반응을 이용한 요오드 이온 및 불소 이온 감지에 대한 연구

Title
반응을 이용한 요오드 이온 및 불소 이온 감지에 대한 연구
Authors
안인호
Keywords
반응을이용한요오드이온및불소이온감지에대한연구
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
불소 이온과 요오드 이온은 우리 삶에 매우 중요한 이온들이다. 이들 이온을 여러가지 목적으로 쓰이고 있다. 불소 이온의 경우는 소독 등에 쓰이고 있고, 요오드 이온은 갑상선 기능 저하증의 중요한 원인 및 치료에 작용하는 이온이다. 그러므로, 이들 음이온들을 감지하는 센서 시스템의 개발은 매우 중요한 과제 중 하나이며, 많은 연구자들이 이들 음이온을 검출하는 다양한 센서 시스템을 개발해 왔다. 본 연구는, 그 동안의 센서 시스템에서 주로 사용된 분자간 상호작용을 이용한 것이 아닌, 반응 기반 검출 시스템 (Reaction-based indicator system) 의 개념을 이용한 불소 이온과 요오드 이온의 검출 시스템의 개발에 대한 연구이다. 먼저, 요오드의 경우, 요오드 이온이 광화학 반응으로 인해 삼요오드 이온으로 바뀌는 것을 이용하여 물에서 기능할 수 있는 요오드 검출 시스템을 연구하였다. 관찰되는 색 신호는 생성된 삼요오드화 이온으로 인한 것이며, 이 신호를 증폭하기 위하여 물 용해성 녹말을 이용해 요오드-녹말 반응을 일으킴으로써 강한 색 변화와 낮은 검출한계를 얻어, 미량의 요오드 이온도 눈으로 쉽게 검출할 수 있도록 하였다. 이 방법은 다른 음이온이 있는 환경에서도 요오드의 존재여부를 확인할 수 있는 방법이며, 약 30 mM 의 검출한계를 가지고 있다. 두 번째로, 불소 이온의 경우, π-conjugation 경로가 아닌, 불소 이온에 의하여 반응이 진행된 검출화합물이 수소 결합을 형성함으로써 색 변화를 일으켜 검출하는 시스템을 연구하였다. 감지화합물 3을 이러한 목적으로 합성하였으며, 불소 이온과 반응하여 나타나는 색 변화가 수소 결합 때문이라는 것을 보여주기 위해 대조화합물 1 과 2 를 이용하였다. 한편, 감지화합물 3 은, 불소 이온과 반응하여 무색에서 노란색으로 바뀌는 반면, 대조화합물 1과 2는 거의 노란색 변화가 없어 수소결합이 색 변화에 영향을 미침을 알 수 있다. 이 시스템 (감지화합물 3 용액, 용매는 CH3CN/10 mM HEPES buffer (9/1, pH = 7.0)) 의 검출한계는 눈으로 봤을 때 16 μM, UV-vis 분광기로 봤을 때 1 μM 이하이다.
Description
PART 1. 반응을 이용한 요오드 이온의 검출 7 I. 서론 7 1) 요오드 이온 (Iodide) 7 2) 반응 기반 검출 시스템 (Reaction-based indicator system) 7 3) 요오드의 광화학 반응 9 II. 실험 및 결과 9 1) 용매의 선택 9 2) 요오드의 광화학 반응으로 인한 색 변화 10 3) 요오드-녹말 반응을 이용한 신호 증폭 11 4) 광화학 반응을 이용한 삼요오드화 이온 (Triiodide) 생성 12 5) 검출한계 (Limit of detection) 14 6) 선택성 (Selectivity) 16 7) 경쟁 실험 (Competition test) 17 8) 요오드 소금 내의 요오드 정량 18 III. 결론 20 IV. 참고문헌 20 V. General Experiments 22 PART 2. 수소 결합을 이용한 반응 기반의 불소 이온 검출 23 I. 서론 23 1) 불소 이온 (Fluoride) 23 2) 반응 기반의 fluoride 검출 시스템 23 3) 분자의 설계 24 II. 실험 26 1) 화합물의 합성 26 III. 결과 31 1) 반응 기반의 fluoride 검출 시스템 31 2) 완충용액 (Buffer)의 선택 32 3) Urea 그룹을 이용한 수소 결합 33 4) 검출한계 39 5) 선택성 43 IV. 결론 44 V. 참고문헌 44 VI. General Experiments 46 VII. 보충 자료 1) DFT Calculations 47 2) X-ray crystal data of 11 52 3) NMR spectra 59
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23676
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College of Natural Science(자연과학대학) > Chemistry (화학) > Theses(화학 석박사 학위논문)
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