KR101012189B1

KR101012189B1 - 실리카모세관 컬럼의 제조방법 및 상기 제조방법으로 얻어진 실리카모세관 컬럼

Info

Publication number: KR101012189B1
Application number: KR1020090007128A
Authority: KR
Inventors: 정원조; 아바스 자이디 샤비
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2011-02-08
Also published as: KR20100088008A

Abstract

본 발명은 실리카 모세관 내벽에 각인분자, 특히 산성주형분자(acidic template) 또는 카르복시기를 포함하는 주형분자를 사용하여 분자각인고분자(molecule imprinted polymer, MIP)의 다공성 박막을 형성시키는 열린구조형 분자각인고분자 실리카모세관 컬럼의 제조방법에 관한 것으로, 그 제조공정이 간소하고 제조재현성이 뛰어나서 생산비를 절감할 수 있고, 울퉁불퉁한 표면과 다공성 구조를 지닌 막을 형성함으로써 주형분자의 세척제거가 수월하여, 분자각인고분자의 일반적인 단점인 주형분자의 잔류 및 지속적 유출(bleeding)이라는 문제점을 획기적으로 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 분자인식 성능이 매우 우수하고 울퉁불퉁한 표면과 다공성 구조에 따른 크로마토그래피적 질량이동 저항이 극적으로 감소하여 키랄분리와 비키랄분리에서도 분리능이 매우 뛰어난 성능을 나타내므로, 새로운 모세관 전기이동 크로마토그래피 컬럼으로 사용할 수 있다.

분자각인고분자, 열린구조, 실리카모세관 컬럼, 모세관 전기이동, 키랄분리, 비키랄분리

Description

실리카모세관 컬럼의 제조방법 및 상기 제조방법으로 얻어진 실리카모세관 컬럼{Preparation method of silica capillary column and silica capillary column obtained thereby}

본 발명은 모세관 전기이동 크로마토그래피 컬럼으로 사용할 목적으로 실리카모세관 내벽에 주형분자(template)를 사용하여 분자각인고분자(molecule imprinted polymer, MIP)의 다공성 박막을 특수한 구조로 형성시키는 실리카모세관 컬럼의 제조방법 및 이러한 제조방법으로 얻어진 실리카모세관 컬럼에 관한 것이다.

액체크로마토그래피는 복잡한 혼합물로 이루어진 시료의 분리분석에 많이 사용되며, 액체크로마토그래피에 쓰이는 분석 컬럼은 최근 소형화되는 추세에 있다. 특히 실리카모세관을 활용하여 만드는 방법이 많은 연구의 대상이 되고 있다.

실리카모세관으로 만든 컬럼은 마이크로 액체크로마토그래피(micro liquid chromatography) 또는 모세관 전기이동 크로마토그래피 (capillary electrochromatography, CEC)용으로 사용될 수 있다.

최근 실리카 마이크로컬럼은 컬럼 전체가 프릿 기능을 동시에 가지는 모노 리트형 컬럼으로 신속히 발전하고 있다. 몇 편의 총설 논문(Vissers 등, J. Chromatogr. A, 1999, 856, 117-143; Jinno 등, Trends in Analytical Chemistry, 2000, 19, 664-675; Bartle 등, J. Chromatogr. A, 2000, 892, 279-290)에 그 내용이 상세히 소개되고 있고, 또한 이에 관련된 다양한 특허도 나타나고 있다. 일예로, 분말 정지상이 충전된 실리카모세관 컬럼의 입구 및 출구 부근만 열적처리를 하여 영구고정된 프릿을 제조하는 방법이 문헌에 소개되었다(Boughtflower 등, Chromatographia, 1995, 40, 329; Smith 등, Chromatogrphia, 1994, 38,649).

미합중국특허 제5,858,241호(1999)에서는 이러한 개념을 활용하여 실리카모세관 컬럼에 분말 정지상을 충전하고, 고리형 전기가열장치로 충전물의 다공성 분말 구조를 유지한 채 전체 충전물을 소결 접착시키는 방법을 제시하였다.

미합중국특허 제6,136,187호(2000)에서는 정지상 분말, 물, 알코올 등 용매, 그리고 금속 알콕사이드(metal alkoxide)의 혼합 분산용액을 주사기로 실리카모세관 내에 넣고 진공을 걸고 열적 처리를 하여 모노리트를 형성하는 방법을 제안하였다.

최근 많은 관심을 끌고 있는 것으로서 컬럼 충전재 전체가 정지상이자 동시에 거대한 프릿으로 작용하는 모노리트 컬럼은 자체 장점과 더불어 또한 많은 문제점도 내포하고 있다. 내경이 0.5 mm 이하이고 주로 실리카모세관을 사용하는 마이크로 컬럼에서는 모노리트의 제조가 상대적으로 용이하지만, 모노리트 제조 공정과 모노리트 제조후 미반응 물질 및 미세 채널 생성을 위하여 첨가한 용매의 세척 제거에 많은 시간과 고급 인력의 노동력이 소모되어야 한다.

더구나 이러한 모노리트의 제조 재현성은 아직까지 확인되지 않고 있어 파일로트 스케일(pilot scale) 또는 산업 스케일(industrial scale)에 적용하기에는 아직 부족하다.

마이크로컬럼 또는 모세관 전기 크로마토그래피 컬럼용 모노리트는 무기고분자형과 유기고분자형 두 가지가 있으며, 일반적으로 모노머 혼합물과 중합촉매, 그리고 생성 고분자를 녹이지 않는 용매(porogen)를 섞어서 용액을 만들고 이를 관 안에 넣은 다음 온도를 올리는 등의 방법으로 중합을 진행시키고, 마지막으로 용매와 미반응 모노머를 씻어 냄으로써 제작한다.

무기고분자형 모노리트는 실리카 형이 주종을 이루고 있으며(Bartle 등, J. Chromatogr. A, 2000, 892, 279-290; Tang 등, J. High Resolut. Chromatogr., 2000, 23, 73), 유기고분자형은 스티렌-디비닐벤젠(styrene-divinylbenzene)계 공중합체(Gusev 등, J. Chromatogr. A, 1999, 855, 273-290), 메타크릴레이트(methacrylate)계 공중합체(Peters 등, Anal. Chem., 1988, 70, 2296; Coufal 등, J. Chromatogr. A., 2002, 946, 99-106), 아크릴아미드(acrylamide)계 공중합체(Fujimoto 등, J. Chromatogr. A., 1995, 716, 107; Hoegger 등, J. Chromatogr. A., 2001, 914, 211-222) 등이 있다.

모세관 전기이동법(capillary electrophoresis, CE) 또는 모세관 전기이동 크로마토그래피(capillary electrochromatography, CEC)는 그 뛰어난 크로마토그래피 분리효율로 잘 알려져 있다. 모세관 전기이동법의 단점은 중성분자들을 분리할 수 없다는 것과 주입할 수 있는 시료의 양에 제한이 있다는 것인데, 이러한 문제점 들은 정지상을 도입하는 방법(모세관 전기이동 크로마토그래피)에 의하여 극복되었다. 그러므로 모세관 전기이동 크로마토그래피는 고성능 액체크로마토그래피 (high performance liquid chromatograph, HPLC)의 용질분배 기능과 모세관 전기이동법의 높은 분리효율을 결합시킨 유망한 방법이다.

분자각인고분자(molecule imprinted polymer, MIP) 기술은 3차원적인 가교고분자로 구성된 유기모노리트 골조에 각인분자를 삽입시키는 기술이다. 즉 각인분자를 기능성모너머, 가교모노머, 중합개시제로 이루어진 모노머 혼합물과 함께 중합용매에 녹여 가열하면 모노리트 구조의 고분자가 생성되는데, 추후 각인분자를 세척하여 제거하면 이 고분자는 그 각인분자의 빈 공간을 영구적으로 내포하게 된다. 한 쌍의 광학 이성체 중의 하나를 각인분자로 해서 만든 고분자를 크로마토그래피 정지상으로 사용하면 그 한 쌍의 광학이성체는 정해진 용리순서에 따라 분리된다. 각인된 이성체가 나중에 용리된다. 분자각인고분자의 분자인식 능력은 고성능 액체크로마토그래피와 모세관 전기이동 크로마토그래피 분야에서 널리 활용되고 있다.

분자각인 고분자 - 모세관 전기이동 크로마토그래피(MIP-CEC)의 다양한 기술은 몇 개의 총설 논문(P. Spegel 등, Electrophoresis 2003, 24, 3892; C. Liu 등, Electrophoresis 2004, 25, 3997; Z. Liu, 등, Electrophoresis 2007, 28, 127)에 잘 소개되어 있다.

특히 열린구조형(open tubular, OT) 분자각인고분자 - 모세관 전기이동 크로마토그래피(OT MIP-CEC)가 낮은 컬럼 압력과 안정한 전기삼투흐름(elctroosmotic flow) 등의 장점으로 인하여 관심을 받고 있다. OT MIP-CEC는 Bruggermann 등의 연구(O. Bruggermann 등, J. Chromatogr. A 1997, 781, 43)에서 처음 소개되었고, 그 후 몇 몇 연구(Z.J. Tan 등, Electrophoresis 1998, 19, 2055; L. Schweitz 등, Anal. Chem. 2002, 74, 1192; Y. Huang 등, Electrophoresis, 2004, 25, 554-561)에서 명맥을 유지해왔다. 그러나 본 발명에서처럼 뛰어난 분리능과 분리효율을 보이는 결과는 보고된 바 없다.

CEC가 높은 분리효율을 주는 것으로 알려져 있지만, 사실 아직 이론단수 백만 이상을 보여주는 CEC(MIP-CEC 포함)는 문헌(특허 포함)에 보고된 바 없다. Eeltink 등(Eeltink, S. 등, Electrophoresis 2006, 27, 4249-4256)이 짧은 OT-CEC 컬럼을 만들어 미터당 400,000의 이론단수를 얻은 보고가 있고, Huang 등(Huang, X. 등, J. Chromatogr. A, 1999, 858, 91-101)이 내경 20 마이크론인 OT-CEC 컬럼을 만들어 미터당 500,000을 약간 상회하는 이론단수를 보고한 것이 최고의 기록이다. 오히려 고성능 액체크로마토그래피에서 내경 10 마이크론이고 긴(3-4 m) OT 마이크로컬럼을 이용하여 이론단수 백만을 상회하는 결과를 보여준 경우 (Swart, R. 등, J. Chromatogra. A, 1995, 689, 177-187)가 있다.

MIP-CEC 기술의 한 중대한 문제점은 각인분자가 바뀔 때마다 MIP 반응용액의 조성과 중합조건, 그리고 MIP 컬럼의 크로마토그래피 분리조건까지 모두 새로이 최적화하여 한다는 것이며 이제까지 한 그룹의 각인 분자들에 공통적으로 쓰일 수 있는 일반화된 방법의 개발 예가 보고된 바 없다.

본 발명의 목적은 다공성 분자각인고분자 박막을 형성시키기 위한 특수 중합혼합물의 조성을 이용한 열린구조형 실리카모세관 컬럼의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다공성 분자각인고분자 박막을 실리카모세관 내벽에 형성시켜 제조한, 분리효율이 매우 뛰어나고 안정적인 전기삼투흐름을 주는 열린구조형 실리카모세관 컬럼을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 여러 보편적인 각인분자, 특히 카르복시기를 지닌 각인분자에 대하여 상기 열린구조형 실리카모세관 컬럼을 활용하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 비키랄분리 전용의 컬럼을 만들 목적으로, 본 발명의 방법을 그대로 사용하되, 중합혼합물에서 각인분자를 배제하고 나머지는 동일하게 하여 제조한 열린구조형 모세관 컬럼을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

실리카모세관 내벽에 이중결합 리간드를 부착시키는 단계(제1단계):

기능성 모노머, 강산성 모노머, 가교 모노머, 각인분자 및 중합개시제를 포함하는 모노머혼합물을, 수소결합성 용매 및 비수소결합성 용매로 구성된 혼합용매에 용해시켜 중합혼합물을 제조한 후, 상기 실리카모세관에 채우는 단계(제2단계);

상기 중합혼합물이 채워진 실리카모세관의 양끝을 봉하고 가열하여 중합시키는 단계(제3단계); 및

상기 중합이 완료된 실리카모세관 컬럼을 세척하는 단계(제4단계)

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제조방법에서 상기 모노머혼합물은 기능성 모노머 1몰에 대하여, 강산성 모노머 0.05-0.3몰, 가교 모노머 2.0-6.0몰, 각인분자 0.1-0.4몰 및 중합개시제 0.05-0.5몰을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 혼합용매는 비수소결합성 용매 80-95 부피% 및 수소결합성 용매 5-20 부피%로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 수소결합성 용매는 C1 내지 C10의 알코올류를 사용하며, 상기 비수소결합성 용매로는 아세토니트릴, 클로로포름, 염화메틸렌, 사염화탄소, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 테트라클로로에탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 디에틸에테르, 메틸아세테이트 또는 에틸아세테이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 제조방법에서 상기 모노머혼합물은 혼합용매 100 중량부에 대하여 5-20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 범위를 벗어나 소량으로 혼합용매가 포함되면 중합혼합물을 충분히 용해시킬 수 없는 반면, 과량으로 혼합용매가 포함되면 경제성 제고에 문제가 야기될 수 있다.

상기 기능성 모노머로는 메타크릴산, 아크릴산, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 부틸아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 아크릴계 모노머를 사용 하며, 상기 강산성 모노머로는 술폰산기 또는 인산기를 지닌 모노머로서, 예를들어 4-스틸렌술폰산, 알릴술폰산, 메탈릴술폰산, 비닐술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 등을 사용할 수 있다.

또한, 가교 모노머로는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 트리메틸프로판트리메타크릴레이트, 아크릴이소시아누레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐디아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.

상기 각인분자로는 산성주형분자 또는 카르복시기를 포함하는 주형분자를 사용하며, 예를들어 케토프로펜(화학식 1), 이소프로펜(화학식 2), 나프록센(화학식 3), 플루비프로펜(화학식 4), 만델산(화학식 5), 3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복시산[3-(benzoylcarbonyl)-4-oxazolidine carboxylic acid; 화학식 6], 오플록사신(화학식 7) 등과 같은 하기 화합물들을 사용할 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

또한, 상기 중합개시제로는 아조비스이소부틸로니트릴 또는 아조비스디메틸발레로니트릴과 같은 아조계 개시제; 벤조일퍼록사이드 또는 라우로일퍼록사이드와 같은 유기 퍼록사이드; 과황산칼륨 및 과황산암모늄과 같은 수용성 개시제 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 얻어진 실리카모세관 컬럼을 제공한다. 상기 실리카모세관 컬럼의 내경이 20-200μm이고 컬럼의 길이가 25-500cm이며, 컬럼의 내벽에 두께가 0.1-15μm인 다공성 모노리트 분자각인고분자 박막이 형성되며, 보다 바람직하게는 컬럼의 내경이 50-100μm이고 컬럼의 길이가 30-100cm이며, 컬럼의 내벽에 두께가 1-4μm인 다공성 모노리트 분자각인고분자 박막이 형성된다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에서 사용한 중합혼합물의 조성 중에서 각인분자만 제외하고, 그 외의 나머지 과정은 동일한 방법으로 하여, 비키랄 분리분석 전용의 목적으로 실리카모세관 컬럼을 제조할 수 있다.

즉, 본 발명은 실리카모세관 내벽에 이중결합 리간드를 부착시키는 단계(제1단계):

기능성 모노머 1몰에 대하여, 술폰산기 또는 인산기를 지닌 강산성 모노머 0.05-0.3몰, 가교 모노머 2.0-6.0몰 및 중합개시제 0.05-0.5몰을 포함하는 모노머 혼합물을, 비수소결합성 용매 80-95 부피% 및 수소결합성 용매 5-20 부피%로 구성된 혼합용매에 용해시켜 중합혼합물을 제조한 후, 상기 실리카모세관에 채우는 단계(제2단계);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비키랄분리 전용의 실리카모세관 컬럼의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 내벽에 다공성 모노리트 구조로 분자각인고분자 박막이 형성된 모세관 컬럼을 제공한다.

본 발명에 따른 모세관 컬럼은 내경이 20-200 μm이고 길이가 25-500 cm의 범위에 걸쳐 만들 수 있으며 그 내벽에 형성되는 분자각인고분자 박막의 두께는 0.1-15 μm이다. 보다 바람직하게는, 모세관 컬럼의 내경이 50-100 μm이고 길이가 30-100 cm, 그리고 분자각인고분자 박막의 두께는 1-4 μm인 것이 제조의 재현성과 사용의 편이성에서 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 열린구조형 분자각인고분자(MIP) 실리카모세관 컬럼은, 울퉁불퉁한 다공성 구조로 고분자 박막이 형성되어 물질전달이 원활하고 빠르기 때문에, 예를들어 1 m 컬럼에 대하여 이론단수가 백만을 넘을 정도로 분리효율이 매우 뛰어난 성능을 보인다. 또한 박막의 울퉁불퉁한 다공성 구조는 각인분자 및 잔류 미반응 물질의 세척제거에도 매우 효율적이어서, 다른 형태의 MIP 컬럼에서 흔히 일어나는 문제, 즉 잔류 각인분자 및 불순물이 지속적으로 서서히 유출되어 분석을 방해하는 현상 즉 블리딩(bleeding)이 본 발명에서 제조한 컬럼에서는 나타나지 않는다.

또한, 본 발명에 의한 다공성 모노리트 박막 정지상은 각인분자의 키랄 분리 뿐만 아니라 보통 분자들의 일반적 분리에도 높은 분리효율을 보이므로, 불순물이 섞인 광학이성체 시료 분석에서도, 다른 불순물을 제거하는 별도의 전처리 과정 없이, 광학 이성체 성분들과 기타 일반 성분들을 동시에 분리분석할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 열린구조형 모세관 컬럼은 그 제조 재현성이 매우 뛰어난 장점도 있으며, 아울러 열린 구조의 특성상 컬럼에 걸리는 압력이 매우 낮기 때문에 길이가 긴 컬럼을 제조하여 분리효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 예를들어 3 m 컬럼을 제조하여 아세톤에 대한 이론단수로 삼백만이라는 결과를 얻은 바 있다.

또한, 본 발명은 모세관 전기이동 크로마토그래피에서 분리효율이 뛰어나고 안정적인 전기삼투흐름을 주는 다공성 모노리트 분자각인 고분자 박막을 실리카 모세관 내벽에 재현성 있게 형성하기 위하여 고안한 특수 중합혼합물의 조성을 제공한다.

본 발명에 의한 중합혼합물의 첫째 특징은, 강한 산성 작용기를 지닌 강산성 모노머를 첨가하는 것이다. 이는 모세관 전기이동 크로마토그래피에서 부분적으로 음전하를 띄어 전기삼투흐름의 방향과 반대쪽 방향으로 이동도를 가지는 산성 분석 분자를 용리시킬 수 있는 강하고 안정적인 전기삼투흐름을 주는 정지상을 구현하기 위한 것이다.

이러한 산성 작용기로는 슬폰산기(-SO₃H)나 인산기 등이 있으나 더 강산으로 작용하는 술폰산기가 보다 바람직하다. 이러한 용도로는 강한 산성 작용기와 이중결합을 함께 가지는 모든 모노머가 다 사용 가능하나 더욱 바람직하게는 벤젠고리 또는 다핵성 방향족 작용기를 가진 모노머가, MIP-분석분자 간 특수상호작용을 강화시켜 분리능을 향상시킬 수 있다는 점에서, 보다 바람직하다. 그 한 전형적인 예로 4-스틸렌술폰산(4-styrenesulfonic acid, 4-SSA)이 있다.

본 발명에 의한 중합혼합물의 둘째 특징은, MIP용 모노머혼합물을 용해시키기 위한 용매로서, 비수소결합성(aprotic) 용매 예를들어, 아세토니트릴 또는 톨루엔 등을 주용매로 사용하고, 수소결합성 용매 예를들어, 알코올 등을 보조용매로 소량(부피비로 5-20%) 첨가하는 것이다. 이렇게 혼합용매를 사용하는 것은 중합혼합물의 일성분인 강산성 모노머의 용해도가 비수소결합성 용매에 대하여 매우 낮아서 그 용해도를 증가시키기 위한 것인데, 부수적으로 다공성이고 울퉁불퉁한 물성의 MIP 박막을 재현성있게 안정적으로 형성하는 데에도 기여하는 것으로 보인다.

본 발명에 의한 중합혼합물의 셋째 특징은, 혼합용매에 대한 모노머혼합물의 함량 비율을 종래 방법에 비하여 대폭 낮게 예를들어, 혼합용매 100 중량부에 대하여 모노머혼합물을 5-20 중량부로 포함시킨 것이다. 만약, 상기 범위를 벗어나 소량 또는 과량으로 모노머혼합물을 포함하는 경우에는 모세관의 막힘이 없이 열린 구조형의 다공성 MIP 박막을 재현성있게 제조하고자 하는 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.

본 발명에 의한 중합혼합물의 넷째 특징은, 본 조성을 사용하면 각인분자를 다양한 다른 광학 이성체 각인분자로 대체하여도 마찬가지로 분리효율이 뛰어난 결과를 준다. 즉 여러 각인분자에 대하여 일반적으로 사용될 수 있는 방법이다.

본 발명에서 사용된 중합혼합물에 있어서, 상기 기능성 모노머는 이미 일반적으로 공지된 물질들 중에서 선정하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 본 발명에서 특히 산성 또는 카르복시기를 가진 각인분자들을 주로 고려하므로, 산성 모노머가 더 바람직하며 예를들어, 메타크릴산(methacrylic acid, MAA) 등이 있다.

또한, 가교 모노머도 이미 일반적으로 공지된 물질들 중에서 선정하여 사용할 수 있으며 예를들어, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(ethyleneglycol dimethacrylate, EDMA) 등이 있다. 본 발명에서 가교모노머는 기능성모노머에 비하여 몰비로 2.0-6.0배 사용하며, 강산성 모노머는 기능성모노머에 비하여 몰비로 0.05-0.30배 사용하고, 각인분자는 기능성모노머에 비하여 몰비로 0.1-0.4배 사용한다. 또한, 중합개시제로는 일반적으로 공지된 물질들 중에서 선정할 수 있으며 예로 AIBN(azobisisobutyronitrile) 등이 있고, 기능성모노머에 비하여 몰비로 0.05-0.5배 사용한다.

본 발명에 따른 제조방법의 제1단계는 문헌(S. Hjerten 등, J.Chromatogr. 1985, 347, 191)에 공지된 방법대로 수행한다. 즉 실리카 모세관에 1M NaOH 용액을 6 시간 동안 채우고, 물, 0.1 M HCl, 물, 아세톤의 순서로 잘 씻고 질소 기류를 통과시켜 건조시킨 다음, 4 μL의 메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란(methacryloxypropyl trimethoxysilane)을 1mL의 6mM 초산수용액에 녹여 모세관 에 채우고 6시간 그대로 두어 반응시킨 후, 메탄올로 철저하게 세척해내고 질소기류로 말린다.

다음으로, 제2단계는 본 발명에 따른 특수 조성의 MIP 중합혼합물을 만들어 상기 제1단계에서 제조된 실리카 모세관에 채우는 단계이다.

본 발명에 의한 MIP 중합혼합물은, 첫째 강한 산성의 작용기를 가진 모노머를 첨가하고, 둘째, 소량 예를들어, 부피비로 5-20%의 수소결합성 용매를 비수소결합성 주용매에 첨가하며, 셋째, 모노머혼합물의 용매에 대한 비율을 중량비로 5-20% 정도로 낮게 한다. 또한, 가교모노머는 기능성모노머에 대하여 몰비로 2.0-6.0 배, 강산성 모노머는 기능성모노머에 비하여 몰비로 0.05-0.30 배, 각인분자는 기능성모노머에 비하여 몰비로 0.1-0.4 배, 그리고 중합개시제는 기능성모노머에 비하여 몰비로 0.05-0.5 배 사용한다.

다음으로, 제3단계는 상기 중합혼합물이 채워진 실리카 모세관의 양끝을 봉하고 가열하여 중합시키는 단계이다.

제2단계에서 준비한 중합혼합물은 질소로 10-30 분 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터를 매단 주사기로 모세관에 채운다. 모세관의 양 끝을 GC용 고무마개(septum)로 봉하고 40-60℃ 항온수조에 넣어 3-12 시간 반응시킨다.

다음으로, 제4단계는 중합이 완료된 MIP 모세관 컬럼에 세척용액을 흘려 세척하는 단계이다.

메탄올과 초산이 부피비로 9대1로 섞인 혼합용매로 분당 1-10 μL의 유속으로 철저하게 씻고, 이어서 아세토니트릴로 마찬가지 유속으로 씻고, 마지막으로 CEC 용리액으로 씻는다.

이렇게 만든 컬럼은 그 내벽에 울퉁불퉁한 표면을 갖는 다공성 MIP 박막을 이루게 되어 분리능과 분리효율이 매우 뛰어난 결과를 준다. 또한 각인분자만 다른 분자로 바꾸고 나머지 조성을 그대로 둔 채로 컬럼을 만들어도 다양한 각인분자(산성 분자 또는 카르복시기를 가진 분자)에 대하여 분리능이 우수한 컬럼을 줌으로써 본 발명이 산성분자 또는 카르복시기를 가진 각인분자에 대하여 일반화된 MIP 컬럼 제조 방법임을 보여 주며, 더불어 컬럼 제조의 재현성도 매우 우수하다. 또한 본 발명에 따른 컬럼은 광학이성체의 키랄분리뿐만 아니라 일반 분석용질의 비키랄분리에서도 뛰어난 분리능과 분리효율을 보여준다.

본 발명에 따르면, 실리카 튜빙 내벽 표면에 주형분자가 각인되고 열린구조형으로 제조되는 분자각인고분자 박막을 형성한 실리카모세관 컬럼은 그 제조재현성이 뛰어나고 현재까지 MIP 또는 CEC 분야에서 알려진 키랄 및 비키랄 분리의 어떤 경우와 비교해서도 훨씬 우수한 분리효율을 보일 뿐만 아니라, 또한 매우 세척이 용이한 구조의 박막을 생성함으로써 기존 MIP 컬럼들의 심각한 문제점이었던 블리딩 현상이 없다는 장점을 지녔으며, 더불어 중합혼합물 중 주형분자만 바꾸고 나머지 조성은 그대로 두고 반응시킬 경우 그 새 각인분자에 해당하는 분석시료의 분리에도 마찬가지로 우수한 분리효율을 보임으로써 여러 주형분자에 대하여 일반적인 MIP 모세관 컬럼의 제조방법이라는 발명의 효과를 가지므로, 대량생산이 가능한 새로운 키랄/비키랄 분리 겸용의 고효율 CEC 컬럼으로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 짧은 S-케토프로펜 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

내경 50 μm, 외경 365 μm인 실리카모세관에 1M NaOH 용액을 6 시간 동안 채우고, 물, 0.1 M HCl, 물, 아세톤의 순서로 잘 씻고 질소 기류를 통과시켜 건조시킨 다음, 4 μL의 메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란(methacryloxypropyl trimethoxysilane)을 1mL의 6mM 초산수용액에 녹여 모세관에 채우고 6시간 그대로 두어 반응시킨 후, 메탄올로 철저하게 세척해내고 질소기류로 말렸다.

다음 S-케토프로펜 5.16 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA (ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

모세관 양 끝을 GC용 고무마개로 봉하고 모세관을 50 ℃ 항온수조에 넣고 4 시간 동안 반응시켰다. 그 후 즉시 메탄올과 초산이 9 대 1의 부피비로 섞인 용매로 철저하게 세척하고 다시 아세토니트릴로 세척한 다음 마지막으로 CEC 용리액으로 씻었다. 모세관 출구 끝에서 8.4 cm 위치에 외피 고분자 막을 태워 제거함으로 써 자외선 검출창을 만들었다. 이 컬럼의 전체 길이는 36.4 cm이고 컬럼 입구에서 검출창까지 유효길이는 28.0 cm이었다.

도 1 및 도 2를 참조하여 상기 방법에 의해 얻어진 모세관 단면을 살펴보면, 분자각인고분자 막은 다공성이고 울퉁불퉁한 표면을 지녔으며 그 두께가 1-4 μm 임을 알 수 있다.

이 컬럼에 대하여 크로마토그래피 분리능(resolution)을 극대화하는 최적화를 한 결과는 도 3과 같다. 초산나트륨 완충용액 시스템에서는 60/40(부피비) 아세토니트닐/ pH 3.0 50mM 초산나트륨 용리액에서 그리고 CEC 전압 +15 kV에서 최적화되었으며(도 3의 A) 이때 R-, S- 케토프로펜의 분리능은 9.5였다.

포름산나트륨 완충용액 시스템에서는 70/30(부피비) 아세토니트릴/ pH 3.5 50mM 포름산나트륨 용리액에서 그리고 CEC 전압 +15 kV에서 최적화되었으며(도 3의 B), 이때 R-, S- 케토프로펜의 분리능은 10.5였다. 이러한 결과는 이제까지 문헌에 알려진 어떤 MIP 키랄 분리능보다 뛰어난 결과이다.

또, 이 컬럼은 그 분석 감도도 매우 뛰어났다. 상업적으로 구매한 S-케토프로펜(도 4 중 Sample 1) 중에 존재하는 미량의 R-케토프로펜의 함량 분석을 한 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 맨 앞의 봉우리가 아세톤이고, 그 다음 봉우리가 R-케토프로펜, 그리고 마지막으로 용리되는 봉우리가 S-케토프로펜이다. 다른 표준시료들의 결과와 비교하여 R-케토프로펜의 함량은 0.04% 인 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 의한 컬럼의 제조 재현성도 매우 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 컬럼에 의해서 얻은 여러 최적화 과정 중의 이론단수, 분리능, 선택계수 자료 와 그 자료의 3 배치의 컬럼에 대한 재현성이 표 1에 요약되어 있다.

파라미터 ^a		이론단수 (N/m) ^b	분리능 (R)	선택계수 (α)
pH	3 3.5 4 4.5 5	14700 ± 130 (0.9%) 12500 ± 80 (0.7%) 128600 ± 670 (0.5%) 21000 ± 200 (0.9%) 126500 ± 500 (0.4%) 14500 ± 100 (0.7%) 141000 ± 460 (0.3%) 12300 ± 130 (1.0%) nd	3.1 ± 0.05 (1.9%) 10.5 ± 0.10 (1.0%) 6.2 ± 0.10 (1.6%) 6.0 ± 0.13 (2.2%) nd	4.0 ± 0.07 (1.9%) 3.9 ± 0.04 (1.1%) 1.6 ± 0.04 (1.7%) 1.1 ± 0.03 (2.2%) nd
아세토 니트릴 함량(%)	50 60 70 80	68000 ± 480 (0.7%) 3500 ± 50 (1.5%) 83200 ± 200 (0.2%) 19600 ± 100 (0.5%) 128600 ± 670 (0.5%) 21500 ± 200 (0.9%) 100700 ± 300 (0.3%) 16700 ± 100 (0.6%)	4.5 ± 0.09 (2.0%) 7.5 ± 0.12 (1.6%) 10.5 ± 0.10 (1.0%) 4.4 ± 0.06 (1.5%)	2.1 ± 0.07 (3.3%) 3.7 ± 0.04 (1.1%) 3.9 ± 0.04 (1.1%) 1.3 ± 0.04 (2.7%)
버퍼농도 (mM)	10 25 50 75	47400 ± 180 (0.4%) 5600 ± 70 (1.3%) 70400 ± 400 (0.6%) 13600 ± 130 (0.9%) 128600 ± 670 (0.5%) 21500 ± 200 (0.9%) nd	3.4 ± 0.04 (1.2%) 4.7 ± 0.05 (1.2%) 10.5 ± 0.10 (1.0%) nd	1.2 ± 0.03 (2.5%) 1.7 ± 0.06 (3.5%) 3.9 ± 0.04 (1.1%) nd

a. 다른 파라미터는 최적 조건으로 함 (pH;3.5, 아세토니트릴 함량 :70%, 포름산나트륨 농도;50mM).

b. Nr; R-케토프로펜 이론단수(윗줄), Ns; S-케토프로펜 이론단수(아랫줄).

<실시예 2> 길이가 긴 S-케토프로펜 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

내경 50 μm, 외경 365 μm인 실리카 모세관을 1, 2, 3 m 크기로 절단하여 각각 실시예 1과 같은 과정으로 이중결합 리간드 부착 처리를 하였다.

다음 S-케토프로펜 5.16 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

모세관 양 끝을 GC용 고무마개로 봉하고 모세관을 50℃ 항온수조에 넣고 4 시간 동안 반응시켰다. 그 후 즉시 메탄올과 초산이 9 대 1의 부피비로 섞인 용매로 철저하게 세척하고 다시 아세토니트릴로 세척한 다음 마지막으로 CEC 용리액으로 씻었다. 모세관 출구 끝에서 8.4 cm 위치에 외피 고분자 막을 태워 제거함으로써 자외선 검출창을 만들었다.

상기 컬럼들에 대해서는 최대의 컬럼 분리효율(이론단수)을 주는 조건으로 최적화하였고, 92/8 (부피비) 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨 용리액에서 그리고 CEC 전압 +30 kV에서 최대 분리효율을 보여 주었으며, 그 결과를 도 5 및 도 6과 표 2에 나타내었으며 현재까지 MIP 또는 CEC 분야에서 문헌 또는 특허에 보고된 어떤 경우보다 우수한 이론단수 결과를 보여 주었다.

또 상기 컬럼들은 R-, S- 케토프로펜에 대한 키랄분리 뿐만 아니라 다른 프로펜 용질들의 비키랄 분리에도 뛰어난 성능을 보여 주었다. 모든 컬럼에서 S-케토프로펜을 제외한 모든 용질에 대하여 이론단수 백만을 넘는 결과를 보여주었고, S-케토프로펜에 대해서도 오십만 정도의 이론단수(여전히 매우 우수한 결과)를 보여주었다.

컬럼의 길이가 늘어남에 따라 이론단수도 증가하는 결과를 나타내었지만, 1 미터당 이론단수는 컬럼 길이가 늘수록 감소하였다. 3 m 컬럼으로 아세톤에 대하여 측정한 이론단수는 삼백만이었다. 1 미터 정도의 컬럼도 충분히 좋은 분리효율을 주었기 때문에, 상업적 생산은 최대 길이 1 미터 컬럼 정도로 하는 것이 바람직하다고 사료되어 1 미터 컬럼을 3 배치 제조하여 그 재현성을 조사한 결과를 표 2에 실었으며, 상업적 가치가 충분할 정도의 재현성을 보여 주었다.

	컬럼 A (1 m)	컬럼 B (2 m)	컬럼 C (3m)
아세톤	1850000±16000(0.9%)	2510000±20000(0.8%)	3000000±29000(0.9%)
나프록센	1760000±16000(0.9%)	2010000±21000(1.0%)	2310000±30000(1.3%)
이부프로펜	1300000±12000(0.9%)	1620000±20000(1.2%)	2140000±22000(1.0%)
페노프로펜	1200000±15000(1.3%)	1540000±22000(1.7%)	1920000±29000(1.5%)
R-케토프로펜	1130000±14000(1.3%)	1790000±25000(1.4%)	2120000±30000(1.5%)
S-케토프로펜	460000±10000 (2.2%)	490000±11000(2.1%)	510000±12000(2.3%)

a. 컬럼 A (1m)의 표준편차는 3 배치의 컬럼에 대한 것이고, 컬럼 B (2m)와 C (3m)의 표준편차는 1 배치의 컬럼으로 3번 반복측정한 자료에 대한 것임.

b. 괄호 안의 값은 상대표준편차임.

<실시예 3> 길이 1 m의 S-이부프로펜 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

내경 50 μm, 외경 365 μm인 실리카 모세관을 1 m 크기로 절단하여 실시예 1과 같은 과정으로 이중결합 리간드 부착 처리를 하였다.

다음 S-이부프로펜 4.50 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

상기한 컬럼에 의한 R-, S- 이부프로펜의 키랄분리 결과가 도 7에 니타내었다. 실시예 2에서와 같은 분리조건(92/8 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨, +30 kV)을 사용하였다. R 이성체의 이론단수는 874,900이고 S 이성체의 이론단수는 272,800이며 두 이성체 간 분리능은 4.5로 S-이부프로펜 MIP 컬럼의 경우보다는 약간 못하지만 여전히 매우 우수한 결과를 나타내었다.

이부프로펜은 케토프로펜과 다른 pKa 값을 가지므로 S-이부프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건은 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건과 약간 다를 수 있으나 본 실시예에서는 비슷한 각인분자에 대한 일반화된 분리조건의 가능성을 조사하는 의미에서 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건을 그대로 사용하였고, 그 가능성을 확인하였다.

<실시예 4> 길이 28 cm의 S-나프록센 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

내경 50 μm, 외경 365 μm인 실리카 모세관을 36.4 cm 크기로 절단하여 실시예 1과 같은 과정으로 이중결합 리간드 부착 처리를 하였다.

다음 S-나프록센 4.16 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

모세관 양 끝을 GC용 고무마개로 봉하고 모세관을 50℃ 항온수조에 넣고 4 시간 동안 반응시켰다. 그 후 즉시 메탄올과 초산이 9대 1의 부피비로 섞인 용매로 철저하게 세척하고 다시 아세토니트릴로 세척한 다음 마지막으로 CEC 용리액으로 씻었다. 모세관 출구 끝에서 8.4 cm 위치에 외피 고분자 막을 태워 제거함으로써 자외선 검출창을 만들었다.

상기한 컬럼에 의한 R-, S- 나프록센의 키랄분리 결과가 도 8에 나타내었다. 실시예 2에서와 같은 분리조건(92/8 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨, +30 kV)을 사용하였다. R 이성체의 이론단수는 185,000 (661,000/m)이고, S 이성체의 이론단수는 141,000 (505,200/m)이며 두 이성체 간 분리능은 3.4로 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 경우보다는 다소 못하지만 여전히 매우 우수한 결과를 나타내었다.

나프록센은 케토프로펜과 다른 pKa 값을 가지므로 S-나프록센 MIP 컬럼의 분리최적조건은 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건과 다를 수 있으나 본 실시예에서는 비슷한 각인분자에 대한 일반화된 분리조건의 가능성을 조사하는 의미에서 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건을 그대로 사용하였고, 그 가능성을 확인하였다.

<실시예 5> 길이 28 cm의 S-플루비프로펜 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

다음 S-플루비프로펜 4.90 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

상기한 컬럼에 의한 R-, S- 플루비프로펜의 키랄분리 결과를 도 9에 나타내었다. 실시예 2에서와 같은 분리조건(92/8 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨, +30 kV)을 사용하였다. R 이성체의 이론단수는 128,000 (457,100/m)이고, S 이성체의 이론단수는 42,800 (152,800/m)이며 두 이성체 간 분리능은 2.2로 S-ketoprofen MIP 컬럼의 경우보다는 상당히 낮지만 여전히 상당히 우수한 결과를 주었다. 플루비프로펜은 케토프로펜과 다른 pKa 값을 가지므로 S-플루비프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건은 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건과 다를 수 있으나 본 실시예에서는 비슷한 각인분자에 대한 일반화된 분리조건의 가능성을 조사하는 의미에서 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건을 그대로 사용하였고, 그 가능성을 확인하였다.

<실시예 6> 길이 28 cm의 S-만델산 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

다음 S-만델산 3.10 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

상기한 컬럼에 의한 R-, S- 만델산의 키랄분리 결과를 도 10에 나타내었다. 실시예 2에서와 같은 분리조건(92/8 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨, +30 kV)을 사용하였다. R 이성체의 이론단수는 49,000 (175,000/m)이고, S 이성체의 이론단수는 14,800 (53,000/m)이며 두 이성체 간 분리능은 1.2로 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 경우보다는 상당히 못하지만 여전히 괜찮은 결과를 나타내었다. 만델산은 케토프로펜과 다른 pKa 값을 가지므로 S-만델산 MIP 컬럼의 분리최적조건은 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건과 다를 수 있으나 본 실시예에서는 비슷한 각인분자에 대한 일반화된 분리조건의 가능성을 조사하는 의미에서 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건을 그대로 사용하였다. 만델산은 카르복시기 옆 탄소에 히드록시기가 있어서 분자내 수소결합이 가능하여 MIP 동공과의 상호작용이 대폭 약화되고 따라서 키랄분리능이 매우 저하될 것으로 예상하였지만 그런대로 우수한 분리능을 확인하였다.

<실시예 7> 길이 28 cm의 S-3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산[S-3-(benzoylcarbonyl)-4-oxazolidine carboxylic acid] MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

다음 S-3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산[S-3-(benzoylcarbonyl)-4-oxazolidine carboxylic acid] 5.02 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

모세관 양 끝을 GC용 고무마개로 봉하고 모세관을 50℃ 항온수조에 넣고 4 시간 동안 반응시켰다. 그 후 즉시 메탄올과 초산이 9 대 1의 부피비로 섞인 용매로 철저하게 세척하고 다시 아세토니트릴로 세척한 다음 마지막으로 CEC 용리액으로 씻는다. 모세관 출구 끝에서 8.4 cm 위치에 외피 고분자 막을 태워 제거함으로써 자외선 검출창을 만들었다.

상기한 컬럼에 의한 R-, S- 3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산의 키랄분리 결과를 도 11에 나타내었다. 실시예 2에서와 같은 분리조건(92/8 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨, +30 kV)을 사용하였다. R 이성체의 이론단수는 37,100 (132,500/m)이고, S 이성체의 이론단수는 15,600 (55,600/m)이며 두 이성체 간 분리능은 2.5로 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 경우보다는 상당히 못하지만 여전히 꽤 우수한 결과를 나타내었다.

S-3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산은 케토프로펜과 다른 pKa 값을 가지므로 S-3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산 MIP 컬럼의 분리최적조건은 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건과 다를 수 있으나 본 실시예에서는 비슷한 각인분자에 대한 일반화된 분리조건의 가능성을 조사하는 의미에서 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 분리최적조건을 그대로 사용하였고, 그 가능성을 확인하였다.

<실시예 8> 길이 28 cm의 S-오플록사신 MIP 모세관 컬럼의 제조와 그 성능 조사

다음 S-오플록사신 3.10 mg, MAA(methacrylic acid) 8.2 μL, EDMA(ethylene glycol dimethacrylate) 59 μL, 4-SSA(4-styrenesulfonic acid) 2.0 mg, AIBN(azobisisobutyronitrile) 3.5 mg을 아세토니트릴(acetonitrile) 0.9 mL와 2-프로판올(2-propanol) 0.1 mL로 이루어진 혼합용매에 녹이고 10분 이상 질소로 퍼지하여 산소를 제거하고 0.2 μm 멤브레인 필터가 달린 시린지로 상기 이중결합 처리된 모세관에 채웠다.

상기한 컬럼에 의한 R-, S- 오플록사신의 키랄분리 결과를 도 12에 나타내었다. 실시예 2에서와 같은 분리조건(92/8 아세토니트릴/ pH 3.5 60mM 초산나트륨, +30 kV)에서는 분리효율이 매우 저조하였기 때문에 용리조건을 바꾸었다. 용리액의 pH는 7.0일 때 최적의 결과를 주었고 새로운 최적의 분리조건(85/15 아세토니트릴/ pH 7.0 60mM 초산나트륨, +30 kV, 도 12의 C)에서 R 이성체의 이론단수는 123,000 (439,700/m)이고, S 이성체의 이론단수는 49,900 (178,500/m)이며 두 이성체 간 분리능은 4.0로 S-케토프로펜 MIP 컬럼의 경우보다는 약간 못하지만 여전히 우수한 결과를 나타내었다.

오플록사신의 구조는 케토프로펜과 비교하여 매우 다르지만, 상기한 바대로 혼합물 조성에서 각인분자만 바꾸고 나머지는 그대로 하여 만든 컬럼에서도, 용리조건만 별도로 최적화하면 우수한 키랄분리를 얻을 수 있음을 확인하였다.

도 1은 본 발명에 따른 열린구조형 MIP 모세관 컬럼의 단면 전체 SEM (주사전자현미경) 사진;

도 2는 본 발명에 따른 열린구조형 MIP 모세관 컬럼의 단면 확대 SEM (주사전자현미경) 사진;

도 3은 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-케토프로펜 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-케토프로펜 분리 (A: 초산나트륨 버퍼 시스템, B: 포름산나트륨 버퍼 시스템);

도 4는 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-케토프로펜 MIP 모세관 컬럼에 의한 상업용 S-케토프로펜 (Sample 1) 중의 미량 R-케토프로펜 (가운데 봉우리) 함량 (0.04%) 결정 결과;

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 S-케토프로펜 MIP 컬럼으로 분리한 아세톤(acetone; 1), 라세미 나프록센(naproxen; 2), 라세미 이부프로펜(ibuprofen; 3), 라세미 페노프로펜(fenoprofen; 4), R-케토프로펜(R-ketoprofen; 5), S-케토프로펜(S-ketoprofen; 6) 봉우리 모습 (A: 1 m 컬럼, B: 2 m 컬럼, C: 3 m 컬럼);

도 6은 도 5 중에서 1 m 컬럼(A)에 의한 분리결과의 확대 모습과 R-, S- 케토프로펜 봉우리에 대한 추가 확대 모습 (위편 왼쪽 구석);

도 7은 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-이부프로펜 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-이부프로펜 분리;

도 8은 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-나프록센 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-나프록센 분리;

도 9는 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-플루비프로펜 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-플루비프로펜의 분리;

도 10은 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-만델산 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-만델산의 분리;

도 11은 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-3-(벤조일카르보닐)-4-옥사졸리딘 카르복실산의 분리;

도 12는 본 발명의 일실시예에서 제조한 S-오플록사신 MIP 모세관 컬럼에 의한 R,S-오플록사신의 분리 (용리액 중 아세토니트릴 부피비, A: 70%, B: 80%, C: 85%, D: 90%)에 관한 것이다.

Claims

실리카모세관 내벽에 이중결합 리간드를 부착시키는 단계(제1단계):

기능성 모노머, 강산성 모노머, 가교 모노머, 각인분자 및 중합개시제를 포함하는 모노머혼합물을, 수소결합성 용매 및 비수소결합성 용매로 구성된 혼합용매에 용해시켜 중합혼합물을 제조한 후, 상기 중합혼합물을 상기 실리카모세관에 채우는 단계(제2단계);

상기 중합혼합물이 채워진 실리카모세관의 양끝을 봉하고 가열하여 중합시키는 단계(제3단계); 및

상기 중합이 완료된 실리카모세관 컬럼을 세척하는 단계(제4단계)

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 모노머혼합물의 조성에서 기능성 모노머 1몰에 대하여, 강산성 모노머 0.05-0.3몰, 가교 모노머 2.0-6.0몰, 각인분자 0.1-0.4몰 및 중합개시제 0.05-0.5몰을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 혼합용매는 비수소결합성 용매 80-95 부피% 및 수소결합성 용매 5-20 부피%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 모노머혼합물은 혼합용매 100 중량부에 대하여 5-20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 기능성 모노머는 메타크릴산, 아크릴산, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 부틸아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 아크릴계 모노머인 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 강산성 모노머는 술폰산기 또는 인산기를 지닌 모노머로서, 4-스틸렌술폰산, 알릴술폰산, 메탈릴술폰산, 비닐술폰산 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산으로 이루어진 군에서 선택된 모노머인 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 가교 모노머는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸프로판트리아크릴레이트, 트리메틸프로판트리메타크릴레이트, 아크릴이소시아누레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐디아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리스리톨 테트라메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 모노머인 것을 특징으로 하 는 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 얻어지는 실리카모세관 컬럼.
제 8항에 있어서, 상기 컬럼의 내경이 20-200μm이고 컬럼의 길이가 25-500cm이며, 컬럼의 내벽에 두께가 0.1-15μm인 다공성 모노리트 분자각인고분자 박막이 형성되는 것을 특징으로 하는 실리카모세관 컬럼.
실리카모세관 내벽에 이중결합 리간드를 부착시키는 단계(제1단계):

기능성 모노머 1몰에 대하여, 술폰산기 또는 인산기를 지닌 강산성 모노머 0.05-0.3몰, 가교 모노머 2.0-6.0몰 및 중합개시제 0.05-0.5몰을 포함하는 모노머 혼합물을, 비수소결합성 용매 80-95 부피% 및 수소결합성 용매 5-20 부피%로 구성된 혼합용매에 용해시켜 중합혼합물을 제조한 후, 상기 실리카모세관에 채우는 단계(제2단계);

상기 중합혼합물이 채워진 실리카모세관의 양끝을 봉하고 가열하여 중합시키는 단계(제3단계); 및

상기 중합이 완료된 실리카모세관 컬럼을 세척하는 단계(제4단계)

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비키랄분리 전용의 실리카모세관 컬럼의 제조방법.
제 10항의 제조방법에 의해 얻어지는 비키랄분리 전용의 실리카모세관 컬럼.