미세 환경이 물리-화학적 특성에 미치는 영향 연구

Abstract

다음의 두 계에 대한 미세 환경이 물리-화학적 특성에 미치는 영향을 연구하였다. (1) Aminostyryl-N-methylpyridinium 염의 용매화 발색 현상 (2) Lithocholic acid/Stearic acid 혼합 단층막에 대한 연구 이들의 연구 내용과 결과는 각각 다음과 같이 요약된다. Aminostyrylpyridinium 염의 부류인 2-(4-dimethylaminostyryl)-N-methylpridinium iodide (2-ASP)와 4-(4-dimethylaminostyryl)-N-methylpridinium iodide (4-ASP)의 흡광 및 형광 특성을 여러 균일 용매와 분자 회합체에서 연구하였다. ASP 염들의 흡광 및 형광 스펙트라는 용매에 따라 민감한 변화를 보였다. 용매의 극성도가 감소함에 따라, 흡광 밴드는 장파장쪽으로의 이동을 보였고 발광 밴드는 단파장쪽으로의 이동을 보였다. Stokes shift(△ν)의 용매 의존도는 여기 상태에서의 분자 내 전하 전이를 암시하며, 용매의 극성도가 ASP 분자의 여기 상태와 aniline-pyridine 결합 주위의 비틀림 과정에서 전하 밀도의 재배열에 영향을 미치는 것으로 추정하였다. 형광 세기는 용매가 덜 극성일 때와 계면활성제나 β-Cyclodextrin(β-CD)의 첨가시에 현저하게 증가하였다. 형광 세기와 용매의 유전 상수의 역수 사이에는 직선 관계가 보여지며, 상관관계는 2-ASP에 대해 더 좋은 결과를 보였다. 이러한 결과는 ASP가 환경의 미세 극성도의 결정에 유용한 형광 물질로 사용될 수 있음을 시사한다. SDS와 β-CD의 ASP에 대한 결합 부위의 미세 극성도를 각각 22와 31로 추정하였다. Lithocholic acid(LA)와 stearic acid(SA)의 단층막을 압축함으로써 π-A 등은 그래프를 얻었다. 이들 난용성 유기산들은 물과 공기 계면에서 상당히 다른 거동을 나타내었는데, 이는 그들의 서로 다른 분자 구조와 단층막에서의 분자 배열 방식의 차이에 기인되는 것으로 해석하였다. LA/SA 혼합 단층막에 대한 π-A 등은 그래프의 결과를 주어진 표면 압력에서의 분자당 표면적을 고려하는 additivity rule을 적용하여, LA와 SA 분자들 사이에 가능한 상호 작용을 특성화하였으며, 확장된 액체 (LE)와 압축된 액체 (LC)상에서의 이 화합물들의 성분간의 섞임성을 추정하였다. 또한 LA 단층막에 대한 pH의 영향과 Ca^2+ 이온의 첨가에 따른 효과를 연구하였다. pH가 증가함에 따라 LA분자들은 해리되어 확장된 액체와 유사한 표면 거동을 보였으며 Ca^2+ 이온의 첨가시에 π-A 등은 그래프가 크게 변했는데, 이는 LA분자의 해리된 형의 carboxylate가 Ca^2+ 이온에 결합을 하는 것으로 설명할 수 있다.;Effects of microenvironments on physicochemical properties were studied on following two systems. (Ⅰ) Solvatochroism of Aminostyrylpyridinium salts. (Ⅱ) Mixed monolayer of Lithocholic acid/Stearic acid. Part Ⅰ. Absorption and fluorescence properties of 2- (4-dimethylaminostyryl) -N-methyl-pyridinium iodide (2-ASP) and 4- (4-dimethylaminostyryl)-N-methyl-pyridinium iodide (4-ASP) were studied in various solvents and aqueous surfactant micellar and β-CD media. Absorption and fluorescence spectra of ASPs vary sensitively with solvents. As the solvent media areless polar, the absorption bands shift to longer wavelength region and the emission bands shift to shorter wavelength region. The solvent dependence of Stokes shift (△ν) indicated intramolecular charge transfer (TICT) in the excited states. However, (△ν) was Poorly correlated with dielectric constants of solvents. The emission intensity increases remarkably as the solvent is less polar or by the addition of surfactants or β-CD to the aqueous media. A linear relationship between fluorescence intensity (I_(f))and inverse dielectric constant (1/ε) was found when ε < 40 and the correlation is better for 2-ASP. This result indicates that ASPs can be used as sensitive probes for determination of micropolarity. Micropolarity values of binding sites of SDS and β-CD for ASP are 22 and 32, respectively. Part Ⅱ. Experimental π-A isotherms, obtained by compressing monomolecular layers formed by lithocholic acid (LA) and stearic acid (SA) were studied. LA and SA show considerably different behaviors at the air/aqueous solution interface. This fact is evidently due to their different molecular structures. Mixed monolayers consisting of a pair of these substances were also analyzed. The additivity rule for molecular areas is used for characterizing the possible interactions between these components. Applying the additivity rule to the surface systems studied in condition of extended/condensed liquid equilibrium allows the miscibility of the components in both phases to be determined. Some hypotheses are given regarding the kind of molecular rearrangements that take place when each system suffers a phase transformation. The general conclusion reached is that, at the experimental conditions used (pH 2.0 and Temp. = 298 or 313K), significant interactions occur between the molecules of the components studied. In addition to, the effect of calcium ion for the monolayer formed by LA was considered. From the result of the experimental isotherms obtained by compressing monolayer of LA, it is estimated that LA molecule is bonded to calcium ion in the ratio of 2 : 1.