초록 ▼

4종의 N-alkyl-4,4'-bipyridinium 염 (monoalkyl viologens)을 합성하고 이들의 산-염기 평형, 그리고 산화-환원 성질에 대한 pH, SDS 미셀, PPS등의 이온성 고분자, β-cyclodestrin의 영향을 전기 화학, 전기분광화학 및 소광 반응으로 연구하였다. pH 가 3.5 이하인 산성 용액에서는 monoalkyl viologen 들(RBPY?)은 양성자가 첨가된 형태로 주로 존재하며, 이의 산화-환원 성질은 N-methyl-N' -alkyl-4,4'-bipyridinirm (dialkyl

4종의 N-alkyl-4,4'-bipyridinium 염 (monoalkyl viologens)을 합성하고 이들의 산-염기 평형, 그리고 산화-환원 성질에 대한 pH, SDS 미셀, PPS등의 이온성 고분자, β-cyclodestrin의 영향을 전기 화학, 전기분광화학 및 소광 반응으로 연구하였다. pH 가 3.5 이하인 산성 용액에서는 monoalkyl viologen 들(RBPY?)은 양성자가 첨가된 형태로 주로 존재하며, 이의 산화-환원 성질은 N-methyl-N' -alkyl-4,4'-bipyridinirm (dialkyl viologen)과 극히 유사하다. 그러나 염기성 용액에서는 RBPY?는 한단계의 2-전자 전달에 의해 환원된다. pH에 따른 산화-환원 거동의 변화는 산화형과 환원형 모두의 산-염기 평형이 관여되는 다단계(multk-step) 전자 전달 메커니즘으로 설명된다. 산-염기 평형에 대한 SDS영향은 전형적 미셀 효과를 보인다. RBPY?에 의한 Ru(bpy)???의 발광 소광은 용액의 pH, 미세불균일계의 존재 유무와 종류에 따라 크게 변한다. 소광 속도의 pH의 존성에서 소광제 RBPY? 짝산의 pka 값을 용이하게 구할 수 있었다. 산성 용액에서의 소광 속도는 SDS미셀과 PSS와 같은 음이온성 콜로이드의 존재하에서 크게 증대되며, 이는 dialkyl viologen의 경우와 동일하다. 반면에 염기성 용액에서는 이들 미세불균일 용액에의 소광반응 속도가 균일 용액에서에 비해 오히려 감소하였다. 이는 이들 콜로이드성 입자에 대한 RBPY?의 결합 부위나 방식이 dialkyl viologen 과는 크게 다름을 나타낸다. 긴 알킬 사슬을 갖는 RBPY? 는 β-cyclodextrin과 내포 착화합물을 형성하며 이에 의해 소광 반응이 저해된다. 희생적 전자 공여제인 EDTA의 존재하에서 RBPY?는 Ru(bpy)???를 광감제로 하는 광화학 반응으로 환원된다. 산성 용액에서는 주로 1 전자 환원 생성물이 얻어지나, 높은 pH에서는 이들의 이합체와 2-전자 환원 생성물이 얻어지다. 환원 생성물의 안정성은 DMF/물 혼합 용매에서 크게 향상된다. 이 연구 결과는 RBPY?을 기질의 전기화학적 및 광감 반응에 의한 환원에서 전자매게체로 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

목차 Contents

• I. 서론...10
• II. 실험...14
• II-1 실험재료...14
• II-1-1 N-Alkyl-4,4'-Bipyridinium염의 합성...14
• II-1-2 기타 시약...14
• II-2 실험방법...15
• II-2-1 전기 화학적 측정...15
• 가. cyclic voltammetry...15
• 나. Polarography...16
• 다. 분광 전기 화학적 실험...16
• II-2-2 분광학적 측정...17
• III. 결과 및 고찰...18
• III-1 전기 화학적 연구...18
• III-1-1 $C_1BPY^+Cl^-$의전기 화학적 거동에 미치는 pH 영향...18
• III-1-2 $RBPY^+$의 전기 화학적 환원에 거동에 대한 치환기 효과...24
• III-1-3 전기화학적 거동에 대한 SDS 미셀 및 $\beta$-Cyclodextrin의 영향...30
• III-2 $C_{12}BPY^+Cl^-$의 표면 활성...35
• III-3 $RBPY^+$ $\beta$-Cyclodextrin간의 착물 형성...36
• III-4 분광 전기학적 연구...38
• III-5 $Ru(bpy)_3^{2+}$를 광감제로 하는 광감 환원 반응...42
• III-5-1 환원 생성물의 분과학적 특성과 이들의 화학...42
• III-5-2 $RBPY^+$에 의한 $Ru(bpy)_3^{2+}$의 발광 소광에 대한 pH영향과 이를 이용한 HRBP2+의 pKa 결정...46
• III-5-3 균일 용액에서의 발광 소광...51
• III-5-4 발광 소광에 대한 SDS 미셀 및 $\beta$-Cyclodextrin의 영향...56
• 4. 결론...64
• 5. 인용문헌...65
• 논문 발표 실적 및 계획...68
• 학위 배출 실적 및 참여 학생...69
• 연구비 집행 내역...70
• 첨부:학회발표 논문초록 및 학술지 투고 논물 사본...74