KR101466800B1 - Mercury ion selective, ratiometric fluorescent chemosensor derived from aromatic amino acid, preparation method thereof and detection method of mercury ion using the same - Google Patents

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Abstract

A mercury ion (Hg^2+) selective and ratiometric fluorescent chemosensor has an excellent combining property with a mercury ion (Hg^2+) compared to a typical fluorescent chemosensor in a 100% aqueous solution and a mixed solution of an aqueous solution-organic solution, and even when other transition metal ions exist, the sensor selectively forms a compound with the mercury ion (Hg^2+) so that the mercury ion (Hg+) can be detected. In addition, by proportionally detecting according to a concentration, not only is a quantitative analysis of the mercury ion (Hg^2+) possible, but also a penetrability in a biological specimen is excellent, an ability to detect the mercury ion (Hg^2+) in a pH range of the biological specimen is excellent, and since detecting the mercury ion (Hg^2+) in the biological specimen is possible, the sensor can be useful in all industrial fields, which require detecting the mercury ion (Hg^2+) having a low concentration, such as a water system including underground water and rivers, and biological specimens.

Description

방향족을 포함하는 아미노산에서 유래되는 수은 이온 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 수은 이온 검출방법{Mercury ion selective, ratiometric fluorescent chemosensor derived from aromatic amino acid, preparation method thereof and detection method of mercury ion using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mercury-ion-selective, proportional fluorescent-sensitized chemical sensor derived from an amino acid containing an aromatic group, a process for producing the same, and a mercury ion detection method using the mercury-ion selective, ratiometric fluorescent chemosensor derived from aromatic amino acid mercury ion using the same}

본 발명은 방향족을 포함하는 아미노산에서 유래되고 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로, 비례적으로 형광 감응하는 화학센서, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출하는 방법에 관한 것이다.
The method of this invention for detecting ions derived and mercury in the amino acid (Hg 2 +) selectively, chemical sensors proportionally fluorescent response, a preparation method thereof, and use them to mercury ions (Hg 2 +) containing an aromatic .

생체 내 주요 물질과 이온들에 대한 새로운 센서의 설계와 연구는 그 동안 활발히 진행되어 왔다. 그 중에서도 최근 초분자(supramolecule) 화학에 대한 이해와 연구는 선택적으로 이온 또는 여러 가지 다른 종류의 게스트 화합물들과 결합할 수 있는 호스트 화합물의 설계에 대하여 큰 가능성을 보여 왔으며, 이러한 초분자 화합물에 형광물질을 도입함으로써 게스트 화합물과의 결합 시 발생되는 형광변화를 이용하여 보다 손쉽게 검출할 수 있는 형광 화학센서(fluorescent chemosensor)의 개발에 대한 연구에 큰 도움을 주고 있다. The design and study of new sensors for the main substances and ions in vivo have been active in the past. In recent years, understanding and research on supramolecule chemistry have shown great potential for the design of host compounds that can selectively bind ions or a variety of other guest compounds, and the use of fluorescent substances in such supramolecular compounds The present invention provides a great advantage in research on the development of a fluorescent chemosensor that can be more easily detected by using fluorescence generated upon binding with a guest compound.

형광이란 특정한 광파장(여기파장)을 갖는 광자가 표지분자(indicator molecule)와 충돌하고, 충돌의 결과로 전자가 고에너지 준위로 여기되면서 일어나는 광화학적 현상이다. 여러 분석방법 중에서 형광을 이용하는 방법은 매우 뛰어난 감도로 인해 10-9 M 농도에서도 신호를 관찰할 수 있는 큰 장점을 가지고 있어 많이 활용되고 있는 방법이며, 최근에는 이러한 성질을 이용하여 양이온, 음이온 그리고 중성 유기 분자들의 검출용 형광 화학 센서에 응용되는 연구들이 발표되고 있다(비특허문헌 1).
Fluorescence is a photochemical phenomenon that occurs when a photon with a specific wavelength (excitation wavelength) collides with an indicator molecule and the electrons are excited to a high energy level as a result of the collision. Among the various analytical methods, the fluorescence method has been widely used because it has a great advantage of observing the signal even at a concentration of 10 -9 M due to its excellent sensitivity. In recent years, using this property, Studies have been reported on fluorescent chemical sensors for the detection of organic molecules (Non-Patent Document 1).

근래에, 대양과 화산에 의한 방출(비특허문헌 2), 금채광(비특허문헌 3), 또는 고체 폐기물 소각에 의한 수은 오염은 면역계, 유전자, 신경계에 대한 극심한 독성 때문에 큰 이슈가 되고 있으며, 이러한 수은은 실제로 매우 위험한 맹독성 오염물질로서 주변 환경 속에 많이 존재하고 있다. 수은은 주로 물에 잘 용해되는 이온형태(Hg2+)로 전환되어 수질 오염을 일으키며, 이렇게 오염된 수질에 생존하는 어류, 또는 수질을 이용하여 생산되는 농산물에 쉽게 축적된다. 수은 이온은 먹이 사슬을 통해 인간에게까지 축적이 이루어지며, 먹이사슬의 마지막 단계인 인간에게 축적되는 오염량은 상당히 높은 수준이다. 그러므로 수용액 상에 존재하는 수은의 함량을 잘 모니터링 하는 것이 인류의 건강을 지키는 중요한 활동 중 하나가 될 수 있다. 따라서, 수용액에서 잘 녹고 수은 이온(Hg2 +)에 대해서 강한 결합력과 선택성을 갖는 새로운 수은 화학센서의 개발에 큰 관심이 모아지고 있다.
In recent years, mercury contamination by ocean and volcanic emission (non-patent document 2), gold mining (non-patent document 3), or solid waste incineration has become a big issue due to extreme toxicity to immune system, gene, This mercury is actually a very dangerous, highly toxic pollutant, and is present in many environments. Mercury is converted to ionic form (Hg 2+ ), which is mainly soluble in water, causing water pollution and accumulating readily in agricultural products produced using water or water that survives in such contaminated water. Mercury ions accumulate in humans through the food chain, and the amount of pollution accumulated in humans at the end of the food chain is quite high. Therefore, monitoring the content of mercury present in aqueous solution can be one of the important activities of human health. Therefore, there is a great interest in the development of a new mercury chemical sensor which is well soluble in aqueous solution and has strong binding force and selectivity to mercury ions (Hg 2 + ).

종래, 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 인식하는 다양한 화학센서들이 보고되었다. 예를 들면, 레이시오메트라이(ratiometry) 방법을 이용하여 선택적인 형광 변화를 관찰하는 방법이 발표된 바 있으며(비특허문헌 4), 인광을 이용한 수은 이온(Hg2 +) 검출센서가 보고된 바 있다(특허문헌 1). 또한, 형광 화학센서를 이용한 수은 이온(Hg2 +) 검출방법이 알려져 있다(특허문헌 2 내지 7, 비특허문헌 5).
Various chemical sensors that selectively recognize mercury ions (Hg < 2 + & gt ; ) have been reported. For example, a method of observing selective fluorescence changes using a ratiometry method has been disclosed (Non-Patent Document 4), and a mercury ion (Hg 2 + ) detection sensor using phosphorescence has been reported (Patent Document 1). Further, a mercury ion (Hg 2 + ) detection method using a fluorescence chemical sensor is known (Patent Documents 2 to 7, Non-Patent Document 5).

그러나 상기 방법들은 수은 이온(Hg2 +)의 검출은 가능하나, 레이시오메트라이 방법을 이용한 경우, 수은 이온(Hg2 +)에 대한 선택성이 있다고 보고되었으나, 약 4배의 정도의 경미한 레이시오메트라이 거동을 나타내며, 화합물의 제조과정이 매우 복잡하고, 또한 니켈 및 구리 이온에 많은 영향을 받는 문제점이 있다. 또한, 인광을 이용한 수은 이온(Hg2 +) 검출센서는 ppm 단위 미만의 낮은 농도로 수은 이온(Hg2 +)에 오염된 시료의 경우, 수은 이온(Hg2 +) 검출하지 못하는 문제가 있다. 나아가, 종래의 알려져 있는 형광 화학센서 또한 인광을 이용한 수은 이온(Hg2 +) 검출센서와 마찬가지로, ppm 단위 미만의 낮은 농도의 수은 이온(Hg2 +)을 검출하지 못하는 경우가 대부분이며, 유기용매를 사용해야 하거나, 다른 금속이온의 간섭을 받는 등의 문제로 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 검출하지 못하는 경우가 많다.
However, the methods of mercury ions (Hg 2 +) of the detection is possible but, in the case where the Lacey Ome tri method, mercury ions (Hg 2 +) but reported that the selectivity for, slight Lacey a degree of about 4 times the OME tri And the manufacturing process of the compound is very complicated, and there is also a problem that it is greatly affected by nickel and copper ions. Further, mercury ion (Hg 2 + ) detection sensor using phosphorescence has a problem that mercury ion (Hg 2 + ) can not be detected in a sample contaminated with mercury ion (Hg 2 + ) at a concentration lower than ppm unit. Furthermore, most as in the conventional known fluorescent chemical sensor also mercury ions (Hg 2 +) detection sensor using phosphorescence, which, if not detecting a low concentration of the mercury ion (Hg 2 +) of less than ppm unit, and an organic solvent (Hg < 2 + & gt ; ) can not be selectively detected due to problems such as the use of a metal ion or the interference of other metal ions.

한편, 아미노산을 이용한 중금속 형광 센서를 합성하여 여러 종류의 전이금속을 검출하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 형광 아미노산 센서는 아래에 나와 있는 몇 가지 측면에서 많은 관심을 받고 있다. 천연 아미노산을 포함하는 형광 센서는 고체상 합성법을 이용하여 빠른 시간 내에 비교적 손쉽게 합성을 할 수 있으며, 여러 가지 아미노산의 조합을 이용하여, 원하는 금속 이온에 대한 선택성과 감도를 조절할 수 있다. 또한, 생리적 조건과 유사한 수용액에 잘 녹기 때문에 유기 용매를 쓰지 않아도 사용이 용이하므로 환경 친화적이며, 그 결합능력이 매우 우수한 점이 기존 형광 화학 센서와 차별화된 점이라 할 수 있다. 나아가, 합성된 형광 아미노산 센서를 고체상 장치에 손쉽게 결합시킬 수 있고, 중금속 흡착 센싱 등의 응용이 가능하다.
On the other hand, researches have been actively conducted to detect various kinds of transition metals by synthesizing heavy metal fluorescent sensors using amino acids. Fluorescent amino acid sensors have received a lot of attention in the following aspects. Fluorescence sensors containing natural amino acids can be synthesized relatively easily in a short time using a solid phase synthesis method, and the selectivity and sensitivity for a desired metal ion can be controlled by using various combinations of amino acids. In addition, since it is well soluble in an aqueous solution similar to physiological conditions, it is environmentally friendly since it is easy to use without the use of an organic solvent, and its excellent bonding ability is different from existing fluorescent chemical sensors. Further, the synthesized fluorescent amino acid sensor can be easily bonded to a solid-phase device, and application such as heavy metal adsorption sensing can be applied.

이에, 본 발명자들은 금속 이온 중 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 검출할 수 있는 센서를 개발하던 중, 방향족을 포함하는 아미노산으로부터 유래된 화합물이 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 수은 이온(Hg2 +) 농도에 따라 비례 검출되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have developed a sensor capable of selectively detecting mercury ions (Hg 2 + ) among metal ions, and have found that a compound derived from an amino acid containing an aromatic selectively detects mercury ions (Hg 2 + ) (Hg < 2 + & gt ; ) concentration, and completed the present invention.

대한민국 등록특허 제10-1031314호;Korean Patent No. 10-1031314; 대한민국 등록특허 제10-0862606호;Korean Patent No. 10-0862606; 대한민국 등록특허 제10-0816200호;Korean Patent No. 10-0816200; 대한민국 등록특허 제10-0930969호;Korean Patent No. 10-0930969; 대한민국 등록특허 제10-0028274호;Korean Patent No. 10-0028274; 대한민국 등록특허 제10-0007112호;Korean Patent No. 10-0007112; 대한민국 등록특허 제10-0007113호.Korean Patent No. 10-0007113.

A. P. de Silva., et al., Chem. Rev. 97,(1997), 1515;A. P. de Silva., Et al., Chem. Rev. 97, (1997), 1515; Renzoni, A., et al., Environ. Res. 77,(1998), 68;Renzoni, A., et al., Environ. Res. 77, (1998), 68; Malm, O., et al., Environ. Res. 77,(1998), 73;Malm, O., et al., Environ. Res. 77, (1998), 73; Elizabeth. M., et al., J. Materials. Chem. 15,(2005), 2778;Elizabeth. M., et al., J. Materials. Chem. 15, (2005), 2778; Pil Seung. K., et al., J. Kor. Chem. Soc. 54,(2010), 451.Pil Seung. K., et al., J. Kor. Chem. Soc. 54, (2010), 451.

본 발명의 목적은 방향족을 포함하는 아미노산에서 유래되는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a mercury ion (Hg 2 + ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor derived from an amino acid containing an aromatic group.

본 발명의 다른 목적은 상기 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the mercury ion (Hg 2 + ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서를 이용한 수은 이온(Hg2 +) 형광 검출방법을 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a mercury ion (Hg 2 + ) fluorescence detection method using the mercury ion (Hg 2 + ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서를 제공한다:The present invention provides a mercury ion (Hg 2 + ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor represented by the following formula:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013062346548-pat00001
Figure 112013062346548-pat00001

(상기 화학식 1에 있어서, R1, R2 및 R3은 본 명세서에서 정의한 바와 같다).
(Wherein R 1 , R 2 And R < 3 > are as defined herein.

또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,Also, as shown in the following Reaction Scheme 1,

화학식 3으로 표시되는 아미노산 화합물을 화학식 2로 표시되는 고체상 화합물에 도입하여 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계 (단계 1);Introducing the amino acid compound represented by formula (3) into the solid phase compound represented by formula (2) to prepare a compound represented by formula (4) (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 화학식 4의 화합물을 피페리딘과 반응시켜 Fmoc-기가 제거된 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2);Reacting the compound of Formula 4 prepared in Step 1 with piperidine to prepare a compound represented by Formula 5 in which the Fmoc group is removed (Step 2);

상기 단계 2에서 제조된 화학식 5의 화합물을 화학식 6으로 표시되는 화합물과 반응시켜 화학식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 3); 및Reacting the compound of formula (5) prepared in step 2 with a compound of formula (6) to prepare a compound of formula (7) (step 3); And

상기 단계 3에서 제조된 화학식 7의 화합물을 무기산과 반응시켜 고체상이 제거된 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서의 제조방법을 제공한다:(Hg < 2 + >), which comprises reacting a compound of formula (7) prepared in step 3 with an inorganic acid to prepare a compound represented by formula (1) A method of manufacturing a proportional fluorinated chemical sensor is provided:

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013062346548-pat00002
Figure 112013062346548-pat00002

(상기 반응식 1에 있어서, R1, R2, R3, R3', Fmoc 및

Figure 112013062346548-pat00003
은 본 명세서에서 정의한 바와 같다).
(In the above Reaction Scheme 1, R 1 , R 2 , R 3 , R 3 ' , Fmoc and
Figure 112013062346548-pat00003
Are as defined herein.

나아가, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 검출하는 형광 감응 화학센서를 수은 이온(Hg2 +) 유무를 판별하고자 하는 대상시료에 투입시키는 단계(단계 1); 및Furthermore, the present invention comprises: input the target sample to be determined with a mercury ion (Hg 2 +) selective fluorescence-sensitive chemical sensor mercury ions (Hg 2 +) for detecting the presence of the formula (1) (Step 1) ; And

상기 단계 1의 대상시료 내에 존재하는 수은 이온(Hg2 +)과 화학식 1의 화합물의 반응 생성물이 발생시키는 형광 신호를 측정하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출하는 단계(단계 2)를 포함하는 수은 이온(Hg2 +) 검출 방법을 제공한다.
(Step 2) of detecting a mercury ion (Hg 2 + ) by measuring a fluorescence signal generated by a reaction product of a mercury ion (Hg 2 + ) present in the target sample of the step 1 and a compound of the formula Mercury ion (Hg < 2 + & gt ; ) detection method.

본 발명에 따른 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서는 100 % 수용액 및 수용액-유기용액의 혼합용액에서 종래의 형광 감응 화학센서에 비해 수은 이온(Hg2 +)과의 결합성이 우수하고, 다른 전이금속 이온의 존재 하에서도 선택적으로 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 형성하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출이 가능하다. 또한, 농도에 따라 비례적으로 검출함으로써, 수은 이온(Hg2 +)의 정량 분석이 가능할 뿐만 아니라, 생체시료에 침투성이 뛰어나고 생체 시료의 pH 범위에서 수은 이온(Hg2 +) 검출능이 우수하여 생체시료 내에서의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 가능하므로, 지하수, 하천과 같은 수계 환경 및 생체시료 등의 낮은 농도의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 요구되는 전반적인 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
The mercury ion selective (Hg 2 + ) selective and proportional fluorescence sensitized chemical sensor according to the present invention is superior in the combination of a 100% aqueous solution and an aqueous solution-organic solution with a mercury ion (Hg 2 + ) (Hg 2 + ) can be detected by forming a complex with mercury ions (Hg 2 + ) selectively even in the presence of other transition metal ions. In addition, it is possible to quantitatively analyze mercury ions (Hg 2 + ) by detecting proportionally according to the concentration, and is excellent in permeability to biological samples and excellent in the ability to detect mercury ions (Hg 2 + ) in the pH range of biological samples, Since mercury ions (Hg 2 + ) can be detected in a sample, it can be usefully used in general industrial fields requiring detection of a low concentration mercury ion (Hg 2 + ) such as a water environment such as ground water and a river and a biological sample have.

도 1은 실시예 1 화합물의 수은 이온(Hg2 +) 복합체의 ESI-MS 스펙트럼이다.
도 2는 전이 금속 이온 종류에 따른 실시예 1 화합물-금속 이온 복합체의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 3은 전이 금속 이온 종류에 따른 실시예 2 화합물-수은 이온 복합체의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 4는 전이 금속 이온 종류에 따른 실시예 4의 화합물-금속 이온 복합체의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 5는 전이금속 이온 종류별 각 테스트 용액의 형광 스펙트럼에 있어서 실시예 1에서 제조된 화합물의 383 nm 파장의 형광 변화에 대한 480 nm 파장의 형광 변화의 비율을 계산한 그래프이며, 도 3에서 나타내는 부호는 하기와 같다.

Figure 112013062346548-pat00004
: 실시예 1 화합물의 형광 변화 비율값;
Figure 112013062346548-pat00005
: 실시예 1 화합물과 수은 이온의 혼합시료의 형광 변화 비율값;
Figure 112013062346548-pat00006
: 실시예 1 화합물과 금속 이온의 혼합시료의 형광 변화 비율값; 및
Figure 112013062346548-pat00007
: 실시예 1 화합물, 금속 이온 및 수은 이온의 혼합시료의 형광 변화 비율값.
도 6은 수은 이온(Hg2 +) 농도 변화에 따른 실시예 1 화합물-수은 이온 복합체의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 7은 수은 이온(Hg2 +) 농도 변화에 따른 실시예 4 화합물-수은 이온 복합체의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 8은 수은 이온(Hg2 +)에 따른 몰분율을 이용한 실시예 1 화합물과 수은 이온(Hg2 +)에 대한 Job's plot 그래프이다.
도 9는 수은 이온(Hg2 +)의 농도 변화에 따른 실시예 1 화합물의 384 nm의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 10은 pH 변화에 따른 실시예 1 화합물-수은 이온(Hg2 +) 복합체의 형광 변화를 나타낸 형광 스펙트럼이다.
도 11은 HeLa 세포 내에서의 실시예 1 화합물의 침투 및 세포 내에서 형성된 수은 이온(Hg2 +)과의 복합체를 공초점 현미경(confocal microscopy) 촬영 사진이며, 도 8에서 나타내는 부호는 하기와 같다.
(A): HeLa 세포의 사진;
(B): 실시예 1의 화합물이 침투한 HeLa 세포의 사진; 및
(C): 세포 내에서 침투한 실시예 1 화합물과 수은 이온(Hg2 +)이 복합체를 형성한 HeLa 세포의 사진.1 is an ESI-MS spectrum of a mercury ion (Hg 2 + ) complex of the compound of Example 1. Fig.
FIG. 2 is a fluorescence spectrum showing the change in fluorescence of the compound-metal ion complex of Example 1 according to the type of transition metal ions. FIG.
FIG. 3 is a fluorescence spectrum showing the change in fluorescence of the compound-mercury ion complex of Example 2 according to the type of transition metal ion.
4 is a fluorescence spectrum showing fluorescence change of the compound-metal ion complex of Example 4 according to the type of transition metal ion.
FIG. 5 is a graph showing the fluorescence spectra of the test solutions for each type of transition metal ion and the ratio of the fluorescence change at a wavelength of 480 nm to the fluorescence change at a wavelength of 383 nm of the compound prepared in Example 1, Is as follows.
Figure 112013062346548-pat00004
: Fluorescence change ratio value of Example 1 compound;
Figure 112013062346548-pat00005
: Fluorescence change ratio value of the mixed sample of Example 1 compound and mercury ion;
Figure 112013062346548-pat00006
: The fluorescence change ratio value of the mixed sample of Example 1 compound and metal ion; And
Figure 112013062346548-pat00007
: The fluorescence change ratio value of the compound of Example 1, metal ion, and mercury ion.
6 is a fluorescence spectrum showing the change in fluorescence of the compound of Example 1-mercury ion complex according to the change of mercury ion (Hg 2 + ) concentration.
FIG. 7 is a fluorescence spectrum showing the change in fluorescence of the compound-mercury ion complex of Example 4 according to a change in mercury ion (Hg 2 + ) concentration.
Figure 8 is a Job's plot graph for Example 1 compound and the ionic mercury (Hg + 2) with the mole fraction of the mercury ion (Hg + 2).
9 is a fluorescence spectrum showing the fluorescence change of 384 nm of the compound of Example 1 according to the concentration change of the mercury ion (Hg 2 + ).
10 is a fluorescence spectrum showing fluorescence change of the compound-mercury ion (Hg 2 + ) complex according to Example 1 according to pH change.
11 is a confocal microscopic photograph of the complex of the compound of Example 1 in HeLa cells with the mercury ion (Hg 2 + ) formed in the cell, and the symbols shown in FIG. 8 are as follows .
(A): photograph of HeLa cells;
(B): photograph of HeLa cells infiltrated with the compound of Example 1; And
(C): Photo of HeLa cells complexed with mercury ions (Hg 2 + ) in Example 1 penetrating into cells.

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

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서를 제공한다:The present invention provides a mercury ion (Hg 2 + ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor represented by the following formula:

Figure 112013062346548-pat00008
Figure 112013062346548-pat00008

상기 화학식 1에 있어서,In Formula 1,

R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시 또는 C1-C4의 직쇄 또는 측쇄 알콕시이고;R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, hydroxy or C 1 -C 4 linear or branched alkoxy;

R3은 수소, -NR4R5 또는 -OR6이고, 이때, 상기 R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소; C1-C4의 직쇄 또는 측쇄 알킬; 할로겐; 비치환 또는 아민으로 치환된 아릴이거나, 또는 이들이 결합되어 있는 N과 함께 N, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 헤테로원자를 포함하는 5원 내지 6원의 헤테로아릴을 형성할 수 있고; 및R 3 is hydrogen, -NR 4 R 5 or -OR 6 , wherein R 4 and R 5 are independently from each other hydrogen; C 1 -C 4 linear or branched alkyl; halogen; An aryl which is unsubstituted or substituted with an amine, or a 5-to 6-membered heteroaryl containing at least one hetero atom selected from the group consisting of N, O and S together with N to which they are bonded, ; And

R6은 수소 또는 C1-C4의 직쇄 또는 측쇄 알킬이다.
R 6 is a straight or branched chain alkyl of hydrogen or C 1 -C 4.

바람직하게는,Preferably,

상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시이고;Wherein R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, hydroxy, methoxy, ethoxy or propoxy;

R3은 수소, -NR4R5 또는 -OR6이고, 이때, 상기 R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 페닐이거나, 또는 이들이 결합되어 있는 N과 함께 피리디닐을 형성할 수 있고; 및R 3 is hydrogen, -NR 4 R 5 or -OR 6 wherein R 4 and R 5 are independently of each other hydrogen, methyl, ethyl, propyl, fluoro, chloro, bromo or phenyl, Lt; / RTI > together with the N to form pyridinyl; And

R6은 수소, 메틸 또는 에틸이다.
R < 6 > is hydrogen, methyl or ethyl.

보다 바람직하게는,More preferably,

상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시 또는 메톡시이고;R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, hydroxy or methoxy;

R3은 수소, -NR4R5 또는 -OR6이고, 이때, 상기 R4 및 R5는 서로 독립적으로, 수소, 메틸, 에틸, 클로로 또는 페닐이거나, 또는 이들이 결합되어 있는 N과 함께 피리디닐을 형성할 수 있고; 및R 3 is hydrogen, -NR 4 R 5 or -OR 6 wherein R 4 and R 5 are independently of each other hydrogen, methyl, ethyl, chloro or phenyl, or together with N, to which they are attached, pyridinyl Lt; / RTI > And

R6은 수소 또는 메틸이다.
R < 6 > is hydrogen or methyl.

가장 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서는 다음과 같다:Most preferably, the mercury ion (Hg < 2 + & gt ; ) selective, proportional fluorescent sensitized chemical sensor represented by Formula 1 is as follows:

(1) (S)-3-(4-하이드록시페닐)-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드;(1) (S) -3- (4-hydroxyphenyl) -2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide;

(2) (S)-3-페닐-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드;(2) (S) -3-phenyl-2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide;

(3) (S)-3-(3,4-다이하이드록시페닐)-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드; 또는(3) (S) -3- (3,4-Dihydroxyphenyl) -2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide; or

(4) (S)-3-(3,4-다이메톡시페닐)-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드.
(4) (S) -3- (3,4-Dimethoxyphenyl) -2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide.

본 발명은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,As shown in the following Reaction Scheme 1,

화학식 3으로 표시되는 아미노산 화합물을 화학식 2로 표시되는 고체상 화합물에 도입하여 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계 (단계 1);Introducing the amino acid compound represented by formula (3) into the solid phase compound represented by formula (2) to prepare a compound represented by formula (4) (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 화학식 4의 화합물을 피페리딘과 반응시켜 Fmoc-기가 제거된 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2);Reacting the compound of Formula 4 prepared in Step 1 with piperidine to prepare a compound represented by Formula 5 wherein the Fmoc group is removed (Step 2);

상기 단계 2에서 제조된 화학식 5의 화합물을 화학식 6으로 표시되는 화합물과 반응시켜 화학식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 3); 및Reacting the compound of formula (5) prepared in step 2 with a compound of formula (6) to prepare a compound of formula (7) (step 3); And

상기 단계 3에서 제조된 화학식 7의 화합물을 무기산과 반응시켜 고체상이 제거된 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서의 제조방법을 제공한다:(Hg < 2 + >), which comprises reacting a compound of formula (7) prepared in step 3 with an inorganic acid to prepare a compound represented by formula (1) A method of manufacturing a proportional fluorinated chemical sensor is provided:

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013062346548-pat00009
Figure 112013062346548-pat00009

(상기 반응식 1에 있어서, R3'은 -NR4- 또는 -O-이고;(In the above Reaction Scheme 1, R 3 ' is -NR 4 - or -O-;

R1, R2, R3 및 R4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고;R 1 , R 2 , R 3, and R 4 are as defined in Formula 1;

Fmoc는 플루오레닐메틸옥시카보닐(Fluorenylmethyloxycarbonyl)이고; 및Fmoc is fluorenylmethyloxycarbonyl; And

Figure 112013062346548-pat00010
은 고체상이다).
Figure 112013062346548-pat00010
Is a solid phase).

이하, 본 발명에 따른 상기 화학센서의 제조방법을 각 단계별로 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing the chemical sensor according to the present invention will be described in more detail.

먼저, 본 발명에 따른 상기 단계 1은 화학식 3으로 표시되는 아미노산 화합물을 화학식 2로 표시되는 고체상 화합물에 도입하여 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다. 보다 구체적으로는 고체상을 포함하는 화학식 2의 화합물과 화학식 3으로 표시되는 방향족을 포함하는 아미노산 화합물의 커플링 반응을 수행하여 고체상 화합물이 도입된 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.
First, the step 1 according to the present invention is a step of preparing a compound represented by the formula (4) by introducing an amino acid compound represented by the formula (3) into a solid compound represented by the formula (2). More specifically, the coupling reaction between the compound of formula (2) containing a solid phase and the amino acid compound containing aromatic compounds of formula (3) is carried out to prepare a compound represented by formula (4) into which a solid compound is introduced.

이때, 상기 단계 1의 화학식 2로 표시되는 고체상 화합물의 고체상으로는 예를 들면, 아마이드가 연결된 메틸벤조하이드릴아민(MBHA) 수지, 왕(Wang) 수지, 폴리에틸렌글리콜-폴리스틸렌(PEG-PS) 수지, 실리카 나노입자, 티타늄옥사이드 나노 입자, 키토산 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
Examples of the solid phase of the solid compound represented by the formula (2) in the step 1 include methylbenzohydrillamine (MBHA) resin, Wang resin, polyethylene glycol-polystyrene (PEG-PS) Silica nanoparticles, titanium oxide nanoparticles, chitosan, and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 커플링 반응은 벤조트리아졸-1-일-옥시-트리스(다이메틸아미노)-포스포니움 헥사플루오로포스페이트(Py-BOP), 1-하이드록시-벤조트리아졸(HBTU), 1-하이드록시-7-아자-벤조트리아졸(HATU), 하이드록시 벤조트리아졸(HOBt), 디사이클로헥실카르보디이미드(DCC), 다이이소프로필카르보디이미드(DIC), 1-에틸-3-(3-다이메틸아미노프로필)카르보이이미드(EDC), 카르보닐디이미다졸(CDI) 등을 커플링 시약으로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 다이이소프로필카르보디이미드(DIC)와 하이드록시 벤조트라이아졸(HOBt)을 함께 사용할 수 있다.
The coupling reaction can also be carried out in the presence of a base such as benzotriazol-1-yl-oxy-tris (dimethylamino) -phosphonium hexafluorophosphate (Py-BOP), 1 -hydroxy-benzotriazole Hydroxy-7-aza-benzotriazole (HATU), hydroxybenzotriazole (HOBt), dicyclohexylcarbodiimide (DCC), diisopropylcarbodiimide (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC), carbonyldiimidazole (CDI) and the like can be used as a coupling reagent, and preferably diisopropylcarbodiimide (DIC) and hydroxybenzotri Azole (HOBt) can be used together.

다음으로, 본 발명에 따른 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 화학식 4의 화합물을 피페리딘과 반응시켜 Fmoc-기가 제거된 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.
Step 2 according to the present invention is a step of reacting the compound of Formula 4 prepared in Step 1 with piperidine to prepare a compound represented by Formula 5 wherein the Fmoc group is removed.

다음으로, 본 발명에 따른 단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 화학식 5의 화합물을 화학식 6으로 표시되는 화합물과 반응시켜 화학식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다. 보다 구체적으로, 상기 단계 2에서 제조된 화학식 5의 화합물과 화학식 6의 화합물을 상온, 아민 염기 존재 하에서 반응시켜 화학식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.Step 3 according to the present invention is a step of preparing a compound represented by the formula (7) by reacting the compound of the formula (5) prepared in the above step 2 with the compound represented by the formula (6). More specifically, the compound of Formula 5 and the compound of Formula 6 prepared in Step 2 are reacted at room temperature in the presence of an amine base to prepare a compound represented by Formula 7.

이때, 상기 아민 염기로는 예를 들면, 트라이에틸아민, 다이이소프로필에틸아민, 피리딘, N,N-다이메틸아미노피리딘 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The amine base includes, for example, triethylamine, diisopropylethylamine, pyridine, N, N-dimethylaminopyridine, and the like, but is not limited thereto.

다음으로, 본 발명에 따른 단계 4는 상기 단계 3에서 제조된 화학식 7의 화합물을 무기산과 반응시켜 고체상이 제거된 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.Next, step 4 according to the present invention is a step of reacting the compound of formula (7) prepared in step 3 with an inorganic acid to prepare a compound represented by formula (1) wherein the solid phase is removed.

이때, 상기 무기산으로는 예를 들면, 염산, 불산, 포름산, 트라이플루오로아세트산 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 트라이플루오로아세트산과 증류수를 부피 대비 85-99 : 1-15로 혼합한 무기산 수용액을 사용할 수 있다.
At this time, examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, hydrofluoric acid, formic acid, and trifluoroacetic acid. Preferably, an inorganic acid aqueous solution obtained by mixing trifluoroacetic acid and distilled water at a ratio of 85: 99: 1-15 by volume can be used.

나아가, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 검출하는 형광 감응 화학센서를 수은 이온(Hg2 +) 유무를 판별하고자 하는 대상시료에 투입시키는 단계(단계 1); 및Further, the present invention provides a method for detecting mercury ions (Hg 2 + ), comprising the steps of: (1) inputting a fluorescent sensitized chemical sensor for selectively detecting mercury ions (Hg 2 + ) represented by the following formula (1) ; And

상기 단계 1의 대상시료 내에 존재하는 수은 이온(Hg2 +)과 상기 화학식 1의 화합물의 반응 생성물이 발생시키는 형광 신호를 측정하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출하는 단계(단계 2)를 포함하는 수은 이온(Hg2 +) 검출 방법을 제공한다:(Step 2) of detecting a mercury ion (Hg 2 + ) by measuring a fluorescence signal generated by the reaction product of the mercury ion (Hg 2 + ) present in the target sample of the step 1 and the compound of the formula (Hg < 2 + & gt ; ) detection method comprising:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013062346548-pat00011
Figure 112013062346548-pat00011

(상기 화학식 1에 있어서, R1, R2 및 R3은 상기 화힉식 1에서 정의한 바와 같다).
(Wherein R 1 , R 2 And R < 3 > are the same as defined in the above formula (1)).

이하, 상기 검출방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the detection method will be described in detail for each step.

본 발명에 따른 상기 단계 1은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 수은 이온(Hg2+) 유무를 판별하고자 하는 대상시료에 투입하여 반응시키는 단계로서, 보다 상세하게는 수은 이온(Hg2+) 유무를 판별하고자 하는 대상시료에 형광 감응 화학센서인 상기 화학식 1의 화합물을 투입한 다음, 대상시료 상에 존재하는 수은 이온(Hg2 +)과 화학식 1의 화합물이 반응하여 복합체를 이루는 단계이다.
The step 1 according to the present invention is a step of adding the compound represented by the formula (1) to a sample to be tested for presence of mercury ions (Hg 2+ ) and reacting the compound with mercury ions (Hg 2+ ) (Hg 2 + ) present on the target sample reacts with the compound of formula (1) to form a complex. The compound of formula (1) is added to a sample to be tested.

본 발명에 따른 상기 단계 1의 대상시료는 수용액상 또는 유기용액을 함유한 수용액상이다.The target sample of step 1 according to the present invention is an aqueous liquid phase or an aqueous liquid phase containing an organic solution.

본 발명에 따른 화학식 1의 형광 감응 화학센서는 물에 대한 용해도가 높으며, 상기 화학식 1의 화합물과 수은 이온(Hg2 +)의 복합체 형성 여부를 확인한 실험결과를 참조하면, 수용액 상태의 수은 이온(Hg2 +) 시료와 약산의 형광 감응 화학센서 수용액을 혼합하여 반응시킴으로써, 형광 화학센서인 상기 화학식 1의 화합물과 수은 이온(Hg2+)의 복합체가 형성됨을 확인할 수 있다(실험예 1 및 도 1 참조). Referring to the experimental results of the fluorine-sensitive chemical sensor of Chemical Formula (1) according to the present invention, which has high solubility in water and a confirmation of the formation of a complex of the compound of Formula 1 with mercury ions (Hg 2 + ), Hg 2 + ) sample and a solution of a fluorescent-sensitive chemical sensor of a weak acid are mixed and reacted to form a complex of the compound of Formula 1 and mercury ion (Hg 2+ ) as a fluorescent chemical sensor (Experimental Examples 1 and 2 ) 1).

따라서, 본 발명에 따른 형광 감응 화학센서는 물에 대한 용해도가 높고, 수용액상 또는 유기용액을 함유한 수용액 상에서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물과 수은 이온(Hg2 +)의 결합성이 우수하므로, 수용액상 또는 유기용액을 함유한 수용액 상에서 수은 이온(Hg2 +) 검출이 용이하다.
Therefore, the fluorescent-sensitive chemical sensor according to the present invention has a high solubility in water and is excellent in the binding property between the compound of formula (I) and mercury ion (Hg 2 + ) according to the present invention in an aqueous solution containing an aqueous solution or an organic solution Therefore, it is easy to detect mercury ions (Hg 2 + ) in an aqueous solution or an aqueous solution containing an organic solution.

이때, 상기 유기용액으로는 예를 들면, 다이메틸포름아마이드, 아세토니트릴, 메탄올, 에탄올 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, examples of the organic solution include, but are not limited to, dimethylformamide, acetonitrile, methanol, ethanol, and the like.

수은 이온(Hg2 +)을 측정해야 할 상기 대상시료에 유기용매를 혼합하는 경우, 메탄올, 에탄올, 다이메틸포름아마이드 또는 아세토니트릴 등의 유기 용매들은 물에 용해도가 높아 단일상을 이루므로, 형광 검출 감도의 변화없이 정확히 수은 이온(Hg2 +)을 검출할 수 있다.
When an organic solvent is mixed with the target sample to be measured for mercury ion (Hg 2 + ), organic solvents such as methanol, ethanol, dimethylformamide or acetonitrile have a high solubility in water to form a single phase, The mercury ion (Hg 2 + ) can be detected accurately without changing the detection sensitivity.

나아가, 본 발명에 따른 상기 단계 1의 상기 대상시료는 생체시료를 포함한다. Further, the target sample of step 1 according to the present invention includes a biological sample.

형광 감응 화학센서인 상기 화학식 1의 화합물의 동물세포 내로의 침투 능력 및 세포 내의 수은 이온(Hg2+) 검출능을 확인한 실험결과를 참조하면, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 HeLa 세포 내로 완전히 침투 가능하고, 세포 내의 수은 이온(Hg2 +)을 높은 감도로 효과적으로 검출하는 것을 알 수 있다(실험예 5 및 도 11 참조).Referring to the experimental results of the ability of the compound of Formula 1 as a fluorescent sensitized chemical sensor to penetrate into animal cells and the ability to detect mercury ions (Hg 2+ ) in cells, the compound represented by Formula 1 according to the present invention is a HeLa cell (Hg < 2 + & gt ; ) in the cell is effectively detected with high sensitivity (see Experimental Example 5 and Fig. 11).

따라서, 본 발명에 따른 형광 감응 화학센서는 동물세포 내로의 침투력이 우수하고, 세포 내의 수은 이온(Hg2 +) 검출 능력 또한 상당히 뛰어나므로, 동물 또는 사람의 수은 중독을 평가하기 위한 체액 또는 혈액 등의 생체시료 내의 수은 이온(Hg2 +) 검출에 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the fluorescence-sensitive chemical sensor according to the present invention is excellent in penetration into animal cells and has an excellent ability to detect mercury ions (Hg 2 + ) in cells. Therefore, it is possible to provide a sensor for evaluating mercury intoxication in animals or humans (Hg < 2 + & gt ; ) in the biological sample of the present invention.

본 발명에 따른 상기 단계 2는 대상시료 내에 존재하는 수은 이온(Hg2 +)과 화학식 1 화합물의 반응 생성물이 발생시키는 형광 신호를 측정하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출하는 단계로서, 보다 상세하게는 상기 단계 1에서 형성된 수은 이온(Hg2 +)과 형광 감응 화학센서인 화학식 1 화합물의 복합체가 방출하는 형광 신호를 형광 스펙트럼으로 측정하여 시료 내의 수은 이온(Hg2 +)을 검출하는 단계이다.
The steps according to the present invention 2 is a step of measuring a fluorescence signal that is the reaction product of the mercury ion (Hg 2 +) with a compound of formula I present in the target sample caused the detection of mercury ions (Hg 2 +), and more particularly Advantageously the step of detecting the mercury ions (Hg 2 +) and fluorescence-sensitive chemical sensor is a mercury ion in the fluorescent signal of the complex is the release of a compound of formula I as measured by the fluorescence spectrum sample (Hg 2 +) formed in the step 1 .

이때, 상기 수은 이온의 검출은 형광 감응 화학센서와 수은 이온(Hg2+)의 복합체를 여기시켜 킬레이트 증폭형광(CHEF) 효과를 확인함으로써 수행될 수 있으며, 상기 킬레이트 증폭을 위한 여기파장은 330 내지 380 nm 인 것이 바람직하다.
The detection of the mercury ion may be performed by detecting a chelate amplification fluorescence (CHEF) effect by exciting a complex of a fluorescence-sensitive chemical sensor and mercury ions (Hg 2+ ) 380 nm.

또한, 본 발명에 따른 상기 수은 검출 방법은 수은 이온(Hg2 +)을 선택적, 비례적으로 검출한다.Further, the mercury detecting method according to the present invention selectively detects mercury ions (Hg 2 + ) in a proportional manner.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 형광 감응 화학센서인 화합물의 수은 이온(Hg2+) 선택적 및 비례적 검출을 확인한 실험 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 형광 감응 화학센서인 화합물은 낮은 농도의 수은 이온(Hg2+)이 높은 농도의 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온과 시료 내에 함께 존재하여도 높은 감도로 오직 수은 이온(Hg2 +)에 대해서만 선택적으로 반응하여 복합체를 형성하였으며, 이때 형성된 복합체에 의한 큰 형광 변화를 보였다(실험예 2, 도 2 내지 도 5 참조). 또한, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 수은 이온(Hg2 +)의 농도에 의존적하여 비례적으로 형광 변화의 정도가 달라지는 것으로 관찰되었다(실험예 3 및 도 6 내지 9 참조). 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 다른 전이금속 이온 존재 하에서도 수은 이온(Hg2 +)과 높은 결합력으로 반응하여 복합체를 형성하는 높은 선택성을 가지며, 농도에 따른 비례 검출(ratiometric sensing)이 가능하여, 시료 내의 수은 이온(Hg2+)의 정량분석이 가능하고, 수은 이온(Hg2+) 검출시 외부의 형광 방해요인에 의한 형광 검출 문제를 최소화할 수 있는 장점을 가진다.
Referring to the experimental results of selective and proportional detection of mercury ion (Hg 2+ ) of the compound as a fluorescent sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula 1 according to the present invention, the fluorescence sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula 1 according to the present invention The compound reacts selectively only with mercury ions (Hg 2 + ) with high sensitivity even when a low concentration of mercury ions (Hg 2+ ) is present together with high concentrations of Group I and Group II transition metal ions in the sample, And a large fluorescence change due to the complex formed at this time was observed (Experimental Example 2, Figs. 2 to 5). In addition, the compound of Chemical Formula 1 according to the present invention was observed to vary in degree of fluorescence change proportionally depending on the concentration of mercury ions (Hg 2 + ) (see Experimental Example 3 and FIGS. 6 to 9). Therefore, the compound of formula (I) according to the present invention has a high selectivity to react with mercury ions (Hg 2 + ) in the presence of other transition metal ions to form a complex, and ratiometric sensing It is possible to quantitatively analyze the mercury ion (Hg 2+ ) in the sample and to minimize the fluorescence detection problem due to external fluorescence interferences when mercury ions (Hg 2+ ) are detected.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

<< 실시예Example 1> (S)-3-(4- 1 > (S) -3- (4- 하이드록시페닐Hydroxyphenyl )-2-()-2-( 파이렌Pyrene -1--One- 설폰아미도Sulfonamido )) 프로판아마이Propanamine 드의 제조Manufacture of de

Figure 112013062346548-pat00012
Figure 112013062346548-pat00012

단계 1: (S)-(9H-Step 1: (S) - (9H- 플루오렌Fluorene -9-일)-9-yl) 메틸methyl 2-아미노-3-(4- 2-Amino-3- (4- 하이드록시페닐Hydroxyphenyl )) 프로파Propa 노일카바메이트-Noile carbamate - 메틸벤조하이드릴아민Methylbenzohydrile amine 수지의 제조 Manufacture of resin

먼저, 리브라 튜브(Ribra Tube)에 말단 아민이 Fmoc-기로 보호화된 링크 아마이드 메틸벤조하이드릴아민 수지(Rink amide MBHA resin, 200 mg, 0.1 mmol)를 무수 다이메틸포름아마이드(3 ml)와 함께 주입하여 약 15분간 미리 팽윤시켰다. 그 후, 상기 수지에 25 %의 피페리딘/다이메틸포름아마이드 용액(3 ml)을 첨가하고 15분간 반응시켜 용해된 수지의 아미노 말단 Fmoc-기를 제거된 활성화 용액을 제조하였다. 무수 다이메틸포름아마이드(1.5 ml)에 Fmoc-Tyr(tBu)-OH(137.9 mg, 0.3 mmol), 다이이소프로필카르보디이미드(DIC, 47 μl) 및 하이드록시 벤조트라이아졸(HOBt, 40 mg)을 첨가하고, 상기에서 아미노 말단의 Fmoc-기가 제거된 링크 아마이드 메틸벤조하이드릴아민 수지 용액(활성화 용액)과 약 4시간 정도 반응시켰다. 반응 후 용액을 걸러내고, 수지를 다이메틸포름아마이드와 메탄올로 수차례 세척한 다음, 카이저(kaiser) 테스트를 수행하였다. 카이저(kaiser) 테스트가 양성으로 나오면, 테스트 결과가 음성으로 나올 때까지 상기의 활성화 용액을 다시 첨가하고 반응시켜 목적화합물을 제조하였다.
First, Rink amide MBHA resin (200 mg, 0.1 mmol), in which the terminal amine was protected with Fmoc-group, was dissolved in anhydrous dimethylformamide (3 ml) and anhydrous tetrahydrofuran Followed by pre-swelling for about 15 minutes. Then, 25% piperidine / dimethylformamide solution (3 ml) was added to the resin and reacted for 15 minutes to prepare an amino-terminal Fmoc-group-free activated solution of the dissolved resin. To a solution of Fmoc-Tyr (tBu) -OH (137.9 mg, 0.3 mmol), diisopropylcarbodiimide (DIC, 47 μl) and hydroxybenzotriazole (HOBt, 40 mg) in anhydrous dimethylformamide (1.5 ml) Was added and reacted with the link amide methylbenzohydrillamine resin solution (activation solution) from which the Fmoc group of the amino terminal had been removed for about 4 hours. After the reaction, the solution was filtered out, the resin was washed several times with dimethylformamide and methanol, and then a kaiser test was conducted. When the kaiser test was positive, the above-mentioned activating solution was added again until the test result was negative, and the reaction was carried out to prepare the target compound.

단계 2: (S)-3-(4-Step 2: (S) -3- (4- 하이드록시페닐Hydroxyphenyl )-2-()-2-( 파이렌Pyrene -1--One- 설폰아미도Sulfonamido )) 프로판아마이드Propanamide 의 제조Manufacturing

상기 단계 1에서 제조된 (S)-(9H-플루오렌-9-일)메틸 2-아미노-3-(4-하이드록시페닐)프로파노일카바메이트-메틸벤조하이드릴아민 수지를 50 %의 피페리딘/다이메틸포름아마이드 용액(3 ml)을 이용해 아미노 말단의 Fmoc-기를 제거하고, 무수 다이메틸포름아마이드(1.5 ml)에 파이렌설포닐클로라이드(60.2 mg, 0.2 mmol) 및 트라이에틸아민(0.4 mmol)가 용해된 용액을 상기의 수지와 혼합한 후, 상온에서 하루 동안 적절한 속도로 교반시켰다. 그 후, 수지에 붙어 있는 형광 아미노산은 트라이플루오로아세트산:증류수(95:5, v/v) 용액과 상온에서 12 시간 반응시켜 수지로부터 형광 아미노산을 떼어낸 다음, 반응혼합물을 여과하여 수지와 용액에 녹아있는 형광 아미노산을 분리하고, 여과된 형광 아미노산 분리 용액 내의 트라이플루오르아세트산은 질소 기체를 통과시켜 제거하였다. 이렇게 얻어진 형광 아미노산 혼합물을 역상 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC, C-18 칼럼 delta pak C18-300A, 1.9 × 30 cm)로 정제하여(용출용매: 증류수/아세토니트릴, 0.1 % 트라이플루오로아세트산(TFA)(농도구배), 유속: 3.0 mL/min) 목적화합물(33 mg, 75%)을 얻었다. 상기에서 얻은 형광 아미노산의 분자량은 ESI 질량분석기를 이용하여 확인하였다.(S) - (9H-fluoren-9-yl) methyl 2-amino-3- (4-hydroxyphenyl) propanoylcarbamate-methylbenzohydrillamine resin prepared in step 1 was dissolved in 50% The Fmoc-group at the amino terminus was removed using a piperidine / dimethylformamide solution (3 ml), and to the solution was added pyrenesulfonyl chloride (60.2 mg, 0.2 mmol) and triethylamine (1.5 ml) in anhydrous dimethylformamide 0.4 mmol) was mixed with the above resin and stirred at an appropriate rate for one day at room temperature. Then, the fluorescent amino acid attached to the resin was reacted with a solution of trifluoroacetic acid: distilled water (95: 5, v / v) at room temperature for 12 hours to remove the fluorescent amino acid from the resin, , And the trifluoroacetic acid in the filtered fluorescent amino acid separation solution was removed by passing through nitrogen gas. The resulting fluorescent amino acid mixture was purified by reversed phase high performance liquid chromatography (HPLC, C-18 column delta pak C18-300A, 1.9 x 30 cm) (elution solvent: distilled water / acetonitrile, 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) (Concentration gradient), flow rate: 3.0 mL / min) to obtain the desired compound (33 mg, 75%). The molecular weight of the fluorescent amino acid obtained above was confirmed using an ESI mass spectrometer.

1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m, 3H), 6.56 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.74 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 3.99-3.96 (m, 1H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H); 1 H NMR (400 MHz, DMSO- d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m , 3H), 6.56 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.74 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 3.99-3.96 (m, 1H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H) , 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1 H);

13C NMR (100 MHz, DMSO-d 6): δ 172.9, 156.3, 134.5, 133.8, 131.2, 130.7, 130.5, 130.4, 129.7, 127.9, 127.7, 127.6, 127.4, 127.3, 127.1, 124.9, 124.6, 124.4, 123.9, 115.2, 58.6, 38.5; 13 C NMR (100 MHz, DMSO- d 6): δ 172.9, 156.3, 134.5, 133.8, 131.2, 130.7, 130.5, 130.4, 129.7, 127.9, 127.7, 127.6, 127.4, 127.3, 127.1, 124.9, 124.6, 124.4, 123.9, 115.2, 58.6, 38.5;

ESI-Mass(m/z) (구조식 C25H21O4N2S1): 계산값 445.11, 측정값 445.04 [M+H]+.
ESI-Mass (m / z) (formula C 25 H 21 O 4 N 2 S 1 ): calcd 445.11, found 445.04 [M + H] + .

<< 실시예Example 2> (S)-3- 2 > (S) -3- 페닐Phenyl -2-(-2-( 파이렌Pyrene -1--One- 설폰아미도Sulfonamido )) 프로판아마이드의Propanamide 제조 Produce

Figure 112013062346548-pat00013
Figure 112013062346548-pat00013

상기 실시예 1의 단계 1에서 Fmoc-Tyr(tBu)-OH(137.9 mg)을 사용하는 대신에 Fmoc-Phe-OH(116mg)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물(30 mg, 70%)을 얻었다.The procedure of Example 1 was repeated except that Fmoc-Phe-OH (116 mg) was used instead of Fmoc-Tyr (tBu) -OH (137.9 mg) in the step 1 of Example 1 To obtain the aimed compound (30 mg, 70%).

1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m, 3H), 7.06 (m, 2H), 6.97 (m, 2H), 6.95 (m, 1H), 3.99-3.96 (m, 1H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H); 1 H NMR (400 MHz, DMSO- d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m 1H), 3.93 (m, 1H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (m, dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H);

ESI-MS(m/z) (구조식 C25H21O4N2S1): 계산값 429.12, 측정값 429.11 [M+H]+.
ESI-MS (m / z) (formula C 25 H 21 O 4 N 2 S 1 ): calculated 429.12, found 429.11 [M + H] + .

<< 실시예Example 3> (S)-3-(3,4- 3 >. (S) -3- (3,4- 다이하이드록시페닐Dihydroxyphenyl )-2-()-2-( 파이렌Pyrene -1--One- 설폰아미도Sulfonamido )) 프로판아마이드의Propanamide 제조 Produce

Figure 112013062346548-pat00014
Figure 112013062346548-pat00014

상기 실시예 1의 단계 1에서 Fmoc-Tyr(tBu)-OH(137.9 mg)을 사용하는 대신에 Fmoc-3,4-다이하이드록시-L-페닐알라닌(126mg)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물(32 mg, 70%)을 얻었다.Except that Fmoc-3,4-dihydroxy-L-phenylalanine (126 mg) was used instead of Fmoc-Tyr (tBu) -OH (137.9 mg) in the step 1 of Example 1 above. The target compound (32 mg, 70%) was obtained by carrying out the same processes as in Example 1.

1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m, 3H), 6.32 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.27 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 6.16 (dd, J = 13.4, 7.3 Hz, 1H), 3.99-3.96 (m, 1H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H); 1 H NMR (400 MHz, DMSO- d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m , 3H), 6.32 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.27 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 6.16 (dd, J = 13.4, 7.3 Hz, 1H), 3.99-3.96 (m, 1H) , 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H);

ESI-MS(m/z) (구조식 C25H21O5N2S1): 계산값 460.11, 측정값 460.04 [M+H]+.
ESI-MS (m / z) (formula C 25 H 21 O 5 N 2 S 1 ): calcd 460.11, found 460.04 [M + H] + .

<< 실시예Example 4> (S)-3-(3,4- 4 >. (S) -3- (3,4- 다이메톡시페닐Dimethoxyphenyl )-2-()-2-( 파이렌Pyrene -1--One- 설폰아미도Sulfonamido )) 프로판아마이드의Propanamide 제조 Produce

Figure 112013062346548-pat00015
Figure 112013062346548-pat00015

상기 실시예 1의 단계 1에서 Fmoc-Tyr(tBu)-OH(137.9 mg)을 사용하는 대신에 Fmoc-3,4-다이메톡시-L-페닐알라닌(126mg)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 목적화합물(29 mg, 60%)을 얻었다.Except that Fmoc-3,4-dimethoxy-L-phenylalanine (126 mg) was used instead of Fmoc-Tyr (tBu) -OH (137.9 mg) in the step 1 of Example 1 above. The target compound (29 mg, 60%) was obtained by carrying out the same processes as in Example 1.

1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m, 3H), 6.40 (d, J = 6.7 Hz, 1H), 6.35 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 6.32 (dd, J = 12.3, 7.1 Hz, 1H), 3.99-3.96 (m, 1H), 3.67 (m, 6H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H); 1 H NMR (400 MHz, DMSO- d 6): δ 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1 H), 8.54-8.50 (m, 3H), 8.44-8.37 (m, 2H), 8.35-8.27 (m , 3H), 6.40 (d, J = 6.7 Hz, 1H), 6.35 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 6.32 (dd, J = 12.3, 7.1 Hz, 1H), 3.99-3.96 (m, 1H) , 3.67 (m, 6H), 2.93 (dd, J = 13.2, 8.7 Hz, 1H), 2.53 (dd, J = 13.2, 11 Hz, 1H);

ESI-MS(m/z) (구조식 C27H25O5N2S1): 계산값 488.14, 측정값 488.24 [M+H]+.
ESI-MS (m / z) (formula C 27 H 25 O 5 N 2 S 1 ): calculated 488.14, found 488.24 [M + H] + .

<< 실험예Experimental Example 1> 형광 감응 화학센서-수은 이온( 1> Fluorescence Sensitive Chemical Sensor - Mercury Ion ( HgHg 22 ++ ) 복합체의 제조) Preparation of complex

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서와 수은 이온(Hg2 +)의 결합 여부 및 화합물 상태를 분석하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to analyze the binding state and compound state of the mercury ion (Hg 2 + ) fluorescent sensitized chemical sensor represented by Formula 1 according to the present invention and mercury ion (Hg 2 + ).

본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 화합물을 메탄올에 녹여 1.8 mM의 형광 감응 화학센서 시약을 제조하였다. 수은 이온(Hg2 +) 기준용액은 퍼클로레이트 염을 증류수에 용해시켜 5 mM로 제조하였다. 또한, 테스트 튜브에 상기에서 제조한 형광 감응 화학센서의 농도는 540 μM, 수은 이온은 540 μM이 되도록 증류수와 메탄올(7:3, v/v)에 희석하여 테스트 용액을 제조하였다. 상기에서 제조된 테스트 용액을 ESI-MS 측정하여 화학식 1로 표시되는 화합물과 수은 이온(Hg2 +)의 복합체 형성 여부를 확인하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
The compound prepared in Example 1 according to the present invention was dissolved in methanol to prepare a 1.8 mM fluorescent sensitized chemical sensor reagent. The mercury ion (Hg 2 + ) reference solution was prepared by dissolving the perchlorate salt in distilled water to 5 mM. In addition, a test solution was prepared by diluting the test tube with distilled water and methanol (7: 3, v / v) such that the concentration of the fluorescent sensitized chemical sensor prepared above was 540 μM and the mercury ion was 540 μM. The test solution prepared above was subjected to ESI-MS measurement to confirm the formation of a complex of the compound represented by Chemical Formula 1 with mercury ion (Hg 2 + ). The results are shown in FIG.

도 1에 나타난 바와 같이, ESI-MS 스펙트럼에서 445.07 m/e 및 1088.32 m/e가 관찰되었다. 이때, 445.07 m/e는 실시예 1에서 제조된 화합물이 양성자와 결합된 형태로서, 실시예 1 화합물이 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 형성하지 않은 상태의 값이고, 1088.32 m/e는 실시예 1 화합물 1이 수은 이온(Hg2 +)과 결합된 형태로서, 실시예 1 화합물이 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 형성한 상태의 값이다. 이로부터 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 수은 이온(Hg2 +)과의 결합성이 우수하여 안정한 복합체를 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
As shown in Fig. 1, 445.07 m / e and 1088.32 m / e were observed in the ESI-MS spectrum. At this time, 445.07 m / e is a form in which the compound prepared in Example 1 is bound to a proton, and the compound of Example 1 does not form a complex with mercury ion (Hg 2 + ), and 1088.32 m / e example 1 compound 1 is the value of the state of the example 1 compound as a form combined with the ionic mercury (Hg + 2) form the ionic mercury (Hg + 2) and the complex. From this, it can be seen that the compound represented by formula (I) according to the present invention is excellent in the binding property with mercury ion (Hg 2 + ) and can form a stable complex.

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서는 수용액 상에서 수은 이온(Hg2 +)과의 결합성이 우수하므로, 지하수, 하천과 같은 수계 환경 등의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 요구되는 전반적인 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
Thus, mercury ion represented by the general formula (1) according to the invention (Hg 2 +) fluorescence-sensitive chemical sensor because the binding of the mercury ion (Hg 2 +) excellent in an aqueous solution, ground water, mercury, such as an aqueous environment, such as rivers Ion (Hg &lt; 2 + & gt ; ) detection is required.

<< 실험예Experimental Example 2> 2> 형광 감응 화학센서의 금속이온 선택성 평가Evaluation of metal ion selectivity of fluorescent sensitive chemical sensor

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서의 수은 이온(Hg2 +)에 대한 선택성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the selectivity of the mercury ion (Hg 2 + ) fluorescent sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula 1 according to the present invention to mercury ions (Hg 2 + ).

본 발명에 따른 실시예 1, 2 및 4에서 제조된 화합물들의 수은 이온(Hg2 +)에 대한 선택성을 평가하기 위하여 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온을 대상으로 실험하였다. 실험에 사용된 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온은 은 이온(Ag+), 알루미늄 이온(Al3 +), 칼슘 이온(Ca2 +), 카드뮴 이온(Cd2 +), 코발트 이온(Co3 +), 크롬 이온(Cr3 +), 구리 이온(Cu2+), 칼륨 이온(K+), 수은 이온(Hg2+), 마그네슘 이온(Mg2+), 망간 이온(Mn2+), 나트륨 이온(Na+), 니켈 이온(Ni2 +) 및 아연 이온(Zn2 +)으로 상기 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온들의 퍼클로레이트 염을 증류수에 각각 용해시켜 10 mM의 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온 기준용액을 제조하였다. 또한, Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온과 수은 이온(Hg2 +)을 함께 포함하는 10 mM의 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온-수은 이온(Hg2 +) 기준 용액도 제조하였다.In order to evaluate the selectivity of the compounds prepared in Examples 1, 2 and 4 according to the present invention for mercury ions (Hg 2 + ), the transition metal ions of Group I and Group II were tested. Transition metal ions of the Ⅰ group and Ⅱ group used in the experiment, the ion (Ag +), aluminum ion (Al 3 +), calcium ions (Ca 2 +), cadmium ion (Cd 2 +), cobalt ion (Co 3 +), chromium ion (Cr + 3), copper ion (Cu 2+), potassium ion (K +), mercury ions (Hg 2+), magnesium ion (Mg 2+), manganese ion (Mn 2+), Perchlorate salts of the transition metal ions of Group I and Group II were dissolved in distilled water respectively with sodium ion (Na + ), nickel ion (Ni 2 + ) and zinc ion (Zn 2 + ) to form 10 mM Group I and Group II Of transition metal ion reference solution. Also, Ⅰ group and Ⅱ group of transition metal ions and transition metal ions of the mercury ion 10 mM Ⅰ group and Ⅱ group, including with the (Hg 2 +) - ion mercury (Hg + 2) standard solution were also prepared.

테스트 튜브에 20 mM HEPES 버퍼용액(pH 7.4, 1 ml)을 주입한 후, 상기 실시예에서 제조된 화합물을 다이메틸포름아마이드에 녹여 2 mM의 형광 감응 화학센서 시약을 제조하였다. Ⅰ족 및 Ⅱ족 전이금속 기준용액 또는 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 기준용액-수은 이온(Hg2 +) 기준용액을 각 6 μl씩 첨가한 후, 전체 용액의 양이 2 ml가 되도록 증류수를 주입하였다. 이때, 제조된 테스트 용액에서 화학센서, 전이금속 이온, HEPES 완충용액의 각 농도는 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 되도록 제조하였다. 제조된 테스트 용액을 여기파장은 342 nm, 여기 슬릿과 방출 슬릿의 폭은 각각 15 nm 및 10 nm가 되도록 조절하여 형광 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 2 내지 도 5에 나타내었다.20 mM HEPES buffer solution (pH 7.4, 1 ml) was injected into the test tube, and the compound prepared in the above example was dissolved in dimethylformamide to prepare a 2 mM fluorescence sensitized chemical sensor reagent. Solution of Group I and Group II transition metals or transition metals of Group I and Group II Solution - Add 6 μl of mercury ion (Hg 2 + ) standard solution, and add distilled water so that the total amount of solution is 2 ml Respectively. At this time, each concentration of the chemical sensor, the transition metal ion, and the HEPES buffer solution in the prepared test solution was prepared as shown in Table 1 below. The prepared test solution was adjusted to have an excitation wavelength of 342 nm, a width of the excitation slit and an emission slit of 15 nm and 10 nm, respectively, and the fluorescence spectrum was measured. The results are shown in FIGS. 2 to 5.

실시예 1 화합물Example 1 Compound 실시예 2 화합물Example 2 Compound 실시예 4 화합물Example 4 Compound 화학센서Chemical sensor 10 μM10 μM 10 μM10 μM 30 μM30 μM 전이금속 이온Transition metal ion 30 μM30 μM 10 μM10 μM 60 μM60 μM HEPES 완충용액HEPES buffer solution 10 mM10 mM 10 mM10 mM 10 mM10 mM

도 2 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 다른 Ⅰ족 및 Ⅱ족 전이금속 이온의 존재 하에서도 수은 이온(Hg2 +)에 대하여 선택적으로 결합하는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로 먼저, 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2 또는 실시예 4에서 제조된 화합물과 각각의 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온이 혼합된 테스트 용액을 형광 스펙트럼을 측정한 결과, 수은 이온(Hg2 +)에 대해서만 480 nm의 큰 형광 변화가 일어난 것을 알 수 있다(도 2 내지 도 4 참조). 또한, 실시예 1에서 제조된 화합물과 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온과 수은 이온(Hg2 +)을 함께 포함하는 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온-수은 이온(Hg2 +) 기준용액이 혼합된 테스트 용액의 경우, 혼합되어 있는 다른 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온(Hg2 +)의 영향을 받지 않고 선택적으로 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 이루어 형광 변화를 일으키는 것을 알 수 있다(도 5 참조). 이로부터, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 Ⅰ족 및 Ⅱ족의 전이금속 이온 존재 하에서도 수은 이온(Hg2 +)과 선택적으로 결합하여 복합체를 형성함으로써 형광 변화를 일으키는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 2 to FIG. 5, the compound represented by Formula 1 according to the present invention is found to selectively bind to mercury ions (Hg 2 + ) even in the presence of other Group I and Group II transition metal ions have. More specifically, a fluorescence spectrum of a test solution in which the compounds prepared in Example 1, Example 2, or Example 4 according to the present invention and each of Group I and Group II transition metal ions were mixed was measured. As a result, It can be seen that a large fluorescence change of 480 nm occurs only for the ion (Hg 2 + ) (see FIG. 2 to FIG. 4). Further, in Example 1 the transition metal ion of the compound and Ⅰ group and Ⅱ group produced in the mercury ion transition metal ion of Ⅰ group and Ⅱ group comprising with the (Hg 2 +) - mercury ions (Hg 2 +) the reference solution In this mixed test solution, it was found that the fluorescence changes due to the complex formation with the mercury ion (Hg 2 + ) selectively without being influenced by the mixed transition metal ions (Hg 2 + ) of the other Group I and Group II (See Fig. 5). From this, it can be seen that the compound represented by the formula (1) according to the present invention causes fluorescence change by selectively binding with a mercury ion (Hg 2 + ) even in the presence of transition metal ions of group I and group II to form a complex .

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서는 다른 전이금속 이온의 존재 하에서도, 선택적으로 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 형성하며 이로 인한 수은 이온(Hg2 +)에 대한 선택적 검출능이 현저히 우수하므로, 지하수, 하천과 같은 수계 환경 등의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 요구되는 전반적인 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
Accordingly, the mercury-ion (Hg 2 + ) fluorescent-sensitized chemical sensor represented by Formula 1 according to the present invention selectively forms a complex with mercury ions (Hg 2 + ) even in the presence of other transition metal ions, (Hg &lt; 2 + & gt ; ) because of its excellent ability to selectively detect Hg &lt; 2 + &gt;

<< 실험예Experimental Example 3> 형광 감응 화학센서의 수은 이온( 3> mercury ion of fluorescent sensitive chemical sensor ( HgHg 22 ++ ) 농도에 따른 ) Depending on concentration 검출능Detectability 평가 evaluation

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서의 수은 이온(Hg2 +) 농도에 따른 검출능을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the detection ability of the mercury ion (Hg 2 + ) fluorescent sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula 1 according to the present invention according to mercury ion (Hg 2 + ) concentration.

먼저, 수은 이온(Hg2 +)의 퍼클로레이트 염을 증류수에 용해시켜 1 mM의 수은 이온(Hg2 +) 기준용액을 제조하였다. 테스트 튜브에 10 mM의 HEPES 완충용액(pH 7.4, 2 ml)을 주입하고, 상기 실시예 1 또는 4에서 제조한 화합물을 메탄올에 녹여 제조된 1.8 mM의 형광 감응 화학센서 시약을 각각 5 μM, 10 μM이 되도록 첨가하였다. 그 후, 상기 혼합용액에 존재하는 형광 감응 화학센서인 실시예 1 또는 실시예 4 화합물에 대하여 0 당량, 0.2 당량, 0.25 당량, 0.4 당량, 0.5 당량, 0.6 당량, 0.75 당량, 0.8 당량, 1.0 당량, 1.25 당량, 1.50 당량, 1.75 당량, 2.0 당량, 2.25 당량 및 2.50 당량이 되도록 수은 이온(Hg2 +) 기준용액을 각각의 반응용액에 첨가하여 테스트 용액을 제조하였다. 상기 테스트 용액을 실험예 2와 같은 조건에서 형광 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과를 도 6 내지 도 9에 나타내었다.
First, by dissolving the perchlorate salt of the ionic mercury (Hg + 2) in distilled water to prepare a 1 mM mercury ions (Hg + 2) standard solution. 10 mM HEPES buffer solution (pH 7.4, 2 ml) was injected into a test tube, 1.8 mM of fluorescent sensitized chemical sensor reagent prepared by dissolving the compound prepared in Example 1 or 4 in methanol, mu M. Thereafter, 0 equivalent, 0.2 equivalent, 0.25 equivalent, 0.4 equivalent, 0.5 equivalent, 0.6 equivalent, 0.75 equivalent, 0.8 equivalent, 1.0 equivalent of the compound of Example 1 or Example 4, which is a fluorescent sensitized chemical sensor present in the mixed solution , 1.25 equivalents, 1.50 equivalents, 1.75 equivalents, 2.0 equivalents, 2.25 equivalents and 2.50 equivalents of a mercury ion (Hg 2 + ) standard solution was added to each reaction solution to prepare a test solution. The fluorescence spectrum of the test solution was measured under the same conditions as in Experimental Example 2. The results are shown in FIG. 6 to FIG.

도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 수은 이온(Hg2 +) 농도에 따라 비례적으로 형광을 발하는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에 대하여 수은 이온(Hg2 +) 농도에 따른 형광 스펙트럼을 측정한 결과, 0 당량을 시작으로 수은 이온(Hg2 +)의 당량이 높아짐에 따라 형광의 세기 및 파장이 서서히 변화하는 것으로 확인되었다(도 6 및 도 7 참조). 또한, 수은 이온(Hg2 +)에 대한 몰분율을 이용하여 실시예 1 화합물과 수은 이온(Hg2 +)에 대한 Job's plot 그래프를 도시한 결과, 실시예 1 화합물과 수은 이온(Hg2 +)은 1 대 2 비율로 복합체를 형성하는 것으로 나타났다(도 8 참조). 나아가, 본 발명에 따른 실시예 1 화합물의 수은 이온(Hg2 +)의 농도 변화에 따른 480 nm의 형광 변화를 통하여 수은 이온(Hg2 +) 검출 한계를 계산한 결과, 실시예 1 화합물의 수은 이온(Hg2 +) 검출 한계는 11.15 nM인 것으로 확인되었다(도 9 참조). 이로부터, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 수은 이온(Hg2 +)의 농도에 따라 형광세기의 변화 정도가 커지므로, 본 발명에 따른 화학식 1 화합물은 수은 이온(Hg2 +)에 대하여 비례적으로 감응하는 것을 알 수 있다. 또한, 수은 이온(Hg2 +)에 대한 해리 상수는 0.169 pM이고, 수은 이온(Hg2+) 검출 한계는 11.15 nM로서, 종래에 알려진 형광 감응 화학센서 중 수은 이온(Hg2 +)과의 결합력이 가장 뛰어나 감도가 현저히 뛰어나며, 그 검출 한계 역시 종래의 것보다 현저히 우수하다는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 6 to FIG. 9, it can be seen that the compound represented by Formula 1 according to the present invention emits fluorescence proportionally according to mercury ion (Hg 2 + ) concentration. More specifically, the fluorescence spectrum of the compound represented by formula (1) according to the present invention was measured according to mercury ion (Hg 2 + ) concentration. As a result, the equivalence of mercury ion (Hg 2 + ) increased from 0 equivalent It was confirmed that the intensity and wavelength of fluorescence change gradually (refer to FIG. 6 and FIG. 7). In addition, the mercury ion by using a mole fraction of Example 1 compound and mercury ions results in Example 1, compounds and mercury ions (Hg 2 +) showing a Job's plot graph of the (Hg 2 +) for (Hg 2 +) is 1 to 2 ratio (see FIG. 8). Further, the detection limit of mercury ion (Hg 2 + ) was calculated by changing the fluorescence of 480 nm according to the concentration of mercury ion (Hg 2 + ) in the compound of Example 1 according to the present invention. As a result, The detection limit of the ion (Hg 2 + ) was confirmed to be 11.15 nM (see FIG. 9). From this, because the compounds of the formula I according to the invention the change in fluorescence intensity degree becomes larger as the concentration of the mercury ion (Hg 2 +), a compound of formula I according to the invention is proportional to the mercury ions (Hg 2 +) It can be seen that it responds to the enemy. In addition, the mercury ions and the dissociation constant for the (Hg + 2) is 0.169 pM, mercury ions (Hg 2+) the detection limit is a 11.15 nM, and the binding force of the mercury ion (Hg + 2) of the fluorescent light-sensitive chemical sensors known in the art And the detection limit thereof is remarkably superior to that of the conventional art.

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서는 수용액 상에서 종래의 형광 감응 화학센서에 비해 수은 이온(Hg2 +)과의 결합성이 현저히 우수하고, 다른 전이금속 이온의 존재 하에서도, 선택적으로 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 형성하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출함은 물론, 농도에 따라 비례적으로 검출함으로써, 수은 이온(Hg2 +)의 정량 분석이 가능하므로, 지하수, 하천과 같은 수계 환경 등의 낮은 농도의 수은 이온(Hg2+) 검출이 요구되는 전반적인 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the mercury-ion (Hg 2 + ) fluorescent-sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula 1 according to the present invention has remarkably excellent binding property with mercury ions (Hg 2 + ) in an aqueous solution as compared with a conventional fluorescent chemical sensor, present under the transition metal ions, optionally mercury ions (Hg 2 +) and forming a complex by detecting the mercury ions (Hg 2 +), as well as mercury ions by proportion detected by the concentration (Hg 2 + ) Can be quantitatively analyzed. Therefore, it can be usefully used in a general industrial field where a low concentration of mercury ions (Hg 2+ ) is required to be detected in aquatic environments such as groundwater and streams.

<< 실험예Experimental Example 4> 형광 감응 화학센서의 시료 내의  4> In the sample of the fluorescence-sensitive chemical sensor pHpH 에 따른 In accordance 검출능Detectability 평가 evaluation

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서의 시료 내 pH에 따른 수은 이온(Hg2 +) 검출능을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the mercury ion (Hg 2 + ) detection ability of the mercury ion (Hg 2 + ) fluorescent sensitized chemical sensor according to the present invention according to the pH in the sample.

pH에 따른 수은 이온(Hg2 +) 검출능을 평가하기 위하여 pH 4.5의 20 mM MES 버퍼용액, pH 7.4의 20 mM HEPES 버퍼용액, pH 10.5 및 11.5의 20 mM CHES 버퍼용액을 사용하였다. 테스트 튜브에 각각의 pH에 해당하는 20 mM 완충용액(1 ml)을 넣고, 실험예 1에서 제조된 형광 감응 화학센서 시약 2 mM 용액을 30 μl 첨가한 다음, 10 mM의 수은 이온(Hg2 +) 용액(6 μl)을 첨가하고, 증류수로 전체 용액의 양이 2 ml가 되도록 각각의 테스트 용액을 희석하였다. 이때, 테스트 용액은 센서의 농도가 30 μM, 금속도 30 μM, HEPES 완충용액의 농도는 10 mM이 되도록 농도 조절하였다. 이후, 상기 제조된 테스트 용액을 여기파장은 342 nm, 여기 슬릿과 방출 슬릿의 폭은 각각 10 nm, 5 nm으로 조절하여 형광 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다.
20 mM MES buffer solution of pH 4.5, 20 mM HEPES buffer solution of pH 7.4, 20 mM CHES buffer solution of pH 10.5 and 11.5 were used to evaluate mercury ion (Hg 2 + ) detection ability by pH. 20 mM buffer solution (1 ml) corresponding to each pH was put into a test tube, and 30 μl of a 2 mM solution of the fluorescent sensitization chemical sensor reagent prepared in Experimental Example 1 was added. Then, 10 mM mercury ion (Hg 2 + ) Solution (6 μl) was added, and each test solution was diluted with distilled water so that the total solution amount was 2 ml. At this time, the concentration of the test solution was adjusted to 30 μM of the sensor, 30 μM of the metal, and 10 mM of the HEPES buffer solution. Then, the excitation wavelength of the prepared test solution was adjusted to 342 nm, and the widths of the excitation slit and the emission slit were adjusted to 10 nm and 5 nm, respectively, and the fluorescence spectrum was measured. The results are shown in FIG.

도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 pH 4.5 내지 11.5 범위 내에서 수은 이온(Hg2 +)을 검출하는 검출능이 우수한 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예 1 화합물에 대하여 시료 내의 다양한 pH에서 수은 이온(Hg2 +)을 측정한 결과, pH 4.5 내지 pH 11.5의 범위에서 실시예 1 화합물은 수은 이온(Hg2 +)과의 복합체를 형성하여 형광 세기 변화를 가지는 것을 관찰할 수 있다. 이로부터, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 pH 4.5 내지 pH 11.5의 범위에서 수은 이온(Hg2 +)의 농도에 따른 비례 검출이 용이하다는 것을 알 수 있다. 또한, 생체 내의 pH는 6.5 내지 7.5로서, 화학식 1 화합물이 수은 이온(Hg2 +)을 검출할 수 있는 pH 범위 내에 포함이 되므로, 세포에도 적용 가능하다는 것을 짐작할 수 있다.
As shown in FIG. 10, the compound represented by Formula 1 according to the present invention has excellent detection ability to detect mercury ions (Hg 2 + ) within a pH range of 4.5 to 11.5. More specifically, the mercury ion (Hg 2 + ) was measured at various pHs in the sample for the compound of Example 1 according to the present invention. As a result, it was found that the compound of Example 1 contained mercury ions (Hg 2 + ) And a fluorescence intensity change can be observed. From this, it can be seen that the compound represented by formula (1) according to the present invention is easily proportional to the concentration of mercury ions (Hg 2 + ) in the range of pH 4.5 to pH 11.5. In addition, the in-vivo pH is 6.5 to 7.5, and it can be assumed that the compound of formula (1) is contained in a pH range in which mercury ions (Hg 2 + ) can be detected, so that it is applicable to cells.

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서는 수용액 상에서 종래의 형광 감응 화학센서에 비해 수은 이온(Hg2 +)과의 결합성이 현저히 우수하고, pH 4.5 내지 11.5의 넓은 pH 범위에서 수은 이온(Hg2 +)을 검출이 가능하여 생체시료 등의 시료에 적용 가능하므로, 지하수, 하천과 같은 수계 환경 및 생체시료 등의 낮은 농도의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 요구되는 전반적인 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the mercury-ion (Hg 2 + ) fluorescent-sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula (1) according to the present invention has remarkably excellent binding property with mercury ions (Hg 2 + ) in an aqueous solution as compared with a conventional fluorescent chemical sensor, mercury over a wide pH range of 4.5 to 11.5 ions (Hg 2 +) detection is possible in vivo, so can be applied to the sample of the sample, such as ground water, lower concentrations of mercury ions such as an aqueous environment, and a biological sample, such as a river (Hg 2 + ) Detection is required.

<< 실험예Experimental Example 5> 생체시료에서의 수은 이온( 5> Mercury ions in biological samples ( HgHg 22 ++ ) ) 검출능Detectability 평가 evaluation

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서의 생체시료 내로의 침투력 및 시료 내의 수은 이온(Hg2 +) 검출능을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The experiment as described below to evaluate the mercury ions (Hg 2 +) of mercury ions in the penetration and the sample into the biological matrix of fluorescent-sensitive chemical sensors (Hg 2 +) detection function represented by the general formula (1) according to the invention was carried out.

상기 실험예 1에서 제조된 형광 감응 화학센서 시약을 HEPES 완충용액을 이용하여 pH 7.4 용액에서 10 μM의 농도가 되도록 형광 감응 화학센서 시약을 제조하였다. 제조된 형광 감응 화학센서 시약을 동물세포인 HeLa 세포에 처리한 후, 약 30분간 37℃에서 배양하고, 배양된 세포를 PBS 완충 용액으로 세척하였다. 그 후, 1 당량의 수은 이온(Hg2 +)을 처리하고, 세포 내의 형광 변화를 공초점 현미경(confocal microscopy)을 이용하여 촬영하였다. 그 결과를 도 11에 나타내었다.
The fluorescent sensitized chemical sensor reagent prepared in Experimental Example 1 was adjusted to a concentration of 10 μM in a pH 7.4 solution using a HEPES buffer solution. The prepared fluorescent sensitized chemical sensor reagent was treated with HeLa cells as animal cells, followed by incubation at 37 ° C for about 30 minutes, and the cultured cells were washed with PBS buffer solution. Thereafter, 1 equivalent of mercury ion (Hg 2 + ) was treated, and fluorescence changes in the cells were photographed using a confocal microscope. The results are shown in Fig.

도 11에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 세포 내로의 투과율이 뛰어나며, 세포로 투과된 이후에도 수은 이온(Hg2 +)에 대한 검출능이 우수한 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 형광 발색을 하지 않던 동물세포에 본 발명에 따른 실시예 1 화합물을 처리한 결과, 처리된 세포가 형광 발색하여 짙은 푸른색을 띄는 것을 확인되었다. 또한, 수은 이온(Hg2 +)을 처리한 이후, 세포의 형광 색깔이 짙은 푸른색에서 하늘색으로 변화한 것을 관찰되었다. 이로부터 본 발명에 따른 화학식 1 화합물은 세포 내로의 침투력이 뛰어나다는 것을 알 수 있으며, 세포 내에서도 세포 내에 침투된 화학식 1 화합물과 수은 이온(Hg2 +)의 결합력이 뛰어나 복합체를 이룸으로써 형광 발색이 변화한 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 11, the compound represented by Chemical Formula 1 according to the present invention is excellent in transmittance into cells and excellent in detection ability against mercury ions (Hg 2 + ) even after being permeated into cells. More specifically, when the compound of Example 1 according to the present invention was treated with animal cells that did not undergo fluorescence coloration, it was confirmed that the treated cells exhibited a fluorescent color and a deep blue color. Furthermore, after the mercury ion (Hg 2 + ) treatment, the fluorescence color of the cells changed from deep blue to light blue. From this, it can be seen that the compound of formula (I) according to the present invention is excellent in penetration into cells, and it has excellent binding force between the compound of formula (I) and mercury ion (Hg 2 + ) It can be seen that it has changed.

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 형광 감응 화학센서는 수용액 상에서 종래의 형광 감응 화학센서에 비해 수은 이온(Hg2 +)과의 결합성이 현저히 우수하고(실험예 1), 다른 전이금속 이온의 존재 하에서도 선택적으로 수은 이온(Hg2 +)과 복합체를 형성하여 수은 이온(Hg2 +)을 검출이 가능하다(실험예 2). 또한, 농도에 따라 비례적으로 검출함으로써, 수은 이온(Hg2 +)의 정량 분석이 가능할 뿐만 아니라(실험예 3), pH 4.5 내지 11.5의 넓은 pH 범위에서 수은 이온(Hg2 +)의 검출이 가능하고(실험예 4), 생체시료 내에서의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 가능하므로(실험예 5), 지하수, 하천과 같은 수계 환경 및 생체시료 등의 낮은 농도의 수은 이온(Hg2 +) 검출이 요구되는 전반적인 산업분야에서 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the mercury-ion (Hg 2 + ) fluorescent-sensitized chemical sensor represented by Chemical Formula 1 according to the present invention has remarkably excellent binding properties to mercury ions (Hg 2 + ) in an aqueous solution as compared with a conventional fluorescent chemical sensor (Hg 2 + ) can be detected by forming a complex with mercury ions (Hg 2 + ) selectively in the presence of other transition metal ions (Experimental Example 2). In addition, quantitative analysis of mercury ions (Hg 2 + ) is possible by detecting proportionally according to the concentration (Experimental Example 3), and detection of mercury ions (Hg 2 + ) in a wide pH range of pH 4.5 to 11.5 available, and (example 4), the biological sample mercury ion in the (Hg 2 +) detection is possible because (example 5), ground water, lower concentrations of mercury ions such as an aqueous environment, and a biological sample, such as a river (Hg 2 + ) Detection is required.

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서:
[화학식 1]
Figure 112013062346548-pat00016

(상기 화학식 1에 있어서,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시 또는 C1-C4의 직쇄 또는 측쇄 알콕시이고;
R3은 수소, -NR4R5 또는 -OR6이고, 이때, 상기 R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소; C1-C4의 직쇄 또는 측쇄 알킬; 할로겐; 비치환 또는 아민으로 치환된 아릴이거나, 또는 이들이 결합되어 있는 N과 함께 N, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 헤테로원자를 포함하는 5원 내지 6원의 헤테로아릴을 형성할 수 있고; 및
R6은 수소 또는 C1-C4의 직쇄 또는 측쇄 알킬이다).
A mercury ion (Hg 2 + ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor represented by the following formula (1):
[Chemical Formula 1]
Figure 112013062346548-pat00016

(In the formula 1,
R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, hydroxy or C 1 -C 4 linear or branched alkoxy;
R 3 is hydrogen, -NR 4 R 5 or -OR 6 , wherein R 4 and R 5 are independently from each other hydrogen; C 1 -C 4 linear or branched alkyl; halogen; An aryl which is unsubstituted or substituted with an amine, or a 5-to 6-membered heteroaryl containing at least one hetero atom selected from the group consisting of N, O and S together with N to which they are bonded, ; And
R 6 is hydrogen or straight or branched alkyl of C 1 -C 4).
제1항에 있어서,
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시이고;
R3은 수소, -NR4R5 또는 -OR6이고, 이때, 상기 R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 페닐이거나, 또는 이들이 결합되어 있는 N과 함께 피리디닐을 형성할 수 있고; 및
R6은 수소, 메틸 또는 에틸인 것을 특징으로 하는 형광 감응 화학센서.
The method according to claim 1,
Wherein R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, hydroxy, methoxy, ethoxy or propoxy;
R 3 is hydrogen, -NR 4 R 5 or -OR 6 wherein R 4 and R 5 are independently of each other hydrogen, methyl, ethyl, propyl, fluoro, chloro, bromo or phenyl, Lt; / RTI &gt; together with the N to form pyridinyl; And
R &lt; 6 &gt; is hydrogen, methyl or ethyl.
제1항에 있어서,
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시 또는 메톡시이고;
R3은 수소, -NR4R5 또는 -OR6이고, 이때, 상기 R4 및 R5는 서로 독립적으로, 수소, 메틸, 에틸, 클로로 또는 페닐이거나, 또는 이들이 결합되어 있는 N과 함께 피리디닐을 형성할 수 있고; 및
R6은 수소 또는 메틸인 것을 특징으로 하는 형광 감응 화학센서.
The method according to claim 1,
R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, hydroxy or methoxy;
R 3 is hydrogen, -NR 4 R 5 or -OR 6 wherein R 4 and R 5 are independently of each other hydrogen, methyl, ethyl, chloro or phenyl, or together with N, to which they are attached, pyridinyl Lt; / RTI &gt; And
And R &lt; 6 &gt; is hydrogen or methyl.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서는:
(1) (S)-3-(4-하이드록시페닐)-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드;
(2) (S)-3-페닐-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드;
(3) (S)-3-(3,4-다이하이드록시페닐)-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드; 및
(4) (S)-3-(3,4-다이메톡시페닐)-2-(파이렌-1-설폰아미도)프로판아마이드;로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 형광 감응 화학센서.
The method according to claim 1,
The mercury ion (Hg &lt; 2 + & gt ; ) selective, proportional fluorescence sensitized chemical sensor represented by the above formula (1)
(1) (S) -3- (4-hydroxyphenyl) -2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide;
(2) (S) -3-phenyl-2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide;
(3) (S) -3- (3,4-Dihydroxyphenyl) -2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide; And
(4) (S) -3- (3,4-dimethoxyphenyl) -2- (pyrene-1-sulfonamido) propanamide; sensor.
하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
화학식 3으로 표시되는 아미노산 화합물을 화학식 2로 표시되는 고체상 화합물에 도입하여 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계 (단계 1);
상기 단계 1에서 제조된 화학식 4의 화합물을 피페리딘과 반응시켜 Fmoc-기가 제거된 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 제조된 화학식 5의 화합물을 화학식 6으로 표시되는 화합물과 반응시켜 화학식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 제조된 화학식 7의 화합물을 무기산과 반응시켜 고체상이 제거된 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서의 제조방법:
[반응식 1]
Figure 112013062346548-pat00017

(상기 반응식 1에 있어서, R3'은 -NR4- 또는 -O-이고;
R1, R2, R3 및 R4는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고;
Fmoc는 플루오레닐메틸옥시카보닐(Fluorenylmethyloxycarbonyl)이고; 및
Figure 112013062346548-pat00018
은 고체상이다).

As shown in Scheme 1 below,
Introducing the amino acid compound represented by formula (3) into the solid phase compound represented by formula (2) to prepare a compound represented by formula (4) (step 1);
Reacting the compound of Formula 4 prepared in Step 1 with piperidine to prepare a compound represented by Formula 5 wherein the Fmoc group is removed (Step 2);
Reacting the compound of formula (5) prepared in step 2 with a compound of formula (6) to prepare a compound of formula (7) (step 3); And
(Hg &lt; 2 + &gt;), which comprises reacting a compound of formula (7) prepared in step 3 with an inorganic acid to prepare a compound represented by formula (1) Method of manufacturing a proportional fluorescent sensitized chemical sensor:
[Reaction Scheme 1]
Figure 112013062346548-pat00017

(In the above Reaction Scheme 1, R 3 ' is -NR 4 - or -O-;
R 1 , R 2 , R 3, and R 4 are as defined in Formula 1;
Fmoc is fluorenylmethyloxycarbonyl; And
Figure 112013062346548-pat00018
Is a solid phase).

제5항에 있어서,
상기 단계 1의 화학식 2로 표시되는 고체상 화합물의 고체상은 아마이드가 연결된 메틸벤조하이드릴아민(MBHA) 수지, 왕(Wang) 수지, 폴리에틸렌글리콜-폴리스틸렌(PEG-PS) 수지, 실리카 나노입자, 티타늄옥사이드 나노 입자 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The solid phase of the solid compound represented by the formula (2) in the step 1 may be selected from the group consisting of methylbenzohydrillamine (MBHA) resin, amide bonded Wang resin, polyethylene glycol-polystyrene (PEG-PS) resin, silica nanoparticle, titanium oxide (Hg &lt; 2 + & gt ; ) selective nanoparticles and chitosan. &Lt; IMAGE &gt;
제5항에 있어서,
상기 단계 4의 무기산은 트라이플루오로아세트산과 증류수를 부피 대비 85-99 : 1-15로 혼합한 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 선택적, 비례적 형광 감응 화학센서의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Mineral acid is trifluoro acetic acid and distilled water to a volume of 85-99 compared to the above Step 4: mercury, characterized in that the mixture to 1-15 ions (Hg + 2) selective method of producing a proportionately sensitive fluorescent chemical sensors.
제1항의 화학식 1로 표시되는 수은 이온(Hg2 +)을 선택적으로 검출하는 형광 감응 화학센서를 수은 이온(Hg2 +) 유무를 판별하고자 하는 대상시료에 투입시키는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1의 대상시료 내에 존재하는 수은 이온(Hg2+)과 상기 화학식 1의 화합물의 반응 생성물이 발생시키는 형광 신호를 측정하여 수은 이온(Hg2+)을 검출하는 단계(단계 2)를 포함하는 수은 이온(Hg2+) 검출 방법.
A method for detecting mercury ions (Hg 2 + ), comprising the steps of: (1) inputting a fluorescent sensitized chemical sensor for selectively detecting mercury ions (Hg 2 + ) represented by Chemical Formula 1 of claim 1 into a sample to be detected; And
(Step 2) of detecting a mercury ion (Hg 2+ ) by measuring a fluorescence signal generated by the reaction product of the mercury ion (Hg 2+ ) present in the target sample of the step 1 and the compound of the formula (Hg &lt; 2 + &gt;).
제8항에 있어서,
상기 대상시료는 수용액상 또는 유기용액을 함유한 수용액상인 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 검출 방법.
9. The method of claim 8,
The target sample is ionic mercury (Hg + 2) detecting method, characterized in that the aqueous solution containing the merchant aqueous or organic solution.
제9항에 있어서,
상기 유기용액은 다이메틸포름아마이드, 아세토니트릴, 메탄올 및 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 검출 방법.
10. The method of claim 9,
The organic solution, characterized in that mercury ion species, one is selected from dimethylformamide, acetonitrile, and the group consisting of methanol and ethanol (Hg + 2) detection method.
제8항에 있어서,
상기 대상시료는 생체시료를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 이온(Hg2 +) 검출 방법.9. The method of claim 8,
(Hg &lt; 2 + & gt ; ) detection method, wherein the target sample comprises a biological sample.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105085404A (en) * 2015-08-06 2015-11-25 华南师范大学 Pyrene compound modified with dl-histidine monohydrochloride and synthetizing method and application thereof
KR101697220B1 (en) 2015-10-22 2017-01-17 공주대학교 산학협력단 Triazole-based compound and composition for detecting carbonate or bicarbonate ion comprising the same
KR101875321B1 (en) 2017-03-15 2018-07-05 인하대학교 산학협력단 Tripeptide and dipeptide derivatives, preparation method thereof, chemosensor having the same and ratiometric detection method of aluminium ion and trivalent metal ion using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080255346A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation Ratiometric fluorescent chemosensor for selective detection of Hg (II) ions
KR20110120679A (en) * 2010-04-29 2011-11-04 경희대학교 산학협력단 Mercury selective fluorescent compound and mercury selective fluorescent chemosensor comprising the same
KR101179513B1 (en) * 2011-05-24 2012-09-07 인하대학교 산학협력단 Methionine amino acid based chemical sensor for selective detecting mercury ion, and preparation method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080255346A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation Ratiometric fluorescent chemosensor for selective detection of Hg (II) ions
KR20110120679A (en) * 2010-04-29 2011-11-04 경희대학교 산학협력단 Mercury selective fluorescent compound and mercury selective fluorescent chemosensor comprising the same
KR101179513B1 (en) * 2011-05-24 2012-09-07 인하대학교 산학협력단 Methionine amino acid based chemical sensor for selective detecting mercury ion, and preparation method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NEUPANE, L.N., et al., Journal of Materials Chemistry, 2012. Vol.22, pages4003-4008. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105085404A (en) * 2015-08-06 2015-11-25 华南师范大学 Pyrene compound modified with dl-histidine monohydrochloride and synthetizing method and application thereof
KR101697220B1 (en) 2015-10-22 2017-01-17 공주대학교 산학협력단 Triazole-based compound and composition for detecting carbonate or bicarbonate ion comprising the same
KR101875321B1 (en) 2017-03-15 2018-07-05 인하대학교 산학협력단 Tripeptide and dipeptide derivatives, preparation method thereof, chemosensor having the same and ratiometric detection method of aluminium ion and trivalent metal ion using the same

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