KR100454712B1 - 키랄고정상, 이들로 충진된 키랄칼럼 및 이들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질을 구성하는 두 개의 광학이성질체를 분리하는데 유용한 새로운 키랄고정상과 상기 키랄고정상의 제조, 상기 키랄고정상을 충진한 키랄칼럼 및 이들을 이용한 라세미 화합물의 광학분할에 관한 것이다. 즉 본 발명은 라세미 화합물의 광학 분할에 유용한 화학식 1로 표현되는 키랄고정상(CSP1)과 광학활성인 아미노산을 출발물질로 사용하여 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체를 만든 후 이 유도체의 하이드로실릴레이션(hydrosilylation) 과정을 거쳐 합성된 실릴 화합물을 실리카 젤과 반응시키는 단계를 포함하는 상기 키랄고정상(CSP1)의 제조방법, 상기 키랄고정상(CSP1)으로 충진된 키랄칼럼 및 이들을 이용한 라세미 화합물의 광학분할방법을 제공하는 것으로서, 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질들을 효과적으로 광학분할할 수 있도록 하여 키랄 화합물을 개발하고 생산하는 과정에서 반드시 필요한 광학 순도 측정 기술을 제공함에 요지가 있다.

Description

키랄고정상, 이들로 충진된 키랄칼럼 및 이들의 제조방법{CHIRAL STATIONARY PHASES, CHIRAL COLUMNS WITH THE CHIRAL STATIONARY PHASES AND PROCESS FOR PRODUCING THE CHIRAL STATIONARY PHASES}

본 발명은 라세미 화합물, 특히 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질(라세미 의약품 포함)을 구성하는 두 개의 광학이성질체를 분리하는데 아주 유용한 것으로 알려져 있는 새로운 아미노산 키랄고정상과 상기 키랄고정상의 제조, 상기 키랄고정상으로 충진된 키랄칼럼 및 이들을 이용한 생리할성 라세미 화합물의 광학분할에 관한 것이다.

라세미 화합물을 구성하는 서로 거울상의 관계에 있는 한 쌍의 광학이성질체는 물리적 성질과 화학적 성질이 동일하여 구별이 불가능하다. 특히 라세미 생리활성물질의 경우, 인체 내에서 서로 거울상 관계에 있는 본질적으로 키랄성인 한 쌍의 광학이성질체는 생체 내에서 각각 서로 다른 생리활성을 나타내는 경우가 많이 알려져 있다.

이와 같이, 생리활성을 나타내는 많은 의약품들이 광학활성일 뿐 아니라, 서로 다른 절대배열을 가진 의약품들이 인체 내에서 서로 다른 약리작용을 나타내는 예들이 많이 알려짐에 따라 라세미 의약품들을 구성하는 두 개의 광학 이성질체를 분리하고 광학활성 의약품들의 광학순도를 측정할 수 있는 LC 용 키랄고정상 및 키랄칼럼에 대한 관심은 화학, 의약, 약학 등의 분야에서 점점 증대되고 있다.

따라서 라세미 생리활성물질을 구성하는 서로 거울상 관계인 두 개의 광학이성질체를 분리하고 광학활성인 생리활성물질의 광학 순도를 정확히 측정하는 기술은 아주 중요하다. 광학활성인 생리활성물질의 광학 순도를 정확히 측정할 수 있는 여러가지 기술 중 LC 용 키랄고정상을 이용한 라세미 생리활성물질의 광학분할 기술은 두 개의 광학이성질체를 획득할 수 있는 기술을 제공할 뿐 아니라 동시에 광학활성의약품의 광학 순도를 정확하게 측정할 수 있는 기술을 제공한다는 관점에서 아주 중요한 기술이다.

라세미 생리활성물질을 구성하는 두 개의 광학이성질체 중 하나의 광학이성질체는 인체 내에서 원하는 생리활성을 나타내지만, 이것의 거울상인 광학이성질체는 독성 등의 원하지 않는 생리활성을 나타낸다. 따라서, 라세미 생리활성물질의 광학분할을 효율적으로 수행할 수 있는 LC 용 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼은 유용성이 지대하다.

광학활성 아미노산들은 그동안 키랄 선택제로 사용되어 LC 용 키랄고정상으로 응용된 바 있다. 그러나 이들 키랄고정상들은 대부분 아미노산을 3,5-니트로벤조일 클로라이드와 반응시켜 합성되는 아미노산 유도체인 N-(3,5-디니트로벤조일)아미노산을 적절한 방법으로 실리카 젤에 공유결합시켜 제조된 것으로서 분자 내에 파이-염기성 작용기를 가지고 있는 라세미 화합물들의 광학분할에 성공적으로 응용되어 왔다. 이 키랄고정상들의 특징은 아미노산의 아미노기를 파이-산성기로 유도체화함으로서 파이-산성인 키랄고정상과 파이-염기성인 라세미 화합물 사이의 입체 선택적인 파이-파이 상호작용에 의하여 라세미 화합물을 구성하는 두 개의 거울상 이성질체가 구분되는 것이다.

그러나 아미노산의 카르복시기를 적절한 파이-염기성기로 유도체화함으로써 파이-염기성인 아미노산 키랄고정상과 파이-산성인 라세미 화합물 사이에 입체 선택적인 파이-파이 상호작용에 의하여 라세미 화합물을 구성하는 두 개의 거울상 이성질체를 광학분할하는 우수한 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼은 알려져 있지 않다.

이에, 본 발명은 파이-산성인 라세미 화합물의 광학분할을 위하여, 파이-산성 라세미 화합물과 입체선택적인 파이-파이 상호작용이 가능하여 파이-산성 라세미 화합물의 광학분할에 유용한 파이-염기성 키랄고정상과 상기 키랄고정상의 제조방법, 상기 키랄고정상으로 충진된 키랄칼럼 및 이들을 이용한 라세미 화합물의 광학분할 방법을 제공하고자 한다.

도 1은 HPLC 크로마토그램의 예를 나타낸 것으로, 도 1a 는 N-(3,5-디니트로벤조일)루신 N,N-디에틸아미드의 광학분할, 도 1b 는 N-(3,5-디니트로벤조일)루신 에틸에스테르의 광학분할을 나타낸 것이다. 광학분할 조건은 표 1과 동일하다.

본 발명은 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질(라세미 의약품 포함)을 구성하는 두 개의 거울상 이성질체를 분리하는데 유용한 새로운 아미노산 키랄고정상을 개발하고 이것을 충진한 키랄칼럼을 제조하고, 이들을 이용하여 라세미 생리활성물질을 광학분할 하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 키랄고정상(CSP1), 광학활성인 아미노산 유도체를 출발물질로 사용하여 아미노산 아닐리드 유도체를 합성한 후 합성된 아미노산 아닐리드 유도체를 실리카 젤에 공유결합시켜 상기 키랄고정상(CSP1)를 제조하는 방법, 상기 키랄고정상(CSP1)으로 충진된 키랄칼럼 및 이들을 사용한 라세미 생리활성물질의 광학분할 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 키랄고정상(CSP1)은 화학식(1)로 표현된다.

본 발명에 있어서, 파이-산성 작용기란 방향족기에 전자끌기 작용기가 치환되어 방향족기의 전자밀도가 작아진 것을 의미하며, 파이-염기성 작용기란 반대로방향족기에 전자주기 작용기가 치환되어 방향족기의 전자밀도가 커진 것을 의미한다. 이들 파이-산성 작용기 및 파이-염기성 작용기 사이에서 전자를 주고 받는 상호작용이 일어나는데 이를 파이-파이 상호작용이라 한다.

본 발명에 따른 키랄고정상은 Pirkle-형 키랄고정상으로서, 이 키랄고정상의 특징은 키랄고정상과 광학분할 시키고자 하는 라세미 화합물 사이의 파이-파이 상호작용이 중요한 역할을 하여 라세미 화합물을 광학분할 시킨다는데 있다. 따라서, 일반적으로 파이-파이 상호작용이 클수록 광학분할이 잘 일어나게 된다. 본 발명에 따른 키랄고정상은 강한 파이-염기성 작용기인 3,5-디메틸아닐리드 등을 가지고 있기 때문에 파이-산성 작용기를 가진 라세미 화합물과 강한 파이-파이 상호작용을 하여 이들 라세미 화합물을 분해하는데 매우 효과적이다.

본 발명에 따른 키랄고정상(CSP1)은 LC 또는 HPLC에 응용될 수 있다.

본 발명에 의한 키랄고정상(CSP1) 및 이들로 충진된 키랄칼럼을 제작하는 과정은 다음의 단계들로 이루어진다 :

- 광학활성 아미노산 유도체를 용해시킨 후, 아닐린 유도체를 첨가하여 아미노산 아닐리드 유도체를 합성하는 단계,

- 합성된 아미노산 아닐리드 유도체를 용해시킨 후, 말단에 이중결합을 갖는 염화알켄오일을 첨가하여 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체를 합성하는 단계,

- 합성된 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체를 용해시킨 후, 실릴화제를 첨가하여 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴화합물을 합성하는 단계,

- 합성된 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴화합물을 수분이 제거된 실리카젤과 환류하여 결합시켜서 화학식 1과 같은 키랄고정상(CSP1)을 제조하는 단계, 및

- 상기 합성한 키랄고정상을 공 칼럼에 충진시켜 키랄칼럼을 제조하는 단계.

본 발명에 따른 키랄고정상을 합성하는 구체예에 있어서, 출발물질로 사용되는 광학활성 아미노산 유도체의 종류에는 제한이 없으며, 아미노산 아닐리드 유도체를 합성하기 위한 아닐린 유도체로 아닐린, 3,5-디메틸아닐린 또는 3,5-디메톡시아닐린 등을 사용할 수 있다. 또한 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체를 합성하기 위하여 첨가되는 말단의 이중결합을 갖는 염화 알켄오일 및 아미노산 아닐리드 유도체를 실릴화시키기 위하여 첨가되는 시릴화제의 종류에는 제한이 없다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명할 것이나, 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 >

1. 키랄고정상의 제조

본 발명에 따른 키랄고정상은 광학활성인 아미노산 유도체를 실리카 젤에 공유결합시켜 제조될 수 있으며, 그 구체적인 방법은 다음과 같다.

(1) 아미노산 아닐리드 유도체 합성

250 ㎖의 이구 둥근바닥 플라스크에 100 ㎖의 정제된 CH₂Cl₂를 가하고 아르곤 기류하에서 여기에 15 mmole의 광학활성 t-Boc-루신과 20 mmole의 EEDQ(2-ethoxy-1-ethoxycarbonyl-1,2-dihydroquinoline)를 가하고 실온에서 10분간 저어주었다. 여기에 15 mmole의 아닐린을 가하고 3시간 동안 저어주었다. 3 시간 후 반응 혼합물을 2N HCl로 세척시킨 후 유기층을 분리하여 무수 Na₂SO₄로 건조시키고 여과 및 농축시켜서 t-Boc-루신 아닐리드를 합성하였다.

합성한 t-Boc-루신 아닐리드를 250 ㎖ 플라스크에 가하여 50 ㎖의 CH₂Cl₂에 용해시킨 후 여기에 100 mmole TFA(trifluoro acetic acid)를 가하고 전체 용액을 4 시간 동안 저어주었다. 4 시간 저어준 후 혼합 반응물 용액에 리트머스 시험지가 강한 알칼리성을 나타낼 때까지 KOH를 가하여 용액 전체를 알칼리성으로 변화시켰다. 전체 용액을 에틸 아세테이트로 추출한 후 유기층을 무수 Na₂SO₄로 건조시키고 여과 및 감압농축시켜서 루신 아닐리드를 합성하였다.

아닐린 대신 3,5-디메틸아닐린 및 3,5-디메톡시아닐린을 사용하여 상기와 같은 방법으로 각각 루신 3,5-디메틸아닐리드 및 루신 3,5-디메톡시아닐리드를 합성하였다.

(2) N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 합성

250 ㎖의 이구 둥근바닥 플라스크에 100 ㎖의 정제된 CH₂Cl₂를 가하고 아르곤 기류하에서 여기에 위에서 합성된 루신 아닐리드 15 mmole을 용해시켰다. 여기에 20 mmole의 트리에틸아민을 가하여 10 분간 저어준 후 전체 혼합용액에, 말단에 이중 결합을 가지고 있는 15 mmole의 염화알켄오일을 가하고 2 시간 동안 더 저어주었다. 본 발명에 따른 방법에 있어서 첨가되는 염화알켄오일의 종류에는 제한이 없으며, 본 실시예에서는 운데센오일 클로라이드(undecenoyl chloride)를 사용하였다. 전체 반응 혼합물을 0.5 N HCl 수용액 및 0.5 N NaOH 수용액으로 세척시킨 후유기층을 무수 Na₂SO₄로 건조시키고 여과 및 감압농축시켜서 N-운데센오일 루신 아닐리드를 합성하였다.

루신 아닐리드 대신 루신 3,5-디메틸아닐리드 및 루신 3,5-디메톡시아닐리드를 사용하여 상기와 같은 방법으로 각각 N-운데센오일 루신 3,5-디메틸아닐리드 및 N-운데센오일 루신 3,5-디메톡시아닐리드를 합성하였다.

(3) N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴화합물 합성

본 발명의 아미노산 유도체 실릴화합물의 합성에 있어서 사용되는 실릴화제의 종류에는 제한이 없으며, 본 발명의 실시예에는 그 구체예로서 디메틸클로로실란을 사용하는 방법과 이소시아네이토알킬트리에톡시실란을 사용하는 방법을 나타내었다.

a. 디메틸클로로실란(dimethylchlorosilane)을 이용한 실릴화합물의 합성

250 ㎖의 이구 둥근바닥플라스크에 30 ㎖의 정제된 CH₂Cl₂를 가하고 여기에 위에서 합성된 상기 N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체 8 mmole을 용해시켰다. 이 용액에 5 ㎎정도의 H₂PtCl₆·6H₂O를 가하고 10 분간 저어주었다. 전체 혼합용액에 30 ㎖의 디메틸클로로실란을 가하고 5 시간 동안 환류시킨다. 5 시간 환류시킨 후 단순 증류장치에 의하여 용매와 과량의 디메틸클로로실란을 제거시켰다. 잔유물을 15 ㎖의 정제된 CH₂Cl₂에 용해시키고 여기에 5 ㎖의 에탄올 및 트리에틸아민의 1:1 혼합 용매를 가한 후 실온에서 20 분간 저어주었다. 20 분 후 감암농축시키고 잔유물을 실리카 젤 관크로마토그래피상에서 (전개용매 에틸 아세테이트:헥산=1:4 v/v)정제시켜서 상기 N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴 화합물을 합성하였다.

b. 이소시아네이토알킬트리에톡시실란(isocyanatoalkyltriethoxysilane)을 이용한 실릴화합물의 합성

또한, 250 ㎖의 이구 둥근바닥플라스크에 50 ㎖의 정제된 CH₂Cl₂를 가하고 여기에 위에서 합성한 상기 N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체 8 mmole을 용해시켰다. 여기에 12 mmole의 트리에틸아민과 10 mmole의 이소시아네이토알킬트리에톡시실란 (예:3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란)을 가하고 아르곤 기류하에서 실온에서 4 시간 정도 저어 준 다음 농축기를 이용하여 용매를 제거시킨 후 나머지를 실리카 젤 관크로마토그래피로 정제시켜서 최종적으로 상기 N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴화합물을 합성하였다.

(4) 키랄고정상의 제조

4.5 g의 실리카 젤을 딘-스타크 트랩(Dean-Stark trap)이 장치된 250 ml의 이구 둥근바닥플라스크에 가하고 여기에 정제된 150 ml의 톨루엔을 가하여 환류시키고 물을 제거시킴으로써 실리카 젤에 흡착되어 있는 수분을 완전히 제거시켰다.

여기에 10 ml의 톨루엔에 용해되어 있는 위 (3)의 과정에서 합성한 4 mmole의 N-알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체 실릴화합물을 가하여 환류시킨 다음 72 시간 후 온도를 실온으로 식힌 후 유리 여과기를 이용하여 실리카 젤을 거르고 이것을 톨루엔, 에틸 아세테이트, CH₂Cl₂, 메탄올, 아세톤, 헥산의 순으로 씻어주고감압하에 건조시켜서 키랄고정상 (CSP1)을 제조한다.

상기 키랄고정상(CSP1)의 제조방법을 반응식 1에 나타내었다.

2. 키랄칼럼의 제조

상기에서 합성한 키랄고정상(CSP1)을 메탄올에 부유시킨 후, 슬러리 충진기를 이용하여 HPLC 용 스텐레스강 공 칼럼에 충진하여 키랄칼럼을 제조한다.

3. 광학분할 실시예

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 키랄고정상(CSP1)이 충진된 키랄칼럼을 라세미 아미노산 유도체의 광학분할에 응용한 예는 다음 표 1과 같다.

키랄고정상(CSP1)이 충진된 키랄칼럼에서 라세미 아미노산 유도체 중 N-(3,5-디니트로벤조일) 아미노산 디에틸 아미드 (화학식 2)의 광학분할

라세미 아미노산 유도체 k1k2α

알라닌 유도체 (R'=CH3) 0.79 6.78 8.58발린 유도체 (R'=CH(CH3)2) 0.62 3.69 5.95루신 유도체 (R'=CH2CH(CH3)2) 0.62 7.26 11.71트레오닌 유도체 (R'=CH(OH)CH3) 0.99 4.17 4.21프롤린 유도체 (R'=오각고리아미노산) 1.77 2.81 1.59페닐알라닌 유도체 (R'=CH2C6H5) 0.69 5.04 7.30페닐글리신 유도체 (R'=C6H5) 0.62 3.66 5.90티로신 유도체 (R'=CH2C6H4-4-OH) 0.99 6.87 6.94

사용한 키랄고정상 : R = 이소부틸, Y = 메틸, X = 카보닐, n = 10 [N-(3,5-디메틸벤조일)루신 운데센오일아미드로부터 합성된 키랄고정상], k₁및 k₂는 각각 첫 번째 피크와 두 번째 피크에 대한 용량인자(capacity factor), α는 분리계수 (separation factor)임. 사용한 이동상은 프로판올-헥산 혼합용매임 (20:80 v/v). 온도 : 20 ℃. 디텍션, 254 nm UV.

상기 광학분할의 실시예에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 키랄고정상(CSP1)및 이들로 충진된 키랄칼럼을 LC에 응용하여 생리활성을 나타내는 아미노산 유도체들을 아주 효과적으로 광학분할할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질들 및 이들의 유도체를 광학분할하는데 있어서 유용한 새로운 키랄고정상(CSP1)과 그 제조방법, 상기 키랄고정상(CSP1)으로 충진된 키랄칼럼 및 상기 키랄고정상과 키랄칼럼을 이용한 라세미 생리활성물질의 광학분할 방법을 제공한다.

Claims (9)

1. 다음의 화학식으로 표현되는 키랄고정상(CSP1).
2. 제 1 항에 있어서, LC 용으로 사용되는 키랄고정상.
3. - 광학활성 아미노산 유도체를 용해시킨 후, 아닐린 유도체를 첨가하여 아미노산 아닐리드 유도체를 합성하는 단계,

   - 합성된 아미노산 아닐리드 유도체를 용해시킨 후, 말단에 이중 결합을 갖는 염화알켄오일을 첨가하여 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체를 합성하는 단계,

   - 합성된 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체를 용해시킨 후, 실릴화제를 첨가하여 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴화합물을 합성하는 단계, 및

   - 합성된 알켄오일 아미노산 아닐리드 유도체의 실릴화합물을 수분이 제거된 실리카 젤과 환류하여 결합시켜서 화학식 1과 같은 키랄고정상(CSP1)을 제조하는단계를 포함하는, 제 1 항에 따른 키랄고정상(CSP1)의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 아닐린 유도체가 아닐린, 3,5-디메틸아닐린 또는 3,5-디메톡시아닐린인 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 염화알켄오일이 운데센오일 클로라이드인 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 실릴화제가 디메틸클로로실란 또는 이소시아네이토알킬트리에톡시실란인 방법.
7. 제 1 항에 따른 키랄고정상(CSP1)으로 충진된 키랄칼럼.
8. 제 1 항에 따른 키랄고정상(CSP1)과 제 7 항에 따른 키랄칼럼을 이용하여 알라닌 유도체, 발린 유도체, 루신 유도체, 트레오닌 유도체, 프롤린 유도체, 페닐알라닌 유도체, 페닐글리신 유도체 및 티로신 유도체로 이루어진 군 중에서 선택되는 라세미 화합물을 광학분할하는 방법.
9. 삭제