KR102419725B1 - 신규한 디아세틸렌 화합물, 이의 중합체 및 카드뮴 검출을 위한 센서 - Google Patents

신규한 디아세틸렌 화합물, 이의 중합체 및 카드뮴 검출을 위한 센서 Download PDF

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KR102419725B1
KR102419725B1 KR1020200088226A KR20200088226A KR102419725B1 KR 102419725 B1 KR102419725 B1 KR 102419725B1 KR 1020200088226 A KR1020200088226 A KR 1020200088226A KR 20200088226 A KR20200088226 A KR 20200088226A KR 102419725 B1 KR102419725 B1 KR 102419725B1
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Abstract

본 발명은, 신규한 디아세틸렌 화합물, 이의 중합체 및 카드뮴 검출을 위한 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하기의 화학식 1로 표시되는 디아세틸렌 화합물, 상기 디아세틸렌 화합물을 모노머로서 중합된 폴리디아세틸렌 및 이들을 이용한 센서에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 디아세틸렌 화합물 및/또는 폴리디아세틸렌을 포함하는 조성물 및 이를 이용한 카드뮴 검출 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020074195248-pat00020


(화학식 1의 정의는 청구항 제1항에 제시된 바와 같다.)

Description

신규한 디아세틸렌 화합물, 이의 중합체 및 카드뮴 검출을 위한 센서{NEW DIACETYLENE COMPOUNDS, POLYMERS THEREOF AND SENSOR FOR DETECTION OF CADMIUM}
본 발명은, 신규한 디아세틸렌 화합물, 이의 중합체 및 카드뮴 검출을 위한 센서에 관한 것이다.
중금속은 비중이 약 4.0 이상인 무거운 금속을 말하며, 환경에 배출되면 생물권을 순환하면서 먹이연쇄를 따라 사람에까지 이동하여 인체 내에 축적되고 종류에 따라서 장기적으로 축적된다. 이중 카드뮴은 도금 및 안료 제조에 많이 사용되며 인체에 피로, 집중력 및 기억력 손실, 고혈압, 후각상실, 전립선암, 폐부종, 폐렴 등의 영향을 준다.
중금속은 공기, 물 및 토양에 축적되며 생분해되지 않고, 독성 중금속의 민감하고 선택적인 검출 및 정량은 중금속 오염 제어에 중요한 역할을 한다. 이러한 독성 중금속 중 카드뮴은 EU 의회와 환경 품질 표준에 관한 유럽위원회(European Union Parliament and of the European Council on environmental quality standards)의 지침 2008/105/EC에 의해 수자원 정책 분야에서 우선 순위 물질로 선정되었습니다.
이 목록에서 카드뮴은 주요 유해 물질에 해당되고, 이와 관련하여, 산업 공정 및 환경 모니터링을 위한 중금속 검출 방법을 개발하기 위해 상당한 노력을 기울였다. 그러나, 미량의 Cd2+의 분석을 위한 표준 및 전통적인 기술은 원자흡수분석법 (AAS), 유도결합플라즈마 질량분석법 (ICP-MS), 형광센서 및 비색 분석과 같은 고가의 분석 기술이 필요하다.
카드뮴에 대한 많은 형광 센서가 지난 몇 년 동안 보고 되었습니다. 그러나 물리적 및 화학적 특성이 유사하기 때문에 아연보다 카드뮴에 대한 선택성이 높은 프로브는 소수에 불과하다. 이는 주기율표의 동일한 그룹에 있기 때문인다. 따라서 생리 학적 조건 하에서 높은 감도 및 선택성으로 Cd2+와 Zn2+를 구별할 수 있는 Cd2+ 선택적 센서의 개발이 필요하다. 금속 이온 화학 센서의 개발에서 가장 널리 사용되는 접근법은 다른 금속 이온에 결합할 수있는 적절한 이오노포어(ionophore groups)를 가진 형광단 (신호 서브 유닛)을 통합하는 것입니다.
카드뮴에 대한 따라서 카드뮴에 대한 정성 및 정량 분석을 위한 센서의 개발이 필요하다.
본 발명의 발명자는, p-공액 폴리머 계열인 폴리디아세틸렌 (PDA, Polydiacetylene)을 이용한 센서의 개발 과정에서 카드뮴의 선택성 및 민감도 개선을 위해 폴리디아세틸렌 (PDA)의 자기 조립 능력과 환경 인자 (자극)에 의한 청색 PDA의 색변화를 활용하여 센서 및 시스템을 디자인 및 설계하였고, 카드뮴에 대한 높은 선택성 및 민감도를 갖는 비색 센서 (colorimetric sensor) 일뿐만 아니라 형광 센서 (fluorescent sensor)로 이르는 놀라운 발견을 하였다.
본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위해서, 카드뮴에 대한 선택적 광학적 특성 변화를 갖는, 신규한 디아세틸렌 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물이 모노머로서 중합되고, 카드뮴에 대한 선택적 광학적 특성 변화를 갖는, 신규한 폴리디아세틸렌을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물 및/또는 폴리디아세틸렌을 포함하고, 카드뮴과 접촉 시 광학적 변화를 갖고, 비색 및 형광 센서로 활용할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물 및/또는 폴리디아세틸렌을 포함하고, 카드뮴에 대한 선택성과 우수한 감도를 가지면서, 비색 및 형광 센서로 활용할 수 있는, 화학 센서를 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물 및/또는 폴리디아세틸렌을 이용한 카드뮴의 감지 또는 검출을 위한 분석 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 하기의 화학식 1로 표시되는 디아세틸렌 화합물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020074195248-pat00001
(여기서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌이며, R2는 하기의 화학식 1a로 표시되고,
[화학식 1a]
Figure 112020074195248-pat00002
화학식 1a에서 R3 내지 R9은 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지쇄 탄소수 1 내지 10의 알킬; 탄소수 2 내지 10의 알케닐 및 탄소수 6 내지 10의 아릴에서 선택된다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 화학식 1에서 R는 탄소수 3 내지 20의 알킬이고, R1는 탄소수 3 내지 20의 알킬렌이며, 상기 R1은 R 보다 탄소수가 더 많은 알킬렌이고, 상기 화학식 1a에서 R1 내지 R6은, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 탄소수 1 내지 5의 알킬; 및 탄소수 2 내지 5의 알케닐에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 디아세틸렌 화합물은, 카드뮴과 결합 시 광학적 특성 변화를 나타내고, 상기 광학적 특성 변화는, 색, 형광 파장, 형광 강도 및 흡광도 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 하기의 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 모노머의 중합체인 폴리디아세틸렌에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020074195248-pat00003
(여기서, R는 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌이며, R2는 하기의 화학식 1a로 표시되며,
[화학식 1a]
Figure 112020074195248-pat00004
화학식 1a에서 R3 내지 R9는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지쇄 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 및 탄소수 6 내지 10의 아릴에서 선택된다.)
[화학식 2]
Figure 112020074195248-pat00005
(여기서, R는 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌이다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폴리디아세틸렌에서 상기 화학식 1로 표시되는 모노머 대 상기 화학식 2 로 표시되는 모노머의 몰비는, 1 : 9 내지 1 : 100인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2로 표시되는 모노머의 이중층 자가조립체를 광중합하여 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폴리디아세틸렌은 하기의 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020074195248-pat00006
(상기 화학식 3에서 m 및 y는 각각 1 내지 29에서 선택되고, n은 1 이상이다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물, 본 발명에 의한 폴리디아세틸렌 또는 이 둘을 포함하는, 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 물, 유기용매 또는 이 둘을 포함하고, 상기 조성물 중 상기 디아세틸렌 화합물, 상기 폴리디아세틸렌 또는 이 둘은, 각각 0초과 내지 100 중량% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 카드뮴 검출에 이용되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 버퍼 용액을 더 포함하고, 상기 조성물은, pH 6 내지 8인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 카드뮴과 접촉 시 광학적 특성 변화를 나타내고, 상기 광학적 특성 변화는, 색, 형광 파장, 형광 강도 및 흡광도 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물, 본 발명에 의한 폴리디아세틸렌 또는 이둘을 포함하는 감지부;를 포함하는, 화학 센서에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라,상기 화학 센서는, 카드뮴 검출 또는 카드뮴의 정량 및 정성 분석이 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 디아세틸렌 화합물, 본 발명에 의한 폴리디아세틸렌 또는 이둘에 분석 시료를 접촉시키는 단계 및 상기 접촉시키는 단계 이후에, 상기 디아세틸렌 화합물 또는 폴리디아세틸렌의 광학적 변화를 관찰하는 단계를 포함하는, 카드뮴 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 분석 시료는, pH 6 내지 8로 유지되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 관찰하는 단계는, 상기 디아세틸렌 화합물, 폴리디아세틸렌 이둘의 색, 형광 파장, 흡광도 및 형광 강도 중 적어도 하나를 관찰하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 화학 센서를 포함하는, 카드뮴 검출용 키트에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 키트는, 흡광도 측정기, 형광 측정기 또는 이둘을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 카드뮴의 선택적 검출이 가능한, 신규한 디아세틸렌 화합물 및 상기 디아세틸렌 화합물의 중합체를 제공하고, 카드뮴에 대한 높은 선택도 및 민감한 비색 및 형광 변화를 나타낼 수 있다.
본 발명은, 카드뮴의 검출 성능이 우수하고, 카드뮴의 정성 및 정량 분석을 간단한 방법으로 실현시킬 수 있다.
본 발명은, 카드뮴에 대한 낮은 검출 한계에 의해 우수한 감도를 나타내므로, 카드뮴의 검출 성능이 우수하고, 카드뮴의 정성 및 정량 분석이 가능한 비색 센서 및 이를 활용한 카드뮴의 분석방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 PCDA-HP 및 PCDA의 자기조립체 및 이의 중합 공정과 본 발명에 의한 PDA-HP를 이용한 Ca2+의 분석 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, HEPES 버퍼 (10 mM, pH 7.4) 내에서 2.0 eq의 다양한 금속 이온의 존재 하에서 PDA-HP (200 μM)의 비색 반응을 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, HEPES 버퍼 (10 mM, pH 7.4 또는 pH 6.8) 내에서 다양한 양의 Cd2+ 존재 하에서 PDA-HP (200 μM)의 비색 적정을 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, (a) pH 7.4 및 (c) pH 6.8에서 HEPES 버퍼 (10 mM) 내에서 다양한 양의 Cd2+의 존재 하에서 PDA-HP (100 μM)의 UV/Vis 스펙트럼을 나타낸 것이고, (b) pH 7.4 및 (d) pH 6.8 (excitation at 530 nm, slit: 5 nm/5 nm)에서 HEPES buffer (10 mM) 내의 Cd2+에 의한 PDA-HP (100 μM)의 형광 적정 (Fluorescence titrations) 결과를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, (CD3)2CO 내에서 Cd2+ (Cd(ClO4)2ㆍxH2O의 첨가에 따라 PCDA-HP (2mM)의 부분 1H NMR 스펙트럼 (400 MHz)을 나타낸 것이다.
이하 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은, 디아세틸렌 화합물에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 디아세틸렌 화합물은 하기의 화학식 1로 표시되는 디아세틸렌 화합물일 수 있다. 상기 디아세틸렌 화합물은, 카드뮴과 결합 시 선택적 비색 및/또는 형광 변화를 나타낼 수 있고, 이는 고감도 및 고선택성을 갖고, 정성 및 정량 분석이 가능한 비색 센서로 활용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020074195248-pat00007
상기 화학식 1에서 R은 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌일 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1에서 R는 탄소수 3 내지 20의 알킬; 탄소수 3 내지 15; 또는 탄소수 8 내지 10의 알킬기일 수 있다. 상기 화학식 1에서 R1는 탄소수 3 내지 20의 알킬렌(-(CH2)n-); 탄소수 3 내지 15의 알킬렌; 탄소수 5 내지 10의 알킬렌일 수 있다. 상기 R1은 R 보다 탄소수가 더 많은 알킬렌기일 수 있다.
상기 화학식 1에서 R2는 하기의 화학식 1a로 표시될 수 있다.
[화학식 1a]
Figure 112020074195248-pat00008
상기 화학식 1a에서 R3 내지 R9은 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지쇄 탄소수 1 내지 10의 알킬; 탄소수 2 내지 10의 알케닐 및 탄소수 6 내지 10의 아릴에서 선택될 수 있다. 바람직하게는 R3 내지 R9은 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 탄소수 1 내지 5의 알킬; 및 탄소수 2 내지 5의 알케닐에서 선택되고, 더 바람직하게는 검출 대상에 대한 선택도 및/또는 민감도를 고려해서 각각 수소 및 탄소수 1 내지 2의 알킬에서 선택되고, 더욱 바람직하게는 수소일 수 있다.
상기 화학식 1a로 표시되는 R2는 카드뮴의 검출을 위한 킬레이트 모이어티에 해당되며, 카드뮴의 존재 하에서 선택적 비색 및/또는 형광 변화를 유도할 수 있다.
예를 들어, 상기 디아세틸렌 화합물은, 카드뮴과 결합 시 광학적 특성 변화를 나타내고, 상기 광학적 특성 변화는, 색, 형광 파장, 형광 강도 및 흡광도 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 디아세틸렌의 자가조립체를 제공할 수 있다. 상기 자가조립체는, 이중층 구조체이며, 입자, 리포솜, 선, 튜브, 필름, 박막, 시트, 섬유, 플레이크 등의 형태이고, 상기 자가조립체는 나노 및/또는 마이크로크기이며, 분말, 용액, 슬러리, 부유물 등으로 수득할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 자가 조립체는, 본 발명에 의한 화학식 1로 표시되는 디아세틸렌 화합물 및 하기의 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112020074195248-pat00009
상기 화학식 2에서 R 및 R1는 화학식 1과 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 예를 들어, R 및 R1는 각각 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌일 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1에서 R는 탄소수 3 내지 20의 알킬; 탄소수 3 내지 15; 또는 탄소수 8 내지 10의 알킬기일 수 있다. 상기 화학식 1에서 R1는 탄소수 3 내지 20의 알킬렌; 탄소수 3 내지 15의 알킬렌; 탄소수 5 내지 10의 알킬렌일 수 있다. 상기 R1은 R 보다 탄소수가 더 많은 알킬렌일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 자가 조립체에서 화학식 1로 표시되는 디아세틸렌 화합물 대 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 화합물의 모노머의 비율(몰비)는, 1 : 9 내지 1 : 100; 1 : 9 내지 1 : 50; 1 : 9 내지 1 : 20; 또는 1 : 9 내지 1 : 15일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 카드뮴에 대한 높은 선택성과 감도를 나타낼 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 디아세틸렌의 중합체인 폴리디아세틸렌에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폴리디아세틸렌은, 상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 모노머의 중합체이며, 바람직하게는 이들의 자가 조립체의 중합체일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 폴리디아세틸렌는 모노머로서 상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 화합물에 1분 이상; 1분 내지 30분; 또는 1분 내지 10분 동안 UV 광 조사하여 광중합하여 형성되고, 이러한 중합 공정은, 디아세틸렌 화합물 또는 자가조립된 디아세틸렌 화합물을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 도 1을 참조하면, 상기 상기 폴리디아세틸렌은, 상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 모노머의 혼합물 또는 상기 자가 조립체를 광중합하여 형성하고, 상기 폴리디아세틸렌은, 공액 고분자이며, 이는 카드뮴의 검출에 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1을 참조하면, 킬레이트 모이어티를 갖는 디아세틸렌 화합물 및 디아세틸렌 화합물이 일정한 비율로 자가조립된 이후에 광중합에 의해서 공액 고분자를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 공액 고분자는, 청색을 띄고 pH 7.4 및 pH 6.4에서 카드뮴 대상, 즉 Cd2+와 결합함에 따라 보라색(또는 빨간색)으로 색이 변화하고, 형광 또한 증가한다. 이러한 비색의 변화는 다른 금속과 반응하지 않고 오직 Cd2+과 반응하는 특징으로 Cd2+에 대해 선택적으로 비색 및 형광 변화를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 폴리디아세틸렌에서 상기 화학식 1로 표시되는 모노머 대 상기 화학식 2 로 표시되는 모노머의 비율(몰비)는, 1 : 9 내지 1 : 100일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 카드뮴에 대한 높은 선택성과 감도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 폴리디아세틸렌은 하기의 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020074195248-pat00010
상기 화학식 3에서 m 및 y는 각각 1 내지 29; 또는 3 내지 20에서 선택되고, n은 1 이상; 1 내지 10000; 1 내지 5000; 10 내지 1000; 또는 100 내지 1000의 정수에서 선택되며, 중합체의 분자량에 따라 결정된다.
본 발명의 일 예로, 상기 폴리디아세틸렌은, 자가조립체이며, 상기 자가조립체는, 이중층 구조체이며, 입자, 리포솜, 선, 튜브, 필름, 박막, 시트, 섬유, 플레이크 등의 형태이고, 상기 자가조립체는 나노 및/또는 마이크로크기이며, 분말, 용액, 슬러리, 부유물 등으로 수득할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 화합물을 포함하는 조성물을 제공하고, 상기 조성물은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 단독, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물의 혼합체, 자가 조립체 및 중합체 중 1종 이상을 포함하고, 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 물을 포함하고, 필요 시 탄소수 1 내지 4의 알코올 등의 유기용매를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 화합물은, 상기 조성물 중 0 초과 내지 100 중량% 이하; 90 중량% 이하; 50 중량% 이하; 10 중량% 이하; 1 중량% 이하; 0.1 중량% 이하; 0.01 중량% 이하; 또는 0.001 중량% 이하로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 화합물은, 상기 조성물 중 상기 조성물 중 1 X 10-5M(몰) 이상, 바람직하게는 1 X 10-5M(몰) 내지 1 X 10-2M(몰), 더 바람직하게는 1 X 10-4 M(몰) 내지 1 X 10-2 M(몰)의 농도로 포함할 수 있으며, 상기 농도가 10-5M(몰) 미만이면 상기 화합물의 약한 색변화, 흡광도, 형광 강도 등으로 인해 카드뮴의 검출 시 관찰이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 조성물은, pH 6 내지 8; pH 6.2 내지 7.5; pH 6.4 내지 7.4 또는 pH 6.8 내지 7.4로 유지되고, 이는 버퍼 용액으로 달성될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 조성물에서 카드뮴의 검출 한계는, 10 X 10-5 내지 17 X 10-5; 또는 12.2 X 10-5 내지 16.4 X 10-5 M (몰)일 수 있고, 예를 들어, pH 7.4에서 16.4 X 10-5 이고, pH 6.8에서 12.2 X 10-5일 수 있다. 상기 카드뮴의 검출 농도는 상기 검출 한계의 100배 이내일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 카드뮴의 검출에 이용되고, 카드뮴의 검출은, 카드뮴 이온, 카드뮴 금속, 카드뮴 화합물 중 1종 이상을 검출할 수 있다. 상기 조성물은, 카드뮴과 접촉 시 광학적 특성이 변화되며, 예를 들어, 색, 형광 파장, 형광 강도 및 흡광도 중 적어도 하나의 변화를 관찰할 수 있다. 또한, 색 전이는 특별한 장비 없이 색상 등의 변화를 육안으로 관찰하여 카드뮴의 존재를 확인할 수 있고, 더 나아가 UV-Vis 분광기, 형광 분광기 등을 이용하여 카드뮴의 정성 및/또는 정량 분석에 활용할 수 있다.
본 발명에 의한 화합물 또는 조성물을 포함하는 카드뮴의 감지 및/또는 검출을 위한 제품 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 제품 및 장치는 상기 화학 센서에 언급한 바와 같은 방식으로 상기 화합물 및 상기 조성물이 적용될 수 있다. 또는, 상기 키트 또는 화학 센서가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 제품 및 장치의 구성은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다면, 통상적으로 사용되는 구성을 더 포함할 수 있고, 본 출원서에서는 구체적으로 언급하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 화학 센서는, 본 발명에 의한 화합물 또는 조성물을 포함하는 감지부를 포함하는 화학 센서에 관한 것이다.
본 발명의 일 예로, 상기 화학 센서는 카드뮴의 감지 및/또는 검출에 이용되고, 카드뮴의 정량 및/또는 정성 분석이 가능한 비색 센서일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 화합물 또는 조성물은, 본 발명에 의한 화학식 1로 표시되는 화합물 단독, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물의 혼합체, 자가 조립체 및 중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 화합물 또는 조성물은, 파우더, 겔, 에멀젼, 또는 액상, 또는 성형품으로 적용되거나, 또는 분석 칩, 전기회로, 섬유, 펄프, 고분자 필름, 유리기판, 등과 같은 지지체 상에 코팅 또는 함침되어 상기 화학 센서에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 화학 센서는 상기 화합물 또는 조성물의 색변화를 육안, 전기적 및/또는 광학적으로 감지 및 측정하여 정성 및/또는 정량 분석할 수 있다. 상기 화학 센서는 본 발명의 범위 및 목적을 벗어나지 않는다면, 통상적으로 사용되는 분석장비가 더 장착될 수 있고, 본 출원서에서는 구체적으로 언급하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 화합물 또는 조성물을 포함하는 카드뮴 검출용 키트를 제공할 수 있다. 상기 키트는 실험실에서 이용하거나 또는 현장에서 이용할 수 있게 휴대가능하다. 상기 키트는 상기 화학 센서에 언급한 바와 같은 방식으로 상기 화합물 또는 조성물이 키트 내에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 키트는, 상기 화합물 또는 조성물의 색변화를 육안으로, 또는 전기적 또는 광학적으로 감지 및 측정하여 정성 및/또는 정량 분석할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 키트는, 흡광도, 형광 강도 측정기 등을 더 포함할 수 있으며, 상기 측정기는 키트와 일체화되거나 또는 별로도 구성될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 키트의 구성은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다면, 통상적으로 키트에 사용되는 구성을 더 포함할 수 있고, 본 출원서에서는 구체적으로 언급하지 않는다.
본 발명은, 본 발명에 의한 화합물 또는 조성물을 이용한 감지 대상에 대한 분석 방법에 관한 것으로, 상기 분석 방법은, 분석 시료를 접촉시키는 단계; 및 광학적 변화를 관찰하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 분석 방법은, 카드뮴의 감지 및/또는 검출 방법이며 상기 카드뮴의 정량 및/또는 정성 분석에 활용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 분석 방법은, 상기 분석 시료를 접촉시키는 단계는, 본 발명에 의한 화합물 또는 조성물에 분석 시료를 접촉시키는 단계이다.
본 발명의 일 예로, 상기 화합물 또는 조성물은, 본 발명에 의한 화학식 1로 표시되는 화합물 단독, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물의 혼합체, 자가 조립체 및 중합체 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 분석 시료 내에 감지 대상, 카드뮴, 예를 들어, 카드뮴 이온, 카드뮴 금속, 카드뮴 화합물 중 1종 이상, 바람직하게는 카드뮴 이온이 존재하는 경우에 상기 화합물의 분자 내 구조변화 등이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 광학적 변화를 관찰하는 단계는 상기 접촉시키는 단계 이후에, 상기 화합물 또는 조성물의 광학적 변화를 관찰하는 단계이다. 상기 감지 대상, 즉, 카드뮴의 정량 및 정성분석이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 관찰하는 단계는, 상기 화합물 또는 조성물의 색, 형광 파장, 흡광도 및 형광 강도 중 적어도 하나를 관찰할 수 있다. 즉, 상기 광학적 변화는 색 변화, 흡광도, 또는 형광 강도의 변화이고, 이러한 광학적 변화는 육안, UV-Vis 분광기, 형광 광도계 등을 이용하여 정량 및 정성분석에 이용될 수 있다. 예를 들어, 분석 시료 내에 감지 대상인 카드뮴의 존재, 예를 들어, 카드뮴 이온, 카드뮴 및/또는 카드뮴 화합물이 존재할 경우에, 상기 조성물의 색상은 청색에서 적색으로 변화하므로, 카드뮴의 존재를 감지할 수 있고, UV-Vis 분광기에 따른 흡광도의 측정에서 540 nm 흡수밴드는 증가할 수 있다. 또한, 카드뮴의 농도에 따라 흡수 밴드, 형광 방출의 세기 등이 변화되므로, 정량 분석이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 분석 방법에서 카드뮴의 검출 한계는, 10 X 10-5 내지 17 X 10-5; 또는 12.2 X 10-5 내지 16.4 X 10-5 M (몰)일 수 있고, 예를 들어, pH 7.4에서 16.4 X 10-5 이고, pH 6.8에서 12.2 X 10-5일 수 있다. 상기 분석 시료 및/또는 상기 조성물은, pH 6 내지 8; pH 6.2 내지 7.5; pH 6.4 내지 7.4; 약 pH 6.8 또는 약 pH 7.4로 유지되고, 이는 버퍼 용액으로 달성될 수 있다. 상기 버퍼 용액은, 본 발명의 기술 분야에서 적용 가능하고, 본 발명이 목적의 벗어나지 않는 다면 제한 없이 적용될 수 있다.
하기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
[스킴 1]
Figure 112020074195248-pat00011
HP (5-hydroxy-N 1 ,N 3 -bis(pyridin-2-ylmethyl)isophthalamide)의 합성
옥살릴클로라이드 (Oxalyl chloride, 2.0 mL, 22.9 mmol)를 0 ℃에서 N2 하에 5-하이드록시 이소프탈산 (5-hydroxyisophthalic acid, 1.0 g, 5.5 mmol)을 함유하는 CH3CN (30 mL) 용액에 적가 하였다. 1 시간 동안 교반 한 후, DMF (0.2 mL)를 용액에 첨가하고 생성된 혼합물을 4 시간 동안 교반한 다음 감압하에 농축하여 디아실클로라이드(diacyl chloride)를 황색 고체로서 수득하였으며, 이를 CH3CN (30 mL)에 용해시켜 정제없이 직접 사용하였다. 이 용액을 피리딘-2-일메탄아민(pyridin-2-ylmethanamine, 2 mL, 21.8 mmol) 을 함유하는 10 mL CH3CN 에 첨가하였다. 반응 혼합물을 밤새 실온에서 N2 하에 교반하였다. 이 혼합물을 용리액으로서 실리카겔 칼럼 크로마토 그래피 (CH2Cl2:MeOH = 95:5 to 90:10)로 정제하여 백색 고체 (1.5 g, 75 %)를 수득하였다.
1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6) δ10.01 (s, 1H), 9.11 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 8.51 (ddd, J = 4.9, 1.9, 0.9 Hz, 2H), 7.90 (t, J = 1.5 Hz, 1H), 7.76 (td, J = 7.7, 1.8 Hz, 2H), 7.45 (d, J = 1.4 Hz, 2H), 7.36-7.23 (m, 4H), 4.56 (d, J = 5.9 Hz, 4H). 13C NMR (100 MHz, DMSO-D 6) δ166.60, 159.22, 157.97, 149.37, 137.28, 136.40, 122.64, 121.46, 117.55, 117.43, 46.08, 45.26. ESI HRMS m/z = 363.1452 [M+H]+, calc. for C20H18N4O3 = 362.38.
PCDA-HP (3,5-bis((pyridin-2-ylmethyl)carbamoyl)phenyl pentacosa-10,12-diynoate)의 합성
옥살릴클로라이드 (Oxalyl chloride, 0.7 mL, 5.51 mmol)를 실온에서 N2 하에 10,12-펜타코사디이노산 (10,12-pentacosadiynoic acid, PCDA, 0.5 g, 1.34 mmol)을 함유하는 CH2Cl2 (20 mL) 용액에 적가하였다. 1 시간 동안 교반 한 후, DMF (0.1 mL)를 용액에 첨가하고 생성된 혼합물을 4 시간 동안 교반한 다음 감압하에 농축하여 PCDA-Cl을 수득하고, 이를 CH3CN (30 mL)에 용해시켜 정제없이 직접 사용 하였다. 이 용액을 10mL CH3CN 5- 하이드 록시-N1, N3-비스(피리딘-2-일메틸)이소프탈아미드(HP, 5-hydroxy-N1,N3-bis(pyridin-2-ylmethyl)isophthalamide) (200mg, 0.55mmol) 및 트리에틸아민 (0.4mL, 4mmol)의 용액에 첨가 하였다. 반응 혼합물을 실온에서 N2 하에 밤새 교반하였다. 증발 후, 조 생성물을 물 (100 mL)에 용해시키고 에틸아세테이트 (100 mL)로 3 회 추출하였다. 유기상을 실리카 겔 칼럼 크로마토 그래피 (CH2Cl2:MeOH = 95:5)로 정제하고 다음으로 Sephadex LH-20 (클로로포름 : MeOH = 1 : 1)을 통해 정제하여 황색 오일 (138 mg, 35 %)을 수득하였다.
1H NMR (600 MHz, DMSO-d 6) δ9.29 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 8.51 (ddd, J = 4.9, 1.9, 1.0 Hz, 2H), 8.39 (t, J = 1.5 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 1.5 Hz, 2H), 7.76 (td, J = 7.7, 1.8 Hz, 2H), 7.34 (dt, J = 7.8, 1.0 Hz, 2H), 7.27 (ddd, J = 7.6, 4.8, 1.1 Hz, 2H), 4.59 (d, J = 5.9 Hz, 4H), 3.17 (d, J = 5.3 Hz, 1H), 2.63 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 2.26 (q, J = 7.0 Hz, 4H), 1.66 (p, J = 7.5 Hz, 2H), 1.49-1.19 (m, 34H), 0.84 (t, J = 7.0 Hz, 3H). 13C NMR (150 MHz, DMSO-d 6) δ171.75, 164.96, 158.42, 150.40, 148.88, 136.71, 135.83, 123.79, 123.60, 122.13, 121.05, 77.93, 65.34, 48.58, 44.83, 33.37, 31.28, 28.99, 28.93, 28.85, 28.69, 28.55, 28.37, 28.34, 28.26, 28.15, 27.70, 27.67, 24.25, 22.08, 18.26, 13.92. ESI HRMS m/z = 719.4531 [M+H]+, calc. for C20H18N4O3 = 718.45.
[스킴 2]
Figure 112020074195248-pat00012
디아세틸렌 자가 조립 및 광중합체 (Diacetylene assembly and photopolymerization)의 제조
HEPES (hydroxyethyl piperazineethanesulfonic acid) 완충액 중의 지질 용액을 하기 방법을 통해 제조 하였다. 1 : 9 비율의 단량체 (PCDA-HP) (0.1mmol) 및 PCDA (6.7mg, 0.9mmol)를 함유하는 혼합물을 이중구 둥근 바닥 플라스크에서 CH2Cl2에 용해시켰다. 유기 용매를 N2 가스 하에서 완전히 증발시키고 상이한 pH (pH 7.4 및 6.8) 중 20 mL의 HEPES 완충제 (10 mM)를 첨가하여 1 mM PDA 지질 용액(PDA lipid solution)을 수득하였다. 용액을 80 ℃에서 30 분 동안 초음파 처리하고, 면 필터를 통과시켜 지질 응집물을 제거한 후, 여과 액을 4 ℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 254 nm UV 광 (1 mW/cm2) 으로 15 분 동안 조사함으로써 실온에서 용액의 중합을 실행하였다.
카드뮴 검출 특성
PDA-HP에 의한 다양한 금속 이온의 인식은 pH 7.4 및 6.8에서 HEPES 버퍼 (10 mM)의 비색 변화 및 UV 흡수 및 형광 방출 변화를 통해 조사하였다. 그 결과는 도 2, 도 3 및 도 4에 나타내었다.
도 2에서 카운터 음이온으로서 과염소산 염 (ClO4 -)을 사용하여 Li+, Na+, K+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Ni2+, Cu2+, Ag+, Zn2+, Cd2+ 및 Hg2+의 다양한 금속 이온을 사용하여 PDA-HP (200 μM)의 비색 반응을 조사하였다. 이 비색 반응은, pH 7.4 및 6.8에서 HEPES 완충액 (10 mM)에 2.0 및 1.0 당량의 제어된 농도에서 이루어졌다. 다양한 분석물 중에서, Cd2+만이 청색에서 적색으로의 색 전이를 유도하였고, 다른 금속 이온에서는 변화가 관찰되지 않는다.
도 3은, pH 7.4 및 6.8에서 HEPES 완충액 (10 mM)에서 다양한 양의 Cd2+ 존재 하에서 PDA-HP(200 μM)의 비색 적정을 나타내었다.
즉, 킬레이트 HP를 이용한 단량체 PCDA-HP를 PCDA와 1:9의 비율로 중합시켜 얻은 공액 고분자 PDA-HP는 청색을 띄고 pH 7.4 및 pH 6.4에서 Cd2+와 결합함에 따라 보라색 (또는, 빨간색)으로 색이 변화하고 형광 또한 증가한다. 비색의 변화는 별다른 장비없이 눈으로 Cd2+의 검출을 확인할 수 있으며, 색의 변화도 빠르게 관찰되고, 다른 금속과 반응하지 않고 오직 Cd2+과 반응하는 선택성을 나타낼 수 있다.
본 발명자들은 중합체의 Cd2+ 검출이 방향족 고리 및 아미드 기의 질소 원자뿐만 아니라 중합체에서 HP 단위의 입체 효과 (stereoscopic effect)의 기여로 인해 다양한 농도에서 pH 7.4 및 6.8에서의 차이를 나타내는 가설을 제안할 수 있고, 보고된 PCDA 모노머만 포함하는 PDA 용액은, 금속 이온에 의한 색상 변화는 나타나지 않지만, 본 발명에 의한 PCDA-HP 모노머 또는 중합체는 Cd2+ 검출을 위한 선택적이고 효율적인 비색 센서로 사용될 수 있음을 시사한다.
도 4는, UV/Vis 스펙트럼 및 형광 적정 (Fluorescence titrations)을 나타내었고, (a) pH 7.4 및 (c) pH 6.8에서 HEPES 버퍼 (10 mM) 내에서 다양한 양의 Cd2+의 존재 하에서 PDA-HP (100 μM)의 UV/Vis 스펙트럼을 나타낸 것이고, (b) pH 7.4 및 (d) pH 6.8 (excitation at 530 nm, slit: 5 nm/5 nm)에서 HEPES 버퍼r (10 mM) 내의 Cd2+에 의한 PDA-HP (100 μM)의 형광 적정 (Fluorescence titrations) 결과이다.
도 4에서 PDA-HP 수용액의 UV/Vis 흡수 스펙트럼의 변화를 분석한 결과, PDA-유도체의 원래 640 nm 흡수 대역은 pH 7.4 (도 4의 (a)) 및 pH 6.8의 HEPES 완충액 (10 mM)에서 Cd2+이온과 결합할 때 540 nm에서의 증가과 함께 감소되는 것을 확인할 수 있다(pH 7.4 (도 4의 (a)) 및 pH 6.8 (도 4의 (c)). 또한, Cd2+의 존재는 방출을 동반한 색 전이로 인한 형광 방출(fluorescent emission)의 증가에 의해 모니터링된다. pH 7.4 (도4의 (b)) 및 pH 6.8 (도 4의 (d))에서 HEPES 버퍼 (10mM)에 다양한 농도의 Cd2+에 담긴 PDA-HP (100μM)의 형광 (FL)을 측정하였다. 이들 수치는 PDA-HP의 FL 강도가 Cd2+ 농도 (0에서 400) μM의 증가에 따라 점차 증가함을 나타낸다.
또한, 검출 한계 (detection limit, LOD)는 분자 인식에서 중요한 파라미터를 나타낸다. Cd2+에 대한 PDA-HP의 검출 한계는 다음 방정식을 사용하여 계산하였고, 결과는 pH 7.4에서 53.33 μM 및 pH 6.8에서 30.62 μM이다:
Figure 112020074195248-pat00013
(여기서 δ는 블랭크 측정의 표준 편차를 나타내고, S는 강도 대 샘플 농도 곡선의 기울기이다.)
센서 PDA-HP와 Cd2+이온의 결합에 대한 화학량론을 확인하기 위해 Job's plots (연속-변이 플롯) 분석이 수행되었고. 약 0.3-0.5의 몰 분율을 갖는 최대 값은 1 : 1 내지 1 : 2.5 화학량론이다.
PDA-HP의 선택성은 Cd2+ 와 HP 단위 및 인접한 PCDA-산 잔기의 카르복실레이트 카르보닐기 (carboxylate carbonyl group)와의 가능한 상호 작용에 기인 할 수있다. Cd2+의 첨가는 PDA 중합체의 골격을 교란시켜 중합 동안 생성된 알킬 측쇄에 부과 된 변형 에너지의 방출을 허용할 수있다. 측쇄 변형 (side chain strain)의 방출은 배열 된 p-오비탈의 부분적 왜곡을 야기할 수 있으며, 이는 광학적 특성의 관찰된 변화를 야기할 수있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 이는 PCDA-HP와 Cd2+의 상호 작용을 이해하기 위해, 1H NMR 적정 실험을 Acetone-d 6에서 수행하였다 (도 5). Cd2+가 PCDA-HP의 용액에 첨가될 때, 방향족 양성자 피크는 다운 필드로 이동하였고, 이는 방향족 고리와 Cd2+사이의 상호 작용을 나타낸다.
또한, 방향족 양성자의 확대가 관찰되었으며, 이는 또한 Cd2+ 킬레이팅에서 중요한 역할을 하는 헤테로 원자를 지지한다. 특히, Hc 피크는 2 개의 피크로 분할되었고, 결과적으로 Cd2+결합 부위는 PCDA-HP에서 일측면에 있다. 이 결과는 피리딘; 킬 리다민산(chelidamic acid); PCDA-HP의 이소프탈산 모이어티(isophthalic acid moieties )는 Cd2+와의 결합에 관여한다.
본 발명은, 10,12-펜타코사디이노산 (10,12-pentacosadiynoic acid)과 5-하이드록시이소프탈산-2-피콜릴아민 (5-hydroxyisophthalic acid-2-picolylamine, HP) 킬레이팅 모이어티의 반응으로부터 유도된 PCDA-HP를 합성하였다. PCDA-HP 및 PCDA를 1 : 9의 비율로 함유하는 PDA-HP 공중합체는 수용액으로 제조하였다. Cd2+ 이온과 결합할 때, PDA-HP는 강화 된 형광뿐만 아니라 청색에서 적색으로의 선택적 비색 이동을 나타낸다. 즉, 본 발명에 의한 센서는, 200 μM의 PDA-HP 용액(in HEPES buffer/10 mM, pH 7.4 및 pH 6.4)에서 여러 가지 금속이온들과 반응시켰을 때, Cd2+에서만 색의 변화가 일어났으며 Cd2+에 대한 높은 선택성을 보인다. 200 μM의 PDA-HP 용액(in HEPES buffer/10 mM, pH 7.4 및 pH 6.4)에서 0~5.0 eq의 Cd2+와 반응시켰을 때, 색의 변화가 정량적으로 일어났으며 우수한 검출한계를 보여준다. 또한, 이전의 Cd2+센서는 특정 장비를 사용하여 Cd2+를 검출하지만, PDA-HP는 Cd2+의 검출을 별다른 장비 없이 눈으로 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 PCDA-HP은, 중금속 (heavy metal)과 “Schiff base”의 상호작용으로 작동하도록 디자인되며, PCDA-HP와 Cd2 사이의 상호 작용은 NMR 분석으로 확인하였다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 하기의 화학식 1로 표시되는 디아세틸렌 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112022029701850-pat00014


    (여기서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌이며, R2는 하기의 화학식 1a로 표시되고,

    [화학식 1a]
    Figure 112022029701850-pat00015



    화학식 1a에서 R3 내지 R9은 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지쇄 탄소수 1 내지 10의 알킬; 탄소수 2 내지 10의 알케닐 및 탄소수 6 내지 10의 아릴에서 선택된다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 R는 탄소수 3 내지 20의 알킬이고, R1는 탄소수 3 내지 20의 알킬렌이며,
    상기 R1은 R 보다 탄소수가 더 많은 알킬렌이고,
    상기 화학식 1a에서 R3 내지 R6은, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 탄소수 1 내지 5의 알킬; 및 탄소수 2 내지 5의 알케닐에서 선택되는 것인,
    디아세틸렌 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디아세틸렌 화합물은, 카드뮴과 결합 시 광학적 특성 변화를 나타내고,
    상기 광학적 특성 변화는, 색, 형광 파장, 형광 강도 및 흡광도 중 적어도 하나인 것인,
    디아세틸렌 화합물.
  4. 하기의 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 디아세틸렌 모노머의 중합체인 폴리디아세틸렌:

    [화학식 1]
    Figure 112020074195248-pat00016


    (여기서, R는 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌이며, R2는 하기의 화학식 1a로 표시되며,

    [화학식 1a]
    Figure 112020074195248-pat00017


    화학식 1a에서 R3 내지 R9는, 각각, 수소, 할로겐, 직쇄 또는 분지쇄 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 및 탄소수 6 내지 10의 아릴에서 선택된다.)

    [화학식 2]
    Figure 112020074195248-pat00018


    (여기서, R는 탄소수 1 내지 30의 알킬이고, R1는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌이다.)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리디아세틸렌에서 상기 화학식 1로 표시되는 모노머 대 상기 화학식 2 로 표시되는 모노머의 몰비는, 1 : 9 내지 1 : 100인 것인,
    폴리디아세틸렌.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 화학식 1 및 상기 화학식 2로 표시되는 모노머의 이중층 자가조립체를 광중합하여 형성된 것인,
    폴리디아세틸렌.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 폴리디아세틸렌은 하기의 화학식 3으로 표시되는 것인, 폴리디아세틸렌:
    [화학식 3]
    Figure 112020074195248-pat00019


    (상기 화학식 3에서 m 및 y는 각각 1 내지 29에서 선택되고, n은 1 이상이다.)
  8. 제4항에 있어서,
    상기 폴리디아세틸렌은, 자가조립된 리포솜 형태인 것인,
    폴리디아세틸렌.
  9. 제1항의 디아세틸렌 화합물, 제4항의 폴리디아세틸렌 또는 이 둘을 포함하는,
    조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조성물은, 물, 유기용매 또는 이 둘을 포함하고,
    상기 조성물 중 상기 디아세틸렌 화합물, 상기 폴리디아세틸렌 또는 이 둘은, 각각 0초과 내지 100 중량% 미만으로 포함하는 것인,
    조성물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 조성물은, 카드뮴 검출에 이용되는 것인,
    조성물.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 조성물은, 버퍼 용액을 더 포함하고,
    상기 조성물은, pH 7 내지 8인 것인,
    조성물.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 조성물은, 카드뮴과 접촉 시 광학적 특성 변화를 나타내고,
    상기 광학적 특성 변화는, 색, 형광 파장, 형광 강도 및 흡광도 중 적어도 하나인 것인,
    조성물.
  14. 제1항의 디아세틸렌 화합물, 제4항의 폴리디아세틸렌 또는 이둘을 포함하는 감지부;
    를 포함하는,
    화학 센서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 화학 센서는, 카드뮴 검출 또는 카드뮴의 정량 및 정성 분석이 이루어지는 것인,
    화학 센서.
  16. 제1항의 디아세틸렌 화합물, 제4항의 폴리디아세틸렌 또는 이둘에 분석 시료를 접촉시키는 단계 및
    상기 접촉시키는 단계 이후에, 상기 디아세틸렌 화합물 또는 폴리디아세틸렌 의 광학적 변화를 관찰하는 단계
    를 포함하는,
    카드뮴 검출 방법.

  17. 제16항에 있어서,
    상기 분석 시료는, pH 6 내지 8로 유지되는 것인,
    카드뮴 검출 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 관찰하는 단계는, 상기 디아세틸렌 화합물, 폴리디아세틸렌 또는 이둘의 색, 형광 파장, 흡광도 및 형광 강도 중 적어도 하나를 관찰하는 것인,
    카드뮴 검출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105936668A (zh) * 2016-01-26 2016-09-14 安庆师范大学 一种基于柔性酰胺吡啶基配体的Cd配合物及其制备方法
CN109354592A (zh) 2018-10-17 2019-02-19 安庆师范大学 一种基于吡啶酰胺基配体的镉配合物及其制备方法

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Title
T. Pham et al.. A Selective Colorimetric and Fluorometric Chemosensor Based on Conjugated Polydiacetylenes for Cadmium Ion Detection. ChemPhotoChem. 2019, Vol. 3, pp. 1-6*

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