A naphthoimidazolium-cholesterol derivative as a ratiometric fluorescence based chemosensor for the chiral recognition of carboxylates

이 연구에서는 naphthoimidazolium과 cholesterol을 결합한 형광 센서 분자인 NI-chol 1을 설계 및 합성하고, 이를 이용해 키랄 카복실산 음이온을 선택적으로 인식할 수 있는 ratiometric fluorescence 기반 chemosensor로서의 가능성을 검증하였다. NI-chol 1은 naphthoimidazolium기가 형광 발광체 및 수소 결합 donor로 작용하고, cholesterol기는 입체적 장벽으로 작용하여 키랄 선택성을 유도한다. 실험 결과, Boc-D-Phe이 존재할 때 emission이 452 nm에서 370 nm로 청색 이동하며 명확한 ratiometric 형광 변화가 관찰되었고, Boc-L-Phe은 거의 변화가 없었다. 이 선택성은 1H NMR 분석에서 관찰된 imidazolium C–H 신호의 downfield shift와 broadening을 통해 강한 이온성 수소 결합이 존재함을 확인함으로써 지지되었으며, DFT 계산을 통해 Boc-D-Phe이 cholesterol기와 더 강하게 상호작용하고 더 안정한 결합체를 형성함을 밝혔다. 이 연구는 imidazolium 기반 센서에서 드물게 나타나는 높은 수준의 enantioselectivity (KD/KL ≈ 14)를 ratiometric fluorescence 방식으로 구현한 예로서, 단순하고 민감한 키랄 분석 기술 개발에 기여할 수 있다.