색 및 형광 변화로 금속이온 및 음이온을 검출하는 화학센서의 합성과 응용 Synthesis and application of chemosensors detecting metal ions or anions through naked-eye or fluorescence원문보기
본 연구에서는 다양한 화학센서의 합성을 통해 금속이온들과 음이온을 검출하고 이를 실생활에 응용하는 연구를 진행하였다. 금속이온과 음이온은 환경, 화학, 생물학적으로 중요한 역할을 하기 때문에 이에 대한 센서 개발은 흥미로운 연구 주제이다. 또한, 색 및 형광 변화를 통한 화학센서는 높은 감도, 좋은 선택성, 빠른 반응, 간단한 작동, 저렴한 장비로 인해 검출 분석하는데 우수한 도구이다. 그러므로 새로운 형광 및 색 변화를 통해 금속이온 및 음이온을 검출하는 센서를 보고한다. 리간드의 합성을 확인하고자 1H ...
본 연구에서는 다양한 화학센서의 합성을 통해 금속이온들과 음이온을 검출하고 이를 실생활에 응용하는 연구를 진행하였다. 금속이온과 음이온은 환경, 화학, 생물학적으로 중요한 역할을 하기 때문에 이에 대한 센서 개발은 흥미로운 연구 주제이다. 또한, 색 및 형광 변화를 통한 화학센서는 높은 감도, 좋은 선택성, 빠른 반응, 간단한 작동, 저렴한 장비로 인해 검출 분석하는데 우수한 도구이다. 그러므로 새로운 형광 및 색 변화를 통해 금속이온 및 음이온을 검출하는 센서를 보고한다. 리간드의 합성을 확인하고자 1H NMR, 13C NMR, IR, ESI-Mass, 원소분석 기기를 사용하였다. 다양한 금속 및 음이온과 결합하여 형광변화 및 색변화를 일으키는지 확인하였다. 이를 정량화하기 위해 UV-VIS 분광기, 형광분광기를 이용하였다. 먼저, NA-1은 수용액에서 무색에서 연보라로 색 변화를 통해 코발트이온을 검출한다. 이는 2가 코발트이온에서 3가 코발트이온으로의 산화를 통해 3가 코발트이온을 검출하는 것이다. 이 현상은 ligand-to-metal charge-transfer로 설명할 수 있다. 두 번째, NA-2는 수용액에서 무색에서 노란색으로 색 변화를 통해 구리 이온을 검출하고 유기용매에서 무색에서 노란색으로 색 변화와 형광 증가로 플루오르이온을 검출한다. 마지막으로, NA-3는 수용액에서 색 변화를 통해 시안화 이온을 검출한다. 그러나 메탄올에서 시안화 이온의 선택성은 사라진다. 이 현상은 염기도와 수소결합으로 설명할 수 있다.
본 연구에서는 다양한 화학센서의 합성을 통해 금속이온들과 음이온을 검출하고 이를 실생활에 응용하는 연구를 진행하였다. 금속이온과 음이온은 환경, 화학, 생물학적으로 중요한 역할을 하기 때문에 이에 대한 센서 개발은 흥미로운 연구 주제이다. 또한, 색 및 형광 변화를 통한 화학센서는 높은 감도, 좋은 선택성, 빠른 반응, 간단한 작동, 저렴한 장비로 인해 검출 분석하는데 우수한 도구이다. 그러므로 새로운 형광 및 색 변화를 통해 금속이온 및 음이온을 검출하는 센서를 보고한다. 리간드의 합성을 확인하고자 1H NMR, 13C NMR, IR, ESI-Mass, 원소분석 기기를 사용하였다. 다양한 금속 및 음이온과 결합하여 형광변화 및 색변화를 일으키는지 확인하였다. 이를 정량화하기 위해 UV-VIS 분광기, 형광분광기를 이용하였다. 먼저, NA-1은 수용액에서 무색에서 연보라로 색 변화를 통해 코발트이온을 검출한다. 이는 2가 코발트이온에서 3가 코발트이온으로의 산화를 통해 3가 코발트이온을 검출하는 것이다. 이 현상은 ligand-to-metal charge-transfer로 설명할 수 있다. 두 번째, NA-2는 수용액에서 무색에서 노란색으로 색 변화를 통해 구리 이온을 검출하고 유기용매에서 무색에서 노란색으로 색 변화와 형광 증가로 플루오르이온을 검출한다. 마지막으로, NA-3는 수용액에서 색 변화를 통해 시안화 이온을 검출한다. 그러나 메탄올에서 시안화 이온의 선택성은 사라진다. 이 현상은 염기도와 수소결합으로 설명할 수 있다.
The development of molecular sensors for cations and anions has been a subject of intense research interest, because cations and anions play important roles in a wide range of environmental, clinical, chemical, and biological applications. Plus, colorimetric and fluorescent chemosensors are excellen...
The development of molecular sensors for cations and anions has been a subject of intense research interest, because cations and anions play important roles in a wide range of environmental, clinical, chemical, and biological applications. Plus, colorimetric and fluorescent chemosensors are excellent tools for detecting analytes due to their high sensitivity, good selectivity, high response speed, simple operation and the inexpensive equipment required. I report new fluorescent and colorimetric chemosensors which exhibited selective and sensitive detection via significant fluorescence enhancement or showed a significant color change. Receptors were synthesized and characterized by 1H NMR and 13C NMR spectroscopies, IR, ESI-mass spectrometry, and elemental analysis. First, NA-1 showed a selective colorimetric sensing ability for cobalt ion by changing color from colorless to pale violet in a near perfect aqueous solution, facilitating naked eye detection of Co3+ through the oxidation of Co2+ to Co3+. This phenomenon could be possibly explained by ligand-to-metal charge-transfer. Second, NA-2 has a selective colorimetric sensing ability for copper (II) ion by changing color from colorless to yellow in aqueous solution, and exhibited both a color change from colorless to yellow and fluorescence enhancement with a red shift upon addition to F- in DMSO. Last of all, NA-3 showed exclusive response toward cyanide by a color change in aqueous solution. However, in aprotic solvents and methanol, the unique selectivity of NA-3 for CN- disappeared, and its nonselective color change was observed for other anions. This phenomenon could be possibly explained by the combination of the basicity and the hydrogen bonding ability of the anions.
The development of molecular sensors for cations and anions has been a subject of intense research interest, because cations and anions play important roles in a wide range of environmental, clinical, chemical, and biological applications. Plus, colorimetric and fluorescent chemosensors are excellent tools for detecting analytes due to their high sensitivity, good selectivity, high response speed, simple operation and the inexpensive equipment required. I report new fluorescent and colorimetric chemosensors which exhibited selective and sensitive detection via significant fluorescence enhancement or showed a significant color change. Receptors were synthesized and characterized by 1H NMR and 13C NMR spectroscopies, IR, ESI-mass spectrometry, and elemental analysis. First, NA-1 showed a selective colorimetric sensing ability for cobalt ion by changing color from colorless to pale violet in a near perfect aqueous solution, facilitating naked eye detection of Co3+ through the oxidation of Co2+ to Co3+. This phenomenon could be possibly explained by ligand-to-metal charge-transfer. Second, NA-2 has a selective colorimetric sensing ability for copper (II) ion by changing color from colorless to yellow in aqueous solution, and exhibited both a color change from colorless to yellow and fluorescence enhancement with a red shift upon addition to F- in DMSO. Last of all, NA-3 showed exclusive response toward cyanide by a color change in aqueous solution. However, in aprotic solvents and methanol, the unique selectivity of NA-3 for CN- disappeared, and its nonselective color change was observed for other anions. This phenomenon could be possibly explained by the combination of the basicity and the hydrogen bonding ability of the anions.
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