초록

[한글]현재까지 개발된 음이온 인지를 위한 형광 화학센서는 음이온의 생물학적, 환경적 중요성에도 불구하고 음이온의 다양한 성질들에 기인하여 수용체 설계에 어려움이 많았기 때문에 몇 가지 간단한 음이온 인지를 위한 연구 결과가 보고 되었을 뿐만 아니라 그 수도 적은 편이다./ 본 연구에서는 정전기적으로 중성을 띠면서 수소결합을 이용한 결합자리를 포함하고 나아가서 형광센서로 사용 가능한 구조의 음이온 수용체를 설계하고자 하였고, 형광체인 anthracene의 9-, 1,8-, 9,10- 위치에 2-aminobenzimidazole기를 메틸렌 spacer unit을 통해 도입하여 수용체 16, 17, 18을 합성하였다. 형광체와 결합자리사이의 PET 과정에 의해 형광의 효과적인 감소가 관찰되었고 Job''s plot 분석을 통해 수용체와 음이온간의 정량적인 정보를 얻었다. 세 가지의 수용체 중에서 먼저 anthracene의 9- 위치에 2-aminobenzimidazole기가 도입된 수용체 16은 여러 음이온들 중에서 크기가 작고 염기도가 높은 fluoride (Ka = 2.3 × 105)에 대하여 선택적인 인지능력을 보여주었다. 수용체 17은 수용체 16과 비교해서 최대 20배 정도의 결합상수 증가를 보여주었고, 여러 음이온들 중에서 Y- 형태의 옥소음이온인 acetate (Ka = 2.6 × 106)에 대해서 가장 선택적인 결합능력을 보여주었다. 수용체 17에서 결합자리의 증가와 음이온이 결합하기에 입체적으로 유리한 기하구조가 보다 선택적인 음이온 인지를 가능하게 해준다는 사실을 알 수 있었다. 수용체 18은 malonate (Ka = 7.6 × 104)와 가장 선택적으로 결합 하였고 이와 같은 dicarboxylate 음이온의 경우 두 군데의 carboxylate기 사이에 위치한 탄소개수에 따라 선택성이 달라지는 것을 확인하였다. 세 가지 수용체의 결합자리는 벤질 자리의 NH와 imidazole의 NH가 평행하게 배열되어 urea나 guanidinium과 유사한 수소결합자리를 제공하여 염기도가 높고 입체적으로 유리한 음이온을 선택적으로 인지하였다. / 본 연구에서 수용체의 개발에 사용된 aminobenzimidazole 골격은 새로운 음이온 수용체의 기본골격으로 쓰일 수 있을 것이고, 궁극적으로는 이러한 음이온 수용체의 연구를 통해 생체내의 복잡한 음이온들에 대한 선택능력을 나타낼 수 있는 형광 화학센서 개발로의 응용이 가능해질 것으로 기대된다./
[영문]The design, synthesis and anion binding properties of new class of 2-aminobenzimidazole based neutral receptors (16, 17 and 18) for various anions in organic solvents are described. / Anion binding can be directly and selectively read out by the fluorescence changes of fluorophore via photo-induced electron transfer (PET) process. The photophysical properties of receptors (16, 17 and 18) upon addition of anions were evaluated by fluorescence spectroscopy. Results showed fluorescence quenching effect of the anthracenyl moiety. In our system, all of receptors showed high binding ability for some basic anions through multiple hydorgen bonding interaction./ The monosubstituted receptor 16 (9-position of anthracene) showed the selectivity for spherical anions such as fluoride over other anions. The disubstituted receptor 17 (1, 8-position of anthracene) showed more sterically selective binding pattern and stronger binding ability for Y-shaped anions such as acetate over other anions. Job''s plots indicated that 16 or 17 formed 1 : 1 stoichiometric complexes with halides and oxoanions. Receptor 18 (9, 10-position of anthracene) had a malonate anion selectivity over other carboxylate anions. Job''s plots indicated that 1 : 1 stoichiometric complexes was formed between receptor 18 and dicarboxylate anions except oxalate anions. The selectivity of receptor 18 for recognition of various dicarboxylate anions depended on the chain length of anion species. In contrast, receptor 18 formed 1 : 2 stoichiometric complexes with monocarboxylate anions. / This research demonstrated that receptors 16, 17 and 18 could be used as chemosensors for anions./