the obtained solid was separated by column chromatography using a 4: 1 mixed solution of hexane and ethyl acetate using 4.03 g (79%) of 41,4-bis (3-bromopropoxy) -2. , 5-dibromobenzene was obtained.

1H NMR (300MHz, CDCl3): δ=7.14(2H, 방향족), 4.13(4H, 알킬기), 3.69(4H, 알킬기), 2.35(4H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 7.14 (2H, aromatic), 4.13 (4H, alkyl group), 3.69 (4H, alkyl group), 2.35 (4H, alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 1-3]  1-3] 벤조싸이아다이아졸계Benzothiadiazole type 고분자 화합물의 제조 Preparation of Polymer Compound

[[ 실시예Example 1] 화학식 1의 고분자 ( 1] a polymer of formula (1) RR 1One == RR 22 =4-= 4- 술포네이토부틸Sulfonytobutyl , , ArAr =1,4-= 1,4- 페닐렌Phenylene )의 제조Manufacturing

4,7-다이브로모-2,1,3-벤조싸이아다이아졸(화합물 I-a) 26.5 mg (0.090 mmol)과 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염(화합물 III -a) 474.4 mg (0.812 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 297.7 mg (0.902 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 6 mL의 DMF와 9 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 90 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 500 mL의 부피비가 10:40:50인 메탄올/아세톤/에테르 혼합 용액에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 1의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 x는 10%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다. 26.5 mg (0.090 mmol) of 4,7-dibromo-2,1,3-benzothiadiazole ( compound Ia ) and 1,4-dibromo-2,5-bis (4-sulfonatobutoxy) benzene sodium salt (compound III -a) 474.4 mg (0.812 mmol ) and 1,4-dimethyl benzene-boronic acid bis (pinacol) ester 297.7 mg (0.902 mmol), and tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst 3.5 mg ( 0.003 mmol) was removed from the dehumidified 6 mL of DMF and 9 mL of 2M Na 2 CO 3 It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 90 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into a methanol / acetone / ether mixed solution having a volume ratio of 500 mL of 10:40:50 to precipitate crystals, and the precipitate was filtered. The solid obtained by filtration was dissolved in tertiary distilled water and then filtered through an osmosis membrane to obtain a polymer of Formula 1 having a molecular weight of 12,400 or more. The elemental analysis showed that x occupies a mole fraction of 10%.

1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(2H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 3.9(4H, 알킬기), 2.8(4H, 알킬기), 1.7~1.3(7.8H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, D 2 O) δ = 8.1 to 7.3 (2H, aromatic), 7.2 to 6.7 (2H, aromatic), 3.9 (4H, alkyl group), 2.8 (4H, alkyl group), 1.7 to 1.3 (7.8) H, alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 2] 화학식 1의 고분자 ( 2] a polymer of formula 1 ( RR 1One == RR 22 =3-= 3- N,N,NN, N, N -- 트라이메틸암모니움프로필Trimethylammoniumpropyl , Ar=1,4-페닐렌)의 제조, Ar = 1,4-phenylene)

4,7-다이브로모-2,1,3-벤조싸이아다이아졸(화합물 I-a) 26.5 mg (0.090 mmol)과 1,4-비스(3-브로모프로폭시)-2,5-다이브로모벤젠(화합물 III -b) 414 mg (0.812 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 297.7 mg (0.902 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 9 mL의 톨루엔과 4.5 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 90 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 200 mL의 메탄올에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하고 얻어진 고체를 아세톤 200 mL에 수세한 후 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 THF 10 mL에 녹인 후 -78 ℃로 냉각시킨 후 트라이메틸아민 4 mL를 천천히 넣어주었다. 반응용액의 온도를 상온으로 승온시킨 후 6시간동안 교반한 후 아세톤 200 mL에 부어 석출하였다. 석출된 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 1의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 x는 10%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다. 26.5 mg (0.090 mmol) of 4,7-dibromo-2,1,3-benzothiadiazole ( compound Ia ) and 1,4-bis (3-bromopropoxy) -2,5-dibromobenzene ( Compound III- b ) 414 mg (0.812 mmol) and 297.7 mg (0.902 mmol) of 1,4-benzenediboronic acid bis (pinacol) ester, and 3.5 mg (0.003 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst ) Dehumidified 9 mL toluene and 4.5 mL 2M Na 2 CO 3 It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 90 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature and poured into 200 mL of methanol to precipitate crystals. The precipitate was filtered, and the obtained solid was washed with 200 mL of acetone and filtered. The solid obtained by filtration was dissolved in 10 mL of THF, cooled to -78 ° C, and slowly added 4 mL of trimethylamine. After raising the temperature of the reaction solution to room temperature, the mixture was stirred for 6 hours and poured into 200 mL of acetone to precipitate. The precipitated solid was dissolved in tertiary distilled water and filtered through an osmosis membrane to obtain a polymer of Formula 1 having a molecular weight of 12,400 or more. The elemental analysis showed that x occupies a mole fraction of 10%.

1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(2H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 4.1(4H, 알킬기), 3.8~3.2(6H, 알킬기), 2.9(4H, 알킬기), 1.7(4H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, D 2 O) δ = 8.1-7.3 (2H, aromatic), 7.2-6.7 (2H, aromatic), 4.1 (4H, alkyl group), 3.8-3.2 (6H, alkyl group), 2.9 (4H , Alkyl group), 1.7 (4H, alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 3] 화학식 2의 고분자 ( 3] a polymer of formula (2) RR 1One == RR 22 =4-= 4- 술포네이토부틸Sulfonytobutyl )의 제조Manufacturing

4,7-비스(4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로레인-2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸(화합물 I-b) 100 mg (0.258 mmol)과 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염(화합물 III -a) 151 mg (0.258 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 2.3 mg (0.002 mmol)을 습기가 제거된 6 mL의 DMF와 9 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 90 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 500 mL의 부피비가 10:40:50인 메탄올/아세톤/에테르 혼합 용액에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 2의 고분자를 얻었다.4,7-bis (4,4,5,5, -tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane-2-yl) benzo-2,1,3-thiadiazole ( Compound Ib ) 100 mg (0.258 mmol) and 1,4-dibromo-2,5-bis (4-sulfo Nei Tobu) benzene sodium salt (compound III -a) 151 mg (0.258 mmol ), and tetrakis (triphenylphosphine) 2.3 mg (0.002 mmol) of palladium catalyst were added with 6 mL of dehumidified DMF and 9 mL of 2M Na 2 CO 3. It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 90 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into a methanol / acetone / ether mixed solution having a volume ratio of 500 mL of 10:40:50 to precipitate crystals, and the precipitate was filtered. The solid obtained by filtration was dissolved in tertiary distilled water, and then filtered through an osmosis membrane to obtain a polymer of Formula 2 having a molecular weight of 12,400 or more.

H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.3~7.6(3H, 방향족), 7.4~7.0(2H, 방향족), 4.1(2H, 알킬기), 3.0(2.5H, 알킬기), 1.9~1.6(4.7H, 알킬기) ppm.
H NMR (300 MHz, D 2 O) δ = 8.3-7.6 (3H, aromatic), 7.4-7.0 (2H, aromatic), 4.1 (2H, alkyl group), 3.0 (2.5H, alkyl group), 1.9-1.6 (4.7) H, alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 4-6]  4-6] 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계Biscyclinylbenzothiadiazole series 고분자 화합물의 제조 Preparation of Polymer Compound

[[ 실시예Example 4] 화학식 3의 고분자 ( 4] a polymer of formula (3) RR 1One == RR 22 =4-= 4- 술포네이토부틸Sulfonytobutyl , , ArAr =1,4-= 1,4- 페닐렌Phenylene )의 제조Manufacturing

4,7-비스(5-브로모싸이오펜-2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸(화합물 II -a) 21.6 mg (0.057 mmol)과 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염(화합물 III -a) 300.0 mg (0.514 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 188.0 mg (0.571 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 8 mL의 DMF와 12 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 100 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 500 ml의 부피비가 10:40:50인 메탄올/아세톤/에테르 혼합 용액에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 3의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 x는 8%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다. 4,7-bis (5-bromo-thiophen-2-yl) benzo -2,1,3- Im ah oxadiazole (Compound II -a) 21.6 mg (0.057 mmol ) and 1,4-dibromo -2 , 5-bis (4-sulfo Nei Tobu) benzene sodium salt (compound III -a) 300.0 mg (0.514 mmol ) and 1,4-dimethyl benzene-boronic acid bis (pinacol) ester 188.0 mg (0.571 mmol), and 3.5 mg (0.003 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst were added to 8 mL of DMF with dehumidification and 12 mL of 2M Na 2 CO 3. It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 100 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into a methanol / acetone / ether mixed solution having a volume ratio of 500 ml of 10:40:50 to precipitate crystals, and the precipitate was filtered. The solid obtained by filtration was dissolved in tertiary distilled water and then filtered through an osmosis membrane to obtain a polymer of Formula 3 having a molecular weight of 12,400 or more. The elemental analysis showed that x occupies 8% mole fraction.

1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(3.1H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 4.0(2.8H, 알킬기), 3.0(3H, 알킬기), 2.0~1.5(5H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, D 2 O) δ = 8.1 to 7.3 (3.1H, aromatic), 7.2 to 6.7 (2H, aromatic), 4.0 (2.8H, alkyl group), 3.0 (3H, alkyl group), 2.0 to 1.5 (5H, alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 5] 화학식 3의 고분자 ( 5] a polymer of formula (3) RR 1One == RR 22 =3-= 3- N,N,NN, N, N -- 트라이메틸암모니움프로필Trimethylammoniumpropyl , Ar=1,4-페닐렌)의 제조, Ar = 1,4-phenylene)

4,7-비스[5-(4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로레인-2-일)싸이오펜-2-일]벤조-2,1,3-싸이아다이아졸(화합물 II -b) 41.2 mg (0.090 mmol)과 1,4-비스(3-브로모프로폭시)-2,5-다이브로모벤젠(화합물 III -b) 414 mg (0.812 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 297.7 mg (0.902 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 9 mL의 톨루엔과 4.5 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 100 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 200 mL의 메탄올에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하고 얻어진 고체를 아세톤 200 mL에 수세한 후 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 THF 10 mL에 녹인 후 -78 ℃로 냉각시킨 후 트라이메틸아민 4 mL를 천천히 넣어주었다. 반응용액의 온도를 상온으로 승온시킨 후 6시간동안 교반한 후 아세톤 200 mL에 부어 석출하였다. 석출된 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 1의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 x는 10%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다.4,7-bis [5- (4,4,5,5, -tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane-2-yl) thiophen-2-yl] benzo-2,1,3- 41.2 mg (0.090 mmol) of thiadiazole ( compound II- b ) and 414 mg (0.812 mmol) of 1,4-bis (3-bromopropoxy) -2,5-dibromobenzene ( compound III- b ) And 297.7 mg (0.902 mmol) of 1,4-benzenediboronic acid bis (pinacol) ester, and 3.5 mg (0.003 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst with 4.5 mL of dehumidified toluene and 4.5 mL 2M Na 2 CO 3 It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 100 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature and poured into 200 mL of methanol to precipitate crystals. The precipitate was filtered, and the obtained solid was washed with 200 mL of acetone and filtered. The solid obtained by filtration was dissolved in 10 mL of THF, cooled to -78 ° C, and slowly added 4 mL of trimethylamine. After raising the temperature of the reaction solution to room temperature, the mixture was stirred for 6 hours and poured into 200 mL of acetone to precipitate. The precipitated solid was dissolved in tertiary distilled water and filtered through an osmosis membrane to obtain a polymer of Formula 1 having a molecular weight of 12,400 or more. The elemental analysis showed that x occupies a mole fraction of 10%.

1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(3.1H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 4.0(2.8H, 알킬기), 3.7~3.2(4.7H, 알킬기), 3.0(3H, 알킬기), 2.0(3.1H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, D 2 O) δ = 8.1 to 7.3 (3.1H, aromatic), 7.2 to 6.7 (2H, aromatic), 4.0 (2.8H, alkyl group), 3.7 to 3.2 (4.7H, alkyl group), 3.0 (3H, alkyl group), 2.0 (3.1H, alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 6] 화학식 4의 고분자 ( 6] a polymer of formula 4 ( RR 1One == R2R2 =4-= 4- 술포네이토부틸Sulfonytobutyl )의 제조Manufacturing

4,7-비스[5-(4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로레인-2-일)싸이오펜-2-일]벤조-2,1,3-싸이아다이아졸(화합물 II -b) 143 mg (0.258 mmol)과 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염(화합물 III -a) 151 mg (0.258 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 2.3 mg (0.002 mmol)을 습기가 제거된 6 mL의 DMF와 9 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 100 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 500 mL의 부피비가 10:40:50인 메탄올/아세톤/에테르 혼합 용액에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 4의 고분자를 얻었다.4,7-bis [5- (4,4,5,5, -tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane-2-yl) thiophen-2-yl] benzo-2,1,3- Sy O oxadiazole (compound II -b) 143 mg (0.258 mmol ) and 1,4-dibromo-2,5-bis (4-sulfo Nei Tobu) benzene sodium salt (compound III -a) 151 mg (0.258 mmol), and 2.3 mg (0.002 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst were removed with 6 mL of dehumidified DMF and 9 mL of 2M Na 2 CO 3. It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 100 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into a methanol / acetone / ether mixed solution having a volume ratio of 500 mL of 10:40:50 to precipitate crystals, and the precipitate was filtered. The solid obtained by filtration was dissolved in tertiary distilled water, and then filtered through an osmosis membrane to obtain a polymer of Formula 4 having a molecular weight of 12,400 or more.

1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.2~7.7(2H, 방향족), 7.6~7.1(2H, 방향족), 4.0(4H, 알킬기), 3.0(4H, 알킬기), 2.0~1.5(8H, 알킬기) ppm.
1 H NMR (300 MHz, D 2 O) δ = 8.2-7.7 (2H, aromatic), 7.6-7.1 (2H, aromatic), 4.0 (4H, alkyl group), 3.0 (4H, alkyl group), 2.0-1.5 (8H , Alkyl group) ppm.

[[ 실시예Example 7] 제조된  7] Manufactured 음이온성Anionic 고분자의 단백질센서로의 성능 평가 Performance Evaluation of Polymers as Protein Sensors

실시예 1, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 6에 의하여 제조된 고분자 화합물들의 단백질에 대한 생화학적 검출 능력을 확인하기 위해 상기 고분자 화합물들을 0.1 몰농도 소디움포스페이트 완충용액(pH 9.55)에 녹여 각각 1.72×10-5 몰농도로 맞추었다. 여기에 등전점이 높아 pH 9.55에서 양전하를 갖는 단백질인 라이소자임과 사이토크롬 C, 그리고 등전점은 낮으나 고분자 주쇄와 소수성 결합을 갖는 BSA을 소량 첨가하여 8.26×10-6 몰농도까지 용액의 형광 변화를 형광광도계를 이용하여 관찰하였다.In order to confirm the biochemical detection ability of the polymers prepared by Examples 1, 3, 4 and 6, the polymer compounds were dissolved in 0.1 molar concentration of sodium phosphate buffer (pH 9.55). Each was set at 1.72 × 10 −5 molarity. In addition, the fluorescence spectrophotometer changes the solution's fluorescence to 8.26 × 10 -6 molarity by adding lysozyme and cytochrome C, which are positively charged proteins at pH 9.55, and BSA having low isoelectric point but hydrophobic bond with the polymer main chain It was observed using.

그 결과 발명에 의한 고분자 화합물인 실시예 1의 화합물 또는 실시예 4의 화합물이 실험한 단백질에 따라 각각 다른 형광 변화를 관측 할 수 있었다. 특히 라이소자임의 경우는 단백질 첨가 전 고분자만의 형광은 감소하고 새로운 형광이 나타나는 바와 같이, 라이소자임 첨가 전후 전혀 다른 형광색을 보이는 현상을 볼 수 있었다. 형광 광도계에 의한 형광을 측정한 결과 실시예 1의 고분자 화합물의 경우 사이토크롬 C가 첨가에 의하여 430 nm에서의 청색형광이 93% 감소하였으며, BSA을 첨가한 경우 430 nm에서의 청색형광과 535 nm의 녹색형광이 각각 115%와 193%씩 증가하였다. 라이소자임의 경우에는 앞의 두 경우와 다르게 라이소자임 첨가 전의 고분자의 형광은 감소하고 새로운 형광이 나타나는 것을 볼 수 있었다. 라이소자임을 첨가하였을 때 430 nm의 청색형광이 60% 감소하였고, 535 nm의 녹색형광은 116% 증가하였다.As a result, it was possible to observe different fluorescence changes depending on the protein of the compound of Example 1 or the compound of Example 4, which is a polymer compound according to the invention. Particularly, in the case of lysozyme, the fluorescence of only the polymer before protein addition was decreased and a new fluorescence was shown, showing a completely different fluorescence color before and after lysozyme addition. As a result of measuring the fluorescence by the fluorescence photometer, in the polymer compound of Example 1, blue fluorescence at 430 nm was reduced by 93% by the addition of cytochrome C, and blue fluorescence at 430 nm and 535 nm when BSA was added. Green fluorescence increased by 115% and 193%, respectively. In the case of lysozyme, the fluorescence of the polymer before lysozyme addition decreased and new fluorescence appeared, unlike the previous two cases. When lysozyme was added, blue fluorescence at 430 nm decreased by 60% and green fluorescence at 535 nm increased by 116%.

또한 본 발명에 따른 실시예 4의 고분자 화합물의 경우 사이토크롬 C에서 430 nm에서의 청색형광이 94% 감소하였으며, BSA을 첨가한 경우 430 nm에서의 청색형광과 650 nm의 적색형광이 각각 129%와 937%씩 증가하였다. 라이소자임의 경우에는 앞의 두 경우와 다르게 라이소자임 첨가 전의 고분자의 청색형광은 감소하고 새로운 적색형광이 나타나는 것을 볼 수 있었다. 라이소자임을 첨가하였을 때 417 nm의 청색형광이 67% 감소하였고, 650 nm의 적색형광은 557%증가하였다.
In addition, in the high molecular compound of Example 4 according to the present invention, blue fluorescence at 430 nm was reduced by 94% in cytochrome C. When BSA was added, blue fluorescence at 430 nm and red fluorescence at 650 nm were 129%, respectively. And increased by 937%. In the case of lysozyme, the blue fluorescence of the polymer before the addition of lysozyme was decreased and a new red fluorescence appeared. When lysozyme was added, blue fluorescence at 417 nm decreased by 67% and red fluorescence at 650 nm increased by 557%.

이상의 결과로 보아 제조된 고분자 화합물은 단백질에 따라 선택적인 바이오센서로 이용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 고분자 주쇄에 벤조싸이아다이아졸이 포함된 경우 라이소자임을 감지하여 녹색형광을 나타내고, 고분자 주쇄에 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸이 포함된 경우 라이소자임을 감지하여 적색형광을 나타내는 다중 형광색 단백질센서로 이용될 수 있다.
As a result, it was confirmed that the prepared polymer compound can be used as a selective biosensor according to the protein. In addition, when benzothiadiazole is included in the polymer backbone, the lysozyme is detected to indicate green fluorescence, and when bisthienyl benzothiazole is included in the polymer backbone, the fluorescence is detected. It can be used as a sensor.

[[ 실시예Example 8] 제조된  8] Manufactured 양이온성Cationic 고분자의 단백질센서로의 성능 평가 Performance Evaluation of Polymers as Protein Sensors

실시예 2 및 실시예 5에서 제조된 고분자 화합물들의 단백질에 대한 생화학적 검출 능력을 확인하기 위해 상기 고분자 화합물들을 0.1 몰농도 소디움포스페이트 완충용액(pH 2.5)에 녹여 각각 1.72×10-5 몰농도로 맞추었다. 여기에 등전점이 낮아 pH 3.5에서 음전하를 갖는 단백질인 펩신 소량 첨가하여 8.26×10-6 몰농도까지 용액의 형광 변화를 형광광도계를 이용하여 관찰하였다. In order to confirm the biochemical detection capability of the polymers of the polymer compounds prepared in Examples 2 and 5, the polymer compounds were dissolved in 0.1 molar concentration of sodium phosphate buffer (pH 2.5), respectively, at 1.72 × 10 −5 molarity. Fit. A small amount of pepsin, a protein having a negative charge at pH 3.5, with a low isoelectric point was added thereto, and the change in fluorescence of the solution was observed using a fluorophotometer to a concentration of 8.26 × 10 −6 .

그 결과 발명에 의한 고분자 화합물인 실시예 2의 화합물 또는 실시예 5의 화합물이 실험한 단백질에 따라 각각 다른 형광 변화를 관측 할 수 있었다. 실시예 2의 화합물에 펩신을 첨가하였을 때 430 nm의 청색형광이 58% 감소하였고, 535 nm의 녹색형광은 124% 증가하였다. 또한 실시예 5의 화합물에 417 nm의 청색형광이 74% 감소하였고, 650 nm의 적색형광은 638% 증가하였다.As a result, different fluorescence changes were observed depending on the protein of Example 2 or Example 5, which is a polymer compound according to the invention. When pepsin was added to the compound of Example 2, blue fluorescence at 430 nm was reduced by 58% and green fluorescence at 535 nm was increased by 124%. In addition, the compound of Example 5 was reduced by 74% blue fluorescence of 417 nm, red fluorescence of 650 nm was increased by 638%.

위와 같이 펩신의 경우 강산성인 위액에서 작용하는 효소로 등전이 1.0이하임으로 pH 3.5에서 음전하를 띄게 되어 실시예 2 및 실시예 5의 양이온성 고분자와 정전기적 인력에 의한 회합에 의한 형광색 변화로 다중 형광색 단백질 센서로 이용될 수 있음을 확인할 수 있었다. As described above, pepsin is an enzyme acting in gastric acid, which is strongly acidic, has an isoelectric charge of 1.0 or less, resulting in a negative charge at pH 3.5, thereby changing the fluorescent color due to the association of the cationic polymers of Examples 2 and 5 with electrostatic attraction It could be confirmed that it can be used as a protein sensor.

Claims (7)

하기 화학식 4의 중합단위를 가지는 수용성 공액화 고분자 화합물.
[화학식 4]
Figure 112010047311214-pat00033

[상기 화학식 4에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이다.]
A water-soluble conjugated polymer compound having a polymerization unit of the formula (4).
[Chemical Formula 4]
Figure 112010047311214-pat00033

[In Formula 4, R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C1 to C6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C1-C7) alkylammonium salt at each end.]
제 1항에 있어서,
상기 R1 및 R2의 알킬기의 말단은 서로 독립적으로 술폰산염, 트라이메틸암모늄염, 에틸다이메틸암모늄염, 다이에틸메틸암모늄염, 트라이에틸암모늄염으로 치환되는 것을 특징으로 하는 수용성 공액화 고분자 화합물.
The method of claim 1,
The terminal of the alkyl group of R 1 and R 2 is independently water-soluble conjugated polymer compound, characterized in that substituted with sulfonate, trimethylammonium salt, ethyldimethylammonium salt, diethylmethylammonium salt, triethylammonium salt.
제 1항에 있어서,
상기 수용성 공액화 고분자 화합물은 수평균 분자량(Mn)이 3,000 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 수용성 공액화 고분자 화합물.
The method of claim 1,
The water-soluble conjugated polymer compound is a water-soluble conjugated polymer compound, characterized in that the number average molecular weight (Mn) is 3,000 to 100,000.
비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸 유도체(II)과 수용성 단량체(III)를 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 존재하에서 스즈키커플링시켜 하기 반응식 4에 따른 화학식 4의 수용성 공액화 고분자 화합물을 제조하는 방법.
[반응식 4]
Figure 112010047311214-pat00034

[상기 반응식 4에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염으로 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;
X가 Cl, Br 또는 I인 경우 Y는
Figure 112010047311214-pat00035
,
Figure 112010047311214-pat00036
또는
Figure 112010047311214-pat00037
이고;
X가
Figure 112010047311214-pat00038
,
Figure 112010047311214-pat00039
또는
Figure 112010047311214-pat00040
인 경우 Y는 Cl, Br 또는 I 이다.]
A water-soluble conjugated polymer compound of Chemical Formula 4 according to Scheme 4 was prepared by suzuki coupling bisthienylbenzothiazole derivative (II) and water-soluble monomer (III) in the presence of a tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst. How to make.
Scheme 4
Figure 112010047311214-pat00034

[In Scheme 4, R 1 and R 2 are each independently a linear or branched C 1 to C 6 alkyl group substituted with sulfonate or tri (C 1 -C 7) alkylammonium salt at each end;
Y is X when Cl, Br or I
Figure 112010047311214-pat00035
,
Figure 112010047311214-pat00036
or
Figure 112010047311214-pat00037
ego;
X
Figure 112010047311214-pat00038
,
Figure 112010047311214-pat00039
or
Figure 112010047311214-pat00040
Where Y is Cl, Br or I.]
제 1항 내지 제 2항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 수용성 공액화 고분자 화합물을 포함하는 센서.A sensor comprising the water-soluble conjugated polymer compound according to any one of claims 1 to 2. 제 5항에 있어서,
상기 센서는 단백질 검출용인 것을 특징으로 하는 센서.
6. The method of claim 5,
The sensor is characterized in that for detecting the protein.
제 6항에 있어서,
상기 단백질은 라이소자임인 것을 특징으로 하는 센서.
The method of claim 6,
The protein is a sensor, characterized in that the lysozyme.
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