Polydiacetylene-Based Chemosensors for Lead (Ⅱ), Copper (Ⅱ)ion and cationic surfactant

Abstract

In chapter I, A new polydiacetylene sensor has been synthesized for the detection of lead ion in 100 % aqueous solution. The chemosensor 1 displayed selective fluorescent enhancements with lead ion at pH 7.4 among the cations examined. The PDAs based sensor, which derived from a DPA substituted diacetylene monomer, displayed a selective colorimetric change. In chapter II, Diverse colorimetric changes can be observed for PDA based sensors in which penetration of cationic surfactant into PDAs bearing benzoic acid groups can cause not only the typical blue to red change but also blue to violet, blue to yellow or blue to orange color change. We systematically demonstrated these novel findings can be used effectively to discriminate different cationic surfactants by using three different PDAs. In chapter III, A new method for visual detection of Cu2+ based on azide- and alkyne-functionalized polydiacetylene (PDA-aa) vesicles has been developed. In the presence of ascorbic acid, Cu2+ can be reduced to Cu+ and catalyze the click reaction between the two functional groups. After incubation with Cu2+ and ascorbic acid, a PDA-aa solution changed its color from blue to red, which was attributed to conformational transition of the conjugated backbone. Other metal ions were explored but only induced negligible color changes. This method provides a naked eye detection of Cu2+ in water without the aid of complex instruments.;폴리디아세틸렌(polydiacetylenes, PDAs)은 공액 고분자 군으로 자기 조립 디아세틸렌 초분자의 UV 조사에 따라 제조된다. 또한 PDAs를 최적 조건에서 제조할 경우에 640nm에서 최대 흡수 파장을 갖는 파란색을 나타내며, 환경적 자극에 따라 적색(550nm에서 최대 흡수 파장)으로 색 이동을 한다. 자극-유도에 의한 PDAs의 뚜렷한 파란색에서 붉은색으로의 색 변화는 PDAs를 기초로 한 다양한 화학센서의 개발로의 응용이 가능하다. 1장에서는 폴리디아세틸렌 PDAs을 이용하여 수용액 상에서 납 이온을 선택적으로 검출하여 육안으로의 비색변화를 나타내는 화학센서를 연구하였다. 이 화학센서는 pH7.4에서 다른 양이온 중에서도 납 이온에만 색의 변화를 보일 뿐만 아니라 큰 형광의 증폭 현상을 보였다. 2장에서는 양이온 계면활성제 선택성을 갖는 폴리아세틸렌 초분자체를 합성하여 이를 이용한 양이온 계면활성제 검출방법에 관하여 연구하였다. 폴리디아세틸렌에 벤조산기를 도입한 화합물을 단량체로 하여 중합한 초분자체가 검출되는 양이온성 계면활성제의 종류에 따라 파란색→붉은색, 파란색→보라색, 파란색→노란색, 파란색→주황색으로 선택적인 비색 및 형광 변화를 나타내는 것을 알아내고 템이미지와 DFT를 이용하여 결합모드까지 연구하였다. 3장에서는 구리 이온에 선택성을 지니는 폴리디아세틸렌 화학센서를 합성하였다. 이 화합물은 ascorbic acid 존재 시에 2가 구리 이온이 1가 구리이온으로 환원이 되었을 때 Click reaction을 일으켜 PDAs의 말단기의 변화를 통해 고분자 주쇄의 구조적 변화를 유발하여 비색변화 및 형광의 증가를 일으킨다. 이를 통해 수용액 상에서 구리 이온이 손쉽게 검출될 수 있음을 입증하였다.