Fluorescent Chemosensors for Pyrophosphate and Copper(Ⅱ)

Abstract

Chapter Ⅰ: This paper describes a highly selective fluorescent chemosensor for PPi particularly for ATP, ADP, AMP or Pi in a 100% aqueous solution. The title fluorescent chemosensor can detect PPi through its unique 2 + 2 type excimer formation. In the presence of PPi, the sensor makes a unique dimeric system that can induce a selective excimer peak. Furthermore, this sensor can detect PPi in the presence of ATP or Pi. Therefore, it can be considered a potential fluorescent sensor for PPi. Chapter Ⅱ: Two new imidazolium systems bearing two pyrene groups have been synthesized and the binding properties of these hosts were examined via fluorescent changes. The fluorescent changes of host 2 upon the addition of anions were also utilized as a NOR logic gate and an INH logic gate. Chapter Ⅲ: In order to detect biologically important copper ions in cells and organisms, monoboronic acid-conjugated rhodamine and bisboronic acid-conjugated fluorescein probes were designed and synthesized. The monoboronic acid-conjugated rhodamine probe displays a highly selective fluorescent enhancement with Cu^(2+) among the various metal ions. In contrast, the fluorescence of the bisboronic acid-conjugated fluorescein probe is selectively quenched by Cu^(2+), probablyby way of a PET mechanism. The practical use of the monoboronic acid-conjugated rhodamine probe was demonstrated by its application to the detection of copper ions in mammalian cells and organisms.;1장에서는 pH 7.4에서 피로인산염 (pyrophosphate, PPi)을 효 과적으로 인식하는 나프탈렌디이미드(naphthalene diimide)아연 (Ⅱ) 복합체를 기초로 한 신규한 형광 화학 센서를 합성하였다. 이 형광 화학 센서는 100% 수용액 내에서 PPi에 대해 선택적인 새로운 eximer 형광 효과를 나타낸다. 특히 본 화합물은 무기인산염 (inorganic phosphate, Pi) 및 ATP (adenosine triphosphate)에 비해 PPi와 높은 선택성을 보여 생체 내의 신호 전달 및 에너지 저장과 관련하여 중요한 역할을 하는 PPi 검출에 유용하게 사용될 수 있다. 2장에서는 2개의 pyrene그룹을 포함한 imidazolium 화합물을 합성하였고, 이 화합물의 결합 특성에 대한 형광 변화를 관찰하였다. 화합물 2 의 음이온 첨가에 따른 형광 변화는 NOR 논리회로와 INH 논리회로에도 이용되었다. 3장에서는 세포와 조직에서 생물학적으로 매우 중요한 역할을 하고 있는 구리이온을 검출하기 위해, monoboronic acid-conjugated rhodamine and bisboronic acid-conjugated fluorescein probes 을 합성하였다. monoboronic acid-conjugated rhodamine 은 구리이온에 매우 선택적인 형광 증가를 보였다. 반대로 bisboronic acid-conjugated fluorescein probes는 PET 메카니즘에 의해 구리이온에 선택적으로 형광이 감소하는 현상을 보였다. 또한 연구과정에서 monoboronic acid-conjugated rhodamine은 포유류의 세포와 조직에 있는 구리이온을 검출하는데 실용적으로 적용될 수 있음을 실험적으로 보였다.