양이온 아크릴고분자에 결합된 로다민 화학센서 개발과 구리(II)이온의 선택적 검출

안성진; 신상빈; 조혁이; 도정윤; Sungjin Ahn; Sang Bin Shin; Hyeok-yi Jo; Jung Yun Do

Polymer(Korea), Vol.42, No.5, 888-894, September, 2018

DOI10.7317/pk.2018.42.5.888 Export Citation

양이온 아크릴고분자에 결합된 로다민 화학센서 개발과 구리(II)이온의 선택적 검출

Development of Water-soluble Rhodamine and Cationic Polyacrylate-supported Chemosensor for Selective Cu(II) Sensing

안성진¹, 신상빈², 조혁이², 도정윤^{1, 2, †}

¹부산대학교 화학소재학과
²부산대학교 화학교육과

Sungjin Ahn¹, Sang Bin Shin², Hyeok-yi Jo², and Jung Yun Do^{1, 2, †}

¹Chemical Materials, Pusan National University, Korea
²Department of Chemistry Education, Pusan National University, 2, Busandaehak-ro, 63beon-gil, Geumjeong-gu, Busan 46241, Korea

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초록

금속의 선택적 검출을 위한 수용성 로다민 발색제와 수용성 고분자결합에 결합된 발색제를 개발하였다. 술폰염을 포함하는 알킬케톤과 로다민의 하이드라자이드의 이민형성 반응으로 수용성 발색물질이 합성되었다. 알킬사슬에 황원자가 도입된 로다민 발색제는 구리(II)이온에 강한 선택성을 보였다. 알킬케톤으로 유도된 아크릴 단분자와 양이온 아크릴 단분자 methacrylatoethyl trimethylammonium chloride(AETMA)로부터 공중합 고분자를 합성하였고, 이에 로다민을 도입하여 로다민 결합 수용성 고분자를 제조하였다. 고분자의 점도측정을 통한 평균분자량은 6.5×104 g/mol이었으며 약 5 mol%의 로다민을 함유하였다. 고분자에 결합된 아마이드 작용기는 금속과 결합하는 성질 때문에 금속 발색제 로다민의 검출능력을 저하시킨다. 로다민결합 고분자의 구리(II)이온에 대한 높은 선택성을 흡수분광분석을 통해 관찰하였다. 구리(II)이온 검출에서 흡광도는 10일 이상 동안 지속적으로 상승하는 특성을 보였다. 로다민 유도체의 수은에 대한 약한 감응특성은 고분자 결합을 통해서 부분적으로 향상되었다.

Water-soluble rhodamine and polymeric chemosensors were developed for copper detection. A new rhodamine derivative was synthesized through imine formation of rhodamine-hydrazide and a ketone carrying sulfonium salt, and a sulfide linkage for selective Cu2+ sensing in water. A copolymer of a ketone-acrylate with methacrylatoethyl trimethylammonium chloride was synthesized, which was treated with rhodamine-hydrazide to generate a polymeric sensor. The viscosity average molecular weight of the polymer was 6.5×104 g/mol. The polymer has a rhodamine content of ca. 5 mol% through 1H NMR analysis. Amide bonds caused to decrease the metal sensitivity of the rhodamine sensor because they are capable of absorbing metal ions. The Cu2+ sensing of the polymeric rhodamine sensor was examined with light absorption intensity at 560 nm. The slow Cu2+ binding of the polymeric sensor was observed over 10 days. Additionally, Hg2+ sensing activity of the polymer sensor was enhanced compared to the rhodamine sensor.

Keywords:chemosensor;water-soluble rhodamine;cationic polyacrylate;metal sensing

[References]

Guan XL, Liu XY, Su ZX, Liu P, React. Funct. Polym., 66(11), 1227 (2006)
Feng XL, Liu LB, Wang S, Zhu DB, Chem. Soc. Rev., 39, 2411 (2010)
Wang BY, Guan XL, Hu YL, Su ZX, J. Polym. Res., 15, 427 (2008)
Popescu I, Airinei A, Sufle DM, Popa MI, J. Polym. Res., 18, 2195 (2011)
Tiera MJ, Oliveira VAD, Burrows HDM, Miguel DG, Neumann MG, Colloid Polym. Sci., 276, 206 (1998)
Liu T, Liu SY, Anal. Chem., 83, 2775 (2011)
Qi Y, Li NJ, Xu QF, Xia XW, Ge JF, Lu JM, React. Funct. Polym., 71(4), 390 (2011)
Ma O, Lavertu M, Sun J, Nguyen S, Buschmann MD, Winnik FM, Hoemann CD, Carbohydr. Polym., 72, 616 (2008)
Rode AB, Kim J, Kim SH, Gupta G, Hong IS, Tetrahedron Lett., 53, 2571 (2012)
Lourdes BD, David NR, Mercedes CC, Chem. Soc. Rev., 36, 993 (2007)
Su X, Aprahamian I, Chem. Soc. Rev., 43, 1963 (2014)
Lou X, Zhang Y, Li Q, Qin J, Li Z, Chem. Commun., 47, 3189 (2011)
Mendonca PV, Konkolewicz D, Averick SE, Serra AC, Popov AV, Guliashvili T, Matyjaszewski K, Coelho JFJ, Polym. Chem., 5, 5829 (2014)
Geng TM, Wu DY, Luminescence, 30, 1263 (2015)
Reed WF, Alb AM, Monitoring Polymerization Reactions: from Fundamentals to Applications, John Wiley & Sons, USA, 2013.
Heo G, Lee D, Kim CG, Do JY, Spectroc. Acta Pt. A-Molec. Biomolec. Spectr., 188, 285 (2018)
Wu Y, Zhang N, J. Polym. Res., 16, 647 (2009)
Guan QQ, Zheng HL, Zhai J, Zhao C, Zheng XK, Tang XM, Chen W, Sun YJ, Ind. Eng. Chem. Res., 53(14), 5624 (2014)

[1] Guan XL, Liu XY, Su ZX, Liu P, React. Funct. Polym., 66(11), 1227 (2006)

[2] Feng XL, Liu LB, Wang S, Zhu DB, Chem. Soc. Rev., 39, 2411 (2010)

[3] Wang BY, Guan XL, Hu YL, Su ZX, J. Polym. Res., 15, 427 (2008)

[4] Popescu I, Airinei A, Sufle DM, Popa MI, J. Polym. Res., 18, 2195 (2011)

[5] Tiera MJ, Oliveira VAD, Burrows HDM, Miguel DG, Neumann MG, Colloid Polym. Sci., 276, 206 (1998)

[6] Liu T, Liu SY, Anal. Chem., 83, 2775 (2011)

[7] Qi Y, Li NJ, Xu QF, Xia XW, Ge JF, Lu JM, React. Funct. Polym., 71(4), 390 (2011)

[8] Ma O, Lavertu M, Sun J, Nguyen S, Buschmann MD, Winnik FM, Hoemann CD, Carbohydr. Polym., 72, 616 (2008)

[9] Rode AB, Kim J, Kim SH, Gupta G, Hong IS, Tetrahedron Lett., 53, 2571 (2012)

[10] Lourdes BD, David NR, Mercedes CC, Chem. Soc. Rev., 36, 993 (2007)

[11] Su X, Aprahamian I, Chem. Soc. Rev., 43, 1963 (2014)

[12] Lou X, Zhang Y, Li Q, Qin J, Li Z, Chem. Commun., 47, 3189 (2011)

[13] Mendonca PV, Konkolewicz D, Averick SE, Serra AC, Popov AV, Guliashvili T, Matyjaszewski K, Coelho JFJ, Polym. Chem., 5, 5829 (2014)

[14] Geng TM, Wu DY, Luminescence, 30, 1263 (2015)

[15] Reed WF, Alb AM, Monitoring Polymerization Reactions: from Fundamentals to Applications, John Wiley & Sons, USA, 2013.

[16] Heo G, Lee D, Kim CG, Do JY, Spectroc. Acta Pt. A-Molec. Biomolec. Spectr., 188, 285 (2018)

[17] Wu Y, Zhang N, J. Polym. Res., 16, 647 (2009)

[18] Guan QQ, Zheng HL, Zhai J, Zhao C, Zheng XK, Tang XM, Chen W, Sun YJ, Ind. Eng. Chem. Res., 53(14), 5624 (2014)