Rhodamine and Fluorescein derivatives for Adenosine Triphosphate, Cyanide and Mercury Ion Sensing

Abstract

1장에서는 수용액 (pH 7.4, 20 mM HEPES) 상에서 피로인산염과 아데노신 삼인산을 검출할 수 있는 새로운 플루오레세인 유도체를 합성하였다. 본 형광 화학 센서는 생리학적인 pH인 pH7.4 수용액 상에서 망간이온 존재 하에 피로인산염과 아데노신 삼인산에 대하여 선택적인 형광 증가 현상을 보였으며, 다른 음이온들과는 특이적 반응이 일어나지 않았다. 결합 상수 값은 피로인산염에 대하여는 4.2 x 10⁴, 아데노신 삼인산에 대하여는 3.5 x 10⁴ M^(-1) 이었다. 2장에서는 수용액 상에서 시안화 이온을 검출하여 선택적인 형광을 나타내는 화학약량계를 개발하고 이에 대하여 연구하였다. 개발한 탐침자는 관찰한 여러 음이온들 중 시안화 이온과만 선택적인 녹색형광과 육안으로 관찰 가능한 색변화를 보였다. 이에 더하여, 이러한 검출 역학을 마이크로 유체소자 시스템에 구현하고, 살아있는 세포내의 시안화 이온을 모니터링 하는 실험도 병행하였다. 3장에서는 수은 이온에 선택성을 지니는 히스티딘 결합구역을 가진 로다민 유도체를 새로운 형광 화학센서로 합성하였다. 이 화합물은 여러 금속이온 중, 수은 이온에 대해서 큰 형광 증폭 효과를 보였다. 이러한 현상은 형광을 나타내지 않는 스파이로락탐 고리가 열리면서 형광을 나타내는 아마이드 형태로 바뀌기 때문에 나타난다. 또한, 본 형광 화학 센서를 자궁 경부암 세포 내에서 관찰하여 센서의 세포 내 작동 여부에 대하여 연구하였다.;In chapter Ⅰ, A new fluorescein derivative has been synthesized for the detection of pyrophosphate (PPi) and ATP in 100 % aqueous solution. The chemosensor 1 in the presence of Mn^(2+) (2.5 eq.) displayed selective fluorescent enhancements with PPi and ATP at pH 7.4. among the anions examined. The association constant of 1 in the presence of Mn^(2+) with PPi and ATP were calculated as 4.2 × 10⁴ and 3.5 × 10⁴ M^(-2). In chapter Ⅱ, a selective fluorescent chemodosimeter was developed to sense cyanide ion in aqueous solution. Probe 1 displayed a selective green fluorescence and a colorimetric change upon the addition of cyanide ion among the various anions examined. Furthermore, this sensing event was successfully applied to the microfluidic system. Monitoring cyanide in the living cell using this probe was also demonstrated. In chapter Ⅲ, A new rhodamine derivative bearing histidine binding site has been synthesized as a fluorescent chemosensor for Hg^(2+). The compound 1 displayed an extremely selective fluorescent enhancement only with Hg^(2+) among the various metal ion examined, in which the spirolactam (nonfluorescent) to ring opened amide (fluorescent) process was utilized. Sensor 1 was further applied to the cell-imaging of Hg^(2+) using HeLa cells.