KR20110054119A - 신규한 솔바토크로믹 염료 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 솔바토크로믹 염료 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물 검출 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 신규하게 합성된 도너-π-억셉터 전하 이동 솔바토크로믹 염료에 관한 것으로 솔바토크로마틱 염료의 특성인 용매의 종류에 따라 변화하는 서로 상이한 흡광 또는 발광 스펙트럼 변화를 측정하여 용매 내에 포함된 휘발성 유기화합물을 검출하는 방법에 관한 것이다.
솔바토크로믹, 염료, 흡광, 발광, 휘발성 유기 화합물, 용매

Description

신규한 솔바토크로믹 염료 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물 검출 방법 {Novel solvatochromic dye and detection method of volatile organic compounds using the same}
본 발명은 신규한 솔바토크로믹 염료 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물 검출 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 신규하게 합성된 도너-π-억셉터 전하 이동 솔바토크로믹 염료에 관한 것으로 솔바토크로마틱 염료의 특성인 용매의 종류에 따라 변화하는 서로 상이한 흡광 또는 발광 스펙트럼 변화를 측정하여 용매 내에 포함된 휘발성 유기화합물을 검출하는 방법에 관한 것이다.
솔바토크로믹 D-π-A 전하 이동 염료는 휘발성 유기 화합물(VOC)용 색상측정 화학센서로서 그의 가능한 응용뿐만 아니라 용매 극성 측정을 위한 프로브로서 그의 응용성으로 인해 주목받고 있다. 또한 전하 이동 염료는 염료 레이저, 센서, 염 료-감광 태양 전지, 전환 가능 점성 프로브, 이중-이온-전환 분자 브레이크 및 광학 발광 다이오드(OLED) 내 광-(PL) 및 전계 발광(EL) 재료로서 사용하기 위해 개발되어 왔다.
솔바토크로미즘(solvatochromism)은 다른 용매 내에 용해시 분자의 흡광 또는 발광 스펙트럼의 변화에 의해 화합물이 색상을 변화시키는 현상으로 정의될 수 있다. 최근 피리디니움 베타인(pyridinium betain) 및 스틸바조리움(stilbazolium)과 같은 솔바토크로믹 염료가 합성되고 그 특성이 측정되었다.
본 발명자들은 메로시아닌 염료를 기반으로 한 바비투르산(barbituric acid)과 멜드럼산(meldrum's acid)의 솔바토크로믹 행태 및 그의 스펙트럼 이동 규모의 상대 변화의 원인인 구조적 특성상에 주목하였다. 또한 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1은 유의적으로 높은 이중극 모멘트, 1차 오더 분자 과분극력(hyperpolarizability)을 유도하는 강한 전자 수용체임을 주목하였다.
도너-π-억셉터(D-π-A) 분자 구조를 지닌 유기 기능성 염료는 그의 본질적인 특성으로 인해 매질의 극성 및 pH와 같은 외부 환경의 변화에 매우 민감한 고유의 비선형 광학 특성을 지닌다. 또한 본 발명자들은 도너-π-억셉터(D-π-A) 타입 솔바토크로믹 전하 이동 염료의 합성 및 pH-유도 분자 전환을 확인한 바 있다.
최근 대기환경 보전을 위해 휘발성 유기화합물의 검출의 필요성이 증대되고 있다. 대기환경 보전법에 따른 환경부 고시 제2001-36호는 하기 화합물질 등을 유해물질로 정의하고 이들의 검출을 요구하고 있다. 이들 화합물을 살펴보면 아세트알데히드, 아세틸렌, 아세틸렌 디클로라이드, 아크롤레인, 아크릴로니트릴, 벤젠, 1,3-부타디엔, 부탄, 1-부텐, 2-부텐, 사염화탄소, 클로로포름, 시클로헥산, 1,2-디클로로에탄, 디에틸아민, 디메틸아민, 에틸렌, 포름알데히드, 아세트산, n-헥산, 이소프로필알코올, 메탄올, 메틸에틸케톤, 염화메틸렌, 아세트산, 가솔린, 톨루엔 등이다.
본 발명자들은 유의적으로 높은 이중극 모멘트, 1차 오더 분자 과분극력(hyperpolarizability)을 유도하는 강한 전자 수용체인 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1을 분자내에 활성 그룹으로 포함하는 신규한 솔바토크로믹 염료를 합성하기 위해 연구하던 중, 도너-π-억셉터(D-π-A) 분자 구조를 지닌 전하 이동 솔바토크로믹 염료를 합성하고 그 합성된 염료가 매질의 극성 및 pH와 같은 외부 환경의 변화에 매우 민감한 고유의 비선형 광학 특성을 지님으로서 용매 내에 포함된 휘발성 유기화합물을 검출하는데 용이한 흡광 및 발광 스펙트럼의 pH-유도 변화를 확인함으로써 본 발명을 완성하게 된 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도너-π-억셉터(D-π-A) 분자 구조를 지닌 전하 이동 솔바토크로믹 염료를 합성코자 한 것이다. 또한 그 합성된 염료가 매질의 극성 및 pH와 같은 외부 환경의 변화에 매우 민감한 고유의 비선형 광학 특성을 지님으로서 용매 내에 포함된 휘발성 유기화합물을 검출하는데 용이한 흡광 및 발광 스펙트럼의 pH-유도 변화를 확인코자 한 것이다.
본 발명의 목적은 용매의 극성 정도에 따라 흡광 파장 및 발광 파장의 범위가 변화되는 하기 식 1a로 표시되는 솔바토크로믹 염료를 제공하는 것이다.
Figure 112009070346812-PAT00002
또한 본 발명은 용매의 극성 정도에 따라 흡광 파장 및 발광 파장의 범위가 변화되는 하기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료를 제공한다.
Figure 112009070346812-PAT00003
한편 본 발명의 또다른 목적은 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1을 에탄올/클로로포름(4:1 v/v) 혼합용매 존재 하에서 알데하이드 4-디메틸아미노벤즈알데하이드 2와 축합시켜 상기 식 1a로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 제조 방법을 제공하는 것이다.
Figure 112009070346812-PAT00004
본 발명은 또한 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1을 에탄올/클로로포름(4:1 v/v) 혼합용매 존재 하에서 9-포르밀주롤리딘 3과 축합시켜 상기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 제조 방법을 제공한다.
Figure 112009070346812-PAT00005
이때 상기 용매는 자일렌, 톨루엔, THF, 클로로포름, 아세톤, DMF, 아세토니 트릴, 에탄올에서 선택된 용매임을 특징으로 한다.
또한 상기 식 1a로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 최대 흡광 범위는 용매의 극성에 따라 525nm 내지 585nm 범위이고 최대 발광 범위는 595nm 내지 650nm 범위이고 전자 친화력 수치(LUMO 수치)는 -3.78 eV 이며 이온화 포텐셜 수치 (HOMO 수치)는 -5.78 eV 임을 특징으로 한다.
한편 상기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 최대 흡광 범위는 용매의 극성에 따라 590nm 내지 630nm 범위이고 최대 발광 범위는 630nm 내지 660nm 범위이고 전자 친화력 수치(LUMO 수치)는 -4.03 eV 이며 이온화 포텐셜 수치 (HOMO 수치)는 -4.79 eV 임을 특징으로 한다.
한편 본 발명의 또다른 목적은 상기 식 1a 및 상기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료를 휘발성 유기 화합물이 포함된 검체 용매에 첨가하여 솔바토크로믹 염료의 흡광 및 발광 수치를 측정함으로써 검체 용매 내의 휘발성 유기 화합물을 정성 정량적으로 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 효과는 도너-π-억셉터(D-π-A) 분자 구조를 지닌 전하 이동 솔바 토크로믹 염료를 제공하는 한 것이다. 또한 그 합성된 염료가 매질의 극성 및 pH와 같은 외부 환경의 변화에 매우 민감한 고유의 비선형 광학 특성을 지님으로서 용매 내에 포함된 휘발성 유기화합물을 검출하는데 활용할 수 있는 것이다.
또한 본 발명의 신규한 솔바토크로믹 염료를 사용하여 휘발성 유기 화합물이 포함된 검체 용매 내의 휘발성 유기 화합물 종류 및 함량을 측정할 수 있는 휘발성 유기 화합물 검출 센서로 응용이 가능한 것이다.
2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란(1)과 4-디메틸아미노 벤즈알데하이드(2)로 합성된 염료 화합물 1a와 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란(1)과 9-포르밀주롤리딘(3)의 축합에 의해 수득된 신규한 분자내 전하 이동 염료 화합물1b는 다음과 같다.
Figure 112009070346812-PAT00006
Figure 112009070346812-PAT00007
상기 신규한 솔바토크로믹 염료 화합물 1a(이하 염료 1)및 화합물 1b(이하 염료 2)의 흡광 및 형광 발광 스펙트럼은 다른 극성의 용매 내에서 조사되었다. 염료는 양성의 솔바토크로미즘을 나타내었고 솔바토크로믹 특성은 반경험식(semiempirical) 계산에 의해 측정될 수 있다. 염료의 HOMO 및 LUMO 수치는 순환 전압전류 및 이론적 계산 모두를 이용하여 수득되었다. 전기화학적 결과는 관찰된 수치와 이론적 계산 모두와 일치하였다. pH 몰 전환은 DMSO 용액 내 양자 부가/탈양자화에 의한 분자내 전하 이동의 조절에 의해 달성될 수 있다.
이러한 본 발명의 염료 1 및 염료 2의 솔바토크로믹 특성은 용매 내에 포함되어 있는 휘발성 유기 화합물의 검출에 응용될 수 있다. 예를 들면 본 발명의 염료 1 또는 염료 2를 휘발성 유기 화합물이 포함된 검체 용매 내에 첨가할 경우 용매 내에서 그 흡광 및 발광 파장의 변화를 측정함으로써 어떤 종류의 휘발성 유기 화합물이 검체 용매 내에 포함되어 있는지를 정성 및 정량적 방법으로 측정할 수 있는 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
솔바토크로미즘
염료 1 및 2의 합성은 도 1에 나타나 있다.
아미노페닐 도너의 말단 페닐 고리 상에서 타겟 화합물 염료 1(디메틸아미노벤젠과 함께) 및 염료 2(주롤리딘 모이어티와 함께)는 에탄올/클로로포름(4:1 v/v) 내에서 알데하이드 4-디메틸아미노벤즈알데하이드 2 및 9-포르밀주롤리딘 3을 강한 전자 수용체인 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1과 축합시킴으로서 성공적으로 수득되었다. 모든 중간물 및 염료의 화학 구조는 1H-NMR, MS 및 원소 분석에 의해 특성 부여되었다. 다양한 용매 내 염료 1 및 2의 용매-의존적 흡광 및 형광 발광의 λmax, abs 및 λmax,em 수치 및 E T(30) 수치는 표 1에 나타나 있다.
Figure 112009070346812-PAT00008
표 1에 나타난 바와 같이 염료 1 및 2가 강한 솔바토크로믹 특성을 나타냄을 알 수 있다. 다른 극성을 지닌 여러 용매 내의 염료 1의 흡광 및 발광 스펙트럼은 도 2에 나타나 있다. 용매 극성이 증가됨에 따라 장파장 이동(bathochromic shift)(즉 양성 솔바토크로미즘)이 관찰되었다(도 2a). 최대 흡광은 용매 극성에 따른 이동을 나타내었고, 자일렌의 경우 527 nm 부터 에탄올의 경우 584 nm 까지 확장되었다. 또한 형광 스펙트럼도 용매 효과를 나타내었다(도 2b). 최대 발광은 용매 극성에 따른 이동을 나타내었고, 자일렌의 경우 597 nm(510 nm에서 여기)부터 DMF의 경우 647 nm(510 nm에서 여기)까지 확장되었다.
염료 1의 이러한 광물리학적 특성은 바비투르산과 멜드럼산을 기반으로 한 솔바토크로믹 메로시아닌 염료에 대해 관찰된 바와 밀접한 유사성을 나타낸다. 이들 특성은 전하 이동 특성을 지닌 강한 가능한 π-π* 변환을 나타낸다. 아미노벤젠 모이어티에서 수용체 단편으로의 분자내 전하 이동(ICT) 상호작용은 극성 용매 내 최대 형광의 극단적인 장파장 이동으로부터의 증거와 같이 여기시 강하게 증가되었다. 양성 솔바토크로미즘은 염료 1이 기저 상태보다 여기 상태에서 큰 이중극 모멘트를 지님을 나타내었다. 염료 1의 기저 상태 및 1차 여기 싱글렛(singlet) 상태의 Pariser-Parr Pople(PPP)-계산된 이중극 모멘트(μ, Debye)는 도 3에 나타나 있다.
E T(30) 용매 극성 파라미터 상의 염료 1의 최대 흡광 및 발광의 의존도는 거의 선형 함수에 일치될 수 있다(도 4). 용매 극성 증가시 장파장 이동이 관찰되었다(즉 양성 솔바토크로미즘).
도 5는 다양한 용매 내 염료 1의 UV-Vis 흡광 및 형광 발광 사진 나타내고, 다른 색상을 지닌 여러 용매 내 염료 1은 육안으로 용이하게 관찰될 수 있다.
또한 본 발명은 다양한 용매 내 염료 2의 솔바토크로믹 특성을 조사하였다. 도 6은 유사한 범위의 용매 내 염료 2의 흡광 및 발광 스펙트럼을 나타낸다. 염료 2는 자일렌부터 에탄올로의 이동시 40 nm의 장파장 이동으로 가시광선(약 590-630 nm 부근) 내 하나의 용매-의존적 흡광 밴드를 나타낸다(도 6a). 또한 염료 2는 용매 극성 증가시 발광 스펙트럼 내 큰 적색 편이를 나타내었다(도 6b).
도 7은 λmax, abs, λmax, em과 용매 극성 파라미터 E T(30) 사이의 우수한 상관관계가 존재함을 나타낸다.
도 8은 여러 용애 내 염료 2의 UV-Vis 흡광 및 형광 발광 사진을 나타낸다(도 9).
염료 1 및 염료 2 의 이론적 계산 및 전기화학적 특성
염료 1 및 2의 분자내 전하 이동의 규명을 위해 양자 화학 DMol3 방법이 사용되었다. 모든 이론적 계산은 밀도 함수 이론을 이용한 양자 기계 코드인 Materials Studio 4.4 팩키지의 DMol3 프로그램에 의해 수행되었다. 이중 수 분극 기본 세트로 일반화된 기울기 근사(generalized gradient approximation, GGA) 수치의 Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE) 함수가 프론티어 분자 전자궤도의 에너지 수치를 계산하는데 사용되었다. 도 9는 염료 1 및 2의 HOMO 및 LUMO 에너지 수치의 전자 분포를 나타낸다.
프론티어 MO 내 전자 분포 비교는 HOMO-LUMO 여기가 전자 분포를 아미노벤젠 모이어티에서 수용체로 이동시킴을 나타내고, 이는 염료 1 및 2의 ICT 특성의 강한 이동을 나타낸다.
이들 염료의 전기화학적 환원/산화 행태는 건조 CH3CN 내 순환 전압전류법(C)에 의해 측정되었다. 이들 측정법을 이용하여 최고 산화 피크 및 최하 환원 피크의 전위가 HOMO/LUMO 에너지 수치를 계산하는데 사용될 수 있다. 하기 방정식(1)은 이러한 측정시 사용될 수 있다.
HOMO(또는 LUMO) X (eV) = -4.8 - [E 산화환원피크 - E 1/2(페로센)] (1)
염료 1 및 2의 전자 상태(HOMO/LUMO)는 순환 전압전류법(CV)에 의해 조사되었다. 도 10에 나타난 바와 같이 염료 1 및 2 모두 산화 및 환원 피크를 나타내었다. 염료 1 및 2에 대한 추정된 전자 친화력(LUMO 수치) 수치는 각각 -3.78 eV 및 - 4.03 eV이었다. 또한 이온화 포텐셜(HOMO 수치)은 각각 -5.78 eV 및 -4.79eV 이었다. 염료 1 및 2의 첫 번째 가시 흡광이 변환의 분자내 전하 이동 특성에 의해 유발되기 때문에 주롤리딘 모이어티의 D-π-A 시스템 내로의 도입은 60 nm의 장파장 이동을 생성하였다. 전기화학적 결과는 관찰된 수치 및 이론적 계산과 일치하였다.
전자 흡광 및 형광 스펙트럼의 pH-유도된 전환
염료 1 및 2와 산(CF3COOH)/염기((Bu)4N(OH)) 사이의 상호작용은 분광광도법 적정 실험을 통해 DMSO 용액 내에서 조사되었다. 도 11은 산/염기를 지닌 DMSO 용액 내에서 염료 1 및 2의 UV-Vis 흡광 및 형광 스펙트럼 변화를 나타내었다.
염료 1 용액 내에 산 및 염기의 첨가시 600 nm에서의 밴드는 점진적으로 감소된다. 염기 첨가는 600 nm에서 명백한 감소된 흡광도를 유발한 반면 산은 더 작게 유도되었다. 색상은 적색에서 무색으로 변화되었다. 또한 형광 스펙트럼(도 11b)도 유사한 결과를 나타내었고, 이는 UV-Vis 스펙트럼 결과와 일치한다. 한편 산 첨가시 염료 2의 흡광 및 형광 스펙트럼의 변화는 관찰되지 않았다. 반면에 염료 2 내로 염기 첨가시 흡광 및 형광 강도는 강하게 감소되었다. 산 또는 염기 첨가시 염료 1 및 2의 무색 용액은 점점 적색으로 되었고 초기 상태로 완전하게 복귀되었다. 본 발명자들은 염료 1 내 양자에 따른 이들 스펙트럼 변화가 알킬아미노 모이어티의 질소 원자의 양자 및 전자의 상호작용에 기인함을 제안한다. 그 결과로서 양자 부여는 질소 원자 내 전자 밀도를 감소시켜 ICT 과정이 더 이상 가능하지 않고 흡광 및 발광 강도가 감소되었다. 염료 1 및 2 내 OH-의 첨가는 카르바니온 부가물을 유발시킬 수 있다. 실제로 LUMO 내 낮은 전자 밀도를 지닌 α-탄소는 구핵원자(도 9의 염료 1 및 2의 LUMO)로서 OH-와 상호작용할 수 있다.
강한 도너로서 주롤리딘 모이어티의 존재로 인해 염료 2는 염료 1과 비교시 ∼60 nm 적색-편이된 흡광을 나타내었다. 두 염료 모두는 다양한 용매 내에서 양성의 솔바토크로믹 특성을 나타내었기 때문에 염료의 솔바토크로믹 행태는 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출시 응용을 제공한다. 이론적 계산을 이용하여 수득된 HOMO 및 LUMO 수치는 전기화학적 측정으로부터 확인된 바와 일치하였다. pH-유도된 분자 전환은 양자 부여/탈양자화를 통한 분자내 전하 이동의 조절에 의해 입증되었다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실험
녹는점은 Electrothermal IA900 장치를 이용하여 측정되었고 보정되지 않았다. 원소 분석은 Carlo Elba Model 1106 분석기 상에 기록되었다. 질량 스펙트럼은 70 eV의 전자 에너지 및 직접 프로브 EI 방법을 이용하여 Shimadzu QP-1000 분광계 상에서 기록되었다. 1H-NMR 스펙트럼은 내부 기준으로 TMS를 이용한 Varian Inova 400 MHz FT-NMR을 이용하여 DMSO-d 6 내에서 기록되었다. UV-Vis 흡광 스펙트럼은 Agilent 8453 분광광도계 상에서 측정되었다. 형광 스펙트럼은 Shimadzu RF-5301PC Fluorescence 분광광도계 상에서 측정되었다.
재료
4-디메틸아미노벤즈알데하이드, 주롤리딘, 3-하이드록시-3-메틸-2-부탄온 및 말로노니트릴은 Aldrich에서 구입하였다. 다른 화학물질은 최상급이었고 추가 정제 없이 사용되었다. 사용된 모든 용매는 분석적으로 순수하고 추가 건조 또는 정제 없이 사용되었다. 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1은 3-하이드록시-3-메틸-2-부탄온과 말로노니트릴의 축합에 의해 제조되었다. 9-포르밀주롤리딘 3은 Cai G. et al., Journal of American Chemical Society 1993;115:7192-8에 따라 합성되었다. 염료 1-2는 Cho MJ et al., Bulletin of Korean Chemical Society 2005;26:77-84, Wang H et al., Tetrahedron 2007;63:103-14 및 Wang H et al., Tetrahedron Letters 2007;48:3417-74에 나타난 절차에 의해 제조되었다.
(실시예 1) 전기화학적 측정
산화환원 전위는 VersaSTAT3 모델 상에서 순환 전압전류법에 의해 측정되었다. 순환 전압전류 실험은 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 전해질을 함유한 아세토니트릴 용액 상에서 수행되었다. 기준 전극, Ag/Ag+는 반응 셀 내에 직접 침지되었다. 작업 전극은 글래시 카본이었다. 상대 전극은 백금 전선이었다. 스캔 속도는 일반적으로 50 mV/s이었다. HPLC 등급 아세토니트릴은 구입된 바와 같이 사용되었고 이들 염료의 전기화학적 산화환원 전위 측정에 사용되었다.
(실시예 2) 염료 1 및 염료 2의 합성
염료 1 및 2는 Cho MJ et al., Bulletin of Korean Chemical Society 2005;26:77-84, Wang H et al., Tetrahedron 2007;63:103-14 및 Wang H et al., Tetrahedron Letters 2007;48:3417-74에 기술된 유사한 방법으로 제조되었다. 구조는 하기와 같이 확인되었다.
염료 1
수율 13% : mp 290-292℃
1H NMR(DMSO-d 6, 400 MHz): δ 1.76(s, 6H), 3.12(s, 6H), 6.84(d, J = 9.08 Hz, 2H), 6.91(d, J = 15.84 Hz, 1H), 7.80 (d, J = 9.01 Hz, 2H), 7.95 (d, J = 15.84 Hz, 1H). EI-MS, m/z = 330 Anal. C20H18N4O 분석 계산: C, 72.71; H, 5.49; N, 16.96. 확인; C, 72.16; H, 5.57; N, 17.08%.
염료 2
수율 24%: mp 238-240℃
1HNMR(DMSO-d 6,400MHz): d 1.71(s, 6H),1.88(q, J = 5.24 Hz,4H), 2.71(t, J = 6.00 Hz, 4H), 3.40(t, J = 5.56 Hz, 4H), 6.76 (d, J = 15.48 Hz, 2H), 7.39(s, 2H), 7.86 (d, J = 15.44 Hz, 2H). EI-MS, m/z =382. C24H22N4O 분석 계산: C, 75.37; H, 5.80; N, 14.65. 확인; C, 74.41; H, 5.92; N, 14.41%.
도 1은 염료 1 및 2의 합성 경로를 나타낸 것이다.
도 2는 각각 자일렌(1), 톨루엔(2), THF(3), CHCl3(4), 아세톤(5), DMF(6), 아세토니트릴(7), 에탄올(8) 내 염료 1(1 X 10-5 molL-1)의 UV-vis 흡광(a) 및 형광 발광 스펙트럼(b)을 나타낸 것이다.
도 3은 염료 1-2의 에너지 변환 상의 용매 극성 효과를 나타낸 것이다.
도 4는 용매 극성 파라미터 E T의 함수의 염료 1의 최대 흡광 및 발광의 플롯을 나타내 것이다.
도 5는 여러 용매 내 염료 1의 UV-vis 흡광 및 형광 발광 사진이다.
도 6은 각각 자일렌(1), 톨루엔(2), THF(3), CHCl3(4), 아세톤(5), DMF(6), 아세토니트릴(7), 에탄올(8) 내 염료 2(1 X 10-5 molL-1)의 UV-vis 흡광(a) 및 형광 발광 스펙트럼(b)을 나타낸 것이다.
도 7은 용매 극성 파라미터 E T의 함수의 염료 2의 최대 흡광 및 발광의 플롯을 나타내 것이다.
도 8은 여러 용매 내 염료 2의 UV-vis 흡광 및 형광 발광 사진이다.
도 9는 염료 1 및 2의 HOMO 및 LUMO 에너지 수치의 전자 분포를 나타낸 것이다.
도 10은 CH3CN 용액 내 순환 전압전류(CV)를 나타낸 것이다: 스캔 속도 = 50 mV/s.
도 11은 양자 부여/탈양자화의 DMSO 용액 내 염료 1 및 2의 UV-Vis 흡광(a) 및 형광 스펙트럼 전환(b)를 나타낸 것이다.

Claims (8)

  1. 용매의 극성 정도에 따라 흡광 파장 및 발광 파장의 범위가 변화되는 하기 식 1a로 표시되는 솔바토크로믹 염료
    Figure 112009070346812-PAT00009
  2. 용매의 극성 정도에 따라 흡광 파장 및 발광 파장의 범위가 변화되는 하기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료
    Figure 112009070346812-PAT00010
  3. 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1을 에탄올/클로로포름(4:1 v/v) 혼합용매 존재 하에서 알데하이드 4-디메틸아미노벤즈알데하이드 2와 축합시켜 상기 식 1a로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 제조 방법
    Figure 112009070346812-PAT00011
  4. 2-시아노메틸렌-3-시아노-4,5,5-트리메틸-2,5-디하이드로퓨란 1을 에탄올/클로로포름(4:1 v/v) 혼합용매 존재 하에서 9-포르밀주롤리딘 3과 축합시켜 상기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 제조 방법
    Figure 112009070346812-PAT00012
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 용매는 자일렌, 톨루엔, THF, 클로로포름, 아세톤, DMF, 아세토니트릴, 에탄올에서 선택된 용매임을 특징으로 하는 솔바토크로믹 염료
  6. 제 1항에 있어서, 상기 식 1a로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 최대 흡광 범위는 용매의 극성에 따라 525nm 내지 585nm 범위이고 최대 발광 범위는 595nm 내지 650nm 범위이고 전자 친화력 수치(LUMO 수치)는 -3.78 eV 이며 이온화 포텐셜 수치 (HOMO 수치)는 -5.78 eV 임을 특징으로 하는 솔바토크로믹 염료
  7. 제 2항에 있어서, 상기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료의 최대 흡광 범위는 용매의 극성에 따라 590nm 내지 630nm 범위이고 최대 발광 범위는 630nm 내지 660nm 범위이고 전자 친화력 수치(LUMO 수치)는 -4.03 eV 이며 이온화 포텐셜 수치 (HOMO 수치)는 -4.79 eV 임을 특징으로 하는 솔바토크로믹 염료
  8. 상기 식 1a 및 상기 식 1b로 표시되는 솔바토크로믹 염료를 휘발성 유기 화합물이 포함된 검체 용매에 첨가하여 솔바토크로믹 염료의 흡광 및 발광 수치를 측정함으로써 검체 용매 내의 휘발성 유기 화합물을 정성 정량적으로 측정하는 방법
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