KR101130128B1

KR101130128B1 - α-아미노산 음이온 검출용 형광 트리플루오로아세토페논계유도체 화합물

Info

Publication number: KR101130128B1
Application number: KR1020080075033A
Authority: KR
Inventors: 안교한; 류도욱; 김대식; 박은주
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2012-07-06
Also published as: KR20100013494A

Abstract

본 발명은 α-아미노산을 감지할 수 있는 신규한 트리플로로아세토페논 유도체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 α-아미노산 음이온을 감지할 때 형광 세기가 현저히 증가되는 트리플로로아세토페논 유도체에 관한 것이다.

본 발명에 따른 트리플로로아세토페논 유도체는 하기 화학식(I)으로 표현되며,

(I)

여기서, 상기 R₁ _,R₂ 및 R₃는 H 또는 고리의 치환 C₁-C₃₀의 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴기로서, 선형 또는 가지달린 알킬, 아릴, 및 에스테르로 이루어진 그룹에서 독립적으로 선택되며, 상기 R₄ 는 -COCF₃를 나타낸다.

본 발명에 따른 상기 화합물은 α-아미노산과 결합시 현저히 증가된 형광특성이 나타난다.

Description

α-아미노산 음이온 검출용 형광 트리플루오로아세토페논계 유도체 화합물{Trifluoroacetophenone-based derivative compound for sensing of α-amino carboxylate}

종래 기술의 문헌 정보는 다음과 같다.

(1) Gunnlaugsson, T.; Glynn, M.; Tocci, G. M.; Kruger, P. E.; Pfeffer, F. M. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 3094.

(2) (a) Liu, S.-Y.; Fang, L.; He, Y.-B.; Chan, W.-H.; Yeung, K.-T.; Cheng, Y.-K.; Yang, R.-H. Org . Lett . 2005, 7, 5825. (b) Gunnlaugsson, T.; Davis, A. P.; O’Brien, J. E.; Glynn, M. Org . Biomol . Chem . 2005, 3, 48. (c) Sun, X. H.; Li, W.; Xia, P. F.; Luo, H.-B.; Wei, Y.; Wong, M. S.; Cheng, Y.-K, Shuang, S. J. Org . Chem . 2007, 72, 2419.(d) Liu, W.-X.; Jiang, Y.-B. Org. Biomol . Chem . 2007, 5, 1771. (e) Garca-Garrido, S. E.; Caltagirone, C.; Light, M. E.; Gale, P. A. Chem . Commun ., 2007 1450.

(3) (a) de Silva A. P.; Nimal Gunaratne, H. Q.; McVeigh, C.; Maguire, G. E. M.; Maxwell, P. R. S.; O’Hanlon, E. Chem . Commun . 1996, 2191. (b) Kubo, Y.; Tsukahara, M.; Ishihara, S.; Tokita, S. Chem . Commun . 2000, 653. (c) Yang, W.; Yan, J.; Fang, H.; Wang, B. Chem . Commun . 2003, 792. (d) Kubo, Y.; Kato, M.; Misawa, Y.; Tokita, S. Tetrahedron Lett . 2004, 45, 3769.

(4) Zyryanov, G. V.; Palacios, M. A.; Anzenbacher, P. Angew . Chem . Int . Ed. 2007 , 119, 7995.

(5) Chung, Y. M. Balamurali, R. Kim, D. S. Ahn, K. H. Chem. Commun. 2006, 186.

(6) (a) Valeur, B. "Molecular Fluorescence ," Wiley-VCH, Weinheim, 2002. (b) Lakowicz, J. R. "Principles of Fluorescence Spectroscopy ," 1999, 2nd ed. Kluwer Academic, Plenum, New York. (c) Krasovitskii, B. M.; Bolotin, B. M. "Organic Luminescent Materials ," VCH, Weinheim, 1988.

α-아미노산은 생체 내 단백질 합성의 기본 단위체로 카르복시 그룹과 아민 그룹 사이에 하나의 탄소를 가진 구조이다. 이들은 단백질을 합성해 정상적인 대사과정을 유지하며 특별한 생리 기능에 참여하기도 한다. 이 외에도 항생제나 특정 생화학적 물질의 중요 구성요소로 사용되는 β-아미노산과 신경전달 물질로 알려진 γ-아미노산 등 여러 형태의 아미노산이 존재한다. 그러나, 현재로서는 이러한 아미노산 음이온을 검출할 수 있는 방법이나 센서 자체가 전혀 개발되지 못하고 있 다.

한편, 형광을 이용한 음이온 검출방식이 보고되고 있는데, 종래의 음이온 수용체들은 음이온과 결합시 형광이 증가하기보다는 상대적으로 형광이 감소하는 문제가 있어 왔다. 특히 아민의 경우 형광 소강제 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다.

따라서, 아미노산 음이온, 특히 α-아미노산을 형광을 이용해서 선택적으로 간단하게 검출할 수 있는 방법에 대한 요구가 계속되고 있으며, 특히 형광성이 커지는 방식으로 검출할 수 있는 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명의 목적은 신규한 형광성 트리플로로아세토페논 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 음이온과 결합시 형광성이 향상되는 신규한 형광성 트리플로로아세토페논 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 α-아미노산 음이온과 결합시 형광성이 향상되어 α-아미노산 음이온을 검출할 수 있는 신규한 형광성 트리플로로아세토페논 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 형광을 이용하여 α-아미노산 음이온을 검출하는 신규한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 물질을 형광 화학센서에 이용하는 용도를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 하기 화학식 (I)로 표시되는 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물, 또는 이들의 염을 제공한다.

(I)

여기서, 상기 R₁ _,R₂및 R₃는 H 또는 C1-C30의 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴기로서, 선형 또는 가지달린 알킬 및 에스테르로 이루어진 그룹에서 독립적으로 선택되며, 상기 R₄ 는 -COCF₃이다.

본 발명에 있어서, 상기 R₂는 수소 또는 C1-C8의 치환 또는 비치환된 알킬 또는 치환 또는 비치환된 아릴이며, 바람직하게는 수소이다.

본 발명에 있어서, 상기 R₁, R₃는 수소 또는 상기 수소와 치환되어 벤젠링에 도입될 수 있는 관능기로서, 바람직하게는 C1-C30 선형 또는 가지달린 알킬, 아릴 및 에스테르이다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 R1 및 R3는 독립적으로 H, OH, -OR'COOH, -OR'COOR"이며, 여기서 R' 및/또는 R"은 탄소수 1내지 8의 알킬 또는 아릴이다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 화합물은 R2는 수소이며, R1 및 R3는 -OCH₂COO^tBu이며, R4는 -COCF₃ 인 안트라센 9,10-비스 아세트 아마이드 (tert-부틸 2-(3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트이다.

본 발명은 일 측면에 있어서, 상기 화학식 (I)로 표시되는 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물을 제공한다.

(I)

여기서,

상기 R₂는 H 또는 C1-C30의 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴이며,

R₄ 는 -COCF₃이며,

R1 및/또는 R3는 H 또는 관능기이며,

상기 화합물은 음이온과 결합시 형광성이 증대되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 관능기는 H 대신 벤젠 고리에 도입될 수 있는 통상의 관능기이며, 바람직하게는 실리카나 고분자 지지체에 결합할 수 있는 부착성 관능기이다.

본 발명에 있어서, 상기 R1 및 R3 관능기는 탄소수 C1-C30의 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴로서, 선형 또는 가지달린 알킬 및 에스테르로 이루어진 그룹에서 독립적으로 선택될 수 있으며, 바람직하게는 실리카에 부착될 수 있는 -OCH₂COO^tBu이다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 화합물은 안트라센 9,10-비스 아세트 아마이드 (tert-부틸 2-(3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트이다.

본 발명에 있어서, 상기 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물은 음이온과 결합시 형광성이 증대된다. 본 발명에 따른 상기 화합물은 이론적으로 한정되는 것은 아니지만, 도 1에서 보는 바와 같이, 음이온이 결합하면, 분자 내 수소 결합을 형성하여 형광단의 형광성을 향상시키게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물은 다양한 음이온과 결합하여 형광성의 향상을 나타낼 수 있으며, 특히 α-아미노산 음이온과 결합 시 다른 음이온과의 결합에 비해 형광성의 향상이 현저히 크게 나타난다. 따라서, 본 발명은 α-아미노산 음이온의 존재 여부를 고감도로 쉽게 감지할 수 있는 용도를 제공한다.

본 발명은 일 측면에서, 상기 화학식(I)으로 표현되는 형광센서 유도체를 포함하는 호스트 물질용 조성물을 제공한다. 본 발명의 실시에 있어서, 화학식(I)으로 표현되는 화합물인 α-아미노산 음이온 센서 물질과 지지체인 고분자 및 가소제인 비휘발성 유기 용매로 이루어지는 이온 센서 및 바이오 센서에 사용되어 생체 시료 분석 시 시료중의 α-아미노산 음이온 검출하는 것을 특징으로 하는 호스트 조성물을 제공한다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 R₃인 tert-부틸 메톡시 아세테이트는 전처리 과정을 통하여 실리카겔과 같은 고정상에 고정되는 고정단으로 활용될 수 있다.

본 발명은 일 측면에 있어서,

하기 화학식(Ⅳ)의 화합물을

(IV)

을 하기 화학식(Ⅷ)

(VIII)

과 반응하여 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 화학식(Ⅳ)의 화합물과 상기 화학식(Ⅷ)의 화합물은 하기의 반응식에 따라 제조될 수 있다.

본 발명은 일 측면에 있어서,

이하 본 발명을 실시 예를 통해 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예가 비록 상세하게 기재된다 하더라도 상기 실시 예는 발명을 예시하기 위한 것이며, 한정하기 위한 것이 아님은 주지의 사실이라 할 것이다.

본 발명에 의해서 분자 내 수소결합 주게를 도입한 결합 부분과 형광을 내는 부분을 융합함으로써 α-아미노산 음이온만을 선택적으로 형광의 현저한 증가를 나타내는 형광 트리플루오로아세토페논 유도체가 제공되었다. 본 발명에 따른 수용체 만의 양자 효율은 0.0078인데 반하여 수용체에 α-아미노산 음이온이 결합하게 되면 양자효율이 0.84로 올라 100배 이상의 형광 증가를 나타내었다.

본 발명은 또한 중성 수용체를 이용하여 공유 결합을 통하여 분자 내 수소 결합에 의해 형광을 조절하여 α-아미노산 음이온을 인지하는 방법을 제공하였다.

본 발명에 의해서, 상기 유도체는 α-아미노산 음이온에 대한 기질 선택성이 높고, 감도가 뛰어나기 때문에 α-아미노산 음이온 검출용 화학센서가 제공되었다.

실시예 1

tert-부틸 2-(3-포밀-4-니트로페녹시)아세테이트의 합성

tert-부틸 브로모 아세테이트 (272 μL, 1.86 mmol), 5-하이드록시-2-니트로벤즈알데히드 (300 mg, 1.79 mmol) , 무수탄산칼륨(256 mg,1.86 mmol)을 아세톤 4.0 ml에 녹인 뒤 70 ℃에서 3 시간 동안 환류 교반하였다. 아세톤을 감압조건에서 제거한 뒤, 디클로로메탄에 녹였다. 유기층을 물로 씻어준 뒤 무수황산나트륨으로 건조하였다. 에틸아세테이트 / 헥산으로 재결정하여 노란색 고체(458 mg, 91%)를 얻었다.

R _f=0.26(에틸아세테이트/헥산=2:8); mp 98.1°C

¹H NMR(300MHz, CDCl₃) : δ10.47(s, 1H), 8.16(d, J=9.0Hz, 1H), 7.19 (dd, J=9.0Hz and 3.0Hz, 1H), 4.67(s, 1H), 1.50(s, 9H); ¹³C NMR(75MHz, CDCl₃) δ 188.8, 167.1, 162.9, 143.6, 134.7, 127.9, 120.1, 114.3, 84.2, 66.5, 28.7;

HRMS (FAB) calcd. for C₁₃H₁₅NO₆(M+H) 282.0978, found 282.0981.

실시예 2

tert -부틸 2-[3-(2,2,2-티리플루오로-1-하이드록시에틸)-4-아미노페녹시]아세테이트의 합성

상기 실시예 1에서 합성한 tert-부틸 2-(3-포밀-4-니트로페녹시)아세테이트(9.3g,33.2mmol)를 촉매 역할을 하는 건조된 세슘플루오라이드를 다이메톡시에탄 (66 mL)에 녹인 후, 온도를 0 ℃로 낮추었다. 여기에 Rupert 시약(TMSCF₃)의 용액을 천천히 첨가한 후 상온에서 5시간 동안 교반하였다. 반응물에 아세톤 (60 ml)과 10% 황산수소나트륨 수용액 (60 ml) 을 넣고 1시간 동안 교반 한 뒤, 감압 증류하여 아세톤을 제거하고 에틸 아세테이트를 사용하여 추출한 후에, 무수 황산마그네슘으로 건조하였다. 이를 실리카겔을 통과하는 관 크로마토그래피 (헥산/에틸아세테이트, 7:3)를 거쳐 10.8g (수율 93%)로 노란색 고체의 생성물을 얻었다.

R _f=0.22 (에틸 아세테이트/헥산 = 2:8); mp 96.3°C;

¹H NMR (300MHz, CDCl₃): δ8.08(d, J=9.3Hz, 1H), 7.42(s, 1H), 6.96 (dd, J= 9.0 Hz and 2.8 Hz, 1H), 6.32 (q, J=12Hz, 1H) 4.61 (s, 1H) 3.81 (s, 1H) 1.50 (s, 9H); ¹³C NMR (75MHz,CDCl₃) δ 167.8, 162.3, 142.5, 133.0, 128.4, 130.1, 126.4, 122.7, 118.9 (q, J=280.0Hz, ?C*OHCF₃), 115.9, 115.8, 84.4, 68.0, 67.5, 67.1, 66.7, (q, J=30.0Hz,-C*OHCF₃), 66.3, 28.6;

¹⁹F(300MHz, CDCl₃) δ ?1.60, ?1.62 (plausibly due to H-bonded cyclic conformers); HRMS (FAB) calcd. for C₁₄H₁₆F₃NO₆(M+H) 352.1008, found 352.1005.

이렇게 얻은 나이트로 화합물 (5.0 g, 14.2 mmol)을 메탄올 (30 ml) 용액에 녹인 후, 10 wt% Pd/C (500 mg) 넣는다. 그 후 수소 가스가 채워진 풍선으로 반응용기를 수소로 채운 상태에서 5시간 동안 교반한다. 반응 완결 후 celite로 여과하여 10% Pd/C을 제거 후 감압 농축하여 흰색 고체 생성물을 95% (4.3 g)로 얻었다.

:R _f=0.28 (에틸아세테이트/헥산=3:7); mp 98.5°C.

¹H NMR (300MHz, CDCl₃): δ6.77?6.70 (m, 3H), 4.72 (q, J=14.8Hz, 2H), 4.44(s, 2H), 1.48 (s, 9H); ¹³C NMR (75MHz, CDCl₃) δ169.1, 152.6, 138.7, 131.3, 127.6, 123.8, 120.1 (q, J=281.3Hz,-COHCF₃), 123.1, 121.6, 117.2, 116.2, 83.2, 72.6, 72.1, 71.7, 71.3 (q, J=33.8Hz,-COHCF₃), 66.9, 28.6; ¹⁹F NMR (300MHz,CDCl₃) δ -1.66, -1.68 (-C(OH)CF₃);

HRMS(FAB) calcd. for C₁₄H₁₈F₃NO₄(M⁺) 322.1266, found 322.1266.

실시예 3

tert -부틸 2-(4-아미노-3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트의 합성

CuCl (77.2mg, 0.78mmol)와 phenanthroline(140 mg, 0.78 mmol)을 톨루엔 (15 ml)에 녹인 뒤 상온에서 10분간 교반한다. Diethylhydrazinodicarboxylate (DEAD-H₂; 687mg, 3.9mmol) 와 무수 탄산칼륨 (4.3 g, 31.2 mmol)을 넣고 다시 5분간 교반한 뒤 상기 실시예 2에서 합성한 tert -부틸 2-[3-(2,2,2-티리플루오로-1-하이드록시에틸)-4-아미노페녹시]아세테이트를 첨가 한 후 90°C, 산소 기류하에서 1시간동안 교반 한 후 상온으로 온도를 낮춘다. 반응 완결 후 celite로 여과하여 이를 실리카겔을 통과하는 관 크로마토그래피 (헥산/에틸아세테이트, 8:2)를 거쳐 3.2 g (수율 64%)로 노란색 고체의 생성물을 얻었다.

R _f=0.57 (에틸아세테이트/헥산=3:7); mp 79.3°C

¹H NMR (300 MHz, CDCl₃): δ7.15(dd, J=2.8Hz and 9.0Hz, 1H) 7.11(m, 1H) 6.70 (d, J=9.1Hz, 1H), 6.30 (s, 2H), 4.60 (s, 2H), 1.49 (s, 9H): ¹³C NMR (75 MHz, CDCl₃): δ167.4, 148.7, 147.8, 127.6, 118.5, 118.4, 114.7, 112.3, 109.6, 82.1, 66.0, 27.5; ¹⁹F (300 MHz, CDCl₃)δ 6.09 (-COCF₃);

HRMS(FAB) calcd. for C₁₄H₁₆F₃NO₄(M+H) 320.1110, found 320.1109.

실시예 4

9,10-비스-(클로로메틸)-안트라센의 합성

안트라센 (1.78 g, 10 mmol)과 디클로로아연(1.64g, 12mmol), 포름알테히드(1.50g, 50mmol)를 20 ml의 1.4-다이옥산에 녹인후 빠르게 교반하면서 진한염산 40 ml를 천천히 첨가 시킨다. 첨가가 끝나면 노란색 작은 고체 파우더가 생긴다. 이 상태로 환류 조건에서 3시간 동안 교반한다. 반응이 끝나면 생성된 노란색 고체를 필터를 통해 걸러주고 100 ml의 물로 씻어준 뒤 건조시킨다. 건조시킨 고체를 80 ml의 톨루엔에 넣은 후 재결정 해준다. 완성된 바늘모양의 노란색 고체를 필터를 통해 걸러준 후, 감압조건에서 건조시켜 순수한 생성물을 64%(1.8g)의 수율로 얻었다.

mp = 256 ℃ R_f = 0.45 (헥산/에틸아세테이트, 8:2); ¹H NMR (300 MHz, d₆-DMSO)δ 8.51 (q, J = 3.4 Hz, 4H), 7.71 (q, J = 3.4 Hz, 4H), 5.87 (s, 4H); ¹³C NMR (75.5 MHz, d₆-DMSO)δ 130.7, 129.2, 126.7, 124.7 MS (FAB) 275(M + H).

실시예 5

9,10-안트라센 디아세토니트릴의 합성

상기 실시예 4에서 합성한 9,10-비스-(클로로메틸)-안트라센 (1.8 g, 6.54 mmol)을 DMSO 20 ml에 녹인 후 나트륨 시아나이드 (1.6 g, 32.7 mmol)을 넣어주고 50 ℃에서 3시간 교반해 준다. 반응이 끝나면 상온으로 식힌후, 200ml의 물을 붓고 상온에서 1시간 더 교반하면 노란색 고체가 생성된다. 생성된 노란색 고체를 필터를 통해 걸러주고 과량의 물로 씻어준다. 아세톤을 이용하여 불순물을 씻어주고 감압조건에서 건조시켜 어두운 노란색 고체를 84%(1.4g) 얻었다.

mp = 335~338 ℃ (ref. mp = 335~338 ℃)

R_f = 0.32 (헥산/에틸 아세테이트, 6:4); ¹H NMR (300 MHz, d₆-DMSO)δ 8.52 (q, J = 3.3 Hz, 4H), 7.76 (q, J = 3.3 Hz, 4H), 5.01 (s, 4H); ¹³C NMR (75.5 MHz, d₆-DMSO)δ 129.2, 126.9, 124.9, 124.6, 119.0, 15.9 MS (FAB) 257(M + H).

실시예 6

9,10-안트라센 디프로필 아세테이트의 합성

상기 실시예 5에서 합성한 9,10-안트라센 디아세토니트릴 (600 mg, 2.34 mmol)을 노말 프로파놀에 녹이고 파라톨루엔설포닉산 (4.45 g, 23.4 mmol)을 첨가한 후 100℃에서 5일 동안 환류 교반한다. 반응이 종결되면 물로 반응을 멈추고 용매를 감압증류를 통해 제거해준다. 디클로로메탄로 생성물을 추출한 후 유기층을 무수 황산 나트륨으로 건조시킨 후 용매를 감압증류하여 디클로로메탄과 헥산 (v/v: 2;3) 조건에서 재결정하여 밝은 노란색 고체를 83 % (735mg) 얻었다.

R_f = 0.32 (Hexanes/EtOAc, 6:4); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃)δ 8.27 (q, J = 1.1 Hz, 4H), 4.47 (q, J = 1.1 Hz, 4H), 4.52 (s, 4H), 3.98 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 1.50 (q, J = 2.3 Hz, 4H), 0.74 (t, J = 7.4 Hz, 6H); ¹³C NMR (75.5 MHz, CDCl₃)δ 171.3, 130.4, 126.9, 125.7, 125.2, 66.6, 34.3, 21.9, 10.3 MS (FAB) 379 (M + H).

실시예 7

9,10-안트라센 디아세틱산의 합성

상기 실시예 6에서 합성한 9,10-안트라센 디프로필 아세테이트 (640 mg, 1.69 mmol)을 테트라하이드로퓨란-물 (1:1) 20mL에 녹이고 리튬 하이드록사이드 (1.42g,33.8mmol)을 첨가한 후 80℃에서 2일간 환류교반한다. 반응이 종결되면 감압하여 테트라하이드로퓨란을 제거한 후 생성물을 물에 녹인다. 디클로로메탄추출을 통해 부가물을 제거해주고 10%염산으로 산성화한 후, 4℃ 냉장고에 하루동안 넣어둔다. 여기서 생성되는 고체를 감압여과하여 건조시키고 생성물을 정량적인 수율(640mg)로 얻었다.

mp = 308 ~ 309 ℃

¹H NMR (300 MHz, d₆-DMSO)δ 12.5 (s, 2H), 8.35 (q, J = 3.3 Hz, 4H), 7.59 (q, J = 3.3 Hz, 4H), 4.65 (s, 4H); ¹³C NMR (75.5 MHz, d₆-DMSO)δ 172.7, 129.9, 127.6, 125.6, 125.3, 33.7 MS (FAB) 295 (M + H).

실시예 8

안트라센 9,10-비스 아세트 아마이드 (tert-부틸 2-(3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트의 합성

상기 실시예 7에서 합성한 9,10-안트라센 디아세트 산 (110 mg, 0.37 mmol)에 타이오닐 클로라이드 (6 ml)를 넣고 아르곤 분위기 하에서 2시간 동안 환류시킨다. 감압 증류로 남은 타이오닐 클로라이드를 제거해 주었다. 상기 실시예 3에서 합성한 tert -부틸 2-(4-아미노-3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트(260 mg, 0.814 mmol)과 무수 염화칼륨(307 mg, 2.22 mmol)을 넣고 테트라하이드로퓨란 용매 (4 ml)를 넣은 뒤 아르곤 분위기하에서 천천히 첨가해준다. 첨가가 끝난 후 상온에서 5시간 동안 교반시킨다. 반응이 완결되면 감압증류로 용매를 제거한다. 클로로포름과 포화 탄산수소나트륨 수용액을 이용하여 추출한 뒤 무수 황산 나트륨으로 건조시켜 준다. 용매를 감압증류시키고 이를 실리카겔을 통과하는 관 크로마토그래피 (클로로포름/에틸아세테이트, 9:1)를 거쳐 242 mg (수율 73%)로 노란색 고체의 생성물을 얻었다.

mp = 259~261 ℃

R_f = 0.32 (헥산/에틸아세테이트, 6:4); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃)δ 10.13 (s, 2H), 8.59 (d, J = 9.5 Hz, 2H), 8.38 (q, J = 3.4 Hz, 4H), 7.62 (q, J = 3.3 Hz, 4H), 7.18-7.15 (m, 2H), 4.89 (s, 4H), 4.45 (s, 4H), 1.45 (s, 18H); ¹³C NMR (75.5 MHz, CDCl₃)δ 170.3, 167.4, 136.6, 131.2, 126.8, 126.6, 125.0, 124.0, 123.7, 117.5, 116.1, 83.1, 66.2, 38.3, 28.2; ¹⁹F NMR (300 MHz, CD₃CN):?4.42 (?COCF₃); HRMS(FAB) calcd. for C₄₆H₄₃F₆N₂O₁₀(M+H) 897.2816, found 897.2822

실시예 9

상기 화합물 An-bis-TFA 1에 대한 형광 적정 테스트

형광 데이터는 포톤 데크니컬 인터네셔널 형광 시스템 (Photon Technical International Fluorescence system) 장치로 기록되었다. 형광 실험은 25℃에서 10 mm 석영 셀에서 수행하였다. 형광센서와 다양한 음이온의 저장 용액은 25℃의 아세토나이트릴 용액에서 제조되었다. 실험용액은 저장용액의 일정량을 취한 후, 2 mL 셀에 희석하여 만들었다. 여기와 방출 슬릿은 2 nm 로 고정하였다.

도 3에서는 377 nm 여기 파장에서 25 ^oC의 아세토나이트릴 용액에서 테트라부틸 암모늄 글리신염을 당량별로 첨가하며 측정한 5 μM 농도의 안트라센 9,10-비스 아세트 아마이드 (tert-부틸 2-(3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트의 형광 방출 변화를 측정하였다. 1당량의 테트라부틸 암모늄 글리신염을 첨가하였을 시 형광의 변화가 최대화되고 1 당량 이상을 첨가할 시 형광 변화가 포화되는 것을 볼 수 있다.

도 4에서는 377 nm 여기 파장과 25 ^oC의 아세토나이트릴 용액에서 α-아미노산 음이온, β-아미노산 음이온, γ-아미노산 음이온, 아세트 산 음이온과 프로필 아민과의 형광 방출 스펙트럼 변화를 측정하였다. β-아미노산 음이온과 γ-아미노산 음이온에 비하여 α-아미노산 음이온을 첨가하였을 시 형광의 변화가 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다.

상기 실시예가 상세하게 기재되었다 할지라도, 상기 실시예는 단지 발명을 예시하기 위한 것이며, 결코 발명을 한정하기 위해서 기재된 것이 아님을 당업자는 명심하여야 하며, 본 발명에 공지기술을 부가, 치환, 또는 생략한 것은 본 발명의 기술적 사상과 권리범위에 속함을 인지하여야 한다.

도 1은 안트라센을 형광물질로 사용하여 잘 알려진 TFA계에 분자 내 수소결합 받게 (hydrogen bond acceptor)로서 -CONHR 기를 도입함으로써 α-아미노산 음이온과 안트라센-TFA 착물 형성하는 컴퓨터 모델링을 나타내는 모식도이다.

도 2는 An-bis-TFA (1)의 흡광도를 보여주는 UV-vis 스펙트럼으로, 상기 스펙트럼은 5 μM, 25 ℃의 아세토나이트릴 용매에서 측정하였다.

도 3은 377 nm여기 파장을 사용하여 25 ^oC, 5 μM 농도의 아세토나이트릴 용액에서 테트라부틸 암모늄 글리신염을 당량별로 첨가하며 측정한 An-bis-TFA의 형광 방출 변화를 측정하였다. 1당량의 테트라부틸 암모늄 글리신염을 첨가하였을 시 형광의 변화가 최대화 되고 1당량 이상을 첨가 할 시 형광 변화가 포화되는 것을 볼 수 있다.

도 4는 5 μM 농도의 An-bis-TFA (1)에 α-아미노산 음이온, β-아미노산 음이온, γ-아미노산 음이온 1 당량과 아세트산 음이온, 프로필 아민을 2 당량 첨가한 후 형광 스펙트럼 변화를 측정하였다.

도 5는 상기 실시예 8에서 합성한 호스트 물질인 An-bis-TFA (1)에 게스트 물질인 글리신 음이온을 0.5당량(b) 1당량(c)을 넣은뒤 ¹⁹F NMR의 변화를 측정하였다.

도 6은 상기 실시예 8에서 합성한 호스트 물질인 An-bis-TFA (1)에 게스트 물질인 글리신 음이온을 1당량(b)을 넣은뒤 ¹H NMR의 변화를 측정하였다.

도 7은 상기 실시예 8에서 합성한 화합물을 이용하여 기질 결합력을 측정하기 위해 글리신 은이온에 대한 열량측정기(isothermal titration calorimetry: ITC)를 이용한 분석을 수행하였다. 테트라부틸암모뉼 글리신을 3.0 mM 아세토나이트릴 용액을 제조하여 주입 주사기에 넣고, 상기 실시예 9에서 합성한 화합물 0.2 mM 아세토나이트릴 용액을 셀 내부에 주입하였다. 셀 내부의 온도를 30℃로 유지하면서 기질인 음이온을 서서히 첨가함에 따라 그에 따른 셀 내부의 열량 변화를 측정하여 열역학적 데이터를 얻을 수 있었고, 이로부터 기질에 관한 결합 세기를 계산하였다.

Claims

하기 화학식(I)로 표현되는 트리플로로아세토페논 유도체 화합물 또는 이들의 염:

여기서, 상기 R₁, R₂ 및 R₃는 H, 선형 또는 가지 달린 C1-C30의 알킬 또는 아릴 및 에스테르로 이루어진 그룹에서 독립적으로 선택되며,

상기 R₄는 -COCF₃를 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 R₂는 수소이고, 상기 R₁ 및 R₃는 독립적으로 H, OH, -OR'COOH 및 -OR'COOR"로 이루어진 그룹에서 선택되며, 여기서 R' 및/또는 R"은 탄소수 1 내지 8의 알킬 또는 아릴인 트리플로로아세토페논 유도체 화합물.
삭제
제2항에 있어서, 안트라센 9,10-비스 아세트 아마이드 (tert-부틸 2-(3-(2,2,2-트리플루오로아세틸)페녹시)아세테이트인 트리플로로아세토페논 유도체 화합물.
하기 화학식 (I)로 표시되는 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물 또는 이들의 염:

(I)

여기서, 상기 R₂는 H 또는 C1-C30의 알킬 또는 아릴이며,

R₄는 -COCF₃이며,

상기 R₁ 및 R₃는 독립적으로 H, OH, -OR'COOH 및 -OR'COOR"로 이루어진 그룹에서 선택되며, 여기서 R' 및/또는 R"은 탄소수 1 내지 8의 알킬 또는 아릴이다.
제5항에 있어서, 상기 화합물은 음이온과 결합시 형광성이 증대되는 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물.
삭제
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 R1 및/또는 R3는 -OCH₂COO^tBu인 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물.
제6항에 있어서, 상기 음이온은 아미노산 음이온인 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물.
제9항에 있어서, 상기 아미노산 음이온은 α-아미노산 음이온인 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물.
하기 화학식 (I)로 표시되는 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물 또는 이들의 염이 결합된 지지체를 포함하는 센서 부재:

(I)

여기서, 상기 R₂는 H 또는 C1-C30의 알킬 또는 아릴이며,

상기 R₄는 -COCF₃이며,

상기 R₁과 R₃는 독립적으로 H 또는 C1-C30의 알킬 또는 아릴 관능기이며, R₁과 R₃ 중 적어도 하나는 지지체 결합성 관능기이다.
제11항에 있어서, 상기 R1 및 R3 중 어느 하나가 -OCH₂COO^tBu이며, 지지체는 실리카인 센서 부재.
하기 화학식(Ⅳ)

(Ⅳ)

를 하기 화학식(Ⅷ)

과 반응시켜 하기 화학식(I)

(I)

여기서,

상기 R₂가 수소이며 R₁ _,및 R₃는 -OCH₂COO^tBu인 페놀인 화합물을 제조하는 방법.
제5항에 따른 형광성 트리플루오로아세토페논 유도체 화합물과 음이온을 반응시키고, 형광성 변화를 측정하여 α-아미노산 음이온을 검출하는 방법.