KR100622436B1 - Isolation method of noborene isomers - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방법은 노보렌 엔도 이성질체와 엑소 이성질체가 갖는 미세한 극성도의 차이를 이용하여 이들을 분리하는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography: HPLC) 방법으로써, 옥타데실실리케이트 입자가 채워진 분리관을 이용하여 고순도의 엔도 및 엑소 노보렌을 효과적으로 분리하는 방법을 제공한다.The method of the present invention is a High Performance Liquid Chromatography (HPLC) method that separates them by using the difference in the fine polarity of the noborene endo isomer and the exo isomer, and uses a separator tube filled with octadecyl silicate particles. It provides a method for effectively separating high purity endo and exo noboren.
Description
도 1은 본 발명의 분리방법에 사용되는 설비의 구성도이다.1 is a block diagram of equipment used in the separation method of the present invention.
도 2는 합성후 나온 노보렌 혼합물을 핵자기 공명법에 의하여 분석한 결과이다.Figure 2 is a result of the analysis by the nuclear magnetic resonance method of the synthesis of the noborene after synthesis.
도 3은 노보렌 혼합물의 크로마토그램 및 분취 시간을 나타낸 것이다: 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)에 초순수(Water)를 25부피% 혼합한 혼합용매를 10㎖/분의 속도로 흘려준 상태에서, 50%로 희석한 시료 350㎕를 주입하고, 자외선 검출기 225nm 파장에서 얻은 크로마토그램.Figure 3 shows the chromatogram and preparative time of the noborene mixture: 50% of the mixed solvent in which 25% by volume of ultrapure water was mixed in acrylonitrile at a rate of 10 ml / min. Inject 350 µl of the diluted sample, and chromatogram obtained at 225 nm wavelength of ultraviolet detector.
도 4 및 도 5는 분취한 엔도 및 엑소 화합물에 포함된 용제를 회전식 증류기에서 휘발시켜 얻은 시료의 핵자기 공명 분석결과이다.4 and 5 are the results of nuclear magnetic resonance analysis of the sample obtained by volatilizing the solvent contained in the endo and exo compounds separated in a rotary distillation.
본 발명은 노보렌(norborene) 혼합물로부터 고순도의 엔도 노보렌(endo norborene)과 엑소 노보렌(exo norborene)을 효과적으로 분리하여 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method capable of effectively separating high purity endo norborene and exo norborene from a norborene mixture.
광학재료 및 포토레지스터에 사용되는 노보렌 (공)중합체의 제조시에 노보렌 혼합물을 사용하면 사용된 촉매의 특성에 따라 중합이 잘 진행되지 않는 경우가 발생하는 문제가 있어서, 고순도의 엔도 또는 엑소 화합물을 필요로 하는 경우가 많이 발생한다.The use of a noborene mixture in the preparation of the noborene (co) polymer used in optical materials and photoresists has a problem that polymerization does not proceed well depending on the characteristics of the catalyst used, resulting in high purity endo or exo Many cases require a compound.
다른 일반적인 화합물의 이성질체의 경우, 입체특이적 합성법 또는 화학적 방법에 의하여 고순도의 입체 이성질체를 얻을 수가 있으나, 노보렌 이성질체의 경우에는 아직까지 그 합성법이 보고되지 않았으며 단지 화학적 처리법인 염기처리법에 의하여 엑소 함량이 많은 노보렌을 얻을 수 있다.In the case of isomers of other general compounds, stereoisomers of high purity can be obtained by stereospecific synthesis or chemical methods.However, in the case of noborene isomers, the synthesis method has not been reported so far, and only exo is treated by base treatment, which is a chemical treatment method. It is possible to obtain a high content of noborene.
상기 식(1)과 식(2)는 지금까지 알려진 노보렌의 합성법과 염기처리법으로, 상기 식에서 R은 메틸, 에틸 등과 같이 탄소수 1~18개의 알킬기를 의미한다. 상기 식의 방법에 의하여 고순도의 노보렌 화합물을 얻을 수 있으나, 상기 식(2)의 염기처리법의 경우 여러번의 과정이 반복되어야 하고, 이에 많은 시간(1주일 이상)이 소모되기 때문에 상업적으로는 적용이 불가능한 방법으로 알려져 있었다.Formulas (1) and (2) are known methods of synthesis and base treatment of noborenes, where R is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms such as methyl and ethyl. It is possible to obtain a high-purity noborene compound by the method of the above formula, but in the base treatment method of the formula (2) several times the process must be repeated, this is a commercial application because a lot of time (1 week or more) is consumed This was known as an impossible way.
일반적으로, 화학적인 분리/정제가 불가능한 경우에는 물리적인 정제방법이 사용되며, 대표적인 물리적 정제 방법으로는 분별증류(Distillation)법이 있다. 그러나, 노보렌 이성질체의 경우 이성질체간의 끓는점 차이가 2℃ 이하로 매우 적기 때문에 분리가 매우 어려운 것으로 알려져 있다.In general, when chemical separation / purification is impossible, a physical purification method is used, and a representative physical purification method is a distillation method. However, in the case of the noborene isomer, it is known that the separation is very difficult because the boiling point difference between the isomers is very small at 2 ° C. or less.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 노보렌 엔도 이성질체와 엑소 이성질체가 갖는 미세한 극성도의 차이를 이용하여, 옥타데실실리케이트 입자가 채워진 분리관을 이용하여 고순도의 엔도 및 엑소 노보렌을 효과적으로 분리하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention by using the difference between the fine polarity of the ovo iso isomer and exo isomer, endodecyl silicate particles filled with endo high purity endo And to provide a method for effectively separating the exo noboren.
본 발명은 노보렌 혼합물로부터 고순도의 엔도 노보렌과 엑소 노보렌을 효과적으로 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 노보렌 이성질체 혼합물로부터 노보렌 이성질체가 갖는 미세한 극성도의 차이를 이용하여, 옥타데실실리케이트 입자가 채워진 분리관을 이용하여, HPLC 방법으로써 고순도(순도: 99% 이상)의 엔도 노보렌(endo norborene)과 엑소 노보렌(exo norborene)을 분리하는 것을 특징으로 하는 노보렌 이성질체의 분리/정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for effectively obtaining high-purity endo noborenes and exo noborenes from a noborene mixture. More specifically, by using a separation tube filled with octadecyl silicate particles using the difference in the fine polarity of the noborene isomer from the mixture of the noborene isomer, high purity (purity: 99% or more) of endo noborene by HPLC method The present invention relates to a separation / purification method of the noborene isomer, characterized in that it separates (endo norborene) and exo norborene.
본 발명의 방법을 적용하기에 적합한 노보렌 이성질체 혼합물은 메틸, 에틸 등과 같이 탄소수 1~18개의 알킬기가 포함된 2-카보알킬노보렌 혼합물이지만, 치환기가 비닐 및 알콜류인 경우에도 적용할 수 있다.Novorene isomeric mixtures suitable for application of the process of the present invention are 2-carboalkylnoborene mixtures containing alkyl groups of 1 to 18 carbon atoms, such as methyl, ethyl, etc., but may also be applicable when the substituents are vinyls and alcohols.
본 발명의 방법으로 노보렌 혼합물을 분리/정제하기 위한 설비는 도 1과 같은 같은 구성을 갖는다.The equipment for separating / purifying the noborene mixture by the method of the present invention has the same configuration as in FIG.
본 발명에 사용되는 도 1의 설비에서, 용매저장고로부터 용매를 일정한 속도로 흘려주면서 시료주입기를 통하여 노보렌 혼합물을 주입하고, 펌프를 이용하여 용매와 시료의 혼합물을 분리관으로 보내면 HPLC 분배기작에 의하여 분리관 내에서 노보렌 이성질체가 분리되고, 분리된 것을 검출기에서 확인한 후 이를 분취기에서 분취하여 용매를 휘발시켜 고순도의 엔도 및 엑소 노보렌 화합물을 얻을 수 있다.In the apparatus of FIG. 1 used in the present invention, injecting a mixture of a solvent and a sample through a sample injector while flowing a solvent from a solvent reservoir at a constant rate, and sending a mixture of a solvent and a sample to a separation tube using a pump to the HPLC distribution mechanism. As a result, the noborene isomer is separated in the separation tube, and the separated is confirmed by a detector, and then separated from the separator to volatilize the solvent to obtain high-purity endo and exo noborene compounds.
본 발명의 방법에서 사용된 분리관은 평균입도가 1~50㎛인 옥타데실실리케이트(ODS) 입자 또는, 옥틸(Octyl) 또는 부틸(Buthyl) 등으로 치환된 실리카 입자를 채운 관이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 평균입도가 5~20㎛인 옥타데실실리케이트 입자를 채운 분리관을 사용하는 것이 바람직하다. 평균입도가 1㎛미만이면 분리압이 높아 사용이 어려우며, 50㎛이상은 분리효율이 떨어져 효과적인 방법이 되지 못한다.The separation tube used in the method of the present invention is preferably a tube filled with octadecyl silicate (ODS) particles having an average particle size of 1 to 50 µm or silica particles substituted with octyl or butyl (Buthyl). It is preferable to use a separation tube filled with octadecyl silicate particles having an average particle size of 5 to 20 µm. If the average particle size is less than 1㎛ high separation pressure is difficult to use, more than 50㎛ separation efficiency is not effective method.
본 발명의 방법에서 분리관에서의 분리에 사용된 HPLC용 이동상 용매는 극성도가 큰 용매와 적은 용매를 혼합하여 적절한 극성도를 갖도록 한 단일용매를 사용하거나, 시간에 따라 용매의 조성을 바꾸어주면서 분리시키는 방법의 사용이 가능하다. 본 발명에서는 극성도가 적은 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)에 극성도가 큰 초순수(water)를 5~50부피% 혼합한 단일용매를 사용함으로써 용매의 재활용이 가능하도록 하였다. 아크릴로니트릴에 초순수를 5부피% 이내로 혼합한 용매로 노보넨 혼합물을 분리시키기 어려우며, 50부피%를 초과하여 혼합한 용매로는 분리시간이 길어지고 1회 주입양이 적어져서 효과적이지 못하다.In the method of the present invention, the mobile phase solvent for HPLC used for separation in the separation tube is separated by using a single solvent which is mixed with a high polarity solvent and a small solvent to have an appropriate polarity, or changes the composition of the solvent over time. Can be used. In the present invention, the solvent can be recycled by using a single solvent mixed with 5 to 50% by volume of ultrapure water having high polarity in acrylonitrile having a low polarity. It is difficult to separate the norbornene mixture with acrylonitrile mixed with ultrapure water within 5% by volume, and the solvent mixed with more than 50% by volume has a long separation time and is not effective because the amount of one injection is small.
유량 및 처리량은 분리관의 크기에 따라 달라진다. 예로써, 내경이 20㎜, 길이 250㎜인 관에, 평균입도가 10㎛인 옥타데실실리케이트 입자를 채워 사용하는 경우, 적당한 유량은 5~30㎖/분이고, 1회 최대주입량은 500μ미만이다. 이러한 조건하에서는 1일 30g 정도의 혼합물을 분리할 수 있으며, 더 많은 양의 분리를 위해서는 분리관의 크기를 크게 해주는 것이 필요하다.Flow rate and throughput depend on the size of the separator. For example, when the inner diameter is 20 mm and the length of 250 mm is filled with octadecyl silicate particles having an average particle size of 10 µm, a suitable flow rate is 5 to 30 ml / min, and the maximum maximum injection amount is less than 500 µm. Under these conditions, a mixture of about 30g per day can be separated, and for larger amounts of separation, it is necessary to increase the size of the separation tube.
보다 바람직하게는 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)에 초순수(Water)를 10~30부피% 혼합한 혼합용매를 5~20㎖/분 정도의 유속으로 흘려주는 것이 분리에 보다 효과적이다. 유속은 분리관의 크기에 따라 달라질 수 있다.More preferably, it is more effective to separate a mixed solvent obtained by mixing 10 to 30% by volume of ultrapure water with acrylonitrile at a flow rate of about 5 to 20 ml / min. The flow rate may vary depending on the size of the separator.
본 발명의 방법에서 사용된 분리관은 옥타데실실리케이트(ODS) 입자 또는 옥틸로 치환된 실리카 입자를 채운 관이 바람직하며, 옥타데실실리케이트 입자를 채운 분리관을 사용하는 것이 효율면에서 보다 바람직하다. 예로써, 내경이 20㎜, 길이가 250㎜인 관에, 평균입도가 5㎛인 옥타데실실리케이트 입자를 채워 사용하는 경우 1일 30g 정도의 혼합물을 분리할 수 있으며, 더 많은 양의 처리를 위해서는 분리관의 크기를 크게 해주는 것이 필요하다.The separation tube used in the method of the present invention is preferably a tube filled with octadecyl silicate (ODS) particles or silica particles substituted with octyl, and a separation tube filled with octadecyl silicate particles is more preferable in terms of efficiency. For example, when a 20 mm inner diameter and 250 mm long tube is filled with octadecyl silicate particles having an average particle size of 5 μm, a mixture of about 30 g per day can be separated. It is necessary to increase the size of the separation tube.
본 발명의 방법에 사용된 검출기는 자외선 검출기 또는 굴절율 검출기이며, 분리되는 것을 확인한 후 분취기(Fraction Collector)를 사용하여 화합물이 나오는 시간에 용매를 받으면, 순수한 엔도 및 엑소 화합물이 포함된 용액을 얻을 수 있다. 순환식 증류기에서 분취한 용액으로부터 용매를 휘발시키므로써 고순도(순도 99% 이상)의 엔도 및 엑소 노보렌 화합물을 얻을 수 있다.The detector used in the method of the present invention is an ultraviolet detector or a refractive index detector. After confirming that the compound is separated, the solvent is obtained at the time when the compound comes out using a fraction collector, and a solution containing pure endo and exo compounds is obtained. Can be. A high purity (more than 99% purity) endo and exo noborene compound can be obtained by volatilizing a solvent from the solution fractionated by the circulation distillation.
본 발명은 이하 실시예를 통해 보다 구체적으로 이해될 수 있으나, 본 발명 의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니며 단지 예시적인 목적이다.The present invention can be understood in more detail through the following examples, but is not intended to limit the scope of the present invention is merely exemplary purposes.
실시예Example
1) 노보렌 혼합물의 합성1) Synthesis of Novorene Mixture
노보렌의 합성방법은 상기 식(1)과 같으며, 본 발명에 사용된 2-카보부틸 노보렌(2-Carbobutyl Norborene)의 합성은 다음 방법에 의하여 합성하였다.Synthesis of noborene is the same as the formula (1), the synthesis of 2-carbobutyl norborene used in the present invention was synthesized by the following method.
100g(1.16몰)의 n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate)와 66g(0.5몰)의 디사이클로펜다디엔(dicyclopentadiene) 및 1g의 하이드로퀴논(hydroquinone)을 고압반응기에 넣고 150~185℃에서 8시간동안 혼합하였다. 이때, 혼합물에서 엔도/엑소의 비율은 7:3 내지 6:4 였다. 도 2는 합성후 나온 혼합물을 핵자기 공명법에 의하여 분석한 결과이다.100 g (1.16 moles) of n-butyl acrylate (n-butyl acrylate) and 66 g (0.5 moles) of dicyclopentadiene and 1 g of hydroquinone were placed in a high pressure reactor at 150-185 ° C. Mix for 8 hours. At this time, the ratio of endo / exo in the mixture was 7: 3 to 6: 4. 2 is a result of analyzing the mixture after synthesis by nuclear magnetic resonance method.
2) 노보렌 혼합물의 분리2) Separation of Novorene Mixture
상기에서 얻은 노보렌 혼합물을 분리하기 위하여 도 1과 같이 분리관을 설치하고, 내경 20㎜, 길이 250㎜, 평균입도가 10㎛ 정도인 옥타데실실리케이트 입자가 채워진 분리관을 연결하였다. 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)에 초순수를 25부피% 혼합한 혼합용매로 이동상을 제조하고, 이를 10㎖/분의 속도로 흘려주었다. 노보렌 혼합물을 아크릴로니트릴에 50%로 희석한 용액을 시료로 하여, 1회에 350㎕를 주입하였다.In order to separate the obtained noborene mixture as shown in FIG. 1, a separation tube was installed, and a separation tube filled with octadecyl silicate particles having an inner diameter of 20 mm, a length of 250 mm, and an average particle size of about 10 μm was connected. The mobile phase was prepared from a mixed solvent of 25% by volume of acrylonitrile and mixed with ultrapure water, and was flowed at a rate of 10 ml / min. A sample obtained by diluting the noboene mixture in 50% of acrylonitrile was used as a sample, and 350 µl was injected at a time.
도 3은 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)에 초순수(Water)를 25부피% 혼합한 혼합용매를 10㎖/분의 속도로 흘려준 상태에서, 50%로 희석한 시료 350㎕를 주입하고, 자외선 검출기 225nm 파장에서 얻은 크로마토그램이다.FIG. 3 shows that 350 μl of a sample diluted to 50% is injected in a state in which a mixed solvent of 25% by volume of ultrapure water is poured into acrylonitrile at a rate of 10 ml / min, and an ultraviolet detector 225 nm is illustrated. Chromatogram obtained at wavelength.
분취기를 사용하여 피크를 분취하였으며, 1회 분석시간은 16분에 엔도 노보렌 분취 3분, 엑소 노보렌 분취 3분, 나머지 10분은 분취하지 않았다.Peaks were aliquoted using a preparator, and once the analysis time was 16 minutes, 3 minutes of endo noboren, 3 minutes of exo noboren, and the other 10 minutes were not collected.
도 4, 도 5는 위의 방법으로 분취한 분취물로부터 용매를 회전식 증류기에서 휘발시켜 얻은 시료를 핵자기 공명법에 의해 분석한 결과로, 엔도 화합물과 엑소 화합물이 완전히 분리되어 있음을 알 수 있다.4 and 5 are the results of analyzing the samples obtained by volatilizing the solvent in a rotary distillation from the aliquots fractionated by the above method by nuclear magnetic resonance method, it can be seen that the endo compound and the exo compound are completely separated. .
본 발명의 방법에 의하여 제조된 엔도 노보렌 및 엑소 노보렌의 이성질 순도(isomeric purity)를 엔도 및 엑소 화합물이 갖는 비닐기에 치환된 수소기의 적분치로 분석한 결과, 99% 이상의 순도를 나타내었다.The isomeric purity of endo noborene and exo noborene prepared by the method of the present invention was analyzed by the integral value of the hydrogen groups substituted with vinyl groups of the endo and exo compounds. .
상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법은 노보렌 이성질체 화합물로부터 엔도 및 엑소 이성질체 화합물들을 보다 효과적으로 분리, 정제할 수 있으며, 고순도의 노보렌 이성질체를 얻을 수 있는 장점을 가진다.As can be seen from the above, the method of the present invention can more effectively separate and purify the endo and exo isomeric compounds from the noborene isomeric compound, and has the advantage of obtaining a high purity noborene isomer.
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