KR101279664B1 - 폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 제조 방법. 본 화합물은 하기 화학식을 갖는다.

RO(C₂H₄O)_nH

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 500 내지 2000 범위의 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타낸다. 이 화합물은 1 내지 1.1 범위의 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량 비를 갖는다. 이 화합물은 10 중량% 미만의 폴리에틸렌 글리콜을 함유한다. 본 방법의 요지는 비양성자성 극성 용매를 사용하는 것이다. 비양성자성 극성 용매가 폴리에테르 용매인 경우, 화합물의 n값은 100 내지 2000 범위이다.

고 분자량 폴리에틸렌 글리콜 화합물, 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물, 비양성자성 극성 용매

Description

폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 이의 제조 방법{POLYETHYLENE GLYCOL COMPOUNDS AND PROCESS FOR MAKING}

본 발명은 폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 이러한 화합물의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 좁은 분자량 분포를 갖는 고 분자량 폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 이러한 화합물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 생리학적 활성 물질의 화학적 변형에 유용하며, 이의 변형된 물질은 예를 들면, 약물 전달 시스템에서 사용가능하다.

폴리옥시알킬렌과 콘쥬게이트된 생물학적 활성 화합물은 화합물에 향상된 생체적합성을 제공할 수 있다(예를 들면, USP 5,366,735 및 USP 6,280,745 참조). 이 주제를 검토한, 잘립스키(Zalipsky)에 의한 문헌[Bioconjugate Chem., 1995, 6, pl50-165]은 폴리에틸렌 글리콜을, 생물학적 활성 화합물(예를 들면, 약물, 단백질, 펩티드 또는 효소)과 공액하여 상용가능한 용해도 특징, 감소된 독성, 개선된 표면 상용성, 증가된 순환 시간 및 감소된 면역원성과 같은 개선된 성질을 갖는 콘쥬게이트를 생성하는 생체적합성이 가장 높은 중합체 중 하나로 꼽았다.

폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 히드록실기로 종결되고, 일반적으로 화학식 HO(CH₂CH₂O)_nH로 표현되는 선형 폴리옥시알킬렌이다. 헨만슨(Henmanson)에 의한 문 헌[Chapter 15 of Bioconjugate Techniques(1996)]에 의해 논의된 바와 같이, 일반적으로 화학식 CH₃O(CH₂CH₂O)_nH로 표현되는 모노메톡시 폴리에틸렌 글리콜(mPEG)은, 전형적으로, 모노메톡시 폴리에틸렌 글리콜의 잔여 말단 히드록실기를 통해 형성된 아민 수용 유도체(예를 들면, 트리클로로-s-트리아진 활성화 mPEG)와 생물학적 활성 화합물의 아민기 사이의 커플링 반응에 의해, 대개 생물학적 활성 화합물과의 폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트를 제조하는 데 사용된다.

최근, 예를 들면, mPEG의 디올 불순물 오염 문제를 최소화하고, mPEG의 분자량을 증가시키고, 콘쥬게이트의 안정성을 증가시키기 위해 소위 "제2 세대" PEG일화 화학이 개발되었다(문헌[Roberts et al, Advanced Drug Delivery Reviews 54(2002) p459-4] 참조). 미국 특허 6,455,639(전문이 본 명세서에 참고문헌으로 인용)는 좁은 분자량 분포를 갖는 분자량이 증가된 mPEG를 기재하였다. 그러나, '639 특허에 개시된 최고 분자량은 20,861(중량 평균 분자량)이었다. 훨씬 높은 분자량, 좁은 분자량 분포의 mPEG를 이러한 물질을 제조하는 방법과 함께 발견한다면 당 분야가 한층 더 진보될 것이다.

발명의 개요

본 발명은 좁은 분자량 분산 및 낮은 디올 불순물 오염과 함께 종래 수득된 것보다 높은 분자량을 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물(예를 들면, 40,000을 초과하는 mPEG 분자량)이다. 또한, 본 발명은 이러한 물질의 제조 방법이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 하기 화학식을 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물이다.

RO(C₂H₄O)_nH

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내며 500 내지 2000 범위 내이고, 치환된 폴리에틸렌 글리콜은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는다.

또다른 실시양태에서, 본 발명은 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물이 하기 화학식을 갖는 것인 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 혼합물이다.

RO(C₂H₄O)_nH

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 첨가된 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내며 500 내지 2000 범위 내이고, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 가지고, 액체 크로마토그래피에 의해 측정시 폴리에틸렌 글리콜의 양은 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 10 몰% 미만이다.

또한, 또다른 실시양태에서, 본 발명은 (a) 화학식 R(OCH₂CH₂)_0-20OH(여기서, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타냄)로 표현되는 알코올, 알코올의 알콕시드 및 비양성자성 극성 용매를 포함하는 반응 혼합물을 형성하며, 이때 반응 혼합물은 약 80 내지 약 140 ℃ 범위의 온도에서 존재하고, 반응 혼합물의 물 농도는 10 중량 백만분율 미만이고, 알코올의 알콕시드 대 알코올의 몰비는 약 0.01 내지 약 100 범위인 단계, 및 (b) 산화에틸렌이 그 안에서 반응하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 형성하도록 상기 반응 혼합물을 산화에틸렌과 접촉시키는 단계를 포함하는, 하기 화학식으로 표시되고, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 제조 방법이다.

RO(C₂H₄O)_nY

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내며 500 내지 2000 범위 내이고, Y는 수소 또는 알칼리 금속을 나타낸다.

또한, 또다른 실시양태에서, 본 발명은 (a) 화학식 R(OCH₂CH₂)_0-20OH(여기서, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타냄)로 표현되는 알코올, 알코올의 알콕시드 및 폴리에테르 용매를 포함하는 반응 혼합물을 형성하며, 이때 반응 혼합물은 약 80 내지 약 140 ℃ 범위의 온도에서 존재하고, 반응 혼합물의 물 농도는 10 중량 백만분율 미만이고, 알코올의 알콕시드 대 알코올의 몰비는 약 0.01 내지 약 100 범위인 단계, 및 (b) 산화에틸렌이 그 안에서 반응하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 형성하도록 상기 반응 혼합물을 산화에틸렌과 접촉시키는 단계를 포함하는, 하기 화학식으로 표시되고, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 제조 방법이다.

RO(C₂H₄O)_nY

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내고 100 내지 2000 범위 내이고, Y는 수소 또는 알칼리 금속을 나타낸다.

본 발명의 상세한 설명

본 발명은 하기 화학식을 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물이다

RO(C₂H₄O)_nH

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내고 500 내지 2000 범위 내이고, 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는다. 상기 중량 및 수 평균 분자량은 크로마토그램 중 선택된 부분이 아닌 모든 중합체 피크를 기준으로 측정된다는 점이 이해되어야 한다. R이 메틸인 경우, 상기 화합물은 mPEG이다. 바람직하게는, n은 600 내지 2000 범위로 존재한다. 더욱 바람직하게는, n은 700 내지 1000 범위로 존재한다.

또다른 실시양태에서, 본 발명은 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물이 하기 화학식으로 표시되고 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖고, 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피에 의해 측정시 폴리에틸렌 글리콜의 양은 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 10 몰% 미만인 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물 및 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 혼합물이다.

RO(C₂H₄O)_nH

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 첨가된 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내며 500 내지 2000 범위 내이다. 또다시, 상기 중량 및 수 평균 분자량은 선택된 부분이 아닌 전체 크로마토그램을 기준으로 측정된다는 점이 이해되어야 한다. 바람직하게는, n은 600 내지 2000 범위로 존재한다. 더욱 바람직하게는, n은 700 내지 1000 범위로 존재한다.

바람직하게는, 폴리에틸렌 글리콜의 양은 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 5 몰% 미만이다. 더욱 바람직하게는, 폴리에틸렌 글리콜의 양은 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 2.5 몰% 미만이다. 폴리에틸렌 글리콜 측정을 위한 특수한 임계 조건 액체 크로마토그래피 방법을 이하 설명한다.

한 실시양태에서, 본 발명의 방법은 (a) 화학식 R(OCH₂CH₂)_0-20OH(여기서, R은 C_1-7 탄화수소기를 나타냄)로 표현되는 알코올, 알코올의 알콕시드 및 비양성자성 극성 용매를 포함하는 반응 혼합물을 형성하며, 이때 반응 혼합물은 약 80 내지 약 140 ℃ 범위의 온도에서 존재하고, 반응 혼합물의 물 농도는 10 중량 백만분율 미만이고, 알코올의 알콕시드 대 알코올의 몰비는 약 0.01 내지 약 100 범위인 단계, 및 (b) 산화에틸렌이 그 안에서 반응하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 형성하도록 상기 반응 혼합물을 산화에틸렌과 접촉시키는 단계를 포함하는 하기 화학식으로 표시되고, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 제조 방법이다.

RO(C₂H₄O)_nY

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내고 500 내지 2000 범위 내이고, Y는 수소 또는 알칼리 금속을 나타낸다.

또다른 실시양태에서, 본 발명의 방법은, (a) 화학식 R(OCH₂CH₂)_0-20OH(여기서, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타냄)로 표현되는 알코올, 알코올의 알콕시드 및 폴리에테르 용매를 포함하는 반응 혼합물을 형성하며, 이때 반응 혼합물은 약 80 내지 약 140 ℃ 범위의 온도에서 존재하고, 반응 혼합물의 물 농도는 10 중량 백만분율 미만이고, 알코올의 알콕시드 대 알코올의 몰비는 약 0.01 내지 약 100 범위인 단계, 및 (b) 산화에틸렌이 그 안에서 반응하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 형성하도록 상기 반응 혼합물을 산화에틸렌과 접촉시키는 단계를 포함하는 하기 화학식으로 표시되고, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 제조 방법이다.

RO(C₂H₄O)_nY

상기 식 중, R은 C_{1 -7} 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내고 100 내지 2000 범위 내이고, Y는 수소 또는 알칼리 금속을 나타낸다.

본 명세서에 정의된 비양성자성 극성 용매는 약 8을 초과하는 유전 상수를 갖는 비양성자성 용매이다. 바람직하게는, 비양성자성 극성 용매는 비스(2-메톡시에틸)에테르와 같은 폴리에테르 용매이다. 바람직하게는, 알코올은 에틸렌 글리콜의 메틸 에테르이다. 본 발명에 특히 적합한 알코올은 디에틸렌글리콜 메틸 에테르이다. 바람직하게는, 본 발명의 반응 온도는 약 90 내지 약 110 ℃ 범위(더욱 바람직하게는, 약 100 ℃)이다. 바람직하게는, 산화에틸렌은 약 2 내지 약 10 대기압 범위의 압력 하에서 기체로서 반응 혼합물과 접촉한다. 바람직하게는, 단계 (b) 종반부에서 반응 혼합물 중 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 농도는 반응 혼합물의 약 20 내지 약 80 중량% 범위이다. 더욱 바람직하게는, 단계 (b) 종반부에서 반응 혼합물 중 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 농도는 반응 혼합물의 약 40 내지 약 60 중량% 범위이다.

단계 (b) 종반부에서 반응 혼합물은 폴리에틸렌 글리콜을 함유하기 쉽다. 그러나, 본 발명의 방법에서, 반응 혼합물은 단계 (b) 종반부에서, 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 10 몰% 미만의 농도의 폴리에틸렌 글리콜을 함유하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 이러한 폴리에틸렌 글리콜의 농도는 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 5 몰% 미만이다. 가장 바람직하게는, 이러한 폴리에틸렌 글리콜의 농도는 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 2.5 몰% 미만이다. 또다시, 폴리에틸렌 글리콜 농도는 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피에 의해 측정된다.

앞서 논의한 바와 같이, 본 발명의 방법의 단계 (b) 종반부에서, 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 화학식 RO(C₂H₄O)_nY(여기서, Y는 수소 또는 알칼리 금속임)를 갖는다. RO(C₂H₄O)_nY는 실험식이고, Y는 수소 및 알칼리 금속의 혼합물일 수 있고, Y가 알칼리 금속인 경우 화합물은 해리될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

(비록 본 발명자들이 이러한 이론에 한정되지 않음을 이해해야 하지만) 바람직한 폴리에테르 비양성자성 극성 용매(예를 들면, 비스(2-메톡시에틸) 에테르)의 사용 및(또는) 바람직한 폴리에테르 알코올(예를 들면, 디에틸렌글리콜 메틸 에테르)의 사용이, 이러한 용매 및 알코올은 알코올 알콕시드의 알칼리 금속을 착화시키기 쉽기 때문에 알코올 알콕시드의 그의 해당 이온으로의 해리를 촉진시키는 것으로 이론화한다. 본 발명자들이 이론화하는(이러한 이론에 한정되고자 하는 것은 아님) 바람직한 폴리에테르 비양성자성 극성 용매의 사용으로 인한 추가의 이점은 성장하는 중합체 쇄에 대한 용매의 유사한 성질로 인해 고 분자량 중합체의 획득을 더 촉진한다는 점이다.

분자량 분포의 경우, (또한, 비록 본 발명자들이 이러한 이론에 한정되지 않음을 이해해야 하지만) 음이온성 산화에틸렌 중합시 이러한 용매 및 알코올을 사용함으로써, 개시 속도는 증식 속도에 비해 빨라지고, 종결 속도는 증식 속도에 비해 매우 낮은 것으로 이론화한다. 전형적인 음이온성 산화에틸렌 중합시, 개시 속도는 증식 속도보다 낮고, 분자량 분포는 넓어질 것으로 예상된다. 그러나, 본 발명의 방법에서 폴리에테르 용매 및 폴리에테르 알코올은 양이온을 착화시킬 수 있기 때문에, 증식 속도에 비해 개시 속도를 증가시켜 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 분자량 분포를 더 좁게 만드는 것으로 이론화한다. 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 좁은 분자량 분포는 앞서 논의된 PEG일화 분야에 바람직하다.

물은 산화에틸렌 중합을 개시하여 폴리에틸렌 글리콜("디올")을 형성하고, 디올은 본 발명의 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물에 바람직하지 않기 때문에, 본 발명의 방법의 단계 (b) 동안 반응 혼합물 중 물 농도를 최소화하는 것이 유익하다. 물이 반응 개시시에 존재하는 경우, PEG의 분자량은 치환된 폴리에틸렌 화합물의 분자량의 약 2배가 된다. 몇몇 가능한 물 공급원이 존재하며, 이는 용매, 알코올 및 산화에틸렌 중의 물, 반응기 밖으로부터 반응기로 들어가는 물, 염기 중 수산화물, 및 폴리에틸렌 글리콜 알코올의 탈수에 의해 생성되는 물을 포함한다.

예를 들면, 활성화된 분자체를 첨가함으로써 중합 용매를 건조시킬 수 있다. 용매를 중합 반응기에 첨가하기 전에 체를 여과에 의해 제거한다. 별법으로 또는 부가적으로, 중합 용매를 활성화된 알루미나 컬럼에 통과시켜 물 및 다른 양성자성 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 활성화된 분자체로 된 추가 컬럼도 사용할 수 있다. 본 명세서에 정의된 사용된 알콕시드의 몰수는 알콕시드를 제조하는 데 사용된 염기(예를 들면, 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 수소화물)의 몰수와 동일하다. 알콕시드를 생성시키는 데 수소화칼륨을 사용하는 것이 바람직하다.

5 중량 ppm 미만의 물 함량을 갖는 산화에틸렌이 상업적으로 이용가능하다. 바람직하게는, 반응기로 향하는 임의의 질소를 예를 들면, 드리에리트(Drierite) 기체 건조 시스템을 사용하여 -100℃ 미만의 이슬점으로 건조시킨다. 대기 수분에 의한 오염을 차단하도록 반응기에 첨가해야 한다. 반응기 시스템은 반응을 수행하고 제1 배치를 폐기함으로써 가장 잘 건조된다. 건조 용매로 세정하여 이러한 제1 배치의 반응 생성물을 회수한 후, 다음 배치 제조시 반응기 시스템을 밀봉한다.

단계 (b) 중 온도는 약 80 내지 약 140 ℃, 바람직하게는 약 90 내지 약 110 ℃ 범위이다. 바람직하게는, 알콕시드 중 알칼리 금속은 칼륨이다. 반응기 압력은 반응기의 압력 등급에 적합하도록 선택하며, 일반적으로, 약 15 내지 100 psia 미만이다. 산화에틸렌 대 알칼리 금속 알콕시드의 몰비는 원하는 분자량으로 된 중합체를 제공하도록 선택된다. 특수한 알코올은 전형적으로, 모노메틸기인 원하는 말단기를 제공하도록 선택된다. 바람직하게는, 알코올은 앞서 논의한 바와 같이, 개시 속도를 높일 수 있는 에틸렌 글리콜 단위, 예를 들면 디에틸렌글리콜 메틸 에테르(더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)로부터 상표명 도와놀(Dowanol) DM)를 함유한다.

중합 용매는 바람직하게는 용이하게 정제되는 불활성 비양성자성 극성 용매로부터 선택된다. 디글림 (비스(2-메톡시에틸)에테르)와 같은 글리콜 에테르 용매가 바람직하다. 사용되는 용매의 양을 조정하여 중합 점도를 조절하고, 이는 20 내지 80 중량% 용매, 전형적으로 40 내지 60 중량% 용매를 함유하는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 제공하는 범위로 존재할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 치환된 고 분자량 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 용매 중에서 임의의 주어진 농도에 대해 고 점도 용액을 생성한다.

단계 (b) 후, 반응 혼합물을 예를 들면, 헵탄 또는 헥산과 같은 침전 용매와 혼합시켜 생성물을 고체 형태로 침전시키고 중합 용매를 제거한다. 또한, 바람직하게는, 아세트산과 같은 산을 첨가하여 중성 생성물을 침전시킨다.

임계 조건 하에서의 액체 크로마토그래피를 사용하여 mPEG 중 폴리에틸렌 글리콜을 측정하였다(예를 들면, 문헌[Kazanskii et al., Polymer Science, Series A, Vol 42, No. 6(2000), p585-595] 참조). 그러나, 폴리에틸렌 글리콜 및 mPEG 피크의 해상도(degree of resolution)는 대개 낮다(Kazanskii et al. 문헌의 도 2 참조). 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피 중의 폴리에틸렌 글리콜 및 mPEG 피크의 해상도는 예를 들면, 디니트로벤조일 클로리드를 사용하여 폴리에틸렌 글리콜 및 mPEG를 유도체화함으로써 상당히 개선될 수 있다.

본 발명에서 폴리에틸렌 글리콜의 양은 다음의 절차에 의해 측정된다: (a) 0.1 g의 화합물을 150 마이크로당량의 4-디메틸아미노피리딘을 함유하는 1 ml의 건조 아세토니트릴 및 150 마이크로당량의 디니트로벤조일 클로리드를 함유하는 1 ml의 건조 아세토니트릴과 혼합시키고, 이 혼합물을 100 ℃에서 15분 동안 가열한 다음, 3 ml의 물을 사용하여 켄칭하여 주입용 샘플을 생성하고, (b) 주입용 샘플 중 5 ㎕를 1분당 0.75 ml의 이동상 유량으로 52% A 및 48% B(여기서, A는 수중 47% 아세토니트릴이고, B는 수중 43% 아세토니트릴임)의 이동상에 주입시키고, 32 ℃의 컬럼 온도에서 내경 4.6 mm 및 길이 150 mm를 갖는 5 ㎛ 패킹 직경 조르박스 브랜드(Zorbax Brand) SB300 C18 역상 컬럼에 통과시킨 후, UV 검출기(230 nm에서의 흡광도)에 통과시켜 크로마토그램을 생성하고, (c) 이 크로마토그램은 약 2.5분에서의 피크(주로 과량의 디니트로벤조일 클로리드와 관련됨), 본 발명의 유도체화된 치환된 폴리에틸렌 화합물에 대한 약 4.5분에서의 피크 및 유도체화된 폴리에틸렌 글리콜(유도체화된 디올)에 대한 약 9.5분에서의 높은 해상도의(well resolved) 피크를 갖는다. 본 발명의 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수 중 폴리에틸렌 글리콜의 몰%는 유체화된 폴리에틸렌 글리콜 피크 면적의 절반을 유도체화된 폴리에틸렌 글리콜 피크 면적의 절반 및 본 발명의 유도체화된 치환된 폴리에틸렌 화합물에 대한 피크 면적의 합으로 나누고 100을 곱한 값으로 정의된다.

상기 절차는 특수한 임계 조건 하에서 작동되는 특수한 역상 컬럼에 관한 것이고, 임계 조건 하에서의 액체 크로마토그래피 분야에 공지된 바와 같이, 또다른 특수 시스템에 대한 임계 조건을 측정하는 것이 필요할 수 있으며, 이 임계 조건은 상기 조건과 모순될 수 있고 적합한 실험에 의해 측정될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

이전의 배치 후, 10 Kg의 디글림으로 2회 세정한 5-겔론 스테인레스강 반응기에 28.02 g(0.233 mol)의 무수 디(에틸렌 글리콜)메틸 에테르(도와놀 DM, 4 Å 분자체 상에 저장됨), 3.21 g(0.024 mol)의 30% 수소화칼륨 및 7.32 Kg의 디글림을 충전하였다. 디글림을 활성화된 알루미나의 2"×36" 컬럼 후, 8-12 메쉬 3 Å의 활성화된 분자체의 2"×36" 컬럼을 통해 약 0.08 Kg/min의 속도로 반응기에 옮겼다. 반응기를 100℃로 가열하였다. 반응 혼합물 중 물 농도는 6.3 ppm으로 측정되었다. 산화에틸렌(EO) 직접 공급(DF) 탱크의 압력 시험 후, DF 탱크에 7.480 Kg(170 mol)의 EO를 충전하였다(물 함량 < 5 ppm). 5-겔론 반응기를 약 35 psia 미만이 되게 환기시키고, EO 첨가를 개시하였다. EO를 100℃의 온도에서 100 psia 미만의 압력을 유지하는 속도로 첨가하고, 7시간 동안 계속하였다. EO 첨가를 완결한 후, 반응기를 70 ℃로 냉각시키고, 진공을 가하였다. 침지관을 통해 질소를 첨가함으로써 압력을 1-2 psia로 조정하였다. 1시간 동안 계속 퍼징한 다음, 진공 밸브를 잠갔다. 반응기를 약 35 psia로 가압하고, 생성물을 하부 벨브를 통해 비워 5-겔론 스테인레스강 캔에 넣었다. 반응기를 10 Kg의 디글림 부분으로 2회 세정하였다. 두 번째 세정 후, 반응기 상부에서 대략 15분 동안 하부 밸브 및 환기 벨브 밖으로 질소 퍼지를 사용하여 빈 반응기를 140℃로 가열하였다. 반응기를 밀봉하고, 후속 반응을 위해 냉각시켰다.

mPEG 반응기 생성물 중 5.0 Kg 부분을 50-L 유리 바닥 배수(bottom-drain) 둥근 바닥 플라스크 위에 위치한 12-L 재킷 바닥 배수 유리 용기에 충전시켰다. 12-L 플라스크에서의 온도를 65 ℃에서 재순환하는 수조를 사용하여 유지시켰다. 50-L 용기에 대한 전사 선을 가열 테입을 사용하여 대략 70 ℃로 가열시켰다. 50-L 용기에 17.3 Kg의 헵탄 및 1.3 g의 아세트산을 충전시켰다. 따뜻한 mPEG 용액을 50-L 플라스크에 63분에 걸쳐 옮겨, 백색 침전물을 생성하였다. 50-L 용기 중 온도는 첨가 동안 주위 온도에서 36℃로 상승하였다. 슬러리를 밤새 교반한 다음, 고체를 진공 여과에 의해 단리시켰다. 필터케이크를 3-L 프릿화된 깔대기(fritted funnel)에 수집하고, 8.5 Kg의 신선한 헵탄으로 세정하였다. 웨트케이크(wetcake)를 건조 트레이에 옮기고, 30 ℃에서 진공 하에서 44시간 동안 일정한 중량이 되도록 건조시켰다. 생성되는 mPEG 생성물을 GPC 분석에 의해 특성화하여 분자량 및 다분산성(D)와 같은 중합체 특징을 측정하였다. 피크 분자량(Mp)은 28,613이었다. 수 평균 분자량(Mn)은 28,176이었다. 중량 평균 분자량(Mw)은 28,910이었다. 분자량 분산(Mw/Mn)은 1.026이었다. PEG 디올 함량은 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피에 의해 측정된다.

추가 실시예

하기 표 1은 상기 실시예에 나타낸 시스템을 사용한 다양한 반응 방법(배치 4046이 상기 실시예임)을 나열한다. 하기 표 2는 표 1의 다양한 배치에 대한 분석 결과를 나열한다.

상기 표에서, wt는 중량이고, g은 그램이고, KH는 수소화칼륨이고, Eq는 당량이고, EO는 산화에틸렌이고, Rxn Time은 반응 시간이고, kg은 킬로그램이고, 이론적 MW는 이론적 분자량이고, Mn은 수 평균 분자량이고, Mw는 중량 평균 분자량이고, Mp는 피크 분자량이고, D는 분자량 분포비 또는 Mw/Mn이고, Mol%는 몰%이고, ppm은 중량 백만분율이다.

결론적으로, 비록 본 발명을 그의 바람직한 실시양태를 기준으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하기 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에 포함되는 모든 별법, 변형 및 등가물을 포함하는 것으로 의도된다는 점이 이해되어야 한다.

Claims (35)

1. (a) 화학식 R(OCH₂CH₂)_0-20OH(여기서, R은 C_1-7 탄화수소기를 나타냄)로 표현되는 알코올, 상기 알코올의 알콕시드 및 비양성자성 극성 폴리에테르 용매를 포함하는 반응 혼합물을 형성하며, 이때 반응 혼합물의 온도가 80 내지 140 ℃ 범위 내이고, 반응 혼합물의 물 농도는 10 중량 백만분율 미만이고, 알코올의 알콕시드 대 알코올의 몰비는 0.01 내지 100 범위인 단계, 및

   (b) 상기 반응 혼합물을 산화에틸렌과 접촉시켜 산화에틸렌이 그 안에서 반응하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 형성하도록 하는 단계

   를 포함하는, 하기 화학식으로 표시되고, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정시 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비가 1 내지 1.1 범위를 갖는 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 제조 방법.

   RO(C₂H₄O)_nY

   [상기 식 중, R은 C_1-7 탄화수소기를 나타내고, n은 C₂H₄O기의 평균 몰수를 나타내며 600 내지 2000 범위 내이고, Y는 수소 또는 알칼리 금속을 나타냄]
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에테르 용매가 비스(2-메톡시에틸)에테르인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 알코올이 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르인 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 알코올이 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르인 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 반응 혼합물의 온도가 90 내지 110 ℃ 범위 내인 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 단계 (b) 종반부에서 반응 혼합물 중 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 농도가 반응 혼합물의 20 내지 80 중량% 범위 내인 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 단계 (b) 종반부에서 반응 혼합물 중 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 농도가 반응 혼합물의 40 내지 60 중량% 범위 내인 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 반응 혼합물이 단계 (b) 종반부에서 폴리에틸렌 글리콜도 함유하고, 이때 상기 폴리에틸렌 글리콜의 양은 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피에 의해 측정할 경우 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 10 몰% 미만인 방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 반응 혼합물이 단계 (b) 종반부에서 폴리에틸렌 글리콜도 함유하고, 이때 상기 폴리에틸렌 글리콜의 양은 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피에 의해 측정할 경우 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 5 몰% 미만인 방법.
10. 제4항에 있어서, 상기 반응 혼합물이 단계 (b) 종반부에서 폴리에틸렌 글리콜도 함유하고, 이때 상기 폴리에틸렌 글리콜의 양은 임계 조건 하에서 액체 크로마토그래피에 의해 측정할 경우 폴리에틸렌 글리콜 및 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 총 몰수의 2.5 몰% 미만인 방법.
11. 제1항에 있어서, 단계 (b) 이후, 반응 혼합물에 산을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 단계 (b) 이후, 반응 혼합물을 비극성 용매와 혼합하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 침전시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 단계 (b) 이후, 반응 혼합물을 비극성 용매 및 산을 포함하는 혼합물과 혼합하여 치환된 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 침전시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
14. 제1항에 있어서, n이 700 이상인 방법.
15. 제1항에 있어서, 알코올이 폴리에테르 알코올인 방법.
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제