KR20100028273A - Bodipy appended crown ether derivatives, methods for preparing the same, and methods for selective metal ion detection - Google Patents

Bodipy appended crown ether derivatives, methods for preparing the same, and methods for selective metal ion detection Download PDF

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KR20100028273A
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Abstract

PURPOSE: A method for selectively detecting a metal ion using a crown ion derivative conjugated with BODIPY is provided to strengthen fluorescence by selectively binding the derivative with a mercury ion in order to be used to detect mercury. CONSTITUTION: A crown ether derivative conjugated with BODIPY is denoted by chemical formula 1 or 2. According to reaction formula 1, the derivative of chemical formula 1 is prepared by reacting 2,4-dimethyl pyroll and p-chloranil with a compound of chemical formula 3. The compound of chemical formula 3 is prepared by reacting a compound of chemical formula 5 with a compound of chemical formula 7. A method for detecting a metal ion selectively comprises: a step of dissolving the compound of chemical formula 1 or 2 in an aqueous solution; a step of adding a sampling containing a metal ion to the solution; a step of irradiating light to the solution to excite the compound of chemical formula 1 or 2; and a step of measuring the fluorescence emitted from the solution.

Description

BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체, 이를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법 {BODIPY appended crown ether derivatives, methods for preparing the same, and methods for selective metal ion detection}BODIPY appended crown ether derivatives, methods for preparing the same, and methods for selective metal ion detection}

본 발명은 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체, 이를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환경, 의약 및 정밀화학 분야에서 사용되는 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체, 두 단계의 반응으로 단시간에 고수율로 상기 크라운 에테를 유도체를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 손쉽게 수은 이온을 검출하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a crown ether derivative bonded to BODIPY, a method for preparing the same, and a method for selectively detecting metal ions using the same, and more particularly, to a crown bound with BODIPY used in the field of environment, medicine and fine chemistry. An ether derivative, a method of preparing the crown ether derivative in a high yield in a short time by a two-step reaction, and a method for easily detecting mercury ions using the same.

최근 들어서, 금속이온을 검출하는 능력이 있는, 형광을 내는 화학적 수용체(chemosensor)에 대한 연구가 유기화학 및 초분자 화학(supramolecular chemistry)의 분야에서 가장 도전적인 것 중에 하나가 되고 있다. Recently, the study of fluorescent chemosensors with the ability to detect metal ions has become one of the most challenging in the field of organic chemistry and supramolecular chemistry.

거대 고리 화합물이 도입된 형광발산체(fluorophore) 단위에 금속이온과 복합체를 이루게 할 경우 다양한 파장의 변화와 양자효율의 증감효과 등이 보고된 바 있다. 형광발산체를 포함하는 거대고리 화합물은 유기합성과 용매 추출, 막투과 과 정, 이온 선택적 전극 및 이와 유사한 분석화학적 응용성을 가지고 있다. 또한 최근에는 광학적 분석에 대한 거대고리화합물의 색원체 기능화에도 응용이 되고 있다. 광학적 응답 메카니즘은 일반적으로 알칼리 및 알칼리토 금속 등의 양이온의 경우 대부분 exited singlet state 상태의 에너지를 triplet state로의 변화를 유도한다. 이로 인해 양이온 존재 하에서는 거대고리 화합물의 인광의 존속시간이 증가하며 형광의 존속시간이 감소하는 현상이 나타난다. 그러나 양이온, 스페이서(spacer) 및 형광발산체(fluorophore)의 종류에 따라 인광의 존속시간이 감소될 경우, 오히려 복합체 형성에 의해 강화된 형광이 관찰되는 것으로 알려져 있다.When complexed with a metal ion in a fluorophore unit in which a macrocyclic compound is introduced, various wavelength changes and quantum efficiency increase and decrease have been reported. Macrocyclic compounds containing fluorescent emitters have organic synthesis, solvent extraction, membrane permeation process, ion selective electrodes and similar analytical chemical applications. In recent years, it has also been applied to the functionalization of color sources of macrocyclic compounds for optical analysis. Optical response mechanisms generally induce a change in energy from the exited singlet state to the triplet state for most cations such as alkali and alkaline earth metals. As a result, in the presence of a cation, the duration of phosphorescence of the macrocyclic compound increases and the duration of fluorescence decreases. However, it is known that enhanced fluorescence is observed by complex formation when the duration of phosphorescence decreases depending on the type of cation, spacer and fluorophore.

가장 효과적인 형광방출 화학적 수용체는 높은 감도를 주기 위해서는, 이온운반자(ionopore)에 의해 금속이온을 인지한 후 형광발산체(fluorophore)의 빛 신호로 변환시킬 수 있어야 한다. 특히 이러한 화학적 센서를 디자인하는데 있어, 형광발산체에 연결되는 이온운반자는 미리 고려되어야 하는데, 이는 전체 화학적 수용체의 선택능과 결합효율에 영향을 미치기 때문이다. 현재 이온선택적이고, 이온감지력이 있는 물질을 개발하기 위해서, 양이온, 음이온 및 중성분자복합체에서의 변화를 잡을 수 있는 형광방출 물질이 결합된 거대 분자 화합물(macromolecule)의 합성에 대한 관심이 높아지고 있다. 거대분자 고리화합물(macrocycles)에 포함된 하드(hard) 에테르산소는 하드 알칼리 또는 알칼리토금속에 대하여 우선적인 결합력을 보인다. 그러나 소프트 설파이드 (soft sulfide) 또는 아민 연결의 편입은 소프트 중금속 양이온에 대하여 우선성을 가지도록 변화시킨다. 여기에 덧붙여 질소-황 주게 원자를 포함하는 거대분자 고리화합물의 리간드는 전이금속 양이온에 대하 여 높은 선택적 복합체 형성제로 행동한다는 것이 알려져 있다. 또한 질소-황 주게 원자들을 포함하는 거대분자 고리화합물이 전이금속 양이온과 매우 높은 선택성을 가지는 복합체 형성제로 역할을 한다는 것이 밝혀졌고, 이러한 관점에서 황-크라운 에테르 (thiocrown ether)와 같은 황을 포함하는 거대분자 고리화합물들이 제조되어 왔고, 그들과 형성된 콤플렉스의 특성이 다양한 금속 양이온과 함께 연구되어 왔다. The most effective fluorescence emitting chemical receptors must be able to recognize metal ions by ionopores and convert them into light signals of fluorophores in order to give high sensitivity. In particular, in designing such a chemical sensor, the ion carrier connected to the fluorescent emitter should be considered in advance, because it affects the selectivity and binding efficiency of the entire chemical receptor. In order to develop an ion-selective, ion-sensitive material, there is a growing interest in the synthesis of macromolecular compounds (macromolecule) combined with a fluorescence emitting material capable of catching changes in cations, anions and heavy component complexes. Hard ether oxygen contained in macromolecular cyclic compounds (macrocycles) shows a preferential binding to hard alkali or alkaline earth metals. However, incorporation of soft sulfide or amine linkages changes to have priority over soft heavy metal cations. In addition, ligands of macromolecular cyclic compounds containing nitrogen-sulfur donor atoms are known to act as highly selective complex formers for transition metal cations. It has also been found that macromolecular cyclic compounds containing nitrogen-sulfur donor atoms act as complex formers with transition metal cations and have very high selectivity, and in this respect include sulfur such as sulfur-crown ethers. Macromolecular cyclic compounds have been prepared and the properties of complexes formed with them have been studied with various metal cations.

최근에는, Pb2 +, Cd2 +, Hg2 + 이온들과.같이 독성이 있는 중금속 이온들을 선택적으로 빠르게 검출하기 위하여 형광방출 화학적 수용체에 대하여 관심이 집중되고 있다. 특히 Hg2 + 이온은 박테리아에 의해 메틸수은으로 변환되며, 먹이사슬을 통하여 생물학적으로 연속적 축적된 후 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있는데, 메틸수은은 수은중독을 유발할 수 있고, 미나마타 질병과 같이 중추신경계에 이상을 초래할 수 있다. In recent years, it has become a focus of interest for the fluorescence emission to chemical receptor 2 + Pb, Cd + 2, Hg + 2 ions and. Optionally to quickly detect heavy metal ions, which are toxic as. In particular, Hg 2 + ions are converted into methylmercury by bacteria and can affect human health after being bioaccumulated continuously through the food chain.Methylmercury can cause mercury poisoning, and it can be central to diseases like Minamata disease. It can cause abnormalities in the nervous system.

따라서 상기와 같은 금속이온을 선택적으로 좋은 감도를 가지고 검출하는 방법이 요구되어 왔으며 이를 위해 특정 금속이온에 선택적으로 결합하여, 검출할 수 있는 발색성 화학적 수용체 및 그 제조방법에 관하여 연구 개발되어 왔다. 이러한 예로 N-페닐 칼릭스 [4] 크라운 아자크라운 유도체를 이용하여 세슘 이온을 선택적으로 검출하는 방법이 제시되기도 하였다(대한민국 등록특허, 제10-0411495호). 그러나 여러 금속 이온 중에서 인간에게 치명적인 질병을 유발할 수 있는 수은 이온에 선택적 결합력을 가지면서 동시에 우수한 감도를 주는 형광방출 화학적 수용체 에 대하여는 개발이 미흡한 실정이다. Therefore, there has been a need for a method of selectively detecting the above-described metal ions with good sensitivity, and for this purpose, a research has been made on a chromogenic chemical receptor capable of selectively binding to a specific metal ion and detecting the same. For example, a method of selectively detecting cesium ions using an N-phenyl calix [4] crown azacrown derivative has been proposed (Korean Patent No. 10-0411495). However, among the various metal ions, the development of a fluorescent emitting chemical receptor which has a selective binding ability to mercury ions which can cause a fatal disease in humans and at the same time provides excellent sensitivity is insufficient.

본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 수은 등의 금속 이온에 선택적 결합력을 가지면서 동시에 우수한 감도를 주는 형광방출 화학적 수용체를 제공하는 것이다. The first problem to be solved by the present invention is to provide a fluorescence emitting chemical receptor having a selective binding force to the metal ions such as mercury and at the same time excellent sensitivity.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 형광방출 화학적 수용체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. The second problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing the fluorescence emission chemical receptor.

본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 상기 형광방출 화학적 수용체를 이용하여 수은 등의 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법을 제공하는 것이다. A third object of the present invention is to provide a method for selectively detecting metal ions such as mercury using the fluorescence emission chemical receptor.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여 하기 화학식 (1) 또는 화학식 (2)로 표시되는 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체를 제공한다.The present invention provides a crown ether derivative bonded to BODIPY represented by the following formula (1) or formula (2) to solve the first problem.

Figure 112008062990312-PAT00003
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Figure 112008062990312-PAT00004
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상기 화학식 (2)에서 n은 1 또는 2이다.N is 1 or 2 in the said General formula (2).

상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 하기 반응식 1 또는 2에 따라 2,4-디메틸피롤 및 p-클로라닐(p-chloranil)을 사용하여 상기 화학식 (1) 또는 (2)의 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체를 제조하는 방법을 제공한다.In order to solve the second problem, according to the following scheme 1 or 2 2,4-dimethylpyrrole and p-chloranil (p-chloranil) using the BODIPY bonded crown of the formula (1) or (2) Provided are methods for preparing ether derivatives.

Figure 112008062990312-PAT00005
Figure 112008062990312-PAT00005

(3) (1)       (3) (1)

Figure 112008062990312-PAT00006
Figure 112008062990312-PAT00006

(4) (2)    (4) (2)

상기 반응식 (2)에서 n은 1 또는 2이다.In Scheme (2), n is 1 or 2.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 (3)의 화합물은 하기 반응식 3에 따라 하기 화학식 (5)의 화합물과 하기 화학식 (7)의 화합물의 반응에 의해 제조될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the compound of formula (3) may be prepared by the reaction of the compound of formula (5) and the compound of formula (7) according to the following scheme 3.

Figure 112008062990312-PAT00007
Figure 112008062990312-PAT00007

(7) (3)  (7) (3)

본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 (4)의 화합물은 하기 반응식 4에 따라 하기 화학식 (6)의 화합물과 하기 화학식 (7)의 화합물의 반응에 의해 제조될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the compound of formula (4) may be prepared by the reaction of a compound of formula (6) with a compound of formula (7) according to Scheme 4.

Figure 112008062990312-PAT00008
Figure 112008062990312-PAT00008

(7) (4)   (7) (4)

상기 반응식 (4)에서 n은 1 또는 2이다.In Scheme (4), n is 1 or 2.

본 발명의 세 번째 과제를 해결하기 위하여, (a) 상기 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되는 화합물을 수용액에 용해시키는 단계; (b) 상기 (a)에서 얻어진 용액에 금속이온이 포함된 시료를 가하는 단계; (c) 상기 (b)에서 얻어진 용액 속에 포함된 상기 화학식 (1) 또는 (2)의 화합물을 여기시키기 위해 빛을 가하는 단계; 및 (d) 상기 (c)에서 얻어진 용액에서 방출하는 형광을 측정하는 단계를 포함하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법을 제공한다. In order to solve the third object of the present invention, (a) dissolving the compound represented by the formula (1) or (2) in an aqueous solution; (b) adding a sample containing metal ions to the solution obtained in (a); (c) applying light to excite the compound of formula (1) or (2) contained in the solution obtained in (b); And (d) measuring the fluorescence emitted from the solution obtained in (c).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식 (1)의 화합물의 농도는 상기 수용액에 0.1μM 내지 1mM인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the concentration of the compound of Formula (1) may be 0.1 μM to 1 mM in the aqueous solution.

본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 금속 이온은 수은 이온일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the metal ion may be mercury ion.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 빛은 490nm 내지 500nm 파장인 것일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the light may be a wavelength of 490nm to 500nm.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 수용액은 H2O과 CH3CN로 이루어지는 것일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the aqueous solution may be composed of H 2 O and CH 3 CN.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 H2O과 CH3CN의 부피의 비는 4:6 내지 6:4인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the ratio of the volume of H 2 O and CH 3 CN may be 4: 6 to 6: 4.

본 발명에 의해 수은 등의 금속 이온과 선택적으로 결합하는 크라운 에테르 유도체를 간단한 두 단계의 반응으로 높은 수율로 제조할 수 있으며, 본 발명에 의하여 제조된 BODIPY가 결합된 크라운 에테르는 높은 독성을 가지는 중금속 중의 하나인 수은 이온과 선택적으로 결합하여 형광을 강화시켜 수은을 검출할 수 있게 하므로 자연계 및 인체 내에서 수은 검출을 하는데 있어 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, a crown ether derivative that selectively binds to metal ions such as mercury can be produced in a high yield by a simple two-step reaction, and the BODIPY-bonded crown ether prepared by the present invention is a heavy metal having high toxicity. It selectively binds with one of the mercury ions to enhance the fluorescence to detect mercury can be useful in the detection of mercury in nature and the human body.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체는 상기 화학식 (1) 또는 화학식 (2)로 표시되며, 상기 화학식 (2)에서 n은 1 또는 2이다.The crown ether derivative to which the BODIPY is bound according to the present invention is represented by Formula (1) or Formula (2), wherein n is 1 or 2 in Formula (2).

본 발명인 화학식 (1)로 표시되는 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체는 상기 반응식 1에 의해 제조될 수 있으며, 상기 화학식 (3)의 화합물은 상기 반응식 2에 의해 제조될 수 있다. Crown ether derivatives bonded to BODIPY represented by the formula (1) of the present invention can be prepared by the above scheme 1, the compound of formula (3) may be prepared by the above scheme 2.

화학식 (2)로 표시되는 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체는 상기 반응식 3에 의해 제조될 수 있으며, 상기 화학식 (4)의 화합물은 하기 반응식 4에 의해 제조될 수 있다. Crown ether derivatives bonded to BODIPY represented by Formula (2) may be prepared by Scheme 3, and the compound of Formula (4) may be prepared by Scheme 4.

상기 화학식 (3) 또는 (4)의 화합물은 각각 TFA(trifluoroacetic acid)하에서 2,4-디메틸피롤로 처리된 후, 순차적으로 p-클로라닐로 산화되고, Et3N에 의해 중화된 후, 최종적으로 Et3N/BF3·OEt2로 처리되어 각각 화학식 (1) 또는 (2)의 화합물이 얻어진다. The compounds of formula (3) or (4) are each treated with 2,4-dimethylpyrrole under trifluoroacetic acid (TFA), sequentially oxidized to p-chloranyl, neutralized by Et 3 N, and finally Is treated with Et 3 N / BF 3 · OEt 2 to obtain compounds of formula (1) or (2), respectively.

본 발명은 (a) 상기 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되는 화합물을 수용액에 용해시키는 단계; (b) 상기 (a)에서 얻어진 용액에 금속이온이 포함된 시료를 가하는 단계; (c) 상기 (b)에서 얻어진 용액 속에 포함된 상기 화학식 (1) 또는 (2)의 화합물을 여기시키기 위해 빛을 가하는 단계; 및 (d) 상기 (c)에서 얻어진 용액에서 방출하는 형광을 측정하는 단계를 포함하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법을 제공한다. The present invention (a) dissolving the compound represented by the formula (1) or (2) in an aqueous solution; (b) adding a sample containing metal ions to the solution obtained in (a); (c) applying light to excite the compound of formula (1) or (2) contained in the solution obtained in (b); And (d) measuring the fluorescence emitted from the solution obtained in (c).

도 1은 Hg2 + 이온과 화학식 (1) 화합물이 결합하여 복합체를 형성하고 형광을 방출하는 모습을 보이는 모식도이다. 도 1을 참조하면 수은과 상기 화학식 (1)화합물이 결합하게 되면 BODIPY 그룹에 의해 형광이 방출되므로 이 형광을 측정하여 수은 이온을 선택적으로 검출할 수 있게 된다. 1 is a schematic view showing a state of forming a composite by combining the Hg + 2 ions and the chemical formula (1) compound and emit fluorescence. Referring to FIG. 1, when mercury and the compound of formula (1) are combined, fluorescence is emitted by the BODIPY group, and thus fluorescence may be measured to selectively detect mercury ions.

상기 빛은 490nm 내지 500nm 파장인 것일 수 있는데, 이는 상기 파장의 빛이 화학식 (1) 또는 (2) 화합물의 흡수 파장대이기 때문이다. The light may be a wavelength of 490nm to 500nm, because the light of the wavelength is the absorption wavelength band of the compound of formula (1) or (2).

상기 수용액은 H2O과 CH3CN로 이루어지며, 바람직하게는 상기 H2O과 CH3CN의 부피의 비는 4:6 내지 6:4이다. CH3CN을 포함하는 수용액에 화학식 (1)의 화합물이 잘 용해되며, 바람직하게는 H2O과 CH3CN의 부피의 비가 4:6 내지 6:4인 경우에 화학식 (1)의 화합물과 수은 이온이 결합하였을 때 형광이 강하게 나타내기 때문이다. The aqueous solution consists of H 2 O and CH 3 CN, preferably the ratio of the volume of the H 2 O and CH 3 CN is 4: 6 to 6: 4. The compound of formula (1) is well dissolved in an aqueous solution containing CH 3 CN, preferably the compound of formula (1) when the volume ratio of H 2 O to CH 3 CN is 4: 6 to 6: 4 This is because the fluorescence is strong when mercury ions are bound.

상기 화학식 (1)의 화합물은 상기 수용액에 0.1μM 내지 1mM의 농도로 가해주는 것이 바람직한데, 상기 화학식 (1)의 화합물의 농도가 0.1μM 미만의 경우에는 결합하는 수은 이온의 양도 감소하여 형광의 증가가 현저하지 않게 되고, 1mM을 초과하게 되면, 이는 더 적은 양의 화학식 (1)의 화합물에 의해 분석에 필요한 충분한 형광을 검출할 수 있음에도 필요 이상의 화학식 (1)의 화합물을 가하는 경우로 화학식 (1)의 화합물을 불필요하게 소모하는 것이기 때문이다. Preferably, the compound of Formula (1) is added to the aqueous solution at a concentration of 0.1 μM to 1 mM. When the concentration of the compound of Formula (1) is less than 0.1 μM, the amount of mercury ions to be bound is also reduced to If the increase is not significant and exceeds 1 mM, it is possible to detect sufficient fluorescence required for analysis by a smaller amount of the compound of formula (1), but to add more compound of formula (1) than necessary. This is because the compound of 1) is consumed unnecessarily.

이하, 바람직한 실시예와 실험예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다. 하기 실시예를 통하여 얻어진 화합물의 구조는 NMR 및 질량분석 스펙트럼으로써 확인하였다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples and experimental examples, but the present invention is not limited thereto. The structure of the compound obtained through the following example was confirmed by NMR and mass spectrometry spectra.

실시예Example 1-1 : 화학식 (5)의 화합물 합성 1-1: Compound Synthesis of Formula (5)

질소하에서, 1,2-에탄디티올 0.5 g(5.3 mmol)과 수산화나트륨 0.44 g(10.6 mmol)을 100mL의 에탄올에 넣고 실온에서 저어주었다. 여기에 2-(2-클로로에톡시) 에탄올 1.38 g(10.6 mmol)을 저어주면서 가하고, 질소분위기 하에서 2시간 동안 환류시켰다. 24시간 동안 더 저어준 후, 용매를 진공상태에서 증발시켰다. 이로써 생성되는 갈색을 띤 오일은 바로 다음 반응에 사용되었는데, THF (100 mL)에 용해된 토실클로라이드 (1.47 g, 7.4 mmol)와 수산화나트륨 (0.3 g, 7.7 mmol)으로 처리하였다. 이후 24시간 동안 실온에서 저어준 후, 용매를 진공상태로 증발시켰고, 이로써 얻어진 혼합물을 100mL의 디클로로메탄에 용해시켰다. 이렇게 얻어진 유기층을 300mL의 물로 씻어내고 무수 Na2SO4 상에서 건조시킨 후 여과시켰다. 이후 ethyl acetate/hexane(1:4)을 이동상 용액으로 하여 실리카젤 컬럼 크로마토그래피 실행하여 정제함으로써 1.5 g (50 %)의 노란색을 띤 상기 화학식 (5)의 화합물을 얻었다. Under nitrogen, 0.5 g (5.3 mmol) of 1,2-ethanedithiol and 0.44 g (10.6 mmol) of sodium hydroxide were added to 100 mL of ethanol and stirred at room temperature. 1.38 g (10.6 mmol) of 2- (2-chloroethoxy) ethanol was added thereto under stirring, and the mixture was refluxed under a nitrogen atmosphere for 2 hours. After stirring for a further 24 hours, the solvent was evaporated in vacuo. The resulting brownish oil was used directly in the next reaction, treated with tosyl chloride (1.47 g, 7.4 mmol) and sodium hydroxide (0.3 g, 7.7 mmol) dissolved in THF (100 mL). After stirring at room temperature for 24 hours, the solvent was evaporated in vacuo and the resulting mixture was dissolved in 100 mL of dichloromethane. The organic layer thus obtained was washed with 300 mL of water, dried over anhydrous Na 2 SO 4 and filtered. Thereafter, ethyl acetate / hexane (1: 4) was purified by silica gel column chromatography using a mobile phase solution to obtain 1.5 g (50%) of the yellow colored compound of Chemical Formula (5).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.74 (d, 4H, ArH), 7.30 (d, 4H, ArH), 4.06 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 3.59 (m, 4H, -OCH2CH 2O-), 3.51 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 2.66 (s, 4H, -SCH 2CH 2S-), 2.58 (m, 4H, -SCH 2CH2O-), 2.37 (s, 6H, -OCH 2CH2O-). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 7.74 (d, 4H, Ar H ), 7.30 (d, 4H, Ar H ), 4.06 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.59 ( m, 4H, -OCH 2 C H 2 O-), 3.51 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 2.66 (s, 4H, -SC H 2 C H 2 S-), 2.58 (m , 4H, -SC H 2 CH 2 O-), 2.37 (s, 6H, -OC H 2 CH 2 O-).

13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 145.1, 133.0, 130.1, 128.1, 71.3, 69.4, 68.5, 38.7, 37.7, 32.8, 32.1, 31.6, 21.8 ppm. FAB MS m/z (M+): calcd, 578.11 Found, 578.0 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 145.1, 133.0, 130.1, 128.1, 71.3, 69.4, 68.5, 38.7, 37.7, 32.8, 32.1, 31.6, 21.8 ppm. FAB MS m / z (M + ): calcd, 578.11 Found, 578.0

실시예Example 1-2 : 화학식 (3)의 화합물 합성 1-2: Synthesis of Compounds of Formula (3)

상기 화학식 (7)의 화합물인 3.4-디히드록시벤즈알데히드 (1 g, 7.24 mmol)와 K2CO3 (1 g, 7.24 mmol)의 혼합물을 아세토나이트릴(CH3CN) 50 ml에 가하였다. 여기에 상기 화학식 (5)의 화합물 1.43 g(7.23 mmol)을 가하고 질소분위기 하에서 18시간 동안 환류시켰다. 이렇게 하여 얻어진, 차가워진 혼합물에서 용매를 증발시켜 말린 후 클로로포름으로 3 또는 4회 추출하였다. 상기 추출물은 점도성 오일이 얻어질 때까지 증발 건조시키고, ethyl acetate/hexane(1:2)을 이동상 용액으로 하여 실리카젤 컬럼 크로마토그래피를 실행하여 정제하여 최종적으로 2.1 g (77%)인 상기 화학식 (3) 화합물을 얻었다. 3.4-dihydroxybenzaldehyde (1 g, 7.24 mmol) which is a compound of Formula (7), and K 2 CO 3 A mixture of (1 g, 7.24 mmol) was added to 50 ml of acetonitrile (CH 3 CN). Of the formula (5) 1.43 g (7.23 mmol) of the compound were added thereto, and the mixture was refluxed for 18 hours under a nitrogen atmosphere. The solvent was evaporated to dryness in the cooled mixture thus obtained and extracted three or four times with chloroform. The extract was evaporated to dryness until a viscous oil was obtained, purified by silica gel column chromatography using ethyl acetate / hexane (1: 2) as a mobile phase solution, and finally 2.1 g (77%). (3) The compound was obtained.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 9.83 (s, 1H, CHO), 7.46 (d, 2H, ArH), 6.9 (d, 1H, ArH), 4.36 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 3.93 (m, 8H, -OCH2CH 2O-), 3.86 (m, 4H, -OCH 2CH2S-), 2.95 (s, 4H, -SCH 2CH 2S-), 1.22 (s, 4H, -OCH 2CH2O-). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 9.83 (s, 1H, C H O), 7.46 (d, 2H, Ar H ), 6.9 (d, 1H, Ar H ), 4.36 (m, 4H,- OC H 2 CH 2 O-), 3.93 (m, 8H, -OCH 2 C H 2 O-), 3.86 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 S-), 2.95 (s, 4H, -SC H 2 C H 2 S-), 1.22 (s, 4H, -OC H 2 CH 2 O-).

13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 190.9, 155.1, 150.2, 131.1, 127.4, 447.9, 72.8, 72.2, 71.9, 68.9, 32.9, 32.0, 29.9 ppm. 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 190.9, 155.1, 150.2, 131.1, 127.4, 447.9, 72.8, 72.2, 71.9, 68.9, 32.9, 32.0, 29.9 ppm.

FAB MS m/z (M+): calcd, 372.11 Found, 372.0FAB MS m / z (M + ): calcd, 372.11 Found, 372.0

실시예Example 1-3 : 화학식 (1)의 화합물 합성 1-3: Synthesis of Compound of Formula (1)

2,4-디메틸피롤 0.18g(1.89mmol)과 건조된 디클로로메탄에 있는 상기 화학식 (3) 화합물 300mg(1.1mmol)에 TFA를 2 방울 가하였다. 이렇게 하여 생성된 노란색 용액을 N2하에서 3시간 동안 실온에서 저어주었다. 여기에 디클로로메탄 100ml에 용해된 p-클로라닐(p-chloranil) (0.47 g(1.89 mmol)) 용액을 가하였다. 이후 30 분간 저어준 후 Et3N 와 BF3·OEt2 를 밝은 녹색 형광이 관찰될 때까지 연속적으로 가하여 주었다. 이렇게 얻어진 용액을 물로 씻어 내고, 무수 MgSO4 에서 유기층을 건조시켰다. 진공에서 상기 유기 용매를 제거하여 붉은 빛을 띤 고체를 얻었다. 이후 이동상 용액을 에틸아세테이트로 하여 플래쉬 실리카젤 컬럼 크로마토그래피를 실행하였고, 차가운 상태에서 흐린 노란색의 점도성 오일 용매를 증발시켜 250mg (53%)의 화학식 (1)의 화합물을 얻었다. Two drops of TFA were added to 0.18 g (1.89 mmol) of 2,4-dimethylpyrrole and 300 mg (1.1 mmol) of the compound of formula (3) in dried dichloromethane. The resulting yellow solution was stirred at room temperature under N 2 for 3 hours. It was added chloranil (p -chloranil) (0.47 g ( 1.89 mmol)) solution - here the p dissolved in dichloromethane 100ml. After stirring for 30 minutes, Et 3 N and BF 3 · OEt 2 were added continuously until bright green fluorescence was observed. The solution thus obtained was washed with water, and the organic layer was dried over anhydrous MgSO 4 . The organic solvent was removed in vacuo to yield a reddish solid. Then, flash silica gel column chromatography was carried out using ethyl acetate as a mobile phase solution, and a pale yellow viscous oil solvent was evaporated in a cold state to obtain 250 mg (53%) of the compound of formula (1).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 6.94 (d, 2H, ArH), 6.77 (d, 1H, ArH), 5.97 (s, 2H, ArH), 4.20 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 3.92 (m, 4H, -OCH2CH 2O-), 3.80 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 2.88 (s, 4H, -SCH 2CH 2S-), 2.80 (q, 4H, -SCH 2CH2O-), 2.54 (s, 6H, - ArH), 1.46 (s, 6H, - ArH). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 6.94 (d, 2H, Ar H ), 6.77 (d, 1H, Ar H ), 5.97 (s, 2H, Ar H ), 4.20 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.92 (m, 4H, -OCH 2 C H 2 O-), 3.80 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 2.88 (s, 4H, -SC H 2 C H 2 S-), 2.80 (q, 4H, -SC H 2 CH 2 O-), 2.54 (s, 6H,-Ar H ), 1.46 (s, 6H,-Ar H ).

13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 146.9, 143.5, 143.2, 138.2, 129.0, 126.1, 125.6, 121.3, 119.4, 119.2, 72.6, 69.7, 46.4, 32.8, 29.9, 14.7, 8.8 ppm. 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 146.9, 143.5, 143.2, 138.2, 129.0, 126.1, 125.6, 121.3, 119.4, 119.2, 72.6, 69.7, 46.4, 32.8, 29.9, 14.7, 8.8 ppm.

FAB MS m/z (M+): calcd, 590.23 Found, 590.0FAB MS m / z (M + ): calcd, 590.23 Found, 590.0

실시예Example 2 : 화학식 (2)의 화합물 합성 (n이 1인 경우) 2: Synthesis of Compound of Formula (2) when n is 1

상기 화학식 (3) 화합물 대신에 n이 1인 화학식 (4) 화합물 300mg(1mmol)을 가하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 방법과 동일하게 진행하여 300mg (57%)의 상기 화학식 (2) 화합물을 얻었다. 300 mg (57%) of the compound of formula (2) was carried out in the same manner as described in Example 1, except that 300 mg (1 mmol) of compound of formula (4), wherein n was 1, was added instead of the compound of formula (3). Got.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 6.95 (d, 2H, ArH), 6.79 (d, 1H, ArH), 5.97 (s, 2H, ArH), 4.20 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 3.96 (m, 4H, -OCH2CH 2O-), 3.79 (m, 4H, -OCH 2CH2O-, 4H, -OCH2CH 2O-), 2.54 (s, 6H, - ArH), 1.46 (s, 6H, - ArH). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 6.95 (d, 2H, Ar H ), 6.79 (d, 1H, Ar H ), 5.97 (s, 2H, Ar H ), 4.20 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.96 (m, 4H, -OCH 2 C H 2 O-), 3.79 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-, 4H, -OCH 2 C H 2 O-) , 2.54 (s, 6H,-Ar H ), 1.46 (s, 6H,-Ar H ).

13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 155.7, 143.4, 130.0, 128.2, 121.3, 113.6, 70.9, 70.7, 70.0, 69.5, 68.9, 14.7 ppm. 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 155.7, 143.4, 130.0, 128.2, 121.3, 113.6, 70.9, 70.7, 70.0, 69.5, 68.9, 14.7 ppm.

FAB MS m/z (M+): calcd, 514.25 Found, 514.0FAB MS m / z (M + ): calcd, 514.25 Found, 514.0

실시예Example 3 : 화학식 (2)의 화합물 합성 (n이 2인 경우) 3: Synthesis of Compound of Formula (2) (when n is 2)

상기 화학식 (3) 화합물 대신에 n이 2인 화학식 (4) 화합물 250mg (0.73mmol)을 가하는 것과 이후 이동상 용액을 에틸아세테이트로 하여 플래쉬 실리카젤 컬럼 크로마토그래피 대신에 이동상 용액이 EtOAc-hexane (2:1)인 실리카젤 컬럼 크로마토그래피를 실행하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 방법과 동일하게 진행하여 0.29 g (70%)의 상기 화학식 (2) 화합물을 얻었다. Instead of the compound of formula (3), 250 mg (0.73 mmol) of compound of formula (4) having n is 2, and then the mobile phase solution was replaced with ethyl acetate, and the mobile phase solution was replaced with EtOAc-hexane (2: 0.29 g (70%) of the compound of formula (2) was obtained in the same manner as described in Example 1, except that silica gel column chromatography (1) was performed.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 6.95 (d, 2H, ArH), 6.76 (d, 1H, ArH), 5.97 (s, 2H, ArH), 4.20 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 3.98 (m, 4H, -OCH2CH 2O-), 3.80 (m, 4H, -OCH 2CH2O-), 3.73 (m, 4H, -OCH2CH 2O-, 4H, -OCH 2CH 2O-), 2.54 (s, 6H, - ArH), 1.46 (s, 6H, - ArH). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 6.95 (d, 2H, Ar H ), 6.76 (d, 1H, Ar H ), 5.97 (s, 2H, Ar H ), 4.20 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.98 (m, 4H, -OCH 2 C H 2 O-), 3.80 (m, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.73 (m, 4H, -OCH 2 C H 2 O-, 4H, -OC H 2 C H 2 O-), 2.54 (s, 6H,-Ar H ), 1.46 (s, 6H,-Ar H ).

13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 155.6, 143.4, 131.9, 131.8, 121.4, 121.3, 121.0, 70.4, 70.3, 70.2, 14.8, 14.7 ppm. 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 155.6, 143.4, 131.9, 131.8, 121.4, 121.3, 121.0, 70.4, 70.3, 70.2, 14.8, 14.7 ppm.

FAB MS m/z (M+): calcd, 558.27 Found, 558.0FAB MS m / z (M + ): calcd, 558.27 Found, 558.0

실험예Experimental Example 1 : 화학식 (1)의 화합물의  1: of the compound of formula (1) UVUV /Of visvis 변화 측정 Change measurement

금속이온이 화학식 (1)의 화합물과 결합하는 특성은 Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ag+, Cd2 +, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 +, Zn2 +, Hg2 +, Pb2 +, Co2 +, Cu2 + 및 Al3 + 이온을 H2O/CH3CN (6:4, v/v)에 가한 후 형광과 UV/vis 변화를 통하여 관찰할 수 있었다. H2O/CH3CN (6:4, v/v)의 수용성 용액을 사용한 이유는 형광성 화합물이 광발산 화학적 수용체로서 생물학적 시스템에 적용될 때의 수용액이 요구되기 때문이다. 도 2는 여러 금속 이온 또는 수은 이온이 결합된 화학식 (1)의 화합물의 UV/vis 스펙트럼을 나타내는 것이다. 도 2에서 사용된 금속이온의 종류는 Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ag+, Cd2 +, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 +, Zn2 +, Hg2 +, Pb2 +, Co2 +, Cu2 + 및 Al3 + 이온이었고, ClO4 - 과의 염의 형태로 가하였다. 이때, 사용한 수용액은 H2O/CH3CN (6:4, v/v)이었고, 상기 화학식 (1)의 화합물은 15.0μM로 가하였으며, 금속이온은 각각 50 당량씩 가하였다. 도 2를 참조하면, 금속과 결합 되지 않은 자유로운 상기 화학식 (1)의 화합물은 498.0 nm에서 날카롭고, 강한 흡수 밴드를 보이는 것을 볼 수 있는 반면에 Hg2 + 가 화학식 (1) 화합물과 결합된 경우에는 화학식 (1) 화합물의 흡수 밴드가 498nm(△λ = 1.5 nm)에서 약간 적색 편이하여 499.5nm로 이동한 것을 확인할 수 있다. 그러나 화학식 (1) 화합물이 Hg2 + 가 아닌 상기 다른 금속이온들과 결합된 경우에는 화학식 (1) 화합물에서 어떠한 검출 가능한 변화가 없음을 확인할 수 있었다. The property of the metal ion to combine with the compound of formula (1) is Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + , Ag + , Cd 2 + , Mg 2 + , Ca 2 + , Sr 2 + , Ba 2 +, Zn 2 +, Hg 2 +, Pb 2 +, Co 2 +, Cu 2 + , and Al 3 + ions H 2 O / CH 3 CN ( 6: 4, v / v) was added to the fluorescence and UV / The change was observed through vis. The reason for using an aqueous solution of H 2 O / CH 3 CN (6: 4, v / v) is that an aqueous solution is required when the fluorescent compound is applied to a biological system as a photo-emitting chemical acceptor. 2 shows the UV / vis spectrum of the compound of formula (1) in which several metal ions or mercury ions are bound. FIG kind of metal ions used in the 2, Li +, Na +, K + , Rb +, Cs +, Ag +, Cd 2 +, Mg 2 +, Ca 2 +, Sr 2 +, Ba 2 +, Zn 2 +, Hg + 2, Pb 2 +, Co 2 +, Cu 2 +, and Al was 3 + ion, ClO 4 - was added in the form of a salt with. At this time, the aqueous solution used was H 2 O / CH 3 CN (6: 4, v / v), the compound of formula (1) was added to 15.0μM, metal ions were added to each 50 equivalents. 2, if, while ropgo compound free the formula (1) are not bonded to the metal is pointed at 498.0 nm, can see what appears a strong absorption band Hg 2 + is combined with the Formula (1) compound It can be seen that the absorption band of the compound of formula (1) shifted to 499.5 nm by slightly shifting red color at 498 nm (Δλ = 1.5 nm). However, when the formula (1) compound in combination with said other metal ion than the Hg + 2 has been confirmed to be free from any detectable change in the chemical formula (1) compound.

상기 화학식 (1) 화합물에서 두 개의 황 원자들이 통상의 산소로 된 크라운 에테르인 상기 화학식 (2) 화합물과 (1) 화합물을 비교함으로써, 화학식 (1) 화합물에서 황원자와 Hg2 +과 결합하는 모드를 보다 자세히 살펴볼 수 있었다. 상기 (2) 화합물의 크라운-5와 크라운-6의 고리는 Na+ 과 K+ 이온을 수용하는 것으로 잘 알려져 있는데, UV/vis 밴드 이동을 시키지 않는다. 이는 BODIPY가 벤조크라운 유닛에 수직으로 위치하여 ICT(Intramolecular Charge Transfer) 변화가 더 이상 금속이온의 결합에 영향을 미치기 않기 때문이다. Mode in which two sulfur atoms in the compound of formula (1) are bonded to sulfur atoms and Hg 2+ in the compound of formula (1) by comparing the compound of formula (2) and (1), which is a crown ether of ordinary oxygen Could be looked at in more detail. The crowns of Crown-5 and Crown-6 of the compound (2) are well known to accept Na + and K + ions, but do not cause UV / vis band shift. This is because BODIPY is located perpendicular to the benzocrown unit so that intramolecular charge transfer (ICT) changes no longer affect the binding of metal ions.

실험예Experimental Example 2 : 화학식 (1)의 화합물의 형광 변화 측정 (Ⅰ) 2: Measurement of Fluorescence Change of Compound of Formula (1) (I)

도 3에는 형광 변화에 대한 결과가 나타나 있다. 본 실험은 498 nm에서 여기시킨 상기 화학식 (1) 또는 (2) 화합물의 형광방출 변화 (I-I 0 )를 측정한 결과로 H2O/CH3CN (6:4, v/v)에 0.50 μM 의 상기 화학식 (1) 또는 (2)의 용액과 50 당량의 다양한 금속이온을 가한 후 형광 변화를 측정한 것이다. I 0 는 어떠한 금속이온과 결합되지 않은 상태의 (1) 또는 (2) 의 형광 방출 강도를 나타내고 I는 금속이온과 결합된 상태의 (1) 또는 (2)의 형광 방출 강도를 나타내며, (+)는 형광방출이 증가된 것을 (-)는 형광방출이 감소된 것을 나타낸다. 도 3를 참조하면, 화학식 (2) 화합물의 경우 대부분의 금속 양이온에 대하여 낮은 선택성을 보이는지 반면에 화학식 (1)은 확실하게 Hg2 + 에 대하여 높은 선택성과 감도를 보이는 것을 알 수 있다. 상기 화학식 (1) 화합물과 Ag+ 가 결합한 경우에 형광방출이 증가하는 유사한 형광 변화는 은이 황과 결합한다는 것을 시사하기는 하나, Hg2 +과의 결합에서 나타나는 감도에 비하여는 매우 낮다. 이러한 Hg2 +과 결합에 의한 형광 강화 현상은 CHEF(Chelation-induced Enhanced Fluorescence) 메카니즘에 기인한다. Hg2 +이 티아-크라운 부분의 황 원자들과 상호작용을 할 때, 황 원자로부터 형광을 방출하는 BODIPY로의 PET (photo-induced electron transfer)가 저해된다. 그러나 Cu2 + 이온 들은 오히려 눈에 띄는 quenching 효과를 나타내는데, 이는 d9-전자적 배열을 가지는 Cu (II) 이 화학식 (1)의 화합물과 결합하면서, PET를 유발하여 상당한 형광 quenching을 주기 쉽기 때문이다. 3 shows the results for the fluorescence change. This experiment was carried out by measuring the change in fluorescence emission ( I - I 0 ) of the compound of formula (1) or (2) excited at 498 nm to H 2 O / CH 3 CN (6: 4, v / v) The fluorescence change is measured after adding 0.50 μM of the solution of Formula (1) or (2) with 50 equivalents of various metal ions. I 0 represents the fluorescence emission intensity of (1) or (2) in the state not bonded with any metal ion and I represents the fluorescence emission intensity of (1) or (2) in the state combined with metal ion, (+ ) Indicates increased fluorescence emission (-) indicates reduced fluorescence emission. Referring to Figure 3, it can be seen that show high selectivity and sensitivity with respect to the formula (2) Hg + 2 Formula (1), whereas visible a low selectivity with respect to most of the metal cation if the compounds are ensured. Similar fluorescence changes of the fluorescence emission increases in the case the general formula (1) compound and a combination of Ag + is one to suggest that the binding and silver sulfur, is very low compared to the sensitivity shown in engagement with the Hg + 2. Fluorescence reinforcement by bonding with these Hg + 2 is due to the CHEF (Chelation-induced Enhanced Fluorescence) mechanism. Hg + 2 is thiazol-when the sulfur atom of the crown portion and the interaction, a PET (photo-induced electron transfer) to BODIPY emitting fluorescence from the sulfur atom is inhibited. However, Cu 2 + ions but rather to indicate a quenching effect noticeable, which d 9 - and Cu (II) having an electronic array is coupled with a compound of formula (1), is easily give a significant fluorescence quenching by causing the PET .

실험예Experimental Example 3 : 화학식 (1)의 화합물의 형광 변화 측정 (Ⅱ)  3: Measurement of Fluorescence Change of Compound of Formula (1) (II)

도 4는 Hg2 + 이온 적정에 따른 화학식 (1) 화합물의 형광방출의 변화를 나타내는 스펙트럼이다. 화학식 (1) 화합물은 H2O/CH3CN (6:4, v/v).수용액에 0.50 μM로 가하였다(λex = 498 nm). 금속이온과 결합 되지 않은 화학식 (1) 화합물은 H2O/CH3CN (6:4, v/v) 용액에서 507nm의 강한 녹색의 형광을 나타낸다. 498 nm에서 여기된 화학식 (1) 화합물은 Hg2 + 농도 증가와 함께 눈에 띄게 형광 강도가 증가하였다. 형광 방출 변화에 따르면, Hg2 + 에 대한 화학식 (1) 화합물의 결합 상수는 K a=1.59x105 M- 1 로 얻어졌다. Figure 4 is a spectrum showing a change in the fluorescence emission of the formula (I) compounds according to the Hg + 2 ion titration. Compound (1) was added to the aqueous solution of H 2 O / CH 3 CN (6: 4, v / v) at 0.50 μM (λ ex) = 498 nm). Compound (1), which is not bound with a metal ion, exhibits a strong green fluorescence of 507 nm in H 2 O / CH 3 CN (6: 4, v / v) solution. The formula (1) compound is excited at 498 nm the fluorescence intensity was increased noticeably with Hg 2 + concentration. According to the fluorescent emission changes, binding constants of the formula (I) compound for Hg 2 + is K a = 1.59x10 5 M - 1 was obtained.

실험예Experimental Example 4 : 화학식 (1)의 화합물의  4: of the compound of formula (1) JobJob 플롯  Plot

도 5는 화학식 (1)의 화합물과 Hg2 + 의 농도를 변화시키면서 Job 플롯을 얻은 결과이다. 도 5를 참조하면, 0.5 몰 비에서 최대 포인트를 보임으로써, 리간드 와 금속이 1:1로 복합체를 형성한다는 것을 알 수 있다.5 is a result of obtaining a Job plot while changing the concentration of the compound of formula (1) and Hg 2 + . Referring to FIG. 5, by showing the maximum point at a 0.5 molar ratio, it can be seen that the ligand and the metal form a complex 1: 1.

실험예Experimental Example 5 : 화학식 (1)의 화합물의 형광 변화 측정 (Ⅲ)  5: Measurement of Fluorescence Change of Compound of Formula (1) (III)

중요한 화학적 수용체가 가져야 하는 특성으로는 경쟁 물질들 사이에서 분석하고자 하는 분석물에 대한 높은 선택성을 들 수 있다. 도 6과 도 7은 다양한 금속이온들과 분석대상인 Hg2 + 이온이 함께 존재하는 경우에, 화학식 (1) 화합물의 Hg2 + 이온 선택성을 나타내는 형광 스펙트럼을 나타내는 것이다. H2O/CH3CN (6:4, v/v)에 화학식 (1) 화합물을 10 mM로 가하였고, Hg2 + 이온과 Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ag+, Cd2+, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 +, Zn2 +, Pb2 +, Co2 +, Cu2 + 및 Al3 + 의 잡다한 양이온을 함께 각각 10 당량으로 가하였으며, 498 nm에서 여기 시켰고 모든 스펙트럼 자료는 Hg2 +가 첨가된 후 10분 후에 측정하였다. 도 6과 7을 참조하면, 잡다한 경쟁 양이온들의 존재하에서 어떠한 의미 있는 형광 변화가 생기지 않았으며, 더욱이 잡다한 경쟁 양이온들의 존재하에서도 Hg2 +이온은 여전히 유사한 형광 증가를 주는 결과를 나타내었다. 게다가, Hg2 + 이온 첨가에 의한 형광 강도의 증가는 다른 경쟁 양이온들을 함께 가하여도 영향을 받지 않았다. An important chemical receptor's properties include high selectivity for the analyte to be analyzed among competing materials. In the case 6 and 7 is present with a variety of metal ions and Hg 2 + ion analysis target, it indicates the fluorescence spectrum showing the Hg 2 + ion selectivity of the formula (I) compound. H 2 O / CH 3 CN ( 6: 4, v / v) to were the formula (1) compound in 10 mM, Hg 2 + ions with Li +, Na +, K + , Rb +, Cs +, Ag a +, Cd 2+, Mg 2 + , Ca 2 +, Sr 2 +, Ba 2 +, Zn 2 +, Pb 2 +, Co 2 +, Cu 2 + , and each of the 10 times the amount of miscellaneous cation with the Al 3 + that was, here in 498 nm sikyeotgo all spectral data were measured in 10 minutes after the Hg + 2 is added. Referring to Figure 6 and 7, was any significant change in the fluorescence did not occur in the presence of miscellaneous competing cations, and further in the presence of miscellaneous competing cations FIG Hg 2 + ion is still exhibited a result that the similar fluorescence increase. In addition, Hg 2 + increase of fluorescence intensity by addition of ions was also not affected by adding together the other competing cations.

도 1은 Hg2 + 이온과 화학식 (1) 화합물이 결합하여 복합체를 형성하고 형광을 방출하는 모습을 보이는 모식도이다.1 is a schematic view showing a state of forming a composite by combining the Hg + 2 ions and the chemical formula (1) compound and emit fluorescence.

도 2는 여러 금속 이온 또는 수은 이온이 결합된 화학식 (1)의 화합물의 UV/vis 스펙트럼을 나타내는 것이다.2 shows the UV / vis spectrum of the compound of formula (1) in which several metal ions or mercury ions are bound.

도 3은 498 nm에서 여기시킨 상기 화학식 (1) 또는 (2) 화합물의 형광방출 변화 (I-I 0 )를 측정한 결과이다. Figure 3 is the result of measuring the change in fluorescence emission ( I - I 0 ) of the compound of formula (1) or (2) excited at 498 nm.

도 4는 Hg2 + 이온 적정에 따른 화학식 (1) 화합물의 형광방출의 변화를 나타내는 스펙트럼이다.Figure 4 is a spectrum showing a change in the fluorescence emission of the formula (I) compounds according to the Hg + 2 ion titration.

도 5는 (1)과 Hg2 + 의 농도를 변화시키면서 Job 플롯을 얻은 결과이다. Figure 5 is a result obtained by changing the concentration of the Job plots (1) and Hg + 2.

도 6과 도 7은 다양한 금속이온들과 분석대상인 Hg2 + 이온이 함께 존재하는 경우에, 화학식 (1) 화합물의 Hg2 + 이온 선택성을 나타내는 형광 스펙트럼을 나타내는 것이다.In the case 6 and 7 is present with a variety of metal ions and Hg 2 + ion analysis target, it indicates the fluorescence spectrum showing the Hg 2 + ion selectivity of the formula (I) compound.

Claims (11)

하기 화학식 (1) 또는 화학식 (2)로 표시되는 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체. Crown ether derivative to which BODIPY is represented by the following formula (1) or formula (2).
Figure 112008062990312-PAT00009
Figure 112008062990312-PAT00010
Figure 112008062990312-PAT00009
Figure 112008062990312-PAT00010
(1) (2)                      (1) (2) 상기 화학식 (2)에서 n은 1 또는 2이다.N is 1 or 2 in the said General formula (2).
하기 반응식 1에 따라 2,4-디메틸피롤 및 p-클로라닐(p-chloranil)을 하기 화학식 (3)의 화합물과 반응시켜 하기 화학식 (1)의 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체를 제조하는 방법.According to Scheme 1, 2,4-dimethylpyrrole and p-chloranil are reacted with a compound of formula (3) to prepare a crown ether derivative in which BODIPY is bonded to formula (1). 반응식 1Scheme 1
Figure 112008062990312-PAT00011
Figure 112008062990312-PAT00011
(3) (1)          (3) (1)
제 2항에 있어서, 상기 화학식 (3)의 화합물이 하기 반응식 2에 따라 하기 화학식 (5)의 화합물과 하기 화학식 (7)의 화합물의 반응에 의해 제조되는 것을 특징으로 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체를 제조하는 방법.[Claim 3] The crown ether derivative of claim 2, wherein the compound of formula (3) is prepared by the reaction of a compound of formula (5) with a compound of formula (7) according to Scheme 2 below. How to prepare. 반응식 2Scheme 2
Figure 112008062990312-PAT00012
Figure 112008062990312-PAT00012
(7) (3)  (7) (3)
하기 반응식 3에 따라 하기 화학식 (4)의 화합물로부터 하기 화학식 (2)의 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체를 제조하는 방법.A method for preparing a crown ether derivative to which BODIPY of formula (2) is bound from a compound of formula (4) according to Scheme 3 below. 반응식 3Scheme 3
Figure 112008062990312-PAT00013
Figure 112008062990312-PAT00013
(4) (2)        (4) (2) 상기 반응식 3에서 n은 1 또는 2이다.In Scheme 3, n is 1 or 2.
제 4항에 있어서, 상기 화학식 (4)의 화합물이 하기 반응식 4에 따라 하기 화학식 (6)의 화합물과 하기 화학식 (7)의 화합물의 반응에 의해 제조되는 것을 특징으로 BODIPY가 결합된 크라운 에테르 유도체를 제조하는 방법.[Claim 5] The crown ether derivative of claim 4, wherein the compound of formula (4) is prepared by reaction of a compound of formula (6) with a compound of formula (7) according to Scheme 4 below. How to prepare. 반응식 4Scheme 4
Figure 112008062990312-PAT00014
Figure 112008062990312-PAT00014
(7) (4)   (7) (4) 상기 반응식 4에서 n은 1 또는 2이다.In Scheme 4, n is 1 or 2.
(a) 하기 화학식 (1) 또는 화학식 (2)로 표시되는 화합물을 수용액에 용해시키는 단계; (b) 상기 (a)에서 얻어진 용액에 금속이온이 포함된 시료를 가하는 단계; (c) 상기 (b)에서 얻어진 용액 속에 포함된 상기 화학식 (1) 또는 화학식 (2) 화합물을 여기시키기 위해 빛을 가하는 단계; 및 (d) 상기 (c)에서 얻어진 용액에서 방출하는 형광을 측정하는 단계를 포함하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법. (a) dissolving a compound represented by formula (1) or formula (2) in an aqueous solution; (b) adding a sample containing metal ions to the solution obtained in (a); (c) applying light to excite the compound of formula (1) or formula (2) contained in the solution obtained in (b); And (d) measuring the fluorescence emitted from the solution obtained in (c).
Figure 112008062990312-PAT00015
Figure 112008062990312-PAT00016
Figure 112008062990312-PAT00015
Figure 112008062990312-PAT00016
(1) (2)               (1) (2) 상기 화학식 (2)에서 n은 1 또는 2이다.N is 1 or 2 in the said General formula (2).
제 6항에 있어서, 상기 화학식 (1) 또는 화학식 (2)의 화합물은 상기 수용액에 0.1μM 내지 1mM의 농도로 가해주는 것을 특징으로 하는 금속 이온을 선택적으 로 검출하는 방법. The method of claim 6, wherein the compound of Formula (1) or Formula (2) is added to the aqueous solution at a concentration of 0.1 μM to 1 mM. 제 6항에 있어서, 상기 금속 이온은 수은 이온인 것을 특징으로 하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법. 7. The method of claim 6, wherein the metal ions are mercury ions. 제 6항에 있어서, 상기 빛은 490nm 내지 500nm 파장인 것을 특징으로 하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법. 7. The method of claim 6, wherein said light is in the range of 490 nm to 500 nm. 제 6항에 있어서, 상기 수용액은 H2O과 CH3CN로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법. 7. The method of claim 6, wherein the aqueous solution consists of H 2 O and CH 3 CN. 제 10항에 있어서, 상기 H2O과 CH3CN의 부피의 비는 4:6 내지 6:4인 것을 특징으로 하는 금속 이온을 선택적으로 검출하는 방법. The method of claim 10, wherein the ratio of the volume of H 2 O and CH 3 CN is 4: 6 to 6: 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103666456A (en) * 2013-12-02 2014-03-26 大连理工大学 Boron-dipyrromethene fluorescence probes, and making method and application thereof
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CN109912635A (en) * 2019-04-04 2019-06-21 扬州大学 It is a kind of using BODIPY as benzo-crown ether class compound, the Preparation method and use of fluorogen

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