[논문]비스페놀 A의 흡착을 위한 분자각인 고분자

류재춘; 김종훈; 이상희

doi:10.5012/jkcs.2004.48.1.007

문제 정의

분자 각인을 위하여 많은 경우 카르복실기와 아민기간의 ionic 상호작용을 이용하지만,^16-22 분자간의 수소결합을 이용한 예도 알려져 있다.23 본 연구에서는 소수성 (hydrophobic) 상호작용 및 BPA의 두개의 수산기와 고분자 사이의 수소결합을 동시에 이용하고자 한다. 이러한 전략을 Scheme 1에 도식적으로 나타내었다.
BPA는 비교적 극성 이 큰 관계로 일반적인 흡착카트리지로는 회수율이 높지 않으며 특히 생체시료 중의 콜레스테롤이나 인지질 등이 함께 흡착되어 정량분석에 어려움을 주기 때문에 BPA를 보다 선택적 E로 강하게 흡착할 수 있는 카트리지가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 BPA에 대한 흡착능력이 우수한 카트리지의 개발을 위하여 분자각인 고분자¹⁵를 합성하고자 한다.
2 mmol進- 사용 하였다. 주형 분자 존재 하에서 공중합시킴으로서 B와 같은 소수성 주머니 안에 주형분자가 포획된 교차연결 공중합체 (crosslinked copolymer：를 얻고자 하였다. 포획된 주형분자를 유기용매로 씻어 제거함으로서 고분자 C를 얻었다.

가설 설정

만약 친수성인 NVP를 적게 사용하면 고분자에 물이 침투하기가 어려 워져 결과적으로 수용액중의 환경호르몬 물질이 고분 자와 접촉하기 어려워지고 흡착속도가 매우 느려질 것 이다. 또한 수소결합자리가 부족하여 흡착능력이 저하 될 것이다. 반대로 너무 많이 사용하면 소수성 환경호 르몬 물질과의 소수성 상호작용이 약화되어 역시 흡착 능력이 저하될 것이다.

제안 방법

0 g 에 통과시 켰을 때 고분자에 흡착된 BP의 양을 %로 나타낸 값이다. 고분자에 흡착된 BPA를 유기용매로 용출시켜 그 양을 GC/MS로 정량하여 결정하였다.²⁵ 한편 BPA와의 친화력을 높이기 위하여 주형을 사용한 경우 (II, III, IV, VI 및 VII)가 주형을 사용하지 않은 고분자 (I 및 VI) 비하여 BPA에 대한 회수율이 현저하게 증가하였다.
따라서 BPA를 대신할 수 있는 주형 분자로는 수산기를 아민기로 치환한 주형 2가 수소결합을 할 수 있어 먼저 생각할 수 있으나 아민 역시 라디칼 중합반응을 저해하여 중합반응이 일어나지 않았을 뿐만 아니 라 화학적으로 안정성 이 낮아 사용할 수가 없었다. 따라서 본 연구에서는 분자의 크기가 커지긴 하지만 분자 전체의 모양에는 큰 변화가 없고 수소결합을 할 수 있는 주형 3을 사용하였다. 주형 3을 단량체 (DVB 및 NVP)와 혼합한 후 중합반응 시킬 때 70~80 oC 의 온도에서는 문제가 없었으나 상온에서 중합반응 시키고자 할 때는 용해도가 낮아 균일한 용액 이 만들어 지지 않았다.

대상 데이터

이러한 전략을 Scheme 1에 도식적으로 나타내었다. 고분자의 단량체로서 소수성 이며 교차연결 고분자의 골격을 유지할 수 있는 divinylbenzene(DVB, 15.4 mmol) 을 사용하였고 아울러 BPA와 수소결합을 할 수 있는 화합물인 N-vinylpyrolidone(NVP, 13.2 mmol進- 사용 하였다. 주형 분자 존재 하에서 공중합시킴으로서 B와 같은 소수성 주머니 안에 주형분자가 포획된 교차연결 공중합체 (crosslinked copolymer：를 얻고자 하였다.

이론/모형

주형 3을 단량체 (DVB 및 NVP)와 혼합한 후 중합반응 시킬 때 70~80 oC 의 온도에서는 문제가 없었으나 상온에서 중합반응 시키고자 할 때는 용해도가 낮아 균일한 용액 이 만들어 지지 않았다. 따라서 저온 중합반응에서는 분자의 유연성을 증가시켜 용해도 문제를 해결하기 위하여 주형 4를 사용하였다.

성능/효과

金 소수성 주머니 안에 BPA의 수산기 (-OH)가 수소결합을 할 수 있는 카르보닐기 (C=O)를 적당한 위치에 갖고 있다. 따라서 크기와 모양이 적당한 고분자의 소수성 주머니와 BPA의 소수성 부분간의 반데르발스 인력 그리고 수산기와 카르보닐기간의 수소결합으로 인하여 고분자 C는 BPA와 매우 안정한 착 물을 형성할 수 있도록 하였다.
본 연구에서 BPA를 효과적으로 인식하기 위한 분자각인 고분자를 합성하기 위해서 사용해야하는 이상적인 주형은 BPA 자체라 할 수 있다. 그러나 phenol 계통은 라디칼 중합반응에서 중합 저해제로 작용하므로 BPA를 주형2로 사용하는 것은 불가능하다.
각 반응조건에서 얻어진 고분자에 함유되어 있는 단량체의 조성을 원소분석에 근거하여 결정하였고 이를 Table 2에 나타내었다. 중합반응에 사용한 두 단량체의 비율은 모두 같았지만 중합반응의 조건 및 사용한 용매에 따라 얻어진 고분자에 포함된 두 단량체의 조성에는 큰 차이를 보였다.

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