KR101777725B1 - 신규한 테르티오펜 화합물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 신규한 테르티오펜 화합물인 TTABA[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5- aminobenzoic acid]는 두 개의 기능성 작용기(-NH2, -COOH)를 동시에 가지므로, 상기 TTABA를 전극 물질로 사용하게 되면 전자 전달 매개체와 당 산화 효소를 동시에 공유결합으로 전극 위에 고정화시킬 수 있어 반복 측정이 가능한, 매우 안정한 형태의 바이오센서를 제작할 수 있다. 따라서 상기 TTABA는 태양전지와 글루코스 센서, 면역 센서, 압타머 센서, 효소 센서, 단백질 센서, 가스 센서 및 화학 센서를 포함한 다양한 분야 (전기변색 소자, 태양전지, 배터리, 연료전지 등)에서 전극물질로 매우 유용하게 활용될 수 있다.

Description

신규한 테르티오펜 화합물 및 이의 제조방법{New terthiophen compound and preparing method}
본 발명은 신규한 테르티오펜 화합물, 이의 제조방법, 이를 이용한 전도성 고분자, 전도성 고분자의 제조방법 및 이의 용도에 대한 것이다.
기능성 전기 전도성 고분자는 전지, 전기 변색 소자, 유기 소자, 반도체 및 바이오센서 등의 다양한 분야에 활용성이 크기 때문에 이에 대한 연구가 크게 주목을 받고 있다. 기존의 잘 알려진 전도성 고분자 물질들은 폴리 아닐린, 폴리피롤, 폴리퓨란, 폴리 티오펜 등을 들 수 있다. 상기 물질들은 전기화학적인 특성 및 쉬운 가공성 등의 장점으로 인해 전지, 유기 변색 소자 및 바이오센서 분야에서 널리 사용되어지고 있다.
하지만 폴리 아닐린, 폴리피롤, 폴리퓨란은 외부 환경 (공기/수질)에서 쉽게 분해되어 전기적인 특성이 저하되는 큰 단점을 가지고 있다. 폴리 싸이오펜의 경우에는 폴리아닐린, 폴리피롤에 비해 우수한 환경 안정성, 열적 안정성 가지나, 싸이오펜의 고분자 중합시 높은 산화 전위와 티오펜 고리 사이의 α-β 결합으로 인한 전도성 고분자의 화학적/물리적으로 부족한 특성 및 입체 장애를 유발하는 문제점이 있다.
따라서 이러한 기술적 문제점을 해결하기 위한 신규한 티오펜 단량체에 대한 연구가 필요하다.
1. 한국등록특허 10-1069310호.
따라서 본 발명은 신규한 테르티오펜 화합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 신규한 테르티오펜 화합물의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 합성한 전도성 테르티오펜 고분자를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 전도성 고분자를 포함하는 글루코스의 전류 측정 검출센서를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 전도성 고분자를 포함하는 글루코스의 전류 측정 검출센서의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 전도성 고분자를 포함하는 태양전지를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 전도성 고분자를 포함하는 면역 센서, 압타머 센서, 효소 센서, 단백질 센서, 가스 센서 및 화학 센서로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 센서를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 테르티오펜 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112016026352740-pat00001
상기 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 반응식 1과 같이 제조하되, 3-브로모테르티오펜(3′-Bromo-2,2′:5′,2″-terthiophene, BTT) 용액에 TMEDA(tetramethylethylenediamine), n-BuLi(N-Butyllithium)을 첨가하고 반응시키는 단계, 상기 반응시킨 반응물에 B(OEt)3(trimethyl borate) 및 용매를 첨가하고 교반하는 단계, 및 상기 교반된 반응물에 산성용액을 첨가하는 단계,를 포함하는 TTB[2,2′:5′,2″-terthiophene-3-boronic acid]를 제조하는 제 1단계; 상기 TTB에 3-카복시-5-니트로페닐보론산(3-Carboxy-5-nitrophenylboronic acid), Pd(PPh3)4, NaHCO3 및 용매를 첨가하고 교반하여 TTNBA[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5-nitorbenzoic acid]를 제조하는 제 2단계; 및 상기 TTNBA 및 촉매를 C1~C4 알콜에 용해한 후, 이에 하이드라진(hydrazine)를 첨가하고 반응시키는 제 3단계;를 포함하는 테르티오펜 화합물의 제조방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure 112016026352740-pat00002
상기 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 하기 화학식 2로 표시되는 전도성 테르티오펜 고분자를 제공한다:
[화학식 2]
Figure 112016026352740-pat00003
상기 화학식 2에서, n은 1,000 ~ 300,000의 정수임.
상기 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전극; 및 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 상기 전극 표면에서 합성되어진 고분자층으로 이루어진 글루코스의 전류 측정 검출센서를 제공한다.
상기 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전극 표면 상에 카본 나노 튜브를 코팅하는 단계; 상기 카본 나노 튜브층 상에 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 전해 중합하여 전도성 고분자 복합층을 전착시키는 단계; 상기 전도성 고분자 복합층의 카르복실산 및 아민 작용기를 활성화시키는 단계; 및 상기 작용기가 활성화된 전도성 고 분자 복합층 상에 전자 전달 매개체 및 당 산화효소를 공유결합시키는 단계;를 포함하는 글루코스의 전류 측정 검출센서의 제조방법을 제공한다.
상기 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 전도성 테르티오펜 고분자를 포함하는 태양전지를 제공한다.
상기 또다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 전도성 테르티오펜 고분자를 포함하는, 면역 센서, 압타머 센서, 효소 센서, 단백질 센서, 가스 센서 및 화학 센서로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 센서를 제공한다.
본 발명에 따른 신규한 테르티오펜 화합물인 TTABA[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5- aminobenzoic acid]는 두 개의 기능성 작용기 (-NH2, -COOH)를 동시에 가지므로, 상기 TTABA를 전극 물질로 사용하게 되면 전자 전달 매개체와 당 산화 효소를 동시에 공유결합으로 전극 위에 고정화시킬 수 있어 반복 측정이 가능한, 매우 안정한 형태의 바이오센서를 제작할 수 있다. 따라서 상기 TTABA는 태양전지와 글루코스 센서, 면역 센서, 압타머 센서, 효소 센서, 단백질 센서, 가스 센서 및 화학 센서를 포함한 다양한 분야(전기변색 소자, 배터리, 연료전지 등)에서 전극물질로 매우 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신규한 테르티오펜 화합물인 TTABA 화합물 및 이를 중합한 전도성 고분자의 합성 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 TTABA 단량체의 자외선-가시광선 흡수와 광발광 스펙트럼을 나타낸 결과이다.
도 3은 단량체 TTABA의 전기중합화한 순환전압전류 곡선(A), 전극 pTTPAA의 주사 속도 vs. 전류의 플롯(plot) 결과(B)를 나타낸 결과이다.
도 4는 TTABA 기반의 글루코스 센서 제작 모식도 및 이를 이용한 글루코즈 농도에 대한 순환전압전류 곡선 결과이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 발명자들은 전기화학적 특성이 향상된 전도성 고분자를 개발하기 위하여 연구하던 중, 물리적/화학적, 열적, 외부환경 안정성 및 전기화학적이 특성이 매우 우수한 터싸이오펜 골격에 두 개의 기능성 작용기 (-NH2, -COOH)를 동시에 가지는 신규 화합물인 TTABA[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5- aminobenzoic acid]를 합성하여 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 테르티오펜 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112016026352740-pat00004
상기 화합물은 3-([2,2′:5′,2″-테르티오펜]-3′-일)-5-아미노벤조산[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5- aminobenzoic acid, TTABA]이다.
또한, 본 발명은 하기 반응식 1과 같이 제조하되, 3-브로모테르티오펜(3′-Bromo-2,2′:5′,2″-terthiophene, BTT) 용액에 TMEDA(tetramethylethylenediamine), n-BuLi(N-Butyllithium)을 첨가하고 반응시키는 단계, 상기 반응시킨 반응물에 B(OEt)3(trimethyl borate) 및 용매를 첨가하고 교반하는 단계, 및 상기 교반된 반응물에 산성용액을 첨가하는 단계,를 포함하는 TTB[2,2′:5′,2″-terthiophene-3-boronic acid]를 제조하는 제 1단계; 상기 TTB에 3-카복시-5-니트로페닐보론산(3-Carboxy-5-nitrophenylboronic acid), Pd(PPh3)4, NaHCO3 및 용매를 첨가하고 교반하여 TTNBA[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5-nitorbenzoic acid]를 제조하는 제 2단계; 및 상기 TTNBA 및 촉매를 C1~C4 알콜에 용해한 후, 이에 하이드라진(hydrazine)를 첨가하고 반응시키는 제 3단계;를 포함하는 테르티오펜 화합물의 제조방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure 112016026352740-pat00005
상기 촉매는 Pd/C(Palladium on carbon), 니켈(Ni), 구리(Cu), 및 철(Fe)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 Pd/C이나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법으로 합성되어진 테르티오펜 고분자를 결합시킨 전극의 전기화학적 특성을 확인한 결과, 도 3과 같이 주사속도에 따라 산화/환원 전류가 모두 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
상기 결과로부터 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 중합된 테르티오펜 고분자는 전도성 고분자로 유용하게 사용될 수 있음이 확인되었다.
따라서 본 발명은 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 하기 화학식 2로 표시되는 전도성 테르티오펜 고분자를 제공한다:
[화학식 2]
Figure 112016026352740-pat00006
상기 화학식 2에서, n은 1,000 ~ 300,000의 정수이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 상기 전극 표면에서 합성되어진 고분자층으로 이루어진 글루코스의 전류 측정 검출센서를 제공한다.
더불어 본 발명은 전극 표면 상에 카본 나노 튜브를 코팅하는 단계; 상기 카본 나노 튜브층 상에 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 전해 중합하여 전도성 고분자 복합층을 전착시키는 단계; 상기 전도성 고분자 복합층의 카르복실산 및 아민 작용기를 활성화시키는 단계; 및 상기 작용기가 활성화된 전도성 고분자 복합층 상에 전자 전달 매개체 및 당 산화효소를 공유결합시키는 단계;를 포함하는 글루코스의 전류 측정 검출센서의 제조방법을 제공한다.
상기 전극은 스크린 프린트 카본 전극, 백금, 금 및 유리질 탄소 전극으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이며, 바람직하게는 스크린 프린트 카본 전극이나 이에 제한되는 것은 아니다.
더불어 본 발명은 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 전도성 테르티오펜 고분자를 포함하는 태양전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 전도성 테르티오펜 고분자를 포함하는, 면역 센서, 압타머 센서, 효소 센서, 단백질 센서, 가스 센서 및 화학 센 서로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 센서를 제공한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 실시예 1> 3-([2,2′:5′,2″- 테르티오펜 ]-3′-일)-5-아미노벤조산[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5- aminobenzoic acid, TTABA] 합성
도 1과 같이, 신규한 테르티오펜 화합물인 TTABA를 합성하였다.
1. TTB (2,2′:5′,2″- terthiophene -3-boronic acid) 합성
먼저, BTT(3.27 g, 10.0 mmol)을 15 mL의 디에틸에테르(Diethyl ether, Et2O)에 용해한 후, 이 용액을 TMEDA(1.8 mL, 12.0 mmol) 및 1.6 M n-BuLi (7.5 mL, 12.0 mmol) 용액과 함께 액화 질소 -83 ℃에서 1시간 동안 천천히 반응시킨 후 B(OEt)3(2.2 mL, 20.0 mmol)와 Et2O(30 mL)를 첨가하였다. 반응 용액을 실온에서 4시간 동안 교반한 후 2.0 M HCl(20 mL)를 첨가하여 1.5 시간 더 반응시켰다. 그 후 흰 파우더로 생성된 TTB를 물로 세척한 후 건조하였다.
2. TTNBA [3-([2,2′:5′,2″- terthiophen ]-3′- yl )-5- nitorbenzoic acid] 합성
상기 실시예 1 중 1.에서 합성한 TTB(1.2 g), 3-카복시-5-니트로페닐보로닉산(1.0 g, excess), Pd(PPh3)4(50 mg, 1 mol %) 및 NaHCO3 (3.0 g)을 질소 기류하에서 20분간 교반하였다. 이에 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF):물(5:1 부피비율) 30 ml을 첨가한 후 65℃에서 12시간 동안 교반하였다. 이어서 아세트산에틸, 물을 사용하여 반응물질을 추출한 후 유기층을 무수 MgSO4로 건조하였다. n-헥산(n-hexane)을 용리액으로 이용하여 녹색-노란색 고체로 TTNBA를 얻었다.
1H NMR (CDCl3): 6.96-7.08 (m, 3H), 7.18-7.3 (m, 5H), 8.42-8.48 (m, 2H), 8.87 (t, 1H)
3. TTABA [3-([2,2′:5′,2″- 테르티오펜 ]-3′-일)-5-아미노벤조산[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5- aminobenzoic acid] 합성
상기 실시예 1 중 2.에서 합성한 TTNBA (0.6 g), Pd/C (0.3 g)을 100 ml 에탄올에 녹인 혼합용액에 N2H4·H2O (1 ml)을 천천히 첨가한 후 65℃에서 4시간 반응시켰다. 얻어진 침전물을 여과지를 이용하여 여과하였고 여과물을 진공 건조하여 최종 물질인 TTABA를 노란색 고체로 얻었다.
IR (KBr): 3349, 3437, 1603, 1305, 684 cm-1; 1H NMR (CDCl3): 5.45 (s, 2H), 6.76 (m, 1H), 7.15 (m, 4H), 7.22 (q, 1H), 7.31 (d, 1H), 7.40 (d, 1H), 7.51 (d, 1H), 7.56 (d, 1H), 12.65 (s, 1H); MS 383 (M+,100%), exact MS calculated for C19H13NO2S3: 383.01
< 실시예 2> TTABA 화합물의 특성 확인
1. 분광학적 특성
상기 실시예 1을 통해 제조한 TTABA를 디클로로메탄 용액에 용해한 후 이의 자외선-가시광선 흡수와 광발광 스펙트럼을 도 2에 나타내었다.
자외선-가시선 분자흡수 분광법은 UVPC-3101 분광광도계(Schimadzu 사)를 이용하여 조사하였고, 분자 발광 분광법은 LS50B(PerkinElmer사)을 이용하여 스텍트럼을 얻었다.
그 결과, TTABA 전구체는 346 nm에서 최대로 흡수했고, 낮은 파장인 254 nm에서 π-결합 부분과 이에 상응하는 아미노벤조산(aminobenzoic acid) 단위의 π-π* 전이로 인해, 추가적인 흡수 피크(peak)를 보였다. 더불어 광발광 스펙트럼에서는 102 nm 정도로 큰 스토크(stoke) 이동을 하여 푸른색 구역(λ max=448 nm)으로 양자를 방출하였다. 이러한 결과를 통해, 분자 내부 에너지가 터싸이오펜 골격에서 아미노벤조산으로 전이됨을 확인하였다.
2. 전기화학적 특성
더불어 TTABA의 전기화학적 특성을 확인하였다.
TTABA 전구체 1.0 mM을 디클로로메탄(CH2Cl2: dichloromethane/0.1M 테트라부틸암모늄퍼클로레이트(tetrabutyl ammonium perchlorate, TBAP)) 용액에 용해시켰다. 이를 유리질 탄소 전극을 사용하여 순환전압전류법(cyclic voltammetry)를 통하여 전위 범위 0.0V ~ 1.4V에서 주사속도를 100 mV/s로 5회 실시하여 유리질 탄소 전극 위에 고분자 막을 형성하였다(도 1 및 도 3A).
전기화학적 특성은 코센테크(Kosentech) 사의 기기인 PT-1와 EG&G 사(PAR 273 A)의 전기화학 계측 장비(potentiostat/galvanostat)를 사용하여 조사하였다.
그 결과 1.1V에서 TTABA 전구체에서 고분자로 형성되는 산화 피크가 관찰되었고 0.87V에서는 고분자의 환원 피크가 관찰되었다. 또한 주사 횟수가 증가함에 따라 이들 산화/화원 피크가 증가되어 유리질 탄소 전극 위에 고분자 막이 형성되는 것을 알 수 있었다. 또한, TTABA의 고분자 막이 형성된 유리질 탄소 전극을 이용하여 전구체가 없는 블랭크(blank) 용액 (CH2Cl2/0.1 MTBAP)에서 주사 속도 vs. 전류 변화를 관찰하였다(도 3B). 주사 속도는 10mV/s 에서 350mV/s로 변화되었다.
그러므로 주사속도가 증가함에 따라 고분자의 산화/환원 전류가 선형적으로 증가하는 것으로 고분자 막이 전극 위에 안정하게 형성되었음을 확인하였다.
< 실시예 3> TTABA 화합물 기반의 전기화학적 글루코스 센서 제조
두 개의 작용기 (-COOH, NH2)를 가지는 TTABA를 이용하여 글루코스 센서를 제조하였다.
글루코스 센서 제조를 위해, 전극 촉매 물질은 카본 나노 튜브 (CNT, 0.1 mg/mL)을 전극 위에 흡착시키고 40℃에서 1시간 동안 건조하였다. 그리고 0.5 mM의 TTABA를 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르(di(propylene glycol) methyl ether)와 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르(tri(propylene glycol) methyl ether) (1:1 부피비율)의 혼합 용매에 녹였다. 그 후 CNT가 개질 된 전극 위에 1.5μL를 떨어뜨리고40℃에서 건조하고 0.1M 인산염 완충용액(pH 7.4)에서 순환 전압-전류법으로 전기화학적으로 중합시켰다. 0.0 에서 +1.2V의 주사 전위 범위와 100mv/s의 주사 속도로 1회 주사하여 고분자막을 형성시켰다. 형성된 고분자막을 10.0 mM의 1-에틸-3-[3-(디메틸아미노)프로필]칼보디이미드 (1-Ethyl-3-[3-(dimethylamino)propyl]carbodiimide hydrochloride, EDC) 및 10.0 mM의 N-하이드록시석신이미드(N-hydroxysuccinimide, NHS) 혼합물을 함유한 0.1 M의 인산완충용액 (pH 7.4)에서 2시간 동안 반응시켜 pTTABA의 카르복시기를 활성화시킨 후 인산완충용액으로 세정하였다. 아민 그룹을 가지는 전자 전달 매개체를 포함한 0.1M 인산염 완충용액(pH 7.4)에서 2시간 반응시켜 TTABA의 카르복실산 그룹에 공유결합으로 고정하였다. 그리고 pTTABA의 아민 그룹을 활성화시키 위해 글루타알데하이드 (2.5%) 용액에서 2 시간 반응시켰다. 그 후, 아민 그룹을 가지는 당 산화효소용액에서 3 시간 동안 반응시켜 pTTABA의 아민 그룹에 당 산화효소를 고정시켜 최종 글루코스 센서를 제조하였다.
< 실시예 4> 글루코스 센서의 글루코스 검출 성능 평가
상기 실시예 3에서 제조한 글루코즈 센서의 전극은 작동전극, 보조전극 및 기준전극으로 구성된 스크린 프린트 전극을 사용했으며, 작동전극 및 보조전극은 탄소 잉크를 사용했으며, 기준전극은 실버잉크를 사용하였다.
순환 전압전류법으로 글루코스의 농도가 증가에 따른 환원 전류값을 측정하였다. 이 때 사용한 측정 용액은 0.1M 인산염 완충용액(pH 7.4) 이며 글루코스를 1, 5, 10 mM 농도로 첨가하여 전자전달 매개체의 환원전류를 모니터링하였다.
주사 전위 범위는 0.3 에서 - 0.5 V이었고, 주사 속도는 100 mV/s이었다. 측정 용액에 글루코즈가 존재할 경우 당 산화효소와 반응하여 생성된 전자가 전자전달 매개체로 전달되고 이때 환원 전류 크기를 모니터링하여 글루코스의 농도를 정량할 수 있었다.
그 결과, 글루코스의 농도가 증가함에 따라 전자 전달 매개체의 환원 전류값이 약 200 mV에서 연속적으로 증가하였다(도 4).
한편, 기존의 상용화된 전자전달 매채체 기반의 글로코스 센서는 일회용으로써 반복 사용을 할 경우 글루코스의 감도가 현저히 감소하여 반복 측정이 불가능하다.
하지만 본 발명에 따른 TTABA를 전극 물질로 사용하게 되면 전자 전달 매개체와 당 산화 효소를 동시에 공유결합으로 전극 위에 고정화시킬 수 있어 반복 측정이 가능한, 매우 안정한 형태의 바이오센서를 제작할 수 있다.
따라서 본 발명을 통해 합성된 두 개의 작용기를 가지는 테르티오펜 화합물인 TTABA는 글루코스 센서, 면역 센서, 압타머 센서, 효소 (또는 단백질) 센서, 가스 센서 및 화학 센서를 포함한 다양한 분야(전기변색 소자, 태양전지, 배터리, 연료전지 등)에 응용될 수 있는 매우 유용한 전극 물질이 될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되고, 아민기와 카복실기를 동시에 포함하며, 하기 화학식 1의 카르복실기가 전자 전달 매개체와 공유 결합하고, 하기 화학식 1의 아민기가 당 산화 효소와 공유 결합하는 것을 특징으로 하는 테르티오펜 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112017075375065-pat00007
  2. 하기 반응식 1과 같이 제조하되,
    3-브로모테르티오펜(3′-Bromo-2,2′:5′,2″-terthiophene, BTT) 용액에 TMEDA(tetramethylethylenediamine), n-BuLi(N-Butyllithium)을 첨가하고 반응시키는 단계, 상기 반응시킨 반응물에 B(OEt)3(trimethyl borate) 및 용매를 첨가하고 교반하는 단계, 및 상기 교반된 반응물에 산성용액을 첨가하는 단계,를 포함하는 TTB[2,2′:5′,2″-terthiophene-3-boronic acid]를 제조하는 제 1단계;
    상기 TTB에 3-카복시-5-니트로페닐보론산(3-Carboxy-5-nitrophenylboronic acid), Pd(PPh3)4, NaHCO3 및 용매를 첨가하고 교반하여 TTNBA[3-([2,2′:5′,2″-terthiophen]-3′-yl)-5-nitorbenzoic acid]를 제조하는 제 2단계; 및
    상기 TTNBA 및 촉매를 C1~C4 알콜에 용해한 후, 이에 하이드라진(hydrazine)를 첨가하고 반응시키는 제 3단계;를 포함하는 테르티오펜 화합물의 제조방법.
    [반응식 1]
    Figure 112016026352740-pat00008
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 촉매는 Pd/C(Palladium on carbon), 니켈(Ni), 구리(Cu), 및 철(Fe)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 테르티오펜 화합물의 제조방법.
  4. 제 1항의 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 하기 화학식 2로 표시되는 전도성 테르티오펜 고분자:
    [화학식 2]
    Figure 112016026352740-pat00009

    상기 화학식 2에서, n은 1,000 ~ 300,000의 정수임.
  5. 전극; 및
    제 1항의 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 상기 전극 표면에서 합성되어진 고분자층으로 이루어진 글루코스의 전류 측정 검출센서.
  6. 전극 표면 상에 카본 나노 튜브를 코팅하는 단계;
    상기 카본 나노 튜브층 상에 제 1항의 테르티오펜 화합물을 전해 중합하여 전도성 고분자 복합층을 전착시키는 단계;
    상기 전도성 고분자 복합층의 카르복실산 및 아민 작용기를 활성화시키는 단계; 및
    상기 작용기가 활성화된 전도성 고분자 복합층 상에 전자 전달 매개체 및 당 산화효소를 공유결합시키는 단계;를 포함하는 글루코스의 전류 측정 검출센서의 제조방법.
  7. 제 1항의 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 전도성 테르티오펜 고분자를 포함하는 태양전지.
  8. 제 1항의 테르티오펜 화합물을 단량체로 사용하여 순환전압전류법에 의한 전기화학적 방법으로 중합된 전도성 테르티오펜 고분자를 포함하는, 면역 센서, 압타머 센서, 효소 센서, 단백질 센서, 가스 센서 및 화학 센서로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 센서.
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