초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 비공유성 상호작응의 자가조립에 의해 생성되는 초분자 나노 앙상블을 이용한 분자감지 기술, 바이오센서 제조 및 가역적 전자이동 복합체와 이와 관련된 파생 기술에 대한 연구를 수행 하고자 하였다. 본 연구에서 얻어지는 연구의 결과는 에너지 부족 문제의 해결이나 구미에 맞게 디자인된 맞춤형 기능성 분자의 제조에 중요한 기여를 하게 될 것이다. 지난 십여년 동안 본 연구실에서는 이러한 기술의 발전을 위해 노력해 온 기술에 기초하여 유기합성, 동적 조합화학 기법, 빌딩블럭 접근방법 등을 이용하여 새로운

연구의 목적 및 내용
본 연구는 비공유성 상호작응의 자가조립에 의해 생성되는 초분자 나노 앙상블을 이용한 분자감지 기술, 바이오센서 제조 및 가역적 전자이동 복합체와 이와 관련된 파생 기술에 대한 연구를 수행 하고자 하였다. 본 연구에서 얻어지는 연구의 결과는 에너지 부족 문제의 해결이나 구미에 맞게 디자인된 맞춤형 기능성 분자의 제조에 중요한 기여를 하게 될 것이다. 지난 십여년 동안 본 연구실에서는 이러한 기술의 발전을 위해 노력해 온 기술에 기초하여 유기합성, 동적 조합화학 기법, 빌딩블럭 접근방법 등을 이용하여 새로운 유기 기능성 물질의 개발, 게스트-선택적 분자 또는 나노 수준의 화학센서 개발, 등 유기 기능성 분자의 디자인 합성 기술과 개발을 수행 하였다.

연구결과
그 핵심이 되는 내용을 요약하면 다음과 같다.

① 한정된 크기를 가지는 4가 양이온성의 새로운 켑슐 형태의 음이온 수용체를 디자인 및 합성 하였다.
이것은 불소이온에 의한 완벽한 상승 allosterism을 보였다.

② 나노입자가 특정한 외부 자극에 의해 응집현상이 일어나거나 해체될 수 있다면 이는 곧 효용가치가 높은 화학센서가 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 금노나입자의 자가조립과 해체를 일으킬 수 있는 시스템을 개발 하고자 하였으며 실제 이러한 현상이 일어남을 규명 하였다.

③ 황이 들어있는 변형된 새로운 포르피린 유도체를 합성 하였으며 이들의 분과학적 특성과 전기화학적 특성을 살펴보았다. TTF를 포함하는 포르피린의 경우 원천적으로 아주 쉽게 전하이동 현상을 나타내는 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 이전에 합성된 바 없는 황을 포함하는 포르피린 및 확장 포르피린을 합성하고 광유발 전하분리 현상에 대해 연구하였다.

④ 생물학적으로 중요한 이온을 검출할 수 있는 센서나 수용체의 개발의 일환으로 이온 검출용 형광화학센서를 개발하였다. 초분자 화합물을 형광물질과 결합시켜 소광된 상태의 초분자 구조체를 이용하여 분석물질과의 친화력을 이용해 형광을 발광시키는 원리를 이용하는 화학센서를 개발하고, 이를 이온쌍에 의해서 분자 스위치 기능을 나타내는 시스템을 고안 하였다.

⑤ 초분자 착화합물을 이용한 형광의 증가현상(켜짐)을 이용하여 미량의 PPi 음이온을 고감도의 검출하는 새로운 방법을 고안 하였으며, 탄산이온에 선택적인 새로운 양이온성 수용체를 개발하였다.

연구결과의 활용계획
● 금속이온과 음이온으로 이루어진 앙상블의 제조와 특성연구를 통한 새로운 물질의 창출 및 원천기술 개발, 개발되는 여러 가지 기능적 특성을 갖는 새로운 물질은 궁극적으로 바이오물질 및 환경오염물질의 선택적인 센서 개발에 큰 도움을 줄 것임.

● 본 연구실에서 수행해온 지난 몇 년 간의 연구결과로 판단해 볼 때 본 연구의 성공적인 수행은 곧 화학센서, 촉매 등으로 개발이 가능한 후보물질의 확보로 연결될 수 있음.

● 구조적 및 기능적 특성에 기초하여 미세한 구조적 변환에 따른 환원전위의 조절에 대한 지식의 축적으로 초분자 앙상블의 기능의 향상 및 특성의 정밀 제어 능력을 높일 수 있음.

● 합성되는 물질의 특성을 조직적으로 제어가 가능하다면 분자스위치 및 분자메모리 등에 응용 가능성 존재

● 지역대학의 대학원 연구여건 강화 및 경쟁력을 확보함으로써 미래 신화학 인력 양성에 기여함

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this research is to develop a new class of donor-acceptor ensembles based on simple pyrrole-based building blocks. These Supramolecular Organic Frameworks (SOFs) could have variety of applications including chemosensors and construction of molecular-level electroni

Purpose&contents
The purpose of this research is to develop a new class of donor-acceptor ensembles based on simple pyrrole-based building blocks. These Supramolecular Organic Frameworks (SOFs) could have variety of applications including chemosensors and construction of molecular-level electronic devices. We will develop several categories of compounds such as: stable anti-aromatic expanded porphyrins that have potential utilities in Proton-coupled redox reactions; calix[4]pyrrole bearing pi-extended TTF moieties that can form donor-acceptor complexes with reverible charge transfer complex; the nano-hybrid material of those supramolecular donor-aceptor ensembles that can show unique nanomatrerialresponsive properties. Considering the importance of the development of pure organic SOFs, this work is expected to touch on a wide range of problems covering from chemosensor development to Proton-coupled electron transfer reaction which is known to occur in the biological systems. From a more fundamental perspective, this work is expected to provide an increased understanding of the long-lived donor-acceptor, charge transfer complexes.

Result
With this research, we have developed several new supramolecular system that can be utilized in various chemosensor development. The key developments are following;

① A covalently coupled, dimeric tetra-cationic calix[4]pyrrolehomodimer bearing anthracene linkers displayed distinctive cooperativity and fluoride selectivity with positive allosterism. The exclusive and successive binding of fluoride anions is accompanied by large ‘turn-on’ fluorescence (K2/K1 = 311).

② The synthesis, characterization, and photophysical and electrochemical properties of a novel tetrathiafulvalene (TTF)-annulated core-modified porphyrin and its expanded rubyrin analogue are described.
The sulfur core modifications allow a feasible intramolecular charge transfer from the TTF fragments to the central conjugated core as inferred from comparative spectroscopic and electrochemical measurements. The pronounced electron accepting ability of the macrocyclic core of the dicationic species resulted in the thermally excited electron transfer occurring at room temperature as elucidated by EPR spectroscopy.

③ Generic synthesis, identification of structural identity, unique prototropy and spectroscopic properties of meso-alkylidenyl-thia-(m-benzi)porphyrinoid containing one exocyclic double bond at the meso-position were presented.

④ The design and synthesis of the first asymmetrically ‘two-walled’meso-substituted calix[4]pyrrole tethered by a fluorophore and its subsequent implication as an archetype sequential ‘on–off–on–off’fluorescent single-molecular switch are reported. The current system permits us to extend the sensitivity up to sub-nanomolar levels with the detection limit as low as 0.4 nM.

⑤ Treatment of meso-malonylidene-(m-benzi)porphyrin and with Pd(II), Au(III), Ni(II) and Ag(I) afforded the corresponding metal complexes. Most metal complexes were stable in solution. The metal complexes showed strong absorption in the near IR region.

⑥ The controlled assembly of randomly dispersed colloidal particles can provide access to materials with advanced optical and electronic properties while providing fundamental insights into self-assembly processes in nature and nanotechnology. If the changes in aggregation are induced by a specific external chemical stimulus, it could also permit the development of new chemosensors. We demonstrate the reversible assembly and disassembly of gold nanoparticles achieved by modulating the noncovalent interactions between surfacebound calix[4]pyrroles and added bis-imidazolium cations.

Expected Contribution
● The new material including supramolecular host-guest ensembles developed with this research, can be utilized in the chemosensors for detecting specific anions such as pyrrophosphate, carbonate and fluoride anion.

● Our successful accomplishment in the cationic calix[4]pyrrole chemistry can trigger the development of organocatalysts for the activation of carbon dioxide.

● Tuning the electrochemical properties of the developed porphyrinoid macrocyhcles can contribute to the system that can induce the ‘proton-coupled electron transfer’ system.

● The system associated with the f;uorescence switching controlled by cation and anionic species can be used in the molecular logic and switch.

● Promote the R &D performance in the local university and establish highly competitive status.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 25 5. 연구결과의 활용계획 ... 26 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 26 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 27 8. 연구성과 ... 27별첨 ... 35끝페이지 ... 46