KR20080093674A - 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(ⅱ)복합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 피로인산염검출방법 - Google Patents
피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(ⅱ)복합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 피로인산염검출방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 pH 7.4에서 피로인산염(pyrophosphate, PPi)을 효과적으로 인식하는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 기초로 한 신규한 형광 화학센서를 제공한다. 상세하게는, 본 발명의 신규한 형광 화학센서는 100% 수용액 내에서 PPi에 대해 선택적인 새로운 엑시머 형광 효과를 나타낸다. 특히 본 화합물은 무기인산염 (inorganic phosphate, Pi) 및 아데노신삼인산 (adenosine triphosphate, ATP)과는 결합하지 않으며, PPi에 대해 현저히 높은 선택성을 나타내므로 생체 내의 신호 전달 및 에너지 저장과 관련하여 중요한 역할을 하는 PPi 검출에 유용하게 사용될 수 있다.
형광 화학센서, 피로인산염, 엑시머, 형광
Description
도 1은 pH 7.4 (10mM HEPES 완충액)에서 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 (6 μM)에 100 당량의 Pi, PPi 및 여러 음이온 [ATP (adenosine triphosphate), ADP (adenosine diphosphate), AMP (adenosine monophosphate), CH3CO2 -, HSO4 -, F-, Cl-, Br- 및 I-]을 가하였을 때의 형광 변화를 나타낸 도이고,
도 2는 pH 7.4 (10mM HEPES 완충액)에서 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 (6 μM)에 PPi의 농도를 달리하여 (0.3 내지 5당량) 가하였을 때의 형광 적정을 나타낸 도이며,
도 3은 pH 7.4 (10mM HEPES 완충액)에서 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 (6 μM)에 Pi 100당량 존재하에서 PPi의 농도를 달리하여 (0.3 내지 5당량) 가하였을 때의 형광 적정을 나타낸 도이며,
도 4는 pH 7.4 (10mM HEPES 완충액)에서 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 (6 μM)에 ATP 10당량 존재하에서 PPi의 농도를 달리하여 (0.5 내지 5당량) 가하였을 때의 형광 적정을 나타낸 도이며,
도 5는 화학식 1의 화합물 (15μM)과 과량 (10당량)의 PPi가 존재할 때 ESI (Electrospray Ionization) 질량 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 화학식 1의 화합물이 PPi와 결합하여 특징적인 엑시머 형광을 형성하는 메커니즘을 설명한 도이다.
본 발명은 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드 유도체, 보다 상세하게는 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체와 이의 제조방법 및 이를 이용한 인산염 검출방법에 관한 것이다.
생체 내 주요물질과 이온들에 대한 새로운 센서의 설계와 연구는 그 동안 활발히 진행되어져 왔다. 최근 초분자(supramolecule) 화학에 대한 이해와 연구는 선택적으로 이온 혹은 여러 가지 다른 종류의 게스트 화합물들과 결합할 수 있는 호스트 화합물의 설계에 큰 가능성을 보여왔으며, 최근 이러한 초분자 화합물을 형광물질에 연결시킴으로써, 게스트 화합물과의 선택적 결합을 형광변화를 이용하여 보다 손쉽게 관찰할 수 있는 형광 화학센서(fluorescent chemosensor)의 개발에 대한 연구에 큰 도움을 주고 있다.
형광이란 특정한 광파장(여기 파장)을 갖는 광자가 표지 분자(indicator molecule)와 충돌하고, 그 충돌의 결과로 전자가 고에너지 준위로 여기(excitation)하면서 일어나는 광화학적 현상이다. 여러 분석 방법 중에서 형광을 이용하는 방법은 아주 뛰어난 감도로 인해 10-9 M 농도에서도 신호를 관찰할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다.
최근에는 이러한 성질을 이용하여 양이온, 음이온 그리고 중성유기분자들에 대한 형광화학 센서에 대한 연구들이 발표된 바 있다.
음이온은 화학적 및 생물학적 과정의 넓은 범주에서 중요한 역할을 한다. 따라서, 음이온-유도적 변화에 기초한 형광 센서들은 높은 검출 한계 및 조작 간단성에 기인하여 매우 흥미롭게 여겨지고 있다 (Martinez-Manez R and Sancanon F, Chem. Rev . 2003, 103, 4419). 특히, 인산염 이온 및 그의 유도체들은 생물학적 계에서 신호 전달 및 에너지 저장에 있어 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 피로인산염 (PPi)은 세포 조건 하에서 ATP 가수분해의 산물로서 생물학적으로 중요한 타겟이다. PPi 방출의 검출은 실시간 DNA 서열분석 (real-time DNA sequencing) 방법으로서 연구되고 있으며 (Ronaghi M 등, Anal . Biochem . 1996, 242, 84), 최근에는 암 연구에도 PPi의 측정이 이용되고 있다 (Xu S 등, Anal . Biochem . 2001, 299, 188).
형광 변화를 기초로 한 PPi의 탐지 및 식별은 많은 연구 그룹의 주요 목표가 되어왔다 (Singh NJ 등, Org . Lett . 2007, 9, 485; Kim SK 등, Tetrahedron 2006, 62, 6065; Gunnlaugsson T 등, Org . Biomol . Chem . 2005, 3, 48; Aldakov D 및 Anzenbacher P Jr., Chem . Comm . 2003, 1394; Gunnlaugsson T 등, Org . Lett . 2002, 4, 2449; Anzenbacher P 등, J. Am . Chem . Soc . 2000, 122, 9350; Nishizawa S 등, J. Am . Chem . Soc . 1999, 121, 9463; Lee HN 등, Org . Lett . 2007, 9, 243; Jang YJ 등, J. Org . Chem . 2005, 70, 9603; Cho HK 등, Chem Commun . 2005, 1690; Lee DH 등, Angew . Chem ., Int . Ed . 2004, 43, 4777; Aldakov D 및 Anzenbacher P Jr., J. Am . Chem . Soc . 2004, 126, 4752; Mizukami S 등 J. Am . Chem . Soc . 2002, 124, 3920; Vance DH 및 Czarnik AW, J. Am . Chem . Soc . 1994, 116, 9397). 본 발명자들은 이와 관련하여 pH 7.4에서 PPi의 첨가에 대한 확연한 적색-편이 (red-shift)의 형광 증폭을 나타내는 신규한 플루오레세인 유도체를 보고한 바 있다.
그러나, 상기와 같이 PPi를 선택적으로 인식할 수 있는 여러 유형의 형광 화학센서들이 보고되었음에도 불구하고, 생체 내 환경과 유사한 수용액 내에서 PPi를 인식하는 형광 화학센서는 매우 소수에 불과하였으며 (Jang YJ 등, J. Org . Chem . 2005, 70, 9603; Lee DH 등, Angew . Chem ., Int . Ed . Engl . 2004, 43, 4777; Fabbrizzi L 등, Angew . Chem ., Int . Ed . Engl . 2002, 41, 3811; Mizukami S 등, J. Am . Chem . Soc . 2002, 124, 3920), 엑시머(excimer) 형성을 기초로 한 형광 센서로는 2 종 만이 보고되어 있다.
엑시머 형광은 형광체 사이의 거리가 가까워지면 에너지 전달에 의해 원래 형광체가 나타내는 형광 최대치보다 장파장에서 새로운 형광이 나오는 현상이며, 새로운 형광 최대치에서 형광을 볼 수 있으므로 형광보정이 필요 없게 되어, 보다 더 정확한 형광 변화를 관찰할 수 있는 장점을 가지고 있다.
Teramae 등은 PPi 검출을 위해 구아니디움-파이렌 (guanidium-pyrene) 시스템을 사용하였으나, 이 시스템은 메탄올에서만 실험되었으며, PPi에 대한 선택성은 Pi와 비교되었을 뿐이다 (Nishizawa S 등, J. Am . Chem . Soc . 1999, 121, 9463). 또한, Hong 등은 PPi-선택적 형광 화학센서로서 파이렌-아연(Ⅱ) 복합체를 보고한 바 있으나, 이는 소량(0.4당량)의 ATP로도 PPi와의 반응에 상응하는 엑시머 방출을 유도한다는 문제점이 있었다 (Lee DH 등, Angew . Chem ., Int . Ed . 2004, 43, 4777).
상기한 바와 같이, 현재까지는 수용액에서, 엑시머 형성으로 ATP 및 Pi에 비해 PPi에 대한 탁월한 선택성을 보이는 형광 센서는 보고된 바 없다.
이에, 본 발명자들은 피로인산염에 대해 선택적인 형광 화학센서에 대하여 연구하던 중, 나프탈렌디이미드 유도체인 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 합성하게 되었으며, 상기 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체가 피로인산염 (PPi)에 대해 선택적인 엑시머 형광을 490 nm에서 나타냄을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합 체의 중간체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 이용한 피로인산염을 검출하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 중간체 화합물을 제공한다.
또한, 본 발명은 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 제조 방법은, 상기 화학식 2의 화합물에 질산아연을 반응시키는 것을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 화학식 2의 화합물은 나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실 디안하이드라이드(naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride)에 (2-아미노 에틸)비스(2-피리딜 메틸)아민을 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 제조방법은 상세히 설명하면, 하기 반응식 1로 표시된다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물을 이용하여 피로인산염을 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은, pH 7.4에서 다른 음이온, 예를 들면 ATP, ADP, AMP, Pi, HSO4 -, CH3CO2 -, I-, Br-, Cl-, F-의 첨가에 대해서는 형광 방출에 어떠한 의미있는 변화를 나타내지 않았으나, PPi의 첨가에 따라 490 nm에서 엑시머 형성에 의한 선택적인 큰 형광 증가 효과가 관찰되므로, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 PPi에 대해 선택적인 형광 화학센서로 이용할 수 있다.
특히, 본 발명의 형광 화학 센서는, ATP, Pi 및 PPi의 공존시에도, PPi와의 선택적인 결합으로 인한 새로운 엑시머 피크 형성으로 PPi만을 선택적으로 검출할 수 있는 특징을 가지므로, PPi에 대해 선택적인 형광 화학센서로 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다.
그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 화학식 2의 화합물 [나프탈렌 디이미드 (naphthalene diimide)-아연(Ⅱ) 복합체의 중간체 화합물]
50mL의 톨루엔에 녹인 나프탈렌-1,4,5,8-테트라 카르복실 디안하이드라이드 (naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride) (74 mg, 0.275 mmol) (N818, Aldrich, USA)에 (2-아미노 에틸)비스(2-피리딜 메틸)아민 [(2-Amino ethyl)bis(2-pyridyl methyl)amine] (200mg, 0.83mmol)(Incarvito C 등, J. Chem . Soc ., Dalton Trans., 2001, 3478)을 5분간 점적하여 첨가하였다. 견인 혼합물을 135℃에서 5시간 환류한 후, 진공 하에서 톨루엔 용매를 증발시켰다. 남은 고체를 에탄올에서 재결정하여 정제하여 황색 분말상의 화학식 2의 화합물 (249mg, 수율 42%)을 수득하였다.
mp >300 ℃;
1H NMR (CDCl3, 250 MHz) δ 8.63 (s, 4H), 8.30 (d, 4H, J = 4.6 Hz), 7.27 (m, 8H), 6.94 (m, 4H), 4.36 (t, 4H, J = 6 Hz), 3.86 (s, 8H), 2.91 (t, 4H, J = 6 Hz);
13C NMR (CDCl3, 62.5 MHz) δ 162.8, 159.6, 149.1, 136.3, 131.0, 126.8, 123.1, 122.0, 60.5, 51.5, 38.7;
HRMS (FAB) m/z = 717.2941 (M+H)+, calc. for C42H37N8O4 = 717.2938.
실시예 2. 화학식 1의 화합물 [나프탈렌 디이미드 (naphthalene diimide)-아연(Ⅱ) 복합체]
CH3Cl-CH3CN (10:1, 5.5ml)에 녹인 상기 실시예 1에서 제조한 화학식 2의 화합물 (100mg, 0.14mmol)에 170mM의 질산아연 메탄올 용액 (2ml)을 점적하여 첨가하였다. 실온에서 30분간 교반한 후, 침전물은 여과하고 클로로포름, 차가운 아세토니트릴, 메탄올로 씻어주어 연한 황색 분말상의 화학식 1의 화합물 (129mg, 수율 90%)을 수득하였다.
mp >300 ℃, decompose.;
1H NMR (D2O, 250 MHz) δ 8.55 (d, 4H, J = 5 Hz), 8.27 (s, 4H), 8.00 (t, 4H, J = 6.5 Hz), 7.59 (d, 4H, J = 7.9 Hz), 7.54 (t, 4H, J = 5.9 Hz), 4.55 (d, 4H, J = 16.2 Hz), 4.30 (brt, 4H), 4.18 (d, 4H, J = 16.2 Hz), 3.83 (brt, 4H);
13C NMR (D2O, 62.5 MHz) δ 163.6, 154.2, 147.6, 141.2, 130.7, 125.8, 124.9, 124.7, 62.4, 56.4, 49.1;
ESI MS (FAB) m/z = 1030.1 (M)+, calc. for C42H36N11O13Zn2 = 1030.1.
실험예
1. 형광 변화 관찰
1-1. 화학식 1의 화합물과
피로인산염
또는 여러 음이온들의 결합에 따른 형광 실험
상기 화학식 1의 화합물과 피로인산염(PPi) 또는 여러 가지 음이온 (ATP, ADP, AMP, Pi, HSO4 -, CH3CO2 -, I-, Br-, Cl- 및 F-) 간의 결합 성질을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
PPi, Pi, ATP, ADP, AMP 나트륨염의 저장 용액 (10mM)과 테트라 부틸 암모늄 염의 음이온 (HSO4 -, CH3CO2 -, I-, Br-, Cl- 및 F-) 저장용액(1mM) 각각은 10mM HEPES (pH 7.4) 완충액을 사용하여 제조하였다. 또한, 상기 실시예 2에서 제조한 화학식 1의 화합물의 저장액 (1 mM)은 이중으로 증류한 탈염수를 사용하여 제조하였다. 상기 저장액들은 제조 당일에 사용하였다.
시험 용액은 시험관 내로 탐침 저장 용액 (본 발명의 화학식 1의 화합물 저장 용액)의 최종 농도가 6 μM 되도록 24 ㎕ 담고, PPi 및 각 음이온 (ATP, ADP, AMP, Pi, HSO4 -, CH3CO2 -, I-, Br-, Cl- 및 F-) 저장 용액의 앨리쿼트를 10당량 되도록 24 ㎕ 첨가한 후, 10 mM HEPES (pH 7.4) 완충액으로 용액을 4 ㎖로 희석하여 사용하였으며, 모든 형광변화는 형광분광광도계 (RF-5301/PC Spectrofluorophotometer, Shimadzu)를 사용하여, 여기 파장을 383 ㎚, 여기 및 방출 슬릿폭을 10 ㎚로 하여 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물의 방출 스펙트럼은, pH 7.4에서 PPi의 첨가에 대해 독특하고도 선택적인 엑시머(excimer) 피크를 490 nm에서 나타내었다. 반면, 10당량의 다른 음이온의 첨가에 대해서는 어떠한 의미 있는 변화도 나타내지 않았다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 PPi에 매우 선택적으로 결합함을 알 수 있다.
1-2. 농도별
피로인산염에
대한 화학식 1의 화합물의 형광 적정 실험
상기 화학식 1의 화합물과 피로인산염 간의 결합 성질을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
피로인산 나트륨염의 저장 용액 (10mM)을 10mM HEPES (pH 7.4) 완충액을 사 용하여 제조하였다. 또한, 상기 실시예 2에서 제조한 화학식 1의 화합물의 저장액 (1mM)은 이중으로 증류한 탈염수를 사용하여 제조하였다. 상기 저장액들은 제조 당일에 사용하였다.
시험 용액 1은, 시험관 내로 탐침 저장 용액 (본 발명의 화학식 1의 화합물 저장 용액)의 최종 농도가 6 μM 되도록 24 ㎕ 담고, PPi 저장 용액의 앨리쿼트를 0.3 ~ 5당량이 되도록 0.72 ~ 12 ㎕ 첨가한 후, 10 mM HEPES (pH 7.4) 완충액으로 용액을 4 ㎖로 희석하여 사용하였으며, 모든 형광변화는 형광분광광도계 (RF-5301/PC Spectrofluorophotometer, Shimadzu)를 사용하여, 여기 파장은 383 ㎚, 여기 및 방출 슬릿폭은 10 ㎚로 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 pH 7.4에서 최종 농도가 6 μM 일 때, PPi의 첨가량이 0.3에서 5당량까지 늘어남에 따라 490 nm에서 엑시머 생성에 따른 새로운 형광 증가를 나타냈다. PPi와의 적정실험을 통해, 본 발명의 화합물과 PPi 복합체의 결합 상수는 4.1×105 M-1임을 알 수 있었다.
1-3.
무기인산염
및
피로인산염의
공존 상태에서 화학식 1의 화합물의 형광 적정 실험
인산염(무기인산염 및 피로인산염)이 공존할 때, 본 발명에 따른 화합물과 피로인산염의 선택적인 결합 성질을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
무기인산 나트륨염의 저장 용액 (10mM) 및 피로인산 나트륨염의 저장 용액 (10mM)을 10mM HEPES (pH 7.4) 완충액을 사용하여 제조하였다. 또한, 상기 실시예 2에서 제조한 화학식 1의 화합물의 저장액 (1 mM)은 이중으로 증류한 탈염수를 사용하여 제조하였다. 상기 저장액들은 제조 당일에 사용하였다.
시험 용액 1은 시험관 내로 탐침 저장 용액 (본 발명의 화학식 1의 화합물 저장 용액)의 최종 농도가 6 μM 되도록 24 ㎕ 담고, Pi 저장 용액의 앨리쿼트를 100당량이 되도록 240 ㎕ 첨가한 후, PPi 저장 용액의 앨리쿼트를 0.3 ~ 5당량이 되도록 0.72 ~ 12 ㎕ 첨가하고 10 mM HEPES (pH 7.4) 완충액으로 용액을 4 ㎖로 희석하여 사용하였다. 모든 형광변화는 형광분광광도계 (RF-5301/PC Spectrofluorophotometer, Shimadzu)를 사용하여, 여기 파장은 383 ㎚, 여기 및 방출 슬릿폭은 10 ㎚로 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 pH 7.4에서 Pi 100당량과 함께 존재하는 경우라도, PPi가 0.3 내지 5 당량까지 늘어남에 따라 490nm에서의 엑시머 형광 형성이 꾸준히 증가하였다. 따라서, 본 발명의 화학식 1의 화합물이 PPi에 대한 선택적인 센서로서 작용할 수 있음을 알 수 있다.
1-4.
ATP
및
피로인산염의
공존 상태에서 화학식 1의 화합물의 형광 적정 실험
피로인산염 및 ATP가 공존할 때, 본 발명에 따른 화합물과 피로인산염의 선택적인 결합 성질을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
ATP 나트륨염의 저장 용액 (10mM) 및 피로인산 나트륨염의 저장 용액 (10mM) 을 10mM HEPES (pH 7.4) 완충액을 사용하여 제조하였다. 또한, 상기 실시예 2에서 제조한 화학식 1의 화합물의 저장액 (1 mM)은 이중으로 증류한 탈염수를 사용하여 제조하였다. 상기 저장액들은 제조 당일에 사용하였다.
시험 용액 1은 시험관 내로 탐침 저장 용액 (본 발명의 화학식 1의 화합물 저장 용액)의 최종 농도가 6 μM 되도록 24 ㎕ 담고, ATP 저장 용액의 앨리쿼트를 10당량이 되도록 24 ㎕ 첨가한 후, PPi 저장 용액의 앨리쿼트를 0.5 ~ 5당량이 되도록 2.16 ~ 12 ㎕ 첨가하고 10 mM HEPES (pH 7.4) 완충액으로 용액을 4 ㎖로 희석하여 사용하였다. 모든 형광변화는 형광분광광도계 (RF-5301/PC Spectrofluorophotometer, Shimadzu)를 사용하여, 여기 파장은 383 ㎚, 여기 및 방출 슬릿폭은 10 ㎚로 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 pH 7.4에서 ATP 10당량과 함께 존재하는 경우라도, PPi가 0.5 내지 5당량까지 늘어남에 따라 490nm에서의 엑시머 형광 형성이 꾸준히 증가하였다. 따라서, 본 발명의 화학식 1의 화합물이 PPi에 대한 선택적인 센서로서 작용할 수 있음을 알 수 있다.
실험예
2. 전기분무 이온화 (
Elecrtospary
Inonization
:
ESI
) 질량 분석법을 이용한 화학식 1의 화합물 및
피로인산염
간의 복합체의 질량 분석
본 발명의 화학식 1의 화합물과 피로인산염의 복합체 형성 여부를 측정하기 위해 하기의 문헌을 참조하여 전기분무 이온화 질량분석법을 수행하였다 (KWON JY 등, J. Am . Chem . Soc . 2005, 127(28), 10107).
증류한 탈염수(5 mL)에, 상기 화학식 1의 화합물 (15 μM) 및 PPi 나트륨염 10당량 (150 μM)을 넣어 녹인 후 이 용액을 전기분무 이온화 (ESI: Elecrtospary Inonization)하여 질량분석을 하였으며, m/z = 1000-1050의 범위에서 하기 도 5에 나타낸 3개의 피크를 얻었다 (사용기기: Thermo Finnigan LCQTM Advantage MAX quadrupole ion trap instrument, San Jose, CA, USA).
도 5에 나타나 있는 3 개의 피크는 각각 [C84H74N16O22P4Zn4]2+ (= [2 1 + 2PPi]2+), [C84H73N16NaO22P4Zn4]2+ (= [2 1 + 2PPi + Na+ - H+]2+) 및 [C84H72N16Na2O22P4Zn4]2+ (= [2 1 + 2PPi + 2Na+ - 2H+]2+) 에 해당하는 질량이므로, 두 분자의 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ)과 두 분자의 피로인산염이 결합되어 있는 2+2 형태임을 알 수 있으며, 이는 엑시머 형성을 뒷받침하는 결과이다.
상기 식에서, 1 은 본 발명의 화학식 1의 화합물, 즉 나프탈렌디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 나타낸다.
상기의 질량 분석 결과 및 실험예 1의 엑시머 형광 생성 결과는, 본 발명의 화합식 1의 화합물과 PPi에 선택적으로 2+2 타입의 엑시머를 형성함을 나타내는 것이다.
상기한 바에 따라, 본 발명의 나프탈렌 디이미드(naphthalene diimide)-아연(Ⅱ) 복합체는 100% 수용액에서 다른 음이온은 인식하지 않으며, 피로인산염(PPi)에 대한 높은 선택성을 나타낸다. 상세하게는, 본 발명의 나프탈렌 디이미드(naphthalene diimide)-아연(Ⅱ) 복합체는 PPi와의 결합으로 인한 엑시머 형광 피크를 490 nm에서 나타내므로, 생체 내에서 신호 전달 및 에너지 저장에 있어 중요한 역할을 하는 PPi를 선택적으로 검출하기 위한 형광 화학센서로 유용하게 사용할 수 있다.
Claims (8)
- 하기 화학식 1로 표시되는 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌 디이미드(naphthalene diimide)-아연(Ⅱ) 복합체.[화학식 1]
- 하기 화학식 2로 표시되는 피로인산염 선택성을 갖는 나프탈렌 디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 중간체 화합물.[화학식 2]
- 하기 화학식 2의 화합물에 질산아연을 반응시키는 것을 포함하는, 청구항 1의 나프탈렌 디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 제조방법.[화학식 2]
- 청구항 3에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물이 나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실 디안하이드라이드 (naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride)에 (2-아미노 에틸)비스(2-피리딜 메틸)아민 [(2-Amino ethyl)bis(2-pyridyl methyl)amine]을 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 청구항 1의 나프탈렌 디이미드-아연(Ⅱ) 복합체의 제조방법.
- 청구항 1의 나프탈렌 디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 이용한 생체 내 피로인산염 검출 방법.
- 청구항 5에 있어서, 청구항 1의 나프탈렌 디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 이용하고, 383nm의 여기파장 및 490nm의 측정파장으로 엑시머에 의한 형광 증가 효과를 확인하여 피로인산염의 존재를 검출함을 특징으로 하는 검출 방법.
- 청구항 1의 나프탈렌 디이미드-아연(Ⅱ) 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 형광 센서.
- 청구항 7에 있어서, 상기 형광센서는 피로인산염을 선택적으로 감지, 결합하는 것을 특징으로 하는 형광 센서.
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