KR101261470B1

KR101261470B1 - 아황산 이온 선택성을 갖는 레소루핀 레불리네이트를 포함하는 센서 및 이를 이용한 아황산 이온 검출방법

Info

Publication number: KR101261470B1
Application number: KR1020100120831A
Authority: KR
Inventors: 장석규; 최명길; 어수영; 황지영
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2013-05-10
Also published as: US20120135532A1; KR20120059188A

Abstract

본 발명은 아황산 이온선택성을 갖는 레소루핀계 화합물을 포함하는 센서 및 이를 이용한 아황산 이온검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레소루핀계 화합물이 아황산 이온에 의해 레불리닐기가 절단되는 탈보호 반응에 의해 형광 세기가 현저히 증가하여 턴-온 타입의 선택적 형광센서로 사용할 수 있고, 또한, 발색변화를 나타내므로 육안으로 아황산 이온을 검출할 수 있다.

Description

아황산 이온 선택성을 갖는 레소루핀 레불리네이트를 포함하는 센서 및 이를 이용한 아황산 이온 검출방법{Resorufin levulinate having selectivity for sulfite and method for monitoring sulfite using the same}

본 발명은 아황산 이온 선택성을 갖는 레소루핀 레불리네이트를 포함하는 센서 및 이를 이용한 아황산 이온 검출방법에 관한 것이다.

아황산 이온은 식품 및 음료에서 보존제로 널리 사용된다. 아황산 이온 농도를 측정하는 분석 방법의 개발은 소비자 안전을 위해 중요하다. 아황산 이온은 알러지 반응과 식품 불내성 증상과 관련이 있다고 알려져 있다. 아황산 이온이 유발하는 가장 빈번한 증상으로 위장질환 뿐만 아니라 호흡곤란, 천명, 두드러기 같은 천식 및 알러지 타입이 있다. 아황산 이온은 잠재적으로 독성이 있고, 일일섭취허용량이 체중 1kg 당 0.7mg으로 엄격하게 제한하고 있다.

그리하여, 편리한 아황산 이온 분석방법의 개발은 식품 안전 및 품질 조절에 중요하다. 식품 및 음료에서 아황산 이온은 적정법. 크로마토그래피, 전기화학법, 미세관 전기영동 및 플로우 인젝션 분석 같은 일반적인 방법들에 의해 측정된다. 그러나, 아황산 이온 분석을 위한 편리한 방법들은 보통 문제가 있는 시료의 전처리 및 시약 제조를 필요로 하며, 시간이 많이 걸리거나, 통상적인 검사에 적합하지 않은 복잡한 기구를 필요로 한다. 이러한 이유로 광학 센서 및 발색반응물질 같은 보다 편리한 도구들이 많은 연구 주제가 되어왔다.

매우 복잡한 신호화 시스템을 제작함에 있어 케모도시미터(chemodosimeter) 또는 화학물질 프로브의 선택적 화학적 변형에 의한 신호화가 유일하게 사용되어 왔다. 이러한 접근의 대표적인 예로 로다민 하이드라자이드의 가수분해에 의한 Cu2+ 신호화와, 플루오레세인 및 레소루핀의 보로네이트 탈보호에 의한 과산화수소 시각화가 있다. 이외에 성공적으로 고안된 시스템으로, 플루오라이드, 시안화물, 설파이드, 포스페이트, Cu²⁺ 및 Hg²⁺의 신호화를 위한 프로브가 있다.

한편, 레불리닐기는 주로 뉴클레오타이드, 펩타이드 및 당에서 하이드록실기에 대한 보호기로 사용된다. Ono 등은 페닐 모이어티를 보호하고 있는 레불리네이트가 온화한 중성 조건 하에서 아황산 이온에 의해 쉽고 선택적으로 탈보호될 수 있음을 보고한 바 있다(Chem. Lett., 1988, p585). 본 발명자들은 이를 기초로 하여 육안으로 검출할 수 있는 발색 및 형광 신호화를 생성할 수 있는 신규한 아황산 이온 선택적인 프로브를 제작함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 레소루핀계 화합물의 선택적 탈보호를 기반으로 한 아황산 이온의 신규한 발색 또는 형광 신호화 검출 시스템을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:

[화학식 1]

상기 식에서,

R₁ 내지 R₅는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복실, 시아노, 니트로, 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬을 나타내고,

X는 산소원자 또는 황원자이고,

Z는 질소원자를 나타낸다.

본 발명은 또한 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 아황산 이온 검출용 센서를 제공한다:

[화학식 1]

상기 식에서,

X는 산소원자 또는 황원자이고,

Z는 질소원자를 나타낸다.

본 발명은 또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 아황산 이온 검출용 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 아황산 이온을 포함하는 시료를 반응시키는 단계를 포함하는 아황산 이온의 검출방법을 제공한다.

본 발명의 레소루핀계 화합물은 아황산 이온에 의해 선택적 탈보호 반응을 통해 레불리닐기가 방출되면서 형광 세기가 현저히 증가하므로 아황산 이온에 대한 턴-온 타입의 선택적 형광센서로 사용할 수 있다.

또한, 상기 탈보호 반응 시 수용액 내 색깔이 노란색에서 분홍색으로 변하여 육안으로 검출할 수 있다.

도 1은 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M)과 일반 음이온([A^n-]=1.0×10^-3M)의 반응 결과를 도시한 UV-vis 스펙트럼이다.
도 2는 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M)와 음이온들([A^n-]=1.0×10^-3M)의 반응 후 흡광도 비율(A ₅₇₁/A ₃₅₉)을 나타낸 것이다.
도 3은 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(5.0×10^-6M)와 일반 생리적 환경적으로 관련된 음이온들([A^n-]=5.0×10^-4M)의 반응 결과를 도시한 형광 스펙트럼이다(λ_ex= 487 nm).
도 4는 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(5.0×10^-6M)와 일반 생리적 환경적으로 관련된 음이온들([A^n-]=5.0×10^-4M)의 반응 후 588nm에서 형광강도비율(I/I _o)에서의 변화를 나타낸 것이다(λ_ex= 487 nm).
도 5는 중수소화된 아세토니트릴 수용액(D₂O-CD₃CN, 50:50, v/v)에서 레소루핀 레불리네이트(5.0×10^-3M), 레소루핀 레불리네이트+아황산 이온(1.0×10^-1M), 및 레소루핀(5.0×10^-3M)+아황산 이온의 부분 ¹H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M)와 아황산 이온의 UV-vis 적정을 나타낸 것이다.
도 7은 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 공존하는 음이온들([A^n-]=1.0×10^-3M)의 존재 하에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M)-아황산 이온(2.0×10^-4M) 시스템에 대한 경쟁적 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 간섭가능한 음이온(1.0×10^-3M)들의 존재 하에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M)에 의한 아황산 이온(2.0×10^-4M)의 신호화를 나타낸 것으로, a)는 UV-vis 스펙트럼 결과이고, b)는 571nm에서 계산한 흡수율(A ₁ _{+anion+sulfite}/A ₁ _+sulfite)이다.
도 9는 HEPES 완충용액으로 완충된 pH7.0의 10mM 아세토니트릴 수용액(H₂O-CH₃CN=98:2, v/v)에서 본 발명의 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M)와 아황산 이온(1.0×10^-3M)의 시간 별 신호화 거동을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 관한 것이다:

[화학식 1]

상기 식에서,

X는 산소원자 또는 황원자이고,

Z는 질소원자를 나타낸다.

본 발명의 화합물의 치환체 정의에 사용된 용어는 하기와 같다.

"할로겐"은 -F, -Cl, -Br 또는 -I이다.

"알킬"은 다른 기재가 없는 한, 탄소수 1 내지 4, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형의 포화 탄화수소를 가리킨다. C_1-4 알킬기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, 또는 tert-부틸 등이 포함되나, 이들에 제한되지 않는다.

"알콕시"는 다른 기재가 없는 한, 상기 탄소수 1 내지 4, 예를 들어 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 산소원자와 결합한 것을 나타낸다. C_1-4 알콕시기의 예는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 및 부톡시가 포함되나, 이들에 제한되지 않는다.

상기 화학식 1의 화합물의 구체예는

R₁ 내지 R₅는 수소이고,

X는 산소원자를 나타내는 화합물일 수 있다.

상기 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 아황산 이온에 의해 레불리닐기가 방출되는 탈보호 반응을 통해 형광 세기가 증가하므로 아황산 이온을 선택적으로 검출하기 위한 형광센서로 사용할 수 있다.

또한, 상기 탈보호 반응이 수용액 하에서 일어나는 경우, 수용액의 색이 노란색에서 분홍색으로 색깔 변화를 나타내므로 육안으로 아황산 이온을 확인할 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 또한 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 아황산 이온 검출용 센서에 관한 것이다:

[화학식 1]

상기 식에서,

X는 산소원자 또는 황원자이고,

Z는 질소원자를 나타낸다.

상기 화학식 1의 화합물의 구체예는

R₁ 내지 R₅는 수소이고,

X는 산소원자를 나타내는 화합물일 수 있다.

상기 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 아황산 이온에 의해 레불리닐기가 방출되는 탈보호 반응을 통해 형광 세기가 증가하므로 아황산 이온을 선택적으로 검출하기 위한 형광센서로 사용할 수 있다. 하기 반응식 1의 메커니즘에 따르면, 발색 및 형광 신호화는 레소루핀 레불리네이트의 아황산 이온에 의한 선택적 탈보호 때문이다. 레불리네이트의 절단은 레불리네이트의 4번 위치에서 카르보닐 카본으로의 아황산 이온의 초기 공격에 의해 사면체 중간체를 형성하고, 이후 분자내 고리생성은 에스테르 기능기의 절단을 유도한다. 그리하여 생성된 레소루핀은 자신의 특징적인 발색 및 형광 신호화 거동을 나타낸다. 따라서, 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 아황산 이온에 의해 레불리닐기가 방출되는 탈보호 반응을 통해 레소루핀으로 전환되면서 강한 형광성을 나타내고, 노란색에서 분홍색으로 색깔 변화를 나타내는 턴-온 타입의 비색 및 형광 신호화 특성을 나타낸다:

[반응식 1]

본 발명에 따른 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 수용액에서 아황산 이온을 첨가함에 따라 농도의존적으로 588 nm 파장에서 선택적인 형광 증가를 나타내므로 상기 레소루핀계 화합물을 "턴-온(turn-on)" 타입의 형광 프로브(probe)로 사용하여 아황산 이온을 검출할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 F^-, Cl^-, Br^-, I^-, SO₄ ^2-, HPO₃ ^2-, NO₃ ^-, N₃ ^-, AcO^-, ClO₄ ^-, 또는 HCO₃ ^- 등의 음이온에 대해서는 형광 변화를 나타내지 않으나, 아황산 이온과 반응시키면 농도 의존적으로 큰 폭의 형광 변화를 나타낸다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 수용액 내에 아황산 이온 외에 알칼리 금속 이온(Li⁺, Na⁺, K⁺), 알칼리 토금속 이온(Mg²⁺, Ca²⁺), 또는 전이금속 이온 (Fe³⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Ba²⁺, Co²⁺, Cd²⁺) 등이 존재하여도 아황산 이온과 선택적으로 반응하여 큰 폭의 형광 변화를 나타낸다.

또한, 상기 화학식 1의 화합물은 359 및 456 nm에서 적당한 UV-vis 흡수를 나타내나 아황산 이온과의 선택적 반응을 통해 농도 의존적으로 571 nm에서 큰 폭으로 증가된 흡광도를 나타내므로 이를 측정하여 아황산 이온의 신호를 측정할 수도 있다.

또한, 아황산 이온의 검출은 비색 변화를 통해 육안으로도 측정할 수도 있다.

일 구체예에 따르면, 수용액 내에서 본 발명에 따른 화학식 1의 레소루핀계 화합물과 반응하는 아황산 이온의 농도가 증가할수록 노란색에서 분홍색으로의 비색 변화를 나타낸다.

본 발명의 아황산 이온 검출용 센서는 아황산 이온을 검출하고자 하는 시료용액과 혼합하여 아황산 이온의 유무 및 농도를 확인할 수 있는 통상의 키트로 제공될 수 있다.

본 발명은 또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 아황산 이온 검출용 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 아황산 이온 검출용 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물 외에 완충용액을 포함할 수 있다. 완충용액의 종류 및 농도는 특별히 제한되지 아니하나, 상기 아황산 이온 검출용 조성물의 적용 용도에 따라 적절히 변경할 수 있을 것이다. 보다 구체적으로는, pH 7 내지 10의 완충용액일 수 있다. 가장 구체적으로는, HEPES 완충용액으로 완충된 pH 7 내지 10의 아세토니트릴 수용액을 사용할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 아황산 이온을 포함하는 시료를 반응시키는 단계를 포함하는 아황산 이온의 검출방법에 관한 것이다.

본 발명의 화학식 1의 레소루핀계 화합물은 아황산 이온을 수용액 상태에서 검출할 수 있는 "턴-온(turn-on)" 타입의 센서로서 약한 형광을 나타내는 상태에서 아황산 이온을 감지하면 형광의 세기가 증폭되는 사실을 센서화시킨 타입의 센서이며, 반응 속도가 빨라 신속하게 아황산 이온을 검출할 수 있다.

본 발명의 일 구체 예에 따르면, 상기 반응은 약 15분 이내에 완료되므로 신속한 아황산 이온의 검출이 가능하다.

또한, 상기 화학식 1의 레소루핀계 화합물에 의한 아황산 이온의 검출은 수용액 또는 메탄올, 아세토나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 다이메틸설폭사이드, 다이옥세인 등의 유기 용매를 포함하는 혼합 수용액 하에서 실시할 수 있다.

또한, 상기 검출 반응은 산 조건에서는 일어나지 않아, 바람직하게는 pH 7 내지 10의 수용액이 수용액이 좋다. 가장 구체적으로는, HEPES 완충용액으로 완충된 pH 7 내지 10의 아세토니트릴 수용액을 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.

또한, 상기 화학식 1의 레소루핀계 화합물에 의한 아황산 이온의 검출은 형광 강도의 변화를 측정하는 것으로, 아황산 이온의 농도 의존적으로 형광 강도가 증가하므로 이를 측정할 수 있다.

상기 아황산 이온의 검출은 아황산 이온 농도 의존적으로 571 nm에서 큰 폭으로 증가된 흡광도를 나타내므로 이를 측정할 수도 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 레소루핀계 화합물은 아황산 이온과 반응 후 160배 이상의 높은 흡광도 비율을 나타낸다.

또한, 상기 아황산 이온의 검출은 수용액의 비색 변화를 통해 측정할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 레소루핀계 화합물은 아황산 이온과 반응 후 수용액 내 색깔이 노란색에서 분홍색으로 변화하는 것을 육안으로 관찰할 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 실시예 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1> 레소루핀계 화합물의 제조

아황산 이온을 검출하기 위한 레소루핀 화합물의 제조방법은 하기 반응식 2에 간략하게 도시하였다.

[반응식 2]

레소루핀 소듐 염과 레불린산은 Aldrich Chemical Co.에서 구입하였다. 모든 용매들은 분광 등급 수준의 Aldrich Chemical Co. 제품을 사용하였다. ¹H NMR (600 MHz) 및 ¹³C NMR (150 MHz) 스펙트럼은 Varian VNS 스펙트로미터에서 얻었고, 잔류 용매 시그널에 참고하였다. UV-Vis 스펙트럼은 Peltier 온도 제어장치가 장착된 Jasco V-550 스펙트로포토미터를 사용하여 기록하였다. 형광 스펙트럼은 Aminco-Bowman Series 2 스펙트로포토미터에서 측정하였다. 질량 스펙트럼은 Micromass Autospec 질량 스펙트로미터에서 얻었다.

레소루핀 화합물을 제조하기 위해, 디클로로메탄(50 mL)에 녹인 레불린산(500 mg, 4.3 mmol) 현탁액에 옥살릴 클로라이드(oxalyl chloride, 0.82 mL, 8.6 mmol) 및 DMF(15㎕)를 부가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 4시간 동안 교반하고 나서, 휘발성 물질들은 감압 하에서 증류시키고, 진공 펌핑을 통해 건조하였다. 잔류물을 소량의 드라이 디클로로메탄에 용해시켰다. 상기 용액을 레소루핀 소듐 염(300 mg, 1.3 mmol) 및 트리에틸아민(0.54 mL, 3.9 mmol)을 함유하는 분산된 디클로로메탄 용액(50 mL)에 서서히 부가하였다. 12시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 여과하고, 상기 용액 상에 물을 처리하였다. 유기 상을 분리하고, 1M 소듐 바이카보네이트 용액과 물로 세척하고 나서, 증류하여 고체상의 잔류물을 얻었다. 최종 산물은 에틸 아세테이트로부터 결정화하여 정제하였다. 수율은 75%였다.

¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ7.77 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.41 (d, J = 9.8 Hz, 1H), 7.13 (s, 1H), 7.12 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 6.84 (d, J = 9.8 Hz, 1H), 6.30 (s, 1H), 2.89 (m, 2H), 2.83 (m, 2H), 2.23 (s, 3H);

¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ206.1, 186.3, 170.7, 153.5, 149.3, 148.2, 144.3, 135.1, 134.8, 131.2, 131.1, 119.3, 109.7, 107.2, 37.8, 29.8, 28.2;

HRMS (DPI); m/z calcd for C₁₇H₁₃NO₅[M]⁺: 311.0794, found 311.0786.

상기 반응식 2와 같이, 레불리닐 클로라이드와의 반응을 통해 높은 수율로 레소루핀 레불리네이트 유도체를 제조하였다(75%).

<실험예 1> 레소루핀 화합물의 발색 및 형광 거동 측정

pH 7.0의 10mM HEPES 완충용액에서 최소량의 아세토나이트릴(H₂O:CH₃CN=98:2, v/v)을 가용화제로 사용하여 수용액에서 레소루핀 레불리네이트의 발색 신호화 거동을 조사하였다.

레소루핀 레불리네이트는 359 및 456 nm에서 적당한 UV-vis 흡수를 나타냈다. 100 당량의 아황산염(Na₂SO₃)과 반응할 경우, 571 nm에 집중된 강한 흡수 밴드가 나타났다(도 1). 동시에, 레소루핀의 특징인 두드러진 핑크색이 나타나 육안으로 아황산 이온의 비색 검출이 가능하였다.

레소루핀으로의 탈보호에 의한 다른 레소루핀 기반 신호화 시스템에서 보고된 바와 같이, 흡수 프로파일의 변화는 매우 컸다. 아황산 이온의 경우, 571 및 359 nm의 2개의 특징적인 파장에서 흡수율(A ₅₇₁/A ₃₅₉)은 160배 이상 증가하였다.

다른 일반적인 음이온들은 상대적으로 반응이 없으며, 흡수율(A ₅₇₁/A ₃₅₉)은 0.76 (I^-의 경우) 및 1.81 (ClO₄ ^- 의 경우) 의 일정 범위에서 다양하였다(도 2).

다음으로, 아황산 이온에 대한 레소루핀 레불리네이트의 형광 신호화 거동을 측정하였다.

레소루핀 레불리네이트는 584 nm에서 약한 방출을 나타냈다. 그러나, 100 당량의 아황산 이온을 처리한 경우, 588 nm에서 강한 방출이 나타났다(도 3). 588 nm에서 관찰된 형광 증강 인자(fluorescence enhancement factor, I/I _o)는 매우 컸고(57배), UV 램프로 비출 경우 수용액은 검은색에서 짙은 핑크로 극적인 색깔 변화를 나타냈다. 다른 일반 음이온들은 상대적으로 반응이 없으며, 588 nm에서 I/I _o 는 1.08 (F^-) 및 1.88 (ClO₄ ^-)의 일정 범위에서 다양하였다(도 4).

발색 및 형광 신호화는 레소루핀 레불리네이트의 아황산 이온에 의한 선택적 탈보호 때문이다(반응식 1). 레불리네이트의 절단은 레불리네이트의 4번 위치에서 카르보닐 카본으로의 아황산 이온의 초기 공격에 의해 사면체 중간체를 형성하였고, 이후 분자내 고리생성은 에스테르 기능기의 절단을 유도한다. 그리하여 생성된 레소루핀은 자신의 특징적인 발색 및 형광 신호화 거동을 나타냈다.

제안된 아황산 이온에 의한 변형은 NMR, UV-vis 및 형광 측정에 의해 입증되었다.

20 당량의 아황산 이온 하에서 레소루핀 레불리네이트의 ¹H NMR 스펙트럼은 2.1, 2.6-2.7 및 3.0-3.2 ppm 근처의 설포네이트 부산물의 부가적인 잔류 피크를 갖는 레소루핀의 것과 거의 동일하였다 (도 5).

100 당량의 아황산염과 레소루핀 레불리네이트(1.0×10^-5M) 의 상호작용에 의해 얻은 레소루핀 레불리네이트-아황산 이온 시스템의 UV-vis 및 형광 스펙트럼 결과, 레소루핀의 것들과 거의 동일하였다.

아황산 이온 분석을 위한 레소루핀 레불리네이트의 정량적 분석 거동은 UV-vis 적정을 통해 조사하였다.

아황산 이온의 농도가 증가함에 따라, 571nm에서 흡광도는 약 20 당량의 아황산 이온에 대해 지속적으로 증가하였다(도 6). 적정 결과, 아황산 이온 분석을 위한 레소루핀 레불리네이트의 검출 한계는 2% 아세토나이트릴 수용액에서 4.9×10^-5M (4.0 ppm)인 것으로 평가되었다.

<실험예 2> 다른 금속이온 존재 하에서 아황산 이온의 선택적 검출

레소루핀 레불리네이트에 의한 아황산 이온 신호화의 실제적인 응용 가능성은 금속 이온뿐만 아니라 일반적으로 접하는 음이온들과의 경쟁 실험을 통해 확인하였다.

아황산 이온에 대한 레소루핀 레불리네이트의 신호화는 공존하는 5 당량의 대표 음이온들에 의해 유발되지는 않았고(도 7 및 8), 571 nm에서 흡수율(A _{1+Sulfite+Anion}/A _1+Sulfite)이 아이오다이드에 대해서는 0.94, 플루오라이드에 대해서는1.04 의 일정 범위에서 다양한 것과 같이, 다른 음이온들에 의한 간섭이 나타났다.

본 발명의 레소루핀 레불리네이트에 의한 아황산 이온의 신호화는 상대적으로 빠르며 시료 제조 후 15분 이내에 완료되었다(도 9).

이는 고안된 레소루핀 레불리네이트가 수용성 환경에서 아황산 이온 이온을 위한 선택적이고 효율적인 신호화 프로브로 이용될 수 있음을 의미하는 것이다.

요약하면, 레불리네이트의 아황산 이온 선택적인 탈보호를 이용하여 새로운 아황산 이온 선택적인 프로브를 고안하였다. 레소루핀의 대표적인 신호화 모이어티를 사용하여, 명백한 아황산 이온 선택적인 발색 및 형광 신호화 시스템을 구현하였다. 개발된 시스템은 수용성 환경에서 일반 화학적 분석물질에서 아황산 이온의 광학 측정을 위한 편리하고 실용적인 신호화 도구로서 이용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]

상기 식에서,
R₁ 내지 R₅는 수소이고,
X는 산소원자이고,
Z는 질소원자를 나타낸다.
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하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 아황산 이온 검출용 센서:
[화학식 1]

상기 식에서,
R₁ 내지 R₅는 수소이고,
X는 산소원자이고,
Z는 질소원자를 나타낸다.
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하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 아황산 이온 검출용 조성물:
[화학식 1]

상기 식에서,
R₁ 내지 R₅는 수소이고,
X는 산소원자이고,
Z는 질소원자를 나타낸다.
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하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 아황산 이온을 포함하는 시료를 반응시키는 단계를 포함하는 아황산 이온의 검출방법:
[화학식 1]

상기 식에서,
R₁ 내지 R₅는 수소이고,
X는 산소원자이고,
Z는 질소원자를 나타낸다.
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제7항에 있어서,
반응은 pH 7 내지 10의 수용액 하에서 실시되는 아황산 이온의 검출방법.
제9항에 있어서,
수용액은 HEPES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid) 완충용액으로 완충된 아세토니트릴 수용액인 아황산 이온의 검출방법.
제7항에 있어서,
아황산 이온의 검출은 형광 세기의 증가를 측정하는 것인 아황산 이온의 검출방법.
제7항에 있어서,
아황산 이온의 검출은 571 nm에서 흡광도를 측정하는 것인 아황산 이온의 검출방법.
제7항에 있어서,
아황산 이온의 검출은 수용액의 색이 노란색에서 분홍색으로의 변화를 측정하는 것인 아황산 이온의 검출방법.