KR101549347B1

KR101549347B1 - 신규한 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 화학 센서

Info

Publication number: KR101549347B1
Application number: KR1020140103235A
Authority: KR
Inventors: 김성훈
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2015-09-01

Abstract

신규한 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 화학 센서에서, 신규한 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸다.
[화학식 1]

Description

신규한 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 화학 센서{NOVEL COMPOUND, METHOD OF MANUFACTURING THE COMPOUND, AND CHEMICAL SENSOR INCLUDING THE COMPOUND}

본 발명은 신규한 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 화학 센서에 관한 것으로, 에틸아민계 화합물의 검출에 이용되는 신규한 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 화학 센서에 관한 것이다.

다양한 종류의 아민계 화합물이 비료, 의약품, 계면활성제, 생리학적 완충 물질, 착색제 등의 제조에 널리 이용되고 있다. 특히, 에틸아민은 가황촉진제의 원료, 선택성 용재, 의약 원료 등에 사용되는 무색의 가연성 액체로서, 암모니아와 비슷한 악취를 낸다. 에틸아민에 노출되면 안구가 자극받고 각막의 부종이 발생하는 등의 인체에 해로운 영향을 준다. 따라서 미량의 에틸아민이라도 검출하고 정량화시킬 필요가 있다.

아민계 화합물을 분리하고 감지하는 방법으로서, 등속전기영동법(isotachophoresis), 이온 크로마토그래피, 박막 크로마토그래피, 기체 크로마토그래피, 고속능 액체 크로마토그래피, 모세관 전기이동법(capillary electrophoresis) 등이 있고, 최근에는 다양한 광학-센싱 방법들도 제안되고 있다. 그러나 이와 같은 방법들은 에틸아민계 화합물에 대한 선택성과 감도가 낮고, 느린 센싱 속도를 갖는 한계가 있다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 컬러 변화와 형광 세기 변화를 통해서 에틸아민계 화합물을 검출할 수 있는 신규한 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 신규한 화합물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 신규한 화합물을 포함하는 화학 센서를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신규한 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸다.

[화학식 1]

일 실시예에서, 상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 415 nm 내지 425 nm에서 흡수 피크를 나타낼 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 불소 이온 또는 에틸아민계 화합물과 반응하여 컬러, 흡광도 및 형광 세기가 변화할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 불소 이온 또는 상기 에틸아민계 화합물과 반응하여 하기 화학식 2로 나타내는 화합물 및 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 생성할 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

화학식 3에서, Detc는 불소 이온 또는 상기 에틸아민계 화합물을 나타낸다.

일 실시예에서, 상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 불소 이온 또는 상기 에틸아민계 화합물과 반응하여 650 nm 내지 670 nm 사이에서 새로운 흡수 피크를 나타낼 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 신규한 화합물의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법에서, 하기 화학식 4로 나타내는 화합물 및 하기 화학식 5로 나타내는 화합물을 반응시킨다.

[화학식 4]

[화학식 5]

일 실시예에서, 상기 반응시키는 단계에서 피페리딘(piperidine) 및 아세트산(acetic acid)를 더 첨가할 수 있다.

상기 제조 방법을 통해서, 상기 화학식 1로 나타내는 신규한 화합물이 제조될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 화학 센서는, 상기 화학식 1로 나타내는 신규한 화합물을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 화학 센서는 컬러의 변화로 화학 물질을 검출하는 비색 센서(colorimetric sensor)일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화학 센서는 형광 세기 변화로 화학 물질을 검출하는 형광 센서(fluorometic sensor)일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신규한 화합물은 에틸아민계 화합물과 반응하고, 상기 에틸아민계 화합물은 에틸아민, 디에틸아민 및/또는 트리에틸아민일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신규한 화합물의 415 nm 내지 425 nm에서 흡수 피크의 흡수도는 불소 이온 또는 에틸아민계 화합물과 반응하여 감소할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신규한 화합물이 불소 이온 또는 에틸아민계 화합물과 반응하여 650 nm 내지 670 nm 사이에서 새로운 흡수 피크를 나타낼 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화학 센서는 상기 신규한 화합물과 종이 필터를 이용하여 제조된 기체 테스트 스트립일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화학 센서는 하기 화학식 2로 나타내는 화합물을 더 포함할 수 있다.

[화학식 2]

이와 같은 신규한 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 화학 센서에 따르면, 신규한 화합물은 D-π-A 타입의 염료 프로브(dye probe)로서 에틸아민계 화합물을 검출할 수 있다. 에틸아민계 화합물과 상기 신규한 화합물이 반응함에 따라, 노락색에서 청색으로 컬러 변화가 일어나고 이는 육안으로 시인할 수 있다. 또한, 에틸아민계 화합물과 상기 신규한 화합물이 반응하여 형광 세기 변화를 나타낸다. 따라서, 이러한 특성을 이용하여 화학 센서를 제조할 수 있다.

한편, 상기 신규한 화합물 및 종이 필터를 이용하여 기체 테스트 스트립(gas test strip)으로 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 에틸아민의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 HOMO-LUMO 에너지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 에틸아민의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 흡광도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 에틸아민 기체의 반응 전후의 본 발명에 따른 화합물의 컬러 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 에틸아민의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 형광 강도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 불소 이온의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 흡광도를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들에 대해서만 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

신규한 화합물

본 발명에 따른 신규한 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸다.

[화학식 1]

화학식 1로 나타내는 화합물은 415 nm 내지 425 nm 파장 범위에서 흡수 피크를 나타낼 수 있고, 불소 이온이나 에틸아민계 화합물과 반응하여 흡광도, 컬러 및 형광 세기가 변화한다. 상기 에틸아민계 화합물의 예로서는, 에틸아민, 디에틸아민 또는 트리에틸아민을 들 수 있다.

화학식 1로 나타내는 화합물이 불소 이온이나 에틸아민계 화합물과 반응하는 경우, 415 nm 내지 425 nm 파장 범위에서 나타나는 흡수 피크의 흡광도는 감소하고, 약 650 nm 내지 670 nm 사이에서 새로운 흡수 피크를 나타낸다. 불소 이온이나 에틸아민계 화합물의 함량이 많을수록 흡광도의 감소폭은 크고, 새로운 흡수 피크의 흡광도는 크게 나타난다.

동시에, 화학식 1로 나타내는 화합물이 불소 이온이나 에틸아민계 화합물과 반응하는 경우에 컬러가 변화한다. 상기 컬러의 변화는 육안으로 용이하게 식별할 수 있다. 화학식 1로 나타내는 화합물은 노란색을 나타내지만, 불소 이온이나 에틸아민계 화합물과 반응한 후에는 청색을 나타내고, 반응하는 불소 이온이나 에틸아민계 화합물이 제거된 후에는 다시 노란색을 나타낸다.

구체적으로, 화학식 1로 나타내는 화합물이 불소 이온이나 에틸아민계 화합물과 반응하는 경우 하기 화학식 2로 나타내는 화합물 및 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물이 생성된다.

[화학식 2]

[화학식 3]

예를 들어, 화학식 1로 나타내는 화합물이 에틸아민계 화합물과 반응하는 경우, 에틸아민계 화합물은 화학식 3에서와 같이 tert-부틸디페닐실릴기(tert-butyldiphenylsilyl group)와 결합하고, 화학식 2에서와 같이 페놀을 함유하는 화합물(phenolated product)을 생성한다. 실제로, 에틸아민계 화합물과의 반응 전후의 HOMO-LUMO 에너지 레벨을 통해서 이와 같은 반응을 확인할 수 있고, 이는 도 1을 참조하여 후술하기로 한다.

신규한 화합물의 제조 방법

화학식 1로 나타내는 화합물은, 하기 화학식 4로 나타내는 화합물과 하기 화학식 5로 나타내는 화합물을 반응시켜 제조한다.

[화학식 4]

[화학식 5]

화학식 4로 나타내는 화합물 및 화학식 5로 나타내는 화합물의 반응에는 피페리딘(piperidine) 및 아세트산(acetic acid)가 첨가될 수 있다. 이들의 반응은 톨루엔 용액에서 수행될 수 있다. 질소 가스 분위기 하에서 소정 시간동안 환류시키고 냉각시킨 후, 여과 및 정제 공정을 거쳐 화학식 1로 나타내는 화합물을 제조할 수 있다.

한편, 화학식 4로 나타내는 화합물 및 화학식 5로 나타내는 화합물 각각은 다양한 방법으로 합성되어 준비될 수 있다. 일례로, 화학식 4로 나타내는 화합물은 S.H. Kim, S.Y. et al. (Spectrochim, Acta A 78 (2011) 234-237.)에서 개시하고 있는 방법을 이용하여 제조할 수 있고, 이때의 제조 수율은 82% 정도일 수 있다. 또한, 화학식 5로 나타내는 화합물은 J. Cao et al.(Lett. 53 (2012) 2107-2110)에서 개시하고 있는 방법을 이용하여 제조할 수 있다. J. Cao et al.에서 개시하고 있는 화학식 5로 나타내는 화합물의 수율은 40% 정도이고, 이 화합물은 다음과 같은 특성을 나타낼 수 있다.

MS m/z M⁺360.

¹H NMR (500MHz, CDCl_3,ppm) δ 1.11(s, 9H), 6.84(d, J=6.92Hz, 2H), 7.38(t, J=5.52Hz, 4H), 7.44(t, J=5.88Hz, 2H), 7.63(d, J=6.92Hz, 2H), 7.76(dd, J=5.44Hz, 4H), 9.80(s, 1H,-CHO).

EA: Anal. Calcd for C₂₃H₂₄O₂Si: C, 76.62; H, 6.71, Found: C, 76.14; H, 6.80 %.

화학 센서

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 센서는 상기 화학식 1로 나타내는 신규한 화합물을 포함한다.

상기 화학 센서는 상기 화학식 1로 나타내는 화합물이 에틸아민계 화합물이나 불소 이온과 반응하여 컬러가 변화하는 특성을 이용하여 화학 물질을 검출하는 비색 센서(colorimetric sensor)일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 에틸아민계 화합물이나 불소 이온과 반응하여 형광 세기가 변화하므로, 형광 세기 변화로 화학 물질을 검출하는 형광 센서(fluorometic sensor)일 수 있다.

상기 화학 센서는 상기 화합물과 종이 필터를 이용하여 제조된 기체 테스트 스트립(gas test strip)일 수 있다. 상기 기체 테스트 스트립은 상기 화합물을 포함하는 용액을 종이 필터에 딥-코팅(dip-coating)하고 건조시킴으로써 제조할 수 있다. 상기 기체 테스트 스트립이 에틸아민 가스에 노출되면, 노랑색에서 청색으로 컬러가 변화하고 이는 육안으로 확인할 수 있다. 따라서 용이하게 에틸아민 가스를 검출할 수 있다.

화합물의 합성

톨루엔 25 mL에 화학식 4로 나타내는 화합물 0.2 g(1.07 mmol), 화학식 5로 나타내는 화합물 0.4 mL, 아세트산 0.4 mL 및 피페리딘 0.4 mL이 혼합된 혼합 용액을, 질소 가스 분위기 하에서 24 시간동안 환류시켰다. 이때, 화학식 5로 나타내는 화합물은 tert-부틸클로로디페닐실란(tert-butylchlorodiphenylsilane)과 함께 4-하이드록시벤즈알데히드(4-hydroxybenzaldehyde)로 보호되어 준비되었다. 환류된 혼합 용액을 상온에서 냉각시키고, 물을 붓고 메틸렌 클로라이드를 추출하여 박막 형태의 생성물을 얻었다. 상기 생성물을 물로 세정하고 마그네슘 설페이드(magnesium sulphate)을 이용하여 건조시켰다. 유기 용매를 감압 조건 하에서 증발시키고 메틸렌 클로라이드를 녹이면서 컬럼 크로마토그래피에 의해서 정제하여, 화학식 1로 나타내는 화합물을 제조하였다. (수율 31%, 0.17g)

화합물 분석 결과-1

IA900(상품명, Electrothermal사, 영국)로 녹는점(Mp)을 측정하였고, Carlo Elba Model 1106 분석기(상품명)를 이용하여 원소 분석(Elemental analyses)을 하였으며, 질량분석은 70 eV의 전자 에너지를 이용하여 direct probe EI 법으로 QP-1000 (상품명, Shimadzu사, 일본)으로 수행하였다. 또한, 고해상도 질량 분광기(high resolution mass spectroscopy)로서 HR-MS DS107을 이용하였다. ¹H NMR은 CDCl₃ 용액 하에서 AVANCE III 500 (500 MHz, 상품명, Bruker사, 독일)를 이용하여 측정하였고, ¹³C spectra는 CDCl₃ 용액 하에서 AVANCE digital 400 (400 MHz, 상품명, Bruker사, 독일) 분광광도계를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 아래에 나타낸다.

Mp: 239℃.

¹HNMR:(500MHz,CDCl_3,ppm)δ 1.04(s,6H), 1.10(s, 9H), 2.40(s, 2H), 2.56(s, 2H), 6.75~6.80(m, 4H), 6.95(d, J=16.05Hz, 1H), 7.27(d, J=8.6Hz, 2H), 7.37(t, J=6.95Hz, 4H), 7.43(t, J=6.95Hz, 2H), 7.71(d, J=6.7Hz, 4H).

¹³CNMR:(400MHz, CDCl_3,ppm)δ 19.86, 26.82, 28.41, 32.41, 39.60, 43.40, 113.32, 114.12, 120.84, 123.10, 127.49, 128.28, 129.15, 129.36, 130.49, 132.77, 135.84, 137.37, 154.71, 157.78, 169.68.

HRMS (FAB⁺) calcd for C₃₅H₃₆N₂OSi[M+H]⁺529.2597,found 529.2679.

Anal. Calcd for C, 79.50 H, 6.86 N, 5.30, Found C, 79.43 H, 6.94 N, 5.25.

화합물 분석 결과-2

제조된 화학식 1로 나타내는 화합물의 분자 오비탈 에너지(molecular orbital energy)의 HOMO와 LUMO를 계산하였고, 화학식 1로 나타내는 화합물이 에틸아민과 반응 후의 생성물에 대한 HOMO와 LUMO를 계산하였고, 그 결과를 도 1에 나타낸다. MO 에너지는 GGA(generalized gradient approximation) 레벨의 PBE (Perdew Burke Ernzerhof) 함수를 이용하는 Materials Studio 4.3 패키지(상품명, Accelrys사, 미국)에서 DMol³ 프로그램으로 계산하였다. (B. Delley, J. Chem. Phys. 92 (1990) 508-517. (2000) 7786-7764.)

도 1은 에틸아민의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 HOMO-LUMO 에너지를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서, 좌측의 HOMO-LUMO 에너지가 화학식 1로 나타내는 화합물에 관한 것이고, 우측의 HOMO-LUMO 에너지가 화학식 2로 나타내는 화합물에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 화학식 1로 나타내는 화합물의 HOMO-LUMO 에너지 차이(ΔE)는 약 1.82 eV이고, 에틸아민과 반응한 후에 생성되는 화합물의 HOMO-LUMO 에너지 차이(ΔE)는 1.33 eV인 것을 알 수 있다. 에틸아민과의 반응 전에 비해 반응 후에 ΔE가 감소한 것을 통해서 심색 흡수(bathobhromic absorption)가 일어나고 화학식 1로 나타내는 화합물이 에틸아민과 반응함에 따라 분자내 전자이동이 일어났음을 알 수 있다.

실험-1: 흡광도 변화

상온(room temperature) 조건에서 50 mM의 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)와 4-(2-하이드록시에틸)-1-피페라진에탄술폰산 (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid, HEPES)이 95:5 중량비로 혼합되고 10 mM의 수산화나트륨(NaOH)을 포함하는 pH가 7.1인 용액 내에서, 5×10^-6mol/L의 화학식 1로 나타내는 화합물과 에틸아민을 반응시켰다. 에틸아민은 0 mM에서부터 70 mM까지 증가시키면서 흡광도를 측정하였으며, 상기 흡광도는 Agilent 8453 분광 광도계(상품명, Agilent사, 미국)를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 2에 나타낸다.

도 2는 에틸아민의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 흡광도를 설명하기 위한 그래프이다.

도 2를 참조하면, 에틸아민이 첨가되지 않은 상태에서는 420 nm에서만 흡광 피크가 나타나고, 550 nm 내지 950 nm의 파장 범위에서 다른 흡광 피크는 전혀 없는 것을 알 수 있다. (에틸아민 0 mM의 경우) 이와 비교하여, 에틸아민의 농도를 0 mM에서 서서히 증가시킨 후, 약 10 mM에서부터 420 nm의 흡광 피크의 흡광도가 감소하기 시작하였으며, 655 nm에서 새로운 흡광 피크가 나타나는 것을 알 수 있다.

에틸아민의 온도가 계속 증가함에 따라 420 nm의 흡광 피크의 흡광도는 현저히 감소하고, 655 nm에서의 흡광 피크의 흡광도는 점점 증가하며, 70 mM의 에틸아민과 반응한 경우 655 nm에서 최대 흡광도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

또한, 등흡수점(isosbestic point)이 495 nm에서 나타남을 알 수 있다.

가스 테스트 스트립의 제조

상기에서 제조한 화학식 1로 나타내는 화합물의 용액을 와트먼 필터 종이(Whatmann filter paper)에 딥-코팅(dip-coating)한 후 진공 조건에서 건조시켜 가스 테스트 스트립을 제조하였다. 제조된 테스트 스트립의 컬러를 촬영하였고 그 결과를 도 3의 (a)에 나타낸다.

이어서, 상기 테스트 스트립을 에틸아민 기체에 노출시킨 후, 테스트 스트립의 변화된 컬러를 촬영하였고 그 결과를 도 3의 (b)에 나타낸다.

도 3은 에틸아민 기체의 반응 전후의 본 발명에 따른 화합물의 컬러 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, (a)에서 보는 바와 같이 테스트 스트립의 원래의 컬러는 흐린 노란색(pale yellow)이지만, (b)와 같이 에틸아민 기체와 반응한 후에는 청색으로 변화하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 에틸아민 기체가 제거된 후에는 다시 원래의 노란색으로 원복되는 것을 알 수 있다.

실험 2: 형광 특성 변화

상온(room temperature) 조건에서 50 mM의 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)와 4-(2-하이드록시에틸)-1-피페라진에탄술폰산 (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid, HEPES)이 95:5 중량비로 혼합되고 10 mM의 수산화나트륨(NaOH)을 포함하는 pH가 7.1인 용액 내에서, 5×10^-6mol/L의 화학식 1로 나타내는 화합물과 에틸아민을 반응시켰고, 그에 따른 형광 세기의 변화를 측정하였다. 에틸아민은 0 mM에서 150 mM로 농도를 증가시키면서 형광 세기 변화를 측정하였다. 이때, 형광분광광도계로 RF-5301PC (상품명, Shimadzu사, 일본)을 이용하여 측정하였고, 그 결과를 도 4에 나타낸다.

도 4는 에틸아민의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 형광 강도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 화학식 1로 나타내는 화합물이 에틸아민과 반응하기 전(0 mM의 에틸아민의 상태)에는 660 nm 내지 740 nm 파장 범위 내에서 형광 피크가 나타나지 않는 것을 알 수 있다.

반면, 에틸아민의 농도를 점점 증가시킬수록 690 nm에서 형광 세기가 가장 큰 형광 피크가 나타나며, 150 mM의 에틸아민이 첨가된 경우 형광 피크의 세기는 최대가 됨을 확인할 수 있다. 이는 화학식 1로 나타내는 화합물의 Si-O 결합을 절단하는 에틸아민에 의해서 상기 화학식 2로 나타내는 페놀레이트계의 화합물의 형성에 의한 것으로 추측할 수 있다.

실험 3: 불소 이온에 대한 흡광도 변화

상온(room temperature) 조건에서 50 mM의 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)와 4-(2-하이드록시에틸)-1-피페라진에탄술폰산 (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid, HEPES)이 95:5 중량비로 혼합되고 10 mM의 수산화나트륨(NaOH)을 포함하는 pH가 7.1인 용액 내에서, 5×10^-6mol/L의 화학식 1로 나타내는 화합물과 테트라부틸암모늄 플루라이드(tetrabutylammonium fluoride (TBAF))을 반응시켰다. 테트라부틸암모늄 플루라이드의 함량을 0 당량(equivalence, equiv.)에서 800 당량까지 증가시키면서 흡광도를 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타낸다.

도 5는 불소 이온의 첨가 전후의 본 발명에 따른 화합물의 흡광도를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 테트라부틸암모늄 플루라이드가 첨가되기 전에는 약 420 nm 부근에서만 흡광 피크가 나타나고, 약 550 nm 내지 900 nm의 파장 범위에서는 다른 흡광 피크는 전혀 나타나지 않는 것을 알 수 있다. (테트라부틸암모늄 플루라이드 0 당량의 경우) 이와 비교하여 테트라부틸암모늄 플루라이드의 불소 이온이 점점 증가함에 따라 655 nm에서 새로운 흡광 피크가 나타나는 것을 알 수 있다. 이와 같은 그래프의 변화는 도 2에서 설명한 에틸아민의 함량 증가와 유사한 양상을 보인다. 655 nm에서 새로운 흡광 피크는 불소 이온이 0 당량에서부터 800 당량까지 증가함에 따라 점차 증가하는 경향을 나타내며, 800 당량인 경우 흡광도가 최대임을 알 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims

하기 화학식 1로 나타내는 신규한 화합물;
[화학식 1]
제1항에 있어서,
415 nm 내지 425 nm에서 흡수 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는,
신규한 화합물.
제1항에 있어서,
불소 이온 또는 에틸아민계 화합물과 반응하여 컬러, 흡광도 및 형광 세기가 변화하는 것을 특징으로 하는,
신규한 화합물.
제3항에 있어서,
불소 이온 또는 상기 에틸아민계 화합물과 반응하여 하기 화학식 2로 나타내는 화합물 및 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 생성하는 것을 특징으로 하는,
신규한 화합물;
[화학식 2]

[화학식 3]

화학식 3에서, Detc는 불소 이온 또는 상기 에틸아민계 화합물을 나타낸다.
제3항에 있어서,
불소 이온 또는 상기 에틸아민계 화합물과 반응하여 650 nm 내지 670 nm 사이에서 새로운 흡수 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는,
신규한 화합물.
하기 화학식 4로 나타내는 화합물 및 하기 화학식 5로 나타내는 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 신규한 화합물의 제조 방법;
[화학식 4]

[화학식 5]
제6항에 있어서,
상기 반응시키는 단계에서 피페리딘(piperidine) 및 아세트산(acetic acid)를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는,
신규한 화합물의 제조 방법.
하기 화학식 1로 나타내는 신규한 화합물을 포함하는 화학 센서;
[화학식 1]
제8항에 있어서,
컬러의 변화로 화학 물질을 검출하는 비색 센서(colorimetric sensor)인 것을 특징으로 하는,
화학 센서.
제8항에 있어서,
형광 세기 변화로 화학 물질을 검출하는 형광 센서(fluorometic sensor)인 것을 특징으로 하는,
화학 센서.
제8항에 있어서,
상기 신규한 화합물은 에틸아민계 화합물과 반응하고,
상기 에틸아민계 화합물은 에틸아민, 디에틸아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
화학 센서.
제8항에 있어서,
상기 신규한 화합물의 415 nm 내지 425 nm에서 흡수 피크의 흡수도는
불소 이온 또는 에틸아민계 화합물과 반응하여 감소하는 것을 특징으로 하는,
화학 센서.
제8항에 있어서,
상기 신규한 화합물이 불소 이온 또는 에틸아민계 화합물과 반응하여 650 nm 내지 670 nm 사이에서 새로운 흡수 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는,
화학 센서.
제8항에 있어서,
상기 신규한 화합물과 종이 필터를 이용하여 제조된 기체 테스트 스트립인 것을 특징으로 하는,
화학 센서.
제8항에 있어서,
하기 화학식 2로 나타내는 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
화학 센서;
[화학식 2]