The Development of New Chemosensors for Hypochlorite Ion and pH Sensor

Abstract

In Chapter I, A new fluorescent probe based on coumarin for OCl- was designed and synthesized through several steps. This probe has aldoxime structure, so C=N bond of aldoxime are deprotected by OCl- . Upon oxidation with OCl-, aldoxime is transformed to nitrile oxide. The new chemosensor displayed fluorescent change electively with OCl- in aqueous solution (PBS buffer; 50 mM, pH 7.4). Also, this new sensor showed a fluorescent change with OCl- until ~9μM. These overall results showed that this sensor could be achieved to a selective fluorescent sensor in very low concentration of OCl-. In ChapterⅡ, we have designed a new pH sensor based on naphthalimide. A new naphthalimide derivative was synthesized through several steps. This pH sensor displayed fluorescence intensity increased with decreasing pH values, from ~2 to ~10. In acidic condition, fluorescence intensity was very strong. This pH sensor showed ‘on-off’ type fluorescent change with pKa of ~4.26. The pH sensor based on the ion-induced change of fluorescence intensity is very attractive because of its simplicity and great detection limit of the fluorescence. We demonstrated the possibility of pH sensor in acidic condition. In ChapterⅢ, we have designed a coumarin-rhodamine derivative based on FRET system for pH sensor. The coumarin moiety is linked through a rigid piperazine at the carboxylate position of rhodamine. This pH sensor displayed increase the fluorescence emission peak at 472 nm and 574 nm from pH 5.05 to pH 9.07. Also, as concentration of CO2 gas increased, the fluorescence intensity decreased. Therefore, this sensor could act as a useful tool for the detection of pH.;1장에서는 수용액(pH 7.4, 50 mM PBS) 상에서 차아염소산 이온(OCl-)을 검출할 수 있는 쿠마린 유도체를 합성하였다. 이 센서는 aldoxime구조를 가지고 있어서 aldoxime 구조의 C=N결합이 차아염소산이온과 반응하여 nitrile oxide로 바뀌어 형광을 띄게 된다. 이 센서는 활성산소종 중에서도 특히 차아염소산 이온과 특이적으로 반응하고 약 9 μM까지 차아염소산 이온 농도가 증가함에 따라 형광세기도 증가하는 것을 관찰 할 수 있었다. 시간에 따른 형광 신호가 균일하게 증가하는 그래프를 얻을 수 있었고, 반응은 15분 안에 종결되었다. 동일 시간 반응 시, 다른 활성산소종과의 형광 신호를 비교하여 분석한 결과 차아염소산 이온 센서로서의 가능성을 발견하였다. 2장에서는 나프탈이미드 구조를 기반으로 한 pH 센서를 연구하였다. 이 pH센서는 염기에서 더 강한 형광을 나타내었다. 핸더슨 하셀바흐 공식에 따라 이 센서의 pKa 값을 계산할 수 있었다. 이 센서의 pKa값은 ~4.2 정도이고, 산성 조건에서 pH 센서로서의 가능성을 마련하였다. 3장에서는 FRET system을 기반으로 한 쿠마린-로다민 유도체를 만들고 pH 센서로서의 가능성을 연구하였다. 산성 조건과 염기성 조건에서 UV흡광도는 다른 양상을 보였으며, pH 7과 pH 8 사이에서 극명한 형광색 변화를 관찰 할 수 있었다. pH가 증가할수록 472nm, 572nm에서의 형광 피크 또한 같이 증가하였다. CO2 농도를 증가시키며 형광의 세기를 관찰하였을 때는 형광의 세기가 감소하는 것을 관찰 할 수있었다.