KR102337718B1

KR102337718B1 - 탈륨 검출용 프로브 조성물 및 이를 이용하여 탈륨을 검출하는 방법

Info

Publication number: KR102337718B1
Application number: KR1020200072570A
Authority: KR
Inventors: 박태정; 장석규; 안상두; 최명길; 이유정
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-12-09

Abstract

본 발명은 탈륨을 효과적으로 검출할 수 있는 탈륨 검출용 프로브 조성물 및 이를 이용하여 탈륨을 검출하는 방법에 관한 것이다.

Description

탈륨 검출용 프로브 조성물 및 이를 이용하여 탈륨을 검출하는 방법{THALLIUM DETECTION PROBE COMPOSITION AND METHOD FOR DETECTING THALLIUM USING THE SAME}

본 발명은 탈륨 검출용 프로브 조성물 및 이를 이용하여 탈륨을 검출하는 방법에 관한 것이다.

탈륨은 다양한 전기 및 전자 부품, 광학 렌즈, 반도체 재료, 감마 방사선 검출 장비, 적외선 검출기 및 저온 온도계 등 다양한 현대 산업 활동에 사용되고 있다.

다만, 광범위한 산업 분야에 사용되고 있는 탈륨은 인간에게 매우 독성을 가지고 있다. 구체적으로, 탈륨은 수은, 납 또는 카드뮴보다 더 독성을 가지며, 만성 노출되는 경우에 세포 주기 진행(cell-cycle progression)과 신경계의 변화를 유발한다.

탈륨은 탈륨 1가 이온(Tl⁺)와 탈륨 3가 이온(Tl³⁺)의 두 가지 산화 형태를 가지며, Tl³⁺는 Tl⁺보다 인간, 가축 및 야생 동물에 대한 독성이 약 4배 더 높다. 이러한 탈륨은 미국 환경 보호국(United States Environmental Protection Agency)에서 우선 순위 오염 물질로 취급되고 있다. 식수 및 폐수 배출물의 탈륨에 대한 최대 오염 수치는 각각 0.002 mg/L 및 0.14 mg/L로 설정되었다. 또한, 국립 산업 안전 보건 연구소는 15 mg/m³ 농도의 탈륨 종(thallium species)을 생명과 건강에 즉각적인 위협으로 간주하고 있다. 이에 따라, 탈륨을 선택적으로 분석하는 방법이 연구되고 있다.

원자 흡수 분광법(atomic absorption spectroscopy), 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(inductively coupled plasma-mass spectrometry) 및 X-선 형광 분광법(X-ray fluorescence spectroscopy) 등의 분석 방법을 이용하여 Tl³⁺를 분석하였다. 또한, 테트라클로로탈레이트(Ⅲ)-PVC 막 센서를 사용한 전위차분석법(potentiometry), 전기중합 변환기(electropolymerized transducer)가 구비된 고체-접촉식 이온-선택성 전극(solid-contact ion-selective electrode)을 사용한 분석법, 폴리(4-비닐피리딘)/수은 필름 전극을 사용한 방형파 전압 전류 스트리핑 분석법(square-wave voltammetric stripping analysis) 등의 전기분석(Electroanalytical) 방법 등이 사용되었다.

그러나, 선택성, 감도, 편의성 및 현장 측정이 가능한 소형화 측면에서, 비색(colorimetric) 신호 또는 형광(fluorescence) 신호를 검출하는 광학 방법에 대한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.

이에, 시료에 포함된 탈륨을 선택적으로 검출할 수 있고, 기존의 방법 대비 간단하고 효과적으로 탈륨을 검출할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탈륨을 효과적으로 검출할 수 있는 탈륨 검출용 프로브 조성물 및 이를 이용한 탈륨 검출 방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시상태는, 하기 화학식 1로 표시되는 탈륨 검출용 프로브 화합물; 완충제를 포함하는 완충 용액; 비양성자성 용매; 및 물;을 포함하는 탈륨 검출용 조성물을 제공한다:

[화학식 1]

화학식 1에서,

R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.

또한, 본 발명의 일 실시상태는 상기 탈륨 검출용 조성물을 이용하여 시료에 함유된 탈륨을 검출하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 프로브 조성물은 시료에 포함된 탈륨을 효과적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출 방법은 상기 탈륨 검출용 프로브 조성물을 이용함으로써, 탈륨을 용이하게 검출할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 프로브 화합물, Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물, 로다민 B 염기 및 단실산의 ¹H NMR 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 2는 Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물, 로다민 B 염기와 단실산의 TLC 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물의 질량 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 시간 경과에 따른 556 nm에서의 흡광도와 Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 후에 탈륨 검출용 조성물의 시간 경과에 따른 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 내지 비교예 4의 탈륨 검출용 조성물의 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 6은 pH에 따른 Tl³⁺의 안정성 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 6 내지 실시예 11, 비교예 5 내지 비교예 6의 탈륨 검출용 조성물의 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 양이온에 대한 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 9는 다양한 양이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 음이온에 대한 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 11은 다양한 음이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 산화제에 대한 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 400 nm 파장값을 가지는 광의 조사 후, 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 형광 세기를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 양이온에 대한 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다.
도 15는 다양한 양이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 400 nm 파장값을 가지는 광의 조사 후, 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 형광 세기를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 음이온에 대한 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다.
도 18은 다양한 음이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다.
도 19a는 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 대한 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이고, 도 19b는 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 대한 583 nm에서의 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 556 nm에서의 흡광도를 이용하여 Tl³⁺검출 한계를 도출하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 21은 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 Tl³⁺의 농도에 대한 레드 채널 밸류, 그린 채널 밸류 및 블루 채널 밸류를 나타낸 도면이다.
도 22는 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 그린 채널 밸류를 이용하여 Tl³⁺검출 한계를 도출하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다.

[화학식 1]

화학식 1에서,

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 포함하는 상기 조성물은 탈륨을 선택적으로 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 프로브 조성물은 시료에 포함된 탈륨 이온을 선택적으로 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 프로브 조성물을 이용하여, 시료에 포함된 탈륨 3가 양이온(Tl³⁺)을 선택적으로 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에서 R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 4의 알킬기는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기일 수 있다. R₁, R₂, R₃ 및 R₄가 전술한 알킬기인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 탈륨 검출용 프로브 화합물을 포함하는 조성물을 사용하여, 시료에 포함된 탈륨 이온을 효과적으로 검출할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여, 화학식 1에서 R₁, R₂, R₃ 및 R₄가 각각 에틸기인 실시상태를 중점으로 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 로다민 B 염기(Rhodamine B base)와 단실히드라진(Dansylhydrazine)의 반응 생성물일 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 하기 반응식 2와 같이 로다민 B 염기와 단실히드라진의 반응을 통해 형성될 수 있다.

[반응식 1]

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 설폰히드라지드-결합(sulfonhydrazide-linkage)을 포함하고 있다. 상기 프로브 화합물에 함유된 설폰히드라지드 결합은 Tl³⁺에 의하여 분해될 수 있다. 즉, Tl³⁺에 의하여 상기 프로브 화합물은 2 가지 화합물로 분해될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 하기 반응식 2와 같이 Tl³⁺에 의하여 분해 생성물 1과 분해 생성물로 2로 분해될 수 있다.

[반응식 2]

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 무색(colorless)이고 특정 파장값(400 nm)을 가지는 광이 조사되면 초록색(498 nm)으로 형광 발광하는 특성을 가진다.

로다민 B 염기의 유도체에 해당하는 상기 분해 생성물 1은 분홍색을 띠며, 특정 파장값(400 nm)을 가지는 광이 조사되면 오렌지색(583 nm)으로 형광 발광하는 특성을 가진다. 후술하는 바와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물, 상기 분해 생성물 1의 색 및 형광 발광의 색과 세기를 이용하여, 시료에 포함된 탈륨을 용이하게 검출할 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 Tl³⁺에 대하여, 턴-온(turn-on) 타입의 프로브 화합물로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 프로브 화합물의 농도는 1.0 x 10^-6 M 이상 1.0 x 10^-5M 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물의 농도는, 2.0 x 10^-6 M 이상 9.0 x 10^-6M 이하, 3.0 x 10^-6 M 이상 8.0 x 10^-6M 이하, 4.0 x 10^-6 M 이상 6.0 x 10^-6M 이하, 1.0 x 10^-6 M 이상 6.0 x 10^-6M 이하, 5.0 x 10^-6 M 이상 1.0 x 10^-5M 이하일 수 있다. 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 프로브 화합물의 농도를 전술한 범위로 조절함으로써, 시료에 포함된 탈륨을 보다 효과적으로 검출시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 프로브 화합물의 농도가 전술한 범위 내인 경우, 시료에 포함된 탈륨을 보다 민감하게 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 완충 용액의 pH는 4 이상 5.5 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 완충 용액의 pH는 4.25 이상 5.25 이하, 4.5 이상 5.0 이하, 4.75 이상 4.9 이하, 4.0 이상 4.85 이하, 4.5 이상 4.8 이하, 4.6 이상 5.5 이하, 4.7 이상 5.2 이하 또는 4.75 이상 5.0 이하일 수 있다. 전술한 범위의 pH를 가지는 완충 용액을 사용함으로써, 후술하는 바와 같이 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH를 4 이상 5.5 이하로 용이하게 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 완충제는 아세테이트 완충제, 시트르산염 완충제, 숙신산 완충제 및 페닐아세트산 완충제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 완충제의 종류를 한정하는 것은 아니고, 전술한 바와 같이 탈륨 검출용 조성물의 pH를 4 이상 5.5 이하로 조절할 수 있는 다양한 완충제를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 완충 용액의 농도는 0.1 M 이상 0.5 M 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 완충 용액의 농도는 0.15 M 이상 0.4 M 이하, 0.2 M 이상 0.35 M 이하, 0.1 M 이상 0.3 M 이하, 0.2 M 이상 0.25 M 이하, 0.2 M 이상 0.5 M 이하, 또는 0.2 M 이상 0.4 M 이하일 수 있다. 상기 완충 용액의 농도를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH를 4 이상 5.5 이하로 용이하게 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 완충제의 농도는 10 mM 이상 50 mM 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 완충제의 농도는 15 mM 이상 45 mM 이하, 20 mM 이상 40 mM 이하, 25 mM 이상 35 mM 이하, 10 mM 이상 40 mM 이하, 17.5 mM 이상 35 mM 이하, 20 mM 이상 30 mM 이하, 25 mM 이상 50 mM 이하, 15 mM 이상 45 mM 이하, 또는 30 mM 이상 40 mM 이하일 수 있다. 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 완충제의 농도가 전술한 범위 내인 경우, 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH가 4 이상 5.5 이하로 안정적으로 유지될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비양성자성 용매는 적어도 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide; DMSO)를 포함할 수 있다. 디메틸술폭시드를 포함하는 비양자성 용매를 사용함으로써, 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물의 설폰히드라지드-결합은 Tl³⁺에 의하여 안정적으로 분해될 수 있다. 즉, 비양자성 용매로 DMSO 용매를 사용함으로써, 상기 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺에 대한 검출 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 물과 상기 비양성자성 용매의 부피비는 4:6 내지 9:1일 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 물과 상기 비양성자성 용매의 부피비는, 5.5:4.5 내지 8.5:1.5, 6:4 내지 8:2, 6.5:3.5 내지 7.5:2.5, 5:5 내지 8:2, 6:4 내지 8:2, 7:3 내지 8:2, 6:4 내지 9:1, 7:3 내지 9:1, 또는 8:2 내지 9:1일 수 있다. 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 물과 상기 비양성자성 용매의 부피비가 전술한 범위 내인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물의 설폰히드라지드-결합은 Tl³⁺에 의하여 안정적으로 분해될 수 있다. 이를 통해, 상기 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺에 대한 검출 성능은 보다 향상될 수 있다. 또한, 상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 물과 상기 비양성자성 용매의 부피비를 전술한 범위 내인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 상기 탈륨 검출용 조성물에 효과적으로 용해될 수 있고 안정적으로 존재할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH는 4 이상 5.5 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH는 4.25 이상 5.25 이하, 4.5 이상 5 이하, 4.5 이상 4.8 이하, 4 이상 5 이하, 4.3 이상 4.9 이하, 4.5 이상 4.85 이하, 4.5 이상 5.5 이하, 4.65 이상 5.25 이하, 또는 4.75 이상 5 이하일 수 있다. 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH를 전술한 범위로 조절함으로써, Tl³⁺와의 반응을 통한 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물의 설폰히드라지드-결합 분해를 효과적으로 유도할 수 있다. 또한, 상기 탈륨 검출용 조성물의 pH가 전술한 범위 내인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 안정적으로 존재할 수 있다. 또한, 전술한 범위의 pH를 만족하는 상기 탈륨 검출용 조성물 내에서 Tl³⁺은 안정적으로 존재할 수 있어, Tl³⁺의 검출 효율이 보다 향상될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 탈륨 검출용 조성물은 탈륨을 선택적으로 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 조성물은 F^-, Cl^-, Br^-, I^-, HPO_４ ^2-, P₂O₇ ^4-, HSO₃ ^-, SO₄ ^2-, NO₃ ^-, N₃ ^-, HCO₃ ^-, AcO^-, ClO₄ ^-등의 음이온 존재 하에서도 Tl³⁺를 선택적으로 검출할 수 있다.

또한, 상기 탈륨 검출용 조성물은 알칼리 금속 이온(Li⁺, Na⁺, K⁺), 알칼리 토금속 이온(Mg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺), 또는 전이금속 이온 (Mn²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Ag⁺, Hg²⁺，Pd²⁺, Al³⁺) 등이 존재하여도 Tl³⁺를 선택적으로 검출할 수 있다.

또한, 상기 탈륨 검출용 조성물은 H₂O₂, 과산화아세트산(peracetic acid, PAA), 터트-부틸 히드로퍼옥사이드(tert-butyl hydroperoxide, TBHP), 과탄산염(percarbonate, PC), 과붕산염(perborate, PB), 과황산 암모늄(ammonium persulfate, APS) 등의 산화제의 존재 하에서도 Tl³⁺를 선택적으로 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태는 상기 탈륨 검출용 조성물을 이용하여 시료에 함유된 탈륨을 검출하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출 방법은 상기 탈륨 검출용 프로브 조성물을 이용함으로써, 탈륨을 용이하게 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 탈륨 검출용 프로브 조성물은 턴-온(turn-on) 타입으로 Tl³⁺을 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 탈륨 검출용 조성물의 색이 무색에서 분홍색으로의 변화를 측정하여, 탈륨을 검출할 수 있다. 즉, Tl³⁺의 검출은 상기 탈륨 검출용 조성물의 비색(colorimetric) 변화를 관찰하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 무색이고, 상기 분해 생성물 1은 분홍색을 띠고, 상기 분해 생성물 2는 무색이다. 이를 이용하여, 상기 탈륨 검출용 조성물에 시료를 첨가하고, 소정 시간 이후에 탈륨 검출용 조성물의 색이 분홍색으로 변화되는 것을 통해, 시료에 탈륨이 포함된 것을 확인할 수 있다.

시료에 탈륨이 포함된 경우, 상기 탈륨 검출용 조성물에 시료를 첨가한 후 약 2 분 내에 분홍색으로 변화될 수 있다. 따라서, 상기 탈륨 검출용 조성물을 이용하여, 시료에 탈륨 함유 여부를 빠르게 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 556 nm에서의 상기 탈륨 검출용 조성물의 흡광도를 측정하여, 탈륨을 검출할 수 있다. 즉, Tl³⁺의 검출은 상기 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(absorbance) 변화를 관찰하여 수행될 수 있다.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 320 nm에서 넓은 흡수대(absorption band)를 가지나, Tl³⁺와 반응한 후에는 556 nm에서 새로운 흡수대가 형성될 수 있다. 즉, 상기 탈륨 검출용 조성물과 시료를 반응시키고, 556 nm의 파장에서의 상기 탈륨 검출용 조성물의 흡광도 변화를 측정함으로써, 탈륨을 효과적으로 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, 583 nm에서의 상기 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광을 측정하여, 탈륨을 검출할 수 있다. 즉, Tl³⁺의 검출은 상기 탈륨 검출용 조성물의 형광(fluorescence) 변화를 관찰하여 수행될 수 있다.

구체적으로, 400 nm의 파장값을 가지는 광에 의하여 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물은 초록색(498 nm)으로 형광 발광하고, 상기 분해 생성물 1은 오렌지색(583 nm)으로 형광 발광한다. 즉, 상기 탈륨 검출용 조성물과 시료를 반응시키고 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 583 nm의 파장에서의 상기 탈륨 검출용 조성물의 형광 변화를 측정함으로써, 탈륨을 효과적으로 검출할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 스캐너를 이용하여 획득한 상기 탈륨 검출용 조성물 이미지의 RGB 채널을 분석하여, 탈륨을 검출할 수 있다. 구체적으로, 스캐너를 이용하여 Tl³⁺가 함유된 시료와 반응한 탈륨 검출용 조성물의 이미지를 획득할 수 있다. 당업계에서 사용되는 이미지 프로세싱 소프트웨어를 통해, 탈륨 검출용 조성물의 이미지의 RGB 채널을 분석할 수 있다.

구체적으로, 탈륨 검출용 조성물의 이미지의 레드 채널 밸류(red channel value), 그린 채널 밸류(green channel value) 및 블루 채널 밸류(blue channel value) 중 적어도 하나를 분석할 수 있다. 보다 구체적으로, 탈륨 검출용 조성물의 이미지의 그린 채널 밸류를 분석할 수 있다. 시료에 함유된 Tl³⁺의 농도에 따라, 탈륨 검출용 조성물의 색의 진한 정도가 다를 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 탈륨 검출용 조성물의 RGB 채널 밸류를 분석하여, 시료에 함유된 Tl³⁺의 농도를 추정할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기와 같은 프로브 화합물의 광학적 물성을 이용하여, Tl³⁺에 대한 프로브 화합물의 선택성, 반응성 등을 검토할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하게 위해 제공되는 것이다.

제조예 1: 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물의 제조

THF (10 mL)에서, 하이드라진 모노하이드레이트(0.230 mL, 5.0 mmol)를 단실 클로라이드 용액(0.27 g, 1.0 mmol)에 첨가하였다. 반응 진행을 TLC로 모니터링하고, 반응 완료 후에 에틸 아세테이트 20mL를 반응 혼합물에 첨가 하였다. 혼합물을 증류수(10 mL)로 3회 세척하였다. 이후, 유기상을 수집하고 용매를 감압 하에 제거하였다. 칼럼 크로마토그래피 (실리카 겔, CH₂Cl₂)로 정제하여, 황백색 분말의 단실 히드라진(0.25 g, 95 %)을 수득하였다.

15 mL의 POCl₃에 로다민 B 염기(0.44 g, 1.0 mmol; Aldrich Chemical Co)가 용해된 용액을 6 시간 동안 환류 교반하였다. 이후, 감압 하에서 휘발물을 제거하고, 잔류물을 디클로로 메탄에 용해시켰다. 이후, 제조된 용액을, 상기에서 수득한 단실 히드라진(0.27 g, 1.0 mmol)과 트리에틸아민(1 mL)이 디클로로 메탄(20 mL)에 혼합된 혼합물에 적가하고, 반응 혼합물을 12 시간 동안 교반하였다.

이후, 반응 혼합물을 증류수로 3 회 세척하였다. 유기상을 분리하고 감압 하에서 증발시키고, 잔류물을 컬럼 크로마토 그래피(실리카 겔, CH₂Cl₂/CH₃OH = 29:1, v/v)로 정제하여 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물(0.32 g, 수득률: 46 %)을 수득하였다.

수득한 프로브 화합물에 대하여, NMR을 사용하여 측정한 ¹H NMR(600MHz) 및 ¹³C NMR(150MHz)의 스펙트럼과 질량 분석기를 사용하여 수집된 질량 스펙트럼은 하기와 같다.

¹H NMR (600 MHz, CDCl₃): δ 8.34 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.99-7.84 (m, 2H), 7.67-7.60 (m, 1H), 7.45-7.41 (m, 2H), 7.31 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 7.11 (t, J = 7.9 Hz, 2H), 6.94 (dd, J = 6.2, 2.1 Hz, 1H), 6.70 (s, 1H), 6.42-6.27 (m, 2H), 6.18 (dd, J = 9.1, 2.6 Hz, 2H), 5.73 (s, 2H), 3.30 (q, J = 7.2 Hz, 8H), 2.90 (s, 6H), 1.17 (t, J = 7.1 Hz, 12H).

¹³C NMR (150 MHz, CDCl3): δ 168.3, 153.0, 152.3, 151.4, 148.6, 134.2, 133.7, 130.0, 129.5, 129.4, 129.3, 128.6, 128.3, 128.0, 127.4, 124.4, 123.5, 122.9, 119.7, 114.6, 107.7, 104.4, 97.6, 66.6, 45.6, 44.3, 12.8.

HRMS: (FAB⁺); m/z calcd. for C₄₀H₄₄N₅O₄S⁺ [M+H]⁺: 690.3114, found: 690.3109.

제조예 2: 탈륨 검출용 조성물의 제조

제조예 1에서 수득한 프로브 화합물을 DMSO에 용해시켜, 프로브 화합물 스톡 용액(30 μL, 5.0 x 10^-4 M)을 제조하였다. 이후, pH 4.76의 아세테이트 완충 용액(450 μL, 0.20 M)과 제조된 프로브 화합물 스톡 용액을 바이알(vial) 넣고, DMSO 3.0 mL와 물을 첨가하여 희석하여, 탈륨 검출용 조성물을 제조하였다.

제조된 탈륨 검출용 조성물에서 물과 DMSO의 부피비는 8:2이었고, 탈륨 검출용 조성물에 포함된 프로브 화합물의 농도는 5.0 x 10^-6 M이었고, 아세테이트 완충제의 농도는 30 mM이었다.

실험예 1: 프로브 화합물과 Tl ³⁺ 의 반응 여부 검토

Aldrich Chemical Co.로부터 구입한 탈륨(Ⅲ) 질산염을 0.1 N의 HCl에 용해시켜, Tl³⁺스톡 용액(2.0 x 10^-2 M)을 제조하였다. 제조예 1에서 수득한 프로브 화합물을 DMSO에 용해시켜, 프로브 화합물 스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)을 제조하였다. 로다민 B 염기와 단실산(dansyl acid) 각각을 DMSO에 용해시켜, 로다민 B 염기 스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)과 단살산 스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)을 제조하였다.

NMR을 사용하여, 제조된 프로브 화합물 스톡 용액, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 프로브 화합물 스톡 용액, 로다민 B 염기 스톡 용액 및 단실산 스톡 용액에 대한 ¹H NMR 스펙트럼을 측정하였다.

도 1은 본 발명의 프로브 화합물, Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물, 로다민 B 염기 및 단실산의 ¹H NMR 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물의 ¹H NMR 스펙트럼은 로다민 B 염기와 단실산의 ¹H NMR 스펙트럼을 합한 것과 유사한 것을 확인하였다. 이를 통해, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 Tl³⁺에 의하여, 전술한 로다민 B 염기 유도체에 해당되는 분해 생성물 1과 단실히드라진의 유도체(단실산)에 해당되는 분해 생성물 2로 분해되는 것을 알 수 있다.

또한, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 프로브 화합물 스톡 용액, 로다민 B 염기 스톡 용액 및 단실산 스톡 용액에 대하여 박층 크로마토그래피(thin layer chromatography, TLC) 분석을 수행하였다.

도 2는 Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물, 로다민 B 염기와 단실산의 TLC 분석 결과를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, TLC 분석 결과 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 Tl³⁺에 의하여, 상기 분해 생성물 1과 분해 생성물 2로 분해되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 질량 분석기를 사용하여, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 프로브 화합물 스톡 용액에 대한 질량 스펙트럼을 측정하였다.

도 3은 Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물의 질량 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 생성물의 질량 스펙트럼은 m/z 442.3에서 피크가 나타나며, 이는 로다민 B 염기의 계산된 m/z 442.2와 대응되고 있음을 확인하였다.

실험예 2: 프로브 화합물의 안정성(stability) 및 반응 속도 검토(흡광도)

Tl ³⁺ 스톡 용액의 제조

Aldrich Chemical Co.로부터 구입한 탈륨(Ⅲ) 질산염을 0.1 N의 HCl에 용해시켜, Tl³⁺스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)을 제조하였다.

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다. 이후, UV-vis 분광광도계(spectrophotometer)를 이용하여, 20 분 동안 556 nm에서의 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도를 측정하였다.

한편, 별도의 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하고, 20 분 동안 556 nm에서의 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도를 측정하였다.

도 4는 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 시간 경과에 따른 556 nm에서의 흡광도와 Tl³⁺와 프로브 화합물의 반응 후에 탈륨 검출용 조성물의 시간 경과에 따른 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 탈륨 검출용 조성물 샘플은 Tl³⁺스톡 용액의 첨가 전에는 556 nm에서 흡광도가 나타나지 않고 있음을 확인하였다. 이를 통해, 탈륨 검출용 조성물에 포함된 프로브 화합물은 안정적으로 존재할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후 약 2 분 내에 556 nm에서 흡광도가 최대 수치에 도달하는 것을 확인하였다. 이를 통해, 탈륨 검출용 조성물에 포함된 프로브 화합물은 Tl³⁺에 의하여, 약 2 분 내에 분해되는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 안정적으로 포함하며, 약 2 분의 빠른 시간 내에 시료에 포함된 Tl³⁺을 검출할 수 있음을 알 수 있다.

실험예 3: 탈륨 검출용 조성물의 pH 조건 검토

Tl ³⁺ 스톡 용액의 제조

실시예 1

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 준비하고, pH를 4.2로 조절하여 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

이후, UV-vis 분광광도계를 이용하여, 556 nm에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도를 측정하였다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하였다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, 556 nm에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도를 다시 측정하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 4.6로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 4.76으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 5로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

실시예 5

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 5.4로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 5.8로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 6.2로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 6.6으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

비교예 4

상기 실시예 1에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 pH를 7.0으로 조절한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 내지 비교예 4의 탈륨 검출용 조성물의 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 내지 비교예 4의 탈륨 검출용 조성물 샘플 모두 Tl³⁺스톡 용액이 첨가되기 전에는 556 nm에서 흡광도가 거의 나타나지 않는 것을 확인하였다.

한편, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후에는 실시예 1 내지 실시예 5의 탈륨 검출용 조성물 샘플 모두는 556 nm에서 0.4 이상의 흡광도를 나타냈다. 반면, 비교예 1 내지 비교예 4의 탈륨 검출용 조성물 샘플 모두는 556 nm에서 0.2 미만의 낮은 흡광도를 나타냈다.

이를 통해, 탈륨 검출용 조성물의 pH가 4 이상 5.5 이하로 조절되는 경우, Tl³⁺에 의하여 프로브 화합물의 설폰히드라지드-결합이 효과적으로 분해될 수 있음을 알 수 있다.

실험예 4: 산도에 따른 Tl ³⁺ 의 안정성 검토

이후, 제조된 Tl³⁺스톡 용액, pH 4.76의 아세테이트 완충 용액(0.20 M), 물 및 DMSO를 혼합하여 샘플 용액을 제조하였다. 이때, 샘플 용액에서 물과 DMSO의 부피비는 8:2이었고, Tl³⁺의 농도와 아세테이트 완충제의 농도는 각각 2.5 x 10^-4 M과 30 mM이었다.

이후, 샘플 용액들의 pH를 각각 4.0, 4.76, 5.2, 5.6, 6.0, 6.4 및 6.8로 조절하였다. 이후, 샘플 용액들에 레이저 빔을 조사하여, 샘플 용액에 부유물이 발생하는지 확인하였다.

도 6은 pH에 따른 Tl³⁺의 안정성 실험 결과를 나타낸 도면이다.

도 6을 참고하면, pH가 4.0, 4.76, 5.2 및 5.6으로 조절된 Tl³⁺ 용액은 부유물이 발생하지 않는 것을 확인하였다. 반면, pH가 6.0, 6.4 및 6.8로 조절된 Tl³⁺ 용액은 부유물이 발생하는 것을 확인하였다. 이를 통해, Tl³⁺은 pH가 4 이상 6 미만인 용액에서 안정적으로 존재할 수 있음을 알 수 있다.

실험예 5: 탈륨 검출용 조성물의 물과 DMSO 부피비 검토

Tl ³⁺ 스톡 용액의 제조

실시예 6

제조예 2에서 제조된 물과 DMSO의 부피비가 8:2인 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다.

실시예 7

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 4:6인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

이후, 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 탈륨 검출용 조성물 샘플과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도를 측정하였다.

실시예 8

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 5:5인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

실시예 9

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 6:4인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

실시예 10

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 7:3인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

실시예 11

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 9:1인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

비교예 5

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 2:8인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

비교예 6

제조예 2에서 첨가되는 물의 양을 조절하여, 제조예 2와 동일한 방법으로 물과 DMSO의 부피비가 3:7인 탈륨 검출용 조성물 샘플을 제조하였다.

도 7은 본 발명의 실시예 6 내지 실시예 11, 비교예 5 내지 비교예 6의 탈륨 검출용 조성물의 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.

도 7을 참고하면, 실시예 6 내지 실시예 11, 비교예 5 내지 비교예 6의 탈륨 검출용 조성물 샘플 모두 Tl³⁺스톡 용액이 첨가되기 전에는 556 nm에서 흡광도가 거의 나타나지 않는 것을 확인하였다.

한편, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후에는 실시예 6 내지 실시예 11의 탈륨 검출용 조성물 샘플 모두는 556 nm에서 0.3 이상의 흡광도를 나타냈다. 반면, 비교예 5와 비교예 6은 0.1 미만의 매우 낮은 흡광도를 나타냈었다. 특히, 실시예 6, 실시예 8 내지 실시예 11은 556 nm에서 0.4 이상의 높은 흡광도를 나타냈다.

이를 통해, 탈륨 검출용 조성물에 포함된 물과 비양성자성 용매(DMSO 용매)의 부피비를 4:6 내지 9:1로 조절하는 경우, Tl³⁺에 의하여 프로브 화합물의 설폰히드라지드-결합이 효과적으로 분해될 수 있음을 알 수 있다.

실험예 6: Tl ³⁺ 에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성 검토(흡광도)

Tl ³⁺ 스톡 용액의 제조

양이온 스톡 용액의 제조

양이온으로 Li⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Ag⁺, Hg²⁺，Pd²⁺ 및 Al³⁺을 각각 포함하는 양이온 스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)을 제조하였다.

음이온 스톡 용액의 제조

음이온으로 F^-, Cl^-, Br^-, I^-, HPO_４ ^2-, P₂O₇ ^4-, HSO₃ ^-, SO₄ ^2-, NO₃ ^-, N₃ ^-, HCO₃ ^-, AcO^- 및 ClO₄ ^-을 각각 포함하는 음이온 스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)을 제조하였다.

산화제 스톡 용액의 제조

산화제로서 H₂O₂, PAA(peracetic acid), TBHP(tert-butyl hydroperoxide), PC(percarbonate), PB(perborate) 및 APS(ammonium persulfate)를 각각 포함하는 산화제 스톡 용액(1.0 x 10^-2 M)을 제조하였다.

양이온 존재 하 Tl ³⁺ 에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성 검토

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다. 이후, UV-vis 분광광도계를 이용하여, 556 nm에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도(A₀)를 측정하였다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하였다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 556 nm에서의 흡광도(A)를 측정하였다.

이후, 별도의 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 양이온 스톡 용액 각각을 첨가하였다. 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들에서 양이온의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 양이온 스톡 용액이 각각 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 556 nm에서의 흡광도(A)를 측정하였다.

도 8은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 양이온에 대한 흡광도를 나타낸 도면이다.

구체적으로, 도 8에는 556 nm에서, 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A₀)에 대한 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후의 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A)의 비(A/A₀), 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A₀)에 대한 양이온 스톡 용액이 첨가된 후의 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A)의 비(A/A₀)를 나타내었다.

도 8을 참고하면, 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 포함하는 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 경우에만 556 nm에서 흡광도를 나타내는 것을 확인하였다.

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하고, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하였다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, UV-vis 분광광도계를 이용하여 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도(A_Tl(Ⅲ))를 측정하였다.

Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 양이온 스톡 용액을 각각 첨가하였다. 이때, 샘플들에서 Tl³⁺의 농도와 양이온의 농도는 각각 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, UV-vis 분광광도계를 이용하여, Tl³⁺스톡 용액과 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도(A_{Metal+Tl(Ⅲ)})를 측정하였다.

도 9는 다양한 양이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 9에는 556 nm에서, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A_Tl(Ⅲ))에 대한 Tl³⁺스톡 용액과 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A_{Metal+Tl(Ⅲ)})의 비(A_{Metal+Tl(Ⅲ)}/A_Tl(Ⅲ))를 나타내었다.

도 9를 참고하면, 다양한 양이온 존재 하에서도 Tl³⁺가 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도가 크게 변화되지 않는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 다양한 양이온 존재 하에서도 Tl³⁺에 대해서만 선택적으로 반응하여, Tl³⁺ 을 선택적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

음이온 존재 하 Tl ³⁺ 에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성 검토

이후, 별도의 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 음이온 스톡 용액 각각을 첨가하였다. 음이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들에서 음이온의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 음이온 스톡 용액이 각각 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 556 nm에서의 흡광도(A)를 측정하였다.

도 10은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 음이온에 대한 흡광도를 나타낸 도면이다.

구체적으로, 도 10에는 556 nm에서, 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A₀)에 대한 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후의 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A)의 비(A/A₀), 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A₀)에 대한 음이온 스톡 용액이 첨가된 후의 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A)의 비(A/A₀)를 나타내었다.

도 10을 참고하면, 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 포함하는 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 경우에만 556 nm에서 흡광도를 나타내는 것을 확인하였다.

Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 음이온 스톡 용액을 각각 첨가하였다. 이때, 샘플들에서 Tl³⁺의 농도와 음이온의 농도는 각각 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, UV-vis 분광광도계를 이용하여, Tl³⁺스톡 용액과 음이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 흡광도(A_{Anion+Tl(Ⅲ)})를 측정하였다.

도 11은 다양한 음이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 11에는 556 nm에서, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A_Tl(Ⅲ))에 대한 Tl³⁺스톡 용액과 음이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A_{Anion+Tl(Ⅲ)})의 비(A_{Anion+Tl(Ⅲ)}/A_Tl(Ⅲ))를 나타내었다.

도 11을 참고하면, 다양한 음이온 존재 하에서도 Tl³⁺가 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 흡광도가 크게 변화되지 않는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 다양한 음이온 존재 하에서도 Tl³⁺에 대해서만 선택적으로 반응하여, Tl³⁺ 을 선택적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

산화제 존재 하 Tl ³⁺ 에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성 검토

이후, 별도의 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 산화제 스톡 용액 각각을 첨가하였다. 산화제 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들에서 산화제의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 산화제 스톡 용액이 각각 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 556 nm에서의 흡광도(A)를 측정하였다.

도 12는 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 산화제에 대한 흡광도를 나타낸 도면이다.

구체적으로, 도 12에는 556 nm에서, 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A₀)에 대한 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후의 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A)의 비(A/A₀), 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A₀)에 대한 산화제 스톡 용액이 첨가된 후의 탈륨 검출용 조성물의 흡광도(A)의 비(A/A₀)를 나타내었다.

도 12를 참고하면, 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 포함하는 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 경우에만 556 nm에서 흡광도를 나타내는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 다양한 산화제 존재 하에서도 Tl³⁺에 대해서만 선택적으로 반응하여, Tl³⁺ 을 선택적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

실험예 7: Tl ³⁺ 에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성 검토(형광 발광)

Tl ³⁺ 스톡 용액, 양이온 스톡 용액 및 음이온 스톡 용액의 준비

상기 실험예 7에서 제조한 Tl³⁺스톡 용액, 양이온 스톡 용액 및 음이온 스톡 용액을 준비하였다.

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다. 이후, 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, 형광 분광광도계(fluorescence spectrophotometer)를 이용하여, 583 nm에서 탈륨 검출용 조성물 샘플(프로브 화합물)의 형광 발광 세기를 측정하였다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하였다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 583 nm에서의 형광 발광 세기를 측정하였다.

이후, 별도의 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 양이온 스톡 용액 각각을 첨가하였다. 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들에서 양이온의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들에 Tl³⁺스톡 용액을 각각 첨가하였다. 이때, 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, 양이온 스톡 용액과 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 583 nm에서의 형광 발광 세기를 측정하였다.

도 13a 및 도 13b는 400 nm 파장값을 가지는 광의 조사 후, 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 형광 세기를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 13a는 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 420 nm 내지 720 nm의 파장에서 샘플들의 측정된 형광 세기를 나타낸 것이다. 도 13b는 498 nm 파장에서 측정된 샘플의 형광 세기(I₄₉₈)에 대한 583 nm 파장에서 측정된 샘플의 형광 세기(I₅₈₃)의 비(I₅₈₃/I₄₉₈)를 나타낸 것이다.

도 13a를 참고하면, 프로브 화합물을 포함한 탈륨 검출용 조성물 샘플은 498 nm의 파장값에서 넓은 방출 밴드(emission band)를 나타내었으나, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후에는 583 nm의 파장값에서 강한 방출 밴드를 나타내었다. 또한, 13a를 참고하면, 다양한 양이온 존재하에서도, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들은 583 nm의 파장값에서 강한 방출 밴드를 나타내는 것을 확인하였다.

도 13b를 참고하면, 583 nm 파장에서 측정된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 형광 세기(I₅₈₃)는 498 nm 파장에서 측정된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 형광 세기(I₄₉₈) 보다 큰 것을 확인하였다. 이는 전술한 바와 같이, 분해 생성물 1은 400 nm 파장값을 가지는 광에 의하여 오렌지색(583 nm)으로 강하게 형광 발광하는 것에 기인하는 것으로 검토되었다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물을 이용하여 Tl³⁺을 검출하는 경우에, 583 nm 파장에서의 형광 발광 세기를 측정하여 Tl³⁺를 보다 효과적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다. 이후, 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, 형광 분광광도계를 이용하여, 583 nm에서 탈륨 검출용 조성물 샘플의 형광 발광 세기를 측정하였다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하였다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 583 nm에서의 형광 발광 세기를 측정하였다.

이후, 별도의 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 양이온 스톡 용액 각각을 첨가하였다. 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들에서 양이온의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, 양이온 스톡 용액이 각각 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 583 nm에서의 형광 세기를 측정하였다.

도 14는 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 양이온에 대한 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 14는 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 583 nm 파장값에서 탈륨 검출용 조성물들의 형광 발광 세기를 측정하여 나타낸 것이다.

도 14를 참고하면, 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 포함하는 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 경우에만 583 nm에서 높은 형광 발광 세기를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, Tl³⁺스톡 용액이 첨가되기 전에 탈륨 검출용 조성물은 초록색으로 형광 발광하고, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 후에는 오렌지색으로 형광 발광하여, Tl³⁺의 존재에 따라 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 색이 변화되는 것을 확인하였다.

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하고, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 Tl³⁺스톡 용액을 첨가하였다. Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플에서 Tl³⁺의 농도는 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, 형광 분광광도계를 이용하여 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 583 nm에서의 형광 발광 세기를 측정하였다.

Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들 각각에 준비된 양이온 스톡 용액을 각각 첨가하였다. 이때, 샘플들에서 Tl³⁺의 농도와 양이온의 농도는 각각 5.0 x 10^-5 M이었다. 이후, Tl³⁺스톡 용액과 양이온 스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 583 nm에서의 형광 발광 세기를 측정하였다.

도 15는 다양한 양이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 15는 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 583 nm 파장값에서 탈륨 검출용 조성물들의 형광 발광 세기를 측정하여 나타낸 것이다.

도 15를 참고하면, 다양한 양이온 존재 하에서도 Tl³⁺가 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 세기가 크게 변화되지 않는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 다양한 양이온 존재 하에서도 Tl³⁺에 대해서만 선택적으로 반응하여 형광 발광할 수 있으므로, Tl³⁺ 을 선택적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

상기 “양이온 존재 하 Tl³⁺에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성 검토”에서 양이온 스톡 용액 대신에 음이온 스택 용액을 사용한 것을 제외하고, 상기와 동일한 방법으로 음이온 존재 하 Tl³⁺에 대한 프로브 화합물의 선택적 반응성을 검토하였다.

도 16a 및 도 16b는 400 nm 파장값을 가지는 광의 조사 후, 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 형광 세기를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 16a는 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 420 nm 내지 720 nm의 파장에서 샘플들의 측정된 형광 세기를 나타낸 것이다. 도 16b는 498 nm 파장에서 측정된 샘플의 형광 세기(I₄₉₈)에 대한 583 nm 파장에서 측정된 샘플의 형광 세기(I₅₈₃)의 비(I₅₈₃/I₄₉₈)를 나타낸 것이다.

도 16a 및 도 16b를 참고하면, 전술한 바와 동일하게, 탈륨 검출용 조성물 샘플은 다양한 양이온 존재하에서도, Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 탈륨 검출용 조성물 샘플들은 583 nm의 파장값에서 강한 방출 밴드를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 583 nm 파장에서 측정된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 형광 세기(I₅₈₃)는 498 nm 파장에서 측정된 탈륨 검출용 조성물 샘플의 형광 세기(I₄₉₈) 보다 큰 것을 확인하였다.

도 17은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺와 다양한 음이온에 대한 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 17은 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 583 nm 파장값에서 탈륨 검출용 조성물들의 형광 발광 세기를 측정하여 나타낸 것이다.

도 17을 참고하면, 화학식 1로 표시되는 프로브 화합물을 포함하는 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺스톡 용액이 첨가된 경우에만 583 nm에서 높은 형광 발광 세기를 나타내는 것을 확인하였다.

도 18은 다양한 음이온의 존재 하에서 Tl³⁺이 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 18은 400 nm 파장값을 가지는 광을 조사한 후, 583 nm 파장값에서 탈륨 검출용 조성물들의 형광 발광 세기를 측정하여 나타낸 것이다.

도 18을 참고하면, 다양한 음이온 존재 하에서도 Tl³⁺가 첨가된 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광 세기가 크게 변화되지 않는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 다양한 음이온 존재 하에서도 Tl³⁺에 대해서만 선택적으로 반응하여 형광 발광할 수 있으므로, Tl³⁺ 을 선택적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

실험예 8: Tl ³⁺ 농도에 따른 프로브 화합물의 반응성 검토

로다민 B 염기, pH 4.76의 아세테이트 완충 용액을 DMSO와 혼합하여, 로다민 B 염기 스톡 용액을 제조하였다. 이때, 로다민 B 염기 스톡 용액에서, 로다민 B 염기의 농도는 5.0 x 10^-6 M이었고, 아세테이트 완충제의 농도는 30 mM이었고, 물과 DMSO의 부피비는 8:2이었다. 또한, 제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다.

이후, Tl³⁺농도가 조절된 Tl³⁺스톡 용액들을 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 첨가하였다. 이때, 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 포함된 Tl³⁺의 농도는 각각 0, 2.5μM, 5μM, 7.5μM, 10μM, 12.5μM이었다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 대하여, 556 nm에서의 흡광도와 583 nm에서의 형광 발광 세기를 측정하였다.

도 19a는 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 대한 556 nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이고, 도 19b는 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액에 대한 583 nm에서의 형광 발광 세기를 나타낸 도면이다.

도 19a를 참고하면, 탈륨 검출용 조성물 샘플과 로다민 B 염기 스톡 용액은 Tl³⁺의 농도가 10μM에서, 556 nm에서의 흡광도와 583 nm에서의 형광 발광 세기가 포화(saturation)되고 있는 것을 확인하였다.

실험예 9: Tl ³⁺ 에 대한 검출(LOD) 한계 검토

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다. 이후, Tl³⁺농도가 조절된 Tl³⁺스톡 용액들을 탈륨 검출용 조성물 샘플에 첨가하였다. 이때, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 포함된 Tl³⁺의 농도는 각각 0, 1μM, 2μM, 3μM, 4μM, 5μM, 6μM이었다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 대하여, 556 nm에서의 흡광도를 측정하고 IUPAC 가이드라인 (3_sbl/m)을 이용하여, 탈륨 검출용 조성물에 포함된 프로브 화합물의 Tl³⁺에 대한 검출 한계(LOD)를 계산하였다. 이때, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 포함된 Tl³⁺의 농도가 7μM에 도달할 때까지 칼리브레이션 플롯(calibration plot)이 선형을 이루는 것을 확인하였다.

도 20은 본 발명의 탈륨 검출용 조성물의 556 nm에서의 흡광도를 이용하여 Tl³⁺검출 한계를 도출하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.

도 20을 참고하면, 556 nm에서 측정된 흡광도를 이용하여, 탈륨 검출용 조성물의 Tl³⁺검출 한계가 0.19μM(0.039 ppm)인 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺에 대하여 낮은 검출 한계를 가져, 시료에 포함된 Tl³⁺을 효과적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

실험예10: 탈륨 검출용 조성물의 비색 분석 방법 검토

제조예 2에서 제조된 탈륨 검출용 조성물을 샘플로 준비하였다. 이후, Tl³⁺농도가 조절된 Tl³⁺스톡 용액들을 탈륨 검출용 조성물 샘플에 첨가하였다. 이때, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 포함된 Tl³⁺의 농도는 각각 0 μM, 2μM, 4μM, 6μM, 8μM, 10μM이었다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플들을 마이크로 웰(micro well)로 옮기고, 사무용 스캐너의 transmission 모드를 이용하여, 마이크로 웰의 이미지를 획득하였다. 이후, Photoshop CS6을 이용하여, Tl³⁺의 농도에 대한 레드 채널 밸류(red channel value), 그린 채널 밸류(green channel value) 및 블루 채널 밸류(blue channel value)의 함수를 구하였다.

도 21은 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 Tl³⁺의 농도에 대한 레드 채널 밸류, 그린 채널 밸류 및 블루 채널 밸류를 나타낸 도면이다.

도 21을 참고하면, 그린 채널 밸류가 레드 채널 밸류와 블루 채널 밸류 대비하여, Tl³⁺의 농도에 따른 변화가 큰 것을 확인하였다.

이후, 탈륨 검출용 조성물 샘플이 담긴 마이크로 웰에 대하여, IUPAC 가이드라인에 의거하여 그린 채널 밸류를 통해, 탈륨 검출용 조성물에 포함된 프로브 화합물의 Tl³⁺에 대한 검출 한계(LOD)를 계산하였다. 이때, 탈륨 검출용 조성물 샘플에 포함된 Tl³⁺의 농도가 10μM에 도달할 때까지 칼리브레이션 플롯(calibration plot)이 선형을 이루는 것을 확인하였다.

도 22는 탈륨 검출용 조성물 샘플들의 그린 채널 밸류를 이용하여 Tl³⁺검출 한계를 도출하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.

도 22를 참고하면, Tl³⁺의 농도가 증가될수록 탈륨 검출용 조성물의 색이 점점 분홍색으로 진하게 변화되는 것을 확인하였다. 또한, 탈륨 검출용 조성물은 비색 분석 방법에 대하여, Tl³⁺검출 한계가 0.13μM(0.027 ppm)인 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물은 Tl³⁺에 대하여 비색(colorimetric) 변화를 보이고 낮은 검출 한계를 가져, 시료에 포함된 Tl³⁺을 효과적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.

Aldrich Chemical Co.로부터 구입한 탈륨(Ⅲ) 질산염에 대하여, 전술한 탈륨 검출용 조성물의 비색 분석 방법을 이용하여 검출한 Tl³⁺ 함량과 종래의 요오드 적정 방법(iodometric titration)을 이용하여 검출한 Tl³⁺ 함량을 하기 표 1에 나타내었다.

샘플	Tl³⁺검출 함량 (프로브 화합물 사용)	Tl³⁺검출 함량 (요오드 적정 방법)	상대 오차
Tl³⁺ 시약 1	96.6% ± 0.6%	96.8% ± 0.3%	0.2%
Tl³⁺ 시약 2	97.2% ± 0.3%	96.4% ± 0.3%	-0.8%

상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 탈륨 검출용 조성물을 이용한 Tl³⁺의 비색 분석 방법은 종래에 수행된 요오드 적정 방법과 유사한 신뢰도를 보여 주고 있음을 알 수 있다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 탈륨 검출용 프로브 화합물;
완충제를 포함하는 완충 용액;
비양성자성 용매; 및
물;을 포함하는 탈륨 검출용 조성물:
[화학식 1]

화학식 1에서,
R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.
제1 항에 있어서,
상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 프로브 화합물의 농도는 1.0 x 10^-6 M 이상 1.0 x 10^-5M 이하인 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 있어서,
상기 완충 용액의 pH는 4 이상 5.5 이하인 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 있어서,
상기 완충제는 아세테이트 완충제, 시트르산염 완충제, 숙신산 완충제 및 페닐아세트산 완충제 중 적어도 하나를 포함하는 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 있어서,
상기 탈륨 검출용 조성물에 포함된 상기 완충제의 농도는 10 mM 이상 50 mM 이하인 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 있어서,
상기 비양성자성 용매는 적어도 디메틸술폭시드를 포함하는 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 있어서,
상기 물과 상기 비양성자성 용매의 부피비는 4:6 내지 9:1인 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 있어서,
상기 탈륨 검출용 조성물의 pH는 4 이상 5.5 이하인 것인 탈륨 검출용 조성물.
제1 항에 따른 탈륨 검출용 조성물을 이용하여 시료에 함유된 탈륨을 검출하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 탈륨의 검출은,
상기 탈륨 검출용 조성물의 색이 무색에서 분홍색으로의 변화를 측정하는 것인 탈륨을 검출하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 탈륨의 검출은,
556 nm에서의 상기 탈륨 검출용 조성물의 흡광도를 측정하는 것인 탈륨을 검출하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 탈륨의 검출은,
400 nm 파장값을 가지는 광을 조사하고, 583 nm에서의 상기 탈륨 검출용 조성물의 형광 발광을 측정하는 것인 탈륨을 검출하는 방법.
제9 항에 있어서,
상기 탈륨의 검출은,
스캐너를 이용하여 획득한 상기 탈륨 검출용 조성물의 이미지의 RGB 채널을 분석하는 것인 탈륨을 검출하는 방법.