KR101629771B1 - 아자이드계 기능성 개시제를 이용한 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법 - Google Patents

아자이드계 기능성 개시제를 이용한 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아자이드계 기능성 개시제를 이용한 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법에 따르면, 아자이드계 기능성 개시제를 사용하여 한쪽 사슬말단에 아자이드기, 다른 쪽 사슬말단에 다양한 이종의 기능성기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드를 분자량을 조절하면서 고수율로 제조할 수 있다.

Description

아자이드계 기능성 개시제를 이용한 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법 {Process for preparation of heterobifunctional poly(ethylene oxide)s using an azide-based functional initiator}
본 발명은 아자이드계 기능성 개시제를 이용한 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드를 분자량을 조절하면서 고수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.
기존의 다양한 방법에 의한 폴리에틸렌글리콜 말단 기능성화 방법 및 이들의 응용 분야에 대해서는 문헌에 잘 설명되어 있다 [J. M. Harris, R. B. Chess, Nature Reviews Drug Discovery, 2003년, 제2권, 페이지 214-221 및 S. Zalipsky, Bioconjugate Chemistry, 1995년, 제6권, 페이지 150-165]. 이와 관련하여, 음이온 중합으로 제조되는 폴리에틸렌옥사이드 혹은 폴리에틸렌글리콜의 합성법은 여러 문헌에 잘 설명되어 있다 [S. Slomkowski, A. Duda, "Anionic ring-opening polymerization", in Ring-Opening Polymerization: Mechanism, Catalysis, Structure, Utility; Editied by D. J. Brunelle, 1993년, 제3장, 페이지 87-128 및 R. P. Quirk, J. Kim, "Macromonomers and Macromonomers", in Ring-Opening Polymerization: Mechanism, Catalysis, Structure, Utility; Editied by D. J. Brunelle, 1993년, 제9장, 페이지 263-293].
특히, 다양한 기능성기와 결합된 알칼리 금속 개시제를 사용한 에틸렌옥사이드의 리빙 중합과 이들을 이용한 응용 분야도 문헌들에 잘 설명되어 있다 [W. Li, P. Zhan, E. D. Clercq, H. Lou, X. Liu, Progress in Polymer Science, 2013년, 제40권, 페이지 421-444 및 M. A. Tasdelen, M. U. Kahveci, Y. Yagci, Progress in Polymer Science, 2011년, 제38권, 페이지 455-567].
리빙 중합에 의한 폴리에틸렌옥사이드 제조에 사용되는 알콕사이드계 개시제의 알칼리 금속의 종류에 따라 분자량 분포 및 분자량 조절을 위하여 반응 조건의 조절이 매우 복잡하고 어려우며, 사슬말단에 기능성기 도입이 매우 어렵다. 이러한 관점에서, 리튬 및 칼륨계 알콕사이드를 개시제로 이용한 에틸렌옥사이드의 리빙 중합법은 특허 문헌에 잘 설명되어 있다 [대한민국 특허 제10-122055호 및 제10-1336692호].
또한, 폴리에틸렌옥사이드의 기능성화 방법 중 안하이드라이드기를 갖는 폴리에틸렌옥사이드를 합성하고, 정제된 이들과 메탄올 혹은 수용액상에서 폴릭 산 (folic acid), 술폰아미드계 약물, 아데노신, 및 독소루비신 (doxorubicin)과 같은 항암제와 반응시켜 자체가 약물들이 가진 기능성기 및 카르복실기를 갖는 폴리에틸렌옥사이드를 제조하는 방법은 이미 출원된 특허에 잘 알려져 있다 [J. Kim, et. al., WO 2007/007976 A1, Jan. 19, 2007].
그런데, 기존의 양쪽 사슬말단 기능성화된 폴리에틸렌옥사이드 제조법은 디올 형태의 폴리에틸렌글리콜 (poly(ethylene glycol))의 한쪽 끝을 보호화시키고, 다른 한쪽을 기능성화시키는 공정으로 여러 단계를 거쳐 이루어지기 때문에 높은 수율을 얻는데 많은 문제점이 발생하고 있어 효용성에 한계를 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제10-122055호 대한민국 등록특허 제10-1336692호 WO 2007/007976 A1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드를 고수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드를 분자량을 용이하게 조절하면서 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 (a) 아자이드계 기능성 개시제를 이용한 에틸렌옥사이드의 리빙 음이온 중합에 의해 하나의 사슬 말단이 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드를 수득하는 단계; 및
(b) 상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드의 다른 사슬말단을 기능성화 또는 블록공중합시켜 사슬말단 기능성화 또는 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드를 수득하는 단계를 포함하는 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법에 관한 것이다.
상기 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드는 한쪽 사슬말단에 아자이드기를 가지고, 다른 쪽 사슬말단에 하이드록실 (-OH), 토실 (tosyl), 메틸술포닐 (methylsulfonyl), 술폰산 (-SO3H), 치올 (-SH), 안하이드라이드 (-COOCO-), 할라이드 (halide), 비닐 (vinyl), 아미노 (amino), 에틸크산토제네이트 (ethyl xanthogenate), 카르복실산 (-COOH) 및 하이드라지드 (hydrazide)로 구성된 군으로부터 선택된 기능성기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드일 수 있다.
이하, 본 발명의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
상기 단계 (a)에서는, 아자이드계 기능성 개시제를 이용한 에틸렌옥사이드의 리빙 음이온 중합에 의해 하나의 사슬 말단이 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드를 수득한다.
상기 단계 (a)에서, 아자이드계 기능성 개시제로는 알칼리금속 아자이드를 사용할 수 있으며, 나트륨 아자이드 (sodium azaide)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (a)에서는, 리빙 음이온 중합에 의해 폴리에틸렌옥사이드의 분자량을 조절할 수 있으며, 리빙 음이온 중합에 의한 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법 및 분자량의 조절 방법은 문헌에 상세히 설명되어 있다 [Kim, J.; Choi, S.; Kim, K. M.; Go, D. H.; Jeon, H. J.; Lee, J. Y.; Park, H. S.; Lee, C. H.; Park, H. M. Macromolecular Research, 2007년, 제15권, 페이지 337-342].
반응 용매로는 테트라히드로퓨란 (tetrahydrofuran: THF), 디메틸술폭사이드 (DMSO), 디메틸포름아마이드 (DMF)와 같은 극성 용매 단독, 또는 이들의 혼합 용액 (극성/극성 = 90/10 내지 10/90, 부피비)를 사용할 수 있다. 중합온도는 30 oC 내지 90 oC 범위에서 조절될 수 있다.
상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드의 분자량은 500 내지 100,000이 바람직하며, 1,000 내지 20,000이 보다 바람직하다.
상기 단계 (a)에서 합성되는 하나의 사슬 말단이 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014060233137-pat00001
상기 식에서,
Mt는 알칼리 금속, 바람직하게는 나트륨 또는 칼륨이고,
n은 10 내지 500의 정수이다.
상기 단계 (b)에서는, 상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드의 다른 사슬말단을 기능성화 또는 블록공중합시켜 사슬말단 기능성화 또는 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드를 수득한다.
상기 사슬말단 기능성화된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014060233137-pat00002
[화학식 3]
Figure 112014060233137-pat00003
상기 식에서,
R1은 수소 (hydrogen), 토실 (tosyl), 메틸술포닐 (methylsulfonyl), 트리멜리틱 안하이드라이드 (trimellitic anhydride), 브로모프로피오닐 (bromopropionyl), 브로모이소부티릴 (bromoisobutyryl), 프로판술폰산 (propanesulfonic acid), 메타아크릴로일 (methacryloyl), 또는 O-에틸 크산토프로피오닐 (O-ethylxanthopropyonyl)이고,
R2는 치올 (thiol), 치오아세테이트 (thioacetate), 또는 아미노 (amino)이며,
n은 10 내지 500의 정수이다.
상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드의 다른 사슬말단의 기능성화는 당해 기술분야에 공지된 방법에 따라 용이하게 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드를 톨루엔술포닐 클로라이드 (toluenesulfonyl chloride), 메탄술포닐 클로라이드 (methanesulfonyl chloride), 메타아크릴로일 클로라이드 (methacryloyl chloride), 1,3-프로판술톤, 2-브로모이소부티릴 브로마이드 (2-bromoisobutyryl bromide), 트리멜리틱 안하이드라이드 클로라이드 (trimellitic anhydride chloride), 2-브로모프로피오닐 브로마이드 등과 반응시키거나, 상기한 반응에 의해 생성된 사슬말단 기능성화된 폴리에틸렌옥사이드의 기능성기를 추가로 변환 반응시켜 다양한 기능성기를 도입할 수 있다. 상기 변환 반응은 예를 들면, 상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드를 톨루엔술포닐 클로라이드와 반응시켜 생성되는 α-아지도-ω-토실레이트 PEO (α-azido-ω-tosylate PEO)를 나트륨 하이드로술파이드 (NaSH), 칼륨 치오아세테이트 (potassium thioacetate), 나트륨 아마이드 (NaNH2), 나트륨 아자이드 (NaN3) 등과 반응시켜 수행될 수 있다(도 1 참조).
상기 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 4의 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112014060233137-pat00004
상기 식에서,
n은 10 내지 500의 정수이고,
m은 1 내지 10의 정수이다.
상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드의 블록공중합은 상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드에 N-페닐말레이미드(N-pheneylmaleimide)를 연속적 단량체 부가법 (sequential monomer addition)에 의해 블록공중합시켜 수행될 수 있다(도 2 참조).
본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법은 단계 (b)에서 수득한 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드를 탈이미드화 (deimidation) 반응시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드의 탈이미드화 반응은 하이드라진과 산 또는 염기를 사용하여 수행할 수 있다. 하이드라진으로는 하이드라진 수화물 (hydrazine monohydrate), 산으로는 염산, 염기로는 수산화나트륨을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드의 탈이미드화 반응으로부터 제조되는 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 5의 화합물일 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112014060233137-pat00005
상기 식에서,
R3은 카르복실산 (carboxylic acid) 또는 하이드라지드 (hydrazide)이고,
n은 10 내지 500의 정수이며,
m은 1 내지 10의 정수이다.
상기 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드의 탈이미드화 반응이 하이드라진과 염기를 사용하여 수행되는 경우에는 R3가 카르복실산인 화합물이 제조되고, 하이드라진과 산을 사용하여 수행되는 경우에는 R3가 하이드라지드인 화합물이 제조된다(도 2 참조).
본 발명의 제조방법에 따르면, 아자이드계 기능성 개시제를 사용하여 한쪽 사슬말단에 아자이드기, 다른 쪽 사슬말단에 다양한 이종의 기능성기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드를 분자량을 조절하면서 고수율로 제조할 수 있다. 따라서, 항암제의 전달체계 등에 유용하게 사용될 수 있는 양쪽 사슬말단에 다양한 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드를 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양쪽 사슬말단에 다양한 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 일 실시예에 따른 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 양쪽 사슬말단에 다양한 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 다른 실시예에 따른 제조 공정도이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
<실시예 1>
고진공 하에서 용량 1 L의 둥근 파이랙스 플라스크 내에 각종 반응물의 앰플 (ampoule)들을 핸드 토치 (hand torch)로 부착시킨 후, 진공 라인에 부착시켜 공기를 완전히 제거하였다. 아르곤 기류 하에서 나트륨 아자이드 (NaN3) 0.23 g(FW = 65.01 g)을 반응기 내로 주입하였다. 반응기의 밸브를 잠그고 진공펌프를 사용하여 완전히 아르곤 가스를 제거하였다. 다시, 정제된 디메틸포름아마이드 (dimethylformamide; DMF) 200 mL를 증류시켜 반응기 내로 주입하였다. 반응기의 온도를 서서히 상온으로 승온시켜 반응기 내의 DMF에 완전히 녹이고 개시제를 포함한 용액으로 변화시켰다. 다시 드라이아이스/프로판올조를 사용하여 -78 oC에서 주의를 기울이면서 정제된 20 mL (17.7 g)의 에틸렌옥사이드 (ethylene oxide: EO)를 진공라인에서 증류를 통하여 반응기내로 주입하였다. 다시, 수조를 사용하여 반응기의 온도를 50 oC까지 올리고 24시간 동안 저어주면서 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 25 oC까지 낮추어 RotavapTM을 사용하여 용매를 일부 제거하고, 나머지 용액을 과량의 디에틸에테르 (diethyl ether) 속에 침전시켜 사슬말단이 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드 (poly(ethylene oxide): PEO)를 얻었다. 얻어진 고분자의 분자량은 4,900 g/mol이었다. EO의 고분자로의 전환율은 98 몰% 이상이었다.
<실시예 2>
실시예 1에서 수득한 중합체 알콕사이드 (polymeric alkoxide) 용액 100 mL 분취액(aliquot) ([POK] = 1.61 mmol)에 톨루엔술포닐 클로라이드 (toluenesulfonyl chloride) (1.53 g; FW = 190.65)을 20 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹여 브레이크실 (breakseal) 기술을 사용하여 반응기로 투입하고 상온에서 저어 주면서 24시간 반응시켰다. 반응이 끝난 후, RotavapTM을 이용하여 용매를 일부 제거한 후, 나머지 용액을 디에틸에테르에 침전시켜 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자는 겔투과크로마토그래피 (GPC)에 의한 분자량이 5,000 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단 토실화(tosylation) 수율은 95 mol% 이상이었다.
<실시예 3>
실시예 1에서 수득한 중합체 알콕사이드 용액 100 mL ([POK] = 0.00161 mol)에 메탄술포닐 클로라이드 (methanesulfonyl chloride) (0.922 mL; FW = 114.55)을 투입하여 상온에서 저어 주면서 24시간 반응시켰다. 반응이 끝난 후, RotavapTM을 이용하여 용매를 일부 제거한 후, 나머지 용액을 디에틸에테르에 침전시켜 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자는 GPC에 의한 분자량이 4,900 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단 메탄술폰화 수율은 96 mol% 이상이었다.
<실시예 4>
실시예 1에서 수득한 중합체 알콕사이드 용액 100 mL에 메타아크릴로일 클로라이드 (methacryloyl chloride) (0.0161 mol)를 투입하여 상온에서 24시간 반응시켜 아지도 PEO계 마크로모노머 (macromonomer)를 합성하였다. 이렇게 합성된 용액 속에는 DMF가 포함되어 있기 때문에 RotavapTM을 이용하여 용매를 일부 제거한 후, 디에틸에테르에 침전시켜 흰색의 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자의 분자량은 4,900 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단 메타아크로일로화 수율은 97 mol% 이상이었다.
<실시예 5>
분자량이 4,500 g/mol이 되도록 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 중합체 알콕사이드 용액 100 mL (1.61 mmol)에 1,3-프로판술톤/THF 용액 ([POK]/[Sultone] = 1/5, mol/mol)을 부가시켜 상온에서 24시간 동안 반응시켜 ω-술폰화 PEO를 합성하였다. 용액 중의 용매 일부를 증류시킨 후, 디에틸에테르에 침전시켜 용매를 제거하였다. 다시 THF에 용해시켜 디에틸에테르에 재침전으로 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자의 분자량은 4,700 g/mol이었으며, 사슬말단 술폰화 수율은 99 mol% 이상이었다.
<실시예 6>
분자량이 4,500 g/mol이 되도록 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 중합체 알콕사이드 용액 100 mL에 2-브로모이소부티릴 브로마이드 (2-bromoisobutyryl bromide) ([POK]/[R-Br] = 1/5, mol/mol)를 반응기에 투입하고 상온의 고진공 하에서 24시간 동안 반응시켜 사슬말단에 브롬기를 도입하였다. 이를 디메틸에테르에 침전시켜 회수한 후, THF에 재용해시키고 에탄올에 재결정시켜 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 사슬말단 브롬화된 폴리에틸렌옥사이드의 분자량은 4,700 g/mol이었으며, 다시 디에틸에테르에 재침전 방법으로 고분자를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자의 분자량은 4,700 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단 브롬화 수율은 98 mol% 이상이었다.
<실시예 7>
분자량이 4,600 g/mol이 되도록 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 중합체 알콕사이드 용액 ([POK] = 0.05 mol)에 고진공 하에서 트리멜리틱 안하이드라이드 클로라이드 (trimellitic anhydride chloride) (98%)를 정제 없이 0.5 몰을 앰플 속에 주입하고, 다시 60 mL의 THF를 증류시켜 반응기에 부착시켜 브레이크실 기술을 이용하여 반응기 내로 투입하였다. 이 반응물들을 5 oC에서 1시간, 35 oC에서 15시간 반응시킨 후, 디메틸에테르에 침전시켜 용매는 제거하고, 다시 침전물을 THF에 용해시켜 디에틸에테르에 재침전하여 사슬말단 안하이드라이드 폴리에틸렌옥사이드 (ω-anhydride poly(ethylene oxide))를 제조하였다. 사슬말단 안하이드라이드화 수율은 초기 사용된 고분자 용액 농도 기준 98 mol%이었으며, 분자량은 4,600 g/mol이었다.
<실시예 8>
실시예 6에서와 동일한 방법으로 2-브로모프로피오닐 브로마이드를 사용하여 사슬말단에 브롬기를 도입하였다. 분자량은 4,700 g/mol이었으며, 반응 수율은 사용된 PEO를 기준으로 약 98 몰% 이상이었다.
<실시예 9>
실시예 2에서 수득한 α-아지도-ω-토실레이트 PEO (α-azido-ω-tosylate PEO) (M n = 5,000 g/mol, 1 g)와 나트륨 하이드로술파이드 수화물 (NaSH; FW = 56.06) 0.056 g을 50 mL의 THF 또는 50 mL의 DMF 속 상온에서 약 24 시간 각각 반응시켰다. 이들을 다시 디에틸에테르에 재침전시켜 고체를 얻은 후, 이를 다시 THF에 용해시키고 디에틸에테르에 재침전시켜 노란색의 파우더를 얻었다 (Azido-PEO-SH). 분자량은 4,900 g/mol이었으며, 반응 수율은 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 PEO를 기준으로 95 몰% 이상이었다.
<실시예 10>
실시예 2에서 수득한 α-아지도-ω-토실레이트 PEO (α-azido-ω-tosylate PEO) (M n = 5,000 g/mol, 1 g)와 칼륨 치오아세테이트 (potassium thioacetate; FW = 114.21) 0.114 g을 50 mL의 THF 또는 50 mL의 DMF 속 상온에서 약 24 시간 각각 반응시켰다. 이들을 다시 디에틸에테르에 재침전시켜 고체를 얻은 후, 이를 다시 THF에 용해시키고 디에틸에테르에 재침전시켜 노란색의 파우더를 얻었다 (N3-PEO-SCOCH3). 분자량은 4,900 g/mol이었으며, 반응 수율은 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 PEO를 기준으로 97 몰% 이상이었다.
<실시예 11>
실시예 2에서 수득한 α-아지도-ω-토실레이트 PEO (α-azido-ω-tosylate PEO) (M n = 5,000 g/mol, 1 g)와 나트륨 아마이드 (NaNH2; FW = 39.01, 50 wt% in toluene) 0.038 g을 50 mL의 THF 또는 50 mL의 DMSO 속 상온에서 약 24 시간 각각 반응시켰다. 이들을 다시 디에틸에테르에 재침전시켜 고체를 얻은 후, 이를 다시 THF에 용해시키고 디에틸에테르에 재침전시켜 노란색의 파우더를 얻었다 (N3-PEO-NH2). 분자량은 4,900 g/mol이었으며, 반응 수율은 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 PEO를 기준으로 각각 용매에 따라 100 몰%와 95 몰% 정도이었다.
<실시예 12>
실시예 2에서 수득한 α-아지도-ω-토실레이트 PEO (α-azido-ω-tosylate PEO) (M n = 5,000 g/mol, 1 g)와 나트륨 아자이드 (NaN3; FW = 65.01) 0.065 g을 50 mL의 THF 또는 50 mL의 DMF 속 상온에서 약 24 시간 각각 반응시켰다. 이들을 다시 디에틸에테르에 재침전시켜 고체를 얻은 후, 이를 다시 THF에 용해시키고 디에틸에테르에 재침전시켜 연노란색의 파우더를 얻었다 (azido-PEO-N3). 분자량은 5,000 g/mol이었으며, 반응 수율은 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 PEO를 기준으로 각각 용매에 따라 100 몰%와 95 몰% 이상이었다.
<실시예 13>
실시예 1에서 수득한 중합체 알콕사이드 용액 100 mL ([POK] = 1.61 mmol)을 과량의 디에틸에테르에 침전시켜 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자는 GPC에 의한 분자량이 4,900 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬 말단이 한쪽은 아자이드기와 다른 한쪽은 하이드록실기를 갖는 PEO를 얻었다 (N3-PEO-OH). 양쪽 기능성화 수율은 각각 100 몰% 이었다.
<실시예 14>
실시예 10에서 수득한 파우더 (N3-PEO-SCOCH3); M n = 4,900 g/moL) 2 g (0.04 mmol)을 250 mL의 삼구 둥근 플라스크 반응기를 사용하여 아르곤 기류 하에서 100 mL의 디메틸아세트아마이드 (N,N-dimethylacetamide)에 녹이고, 반응 온도를 70 oC로 승온시킨 후, 나트륨 에톡사이드 (EtONa; FW = 68.05) 0.15 g (2.2 mmol)을 반응기 내로 주입하여 24시간 반응시켰다. 반응을 종료시키고 용매를 일부 제거하고, 디메틸에테르에 침전시켜 연한 자주색의 파우더를 얻었다. GPC에 의한 분자량이 4,900 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단이 한쪽은 아자이드기와 다른 한쪽은 치올기를 갖는 PEO를 얻었다 (N3-PEO-SH). 양쪽 기능성화 수율은 아자이드기인 경우 100 몰%이었으며, 치올기인 경우 95 몰% 이상이었다.
<실시예 15>
실시예 14에서 수득한 α-아지도-ω-치올 PEO (α-azido-ω-thiol PEO: N3-PEO-SH) (M n = 4,900 g/moL) 2 g (0.04 mmol)을 250 mL의 둥근 플라스크 속에서 아르곤 가스 기류 하에서 100 mL DMF에 녹이고, 나트륨 수소화보론 (NaBH4; FW = 37.83) 0.757 g을 반응기로 주입하여 상온에서 24시간 반응시켰다. 반응 종료 후, RotavapTM을 사용하여 용매를 일부 제거하고, 이를 과량의 디메틸에테르 (dimethyl ether)에 침전시켜 흰색의 파우더를 얻었다. 이렇게 제조된 고분자는 GPC에 의한 분자량이 4,900 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단이 한쪽은 아민기와 다른 한쪽은 치올기를 갖는 PEO를 얻었다 (H2N-PEO-SH). 양쪽 기능성화 수율은 아민기는 95 몰%이었으며, 치올기는 95 몰%이었다.
<실시예 16>
실시예 6에서 수득한 사슬말단에 브롬기를 갖는 파우더 (PEO-Br; M n = 4,700 g/moL) 2 g을 질소 기류하에서 250 mL 둥근 삼구 플라스크 내에서 100 mL THF에 녹인 후, 2.1 × 10-3 몰의 O-에틸크산틴산 칼륨염 (O-ethylxanthic acid, potassium salt) (potassium ethyl xanthogenate; FW = 160.30)과 상온에서 24시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 이를 디메틸에테르에 침전시켜 회수한 후, THF에 재용해시켜 다시 디에틸에테르에 재침전 방법으로 고분자를 얻었다. 합성된 고분자의 분자량은 4,800 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬 말단 기능성화 수율은 98 mol% 이었다 (RAFT 물질). 이들 중 1.5 g을 100 mL DMF 속에서 나트륨 수소화보론 (NaBH4; FW = 37.83) 0.086 g (2.3 mmol)을 반응기 내로 주입하여 35 oC에서 환원 반응시켰다. 이를 다시 과량의 디메틸에테르에 침전시켜 흰색의 파우더를 얻었다. GPC에 의한 분자량이 4,600 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬 말단이 한쪽은 아자이드기와 다른 한쪽은 치올기를 갖는 PEO를 얻었다 (N3-PEO-SH). 양쪽 기능성화 수율은 아자이드기 경우 100 몰%이었으며, 치올기인 경우 97 몰% 이상이었다.
<실시예 17>
실시예 1에서 수득한 중합체 알콕사이드 용액 100 mL 분취액(aliquot) ([POK] = 1.61 mmol)에 N-페닐말레이미드(N-pheneylmaleimide) (FW = 173.17) 0.836 g (4.8 mmol)을 첨가하여 고진공 하에서 블록공중합을 30 oC에서 24 시간 진행하였다. 흰색의 파우더 10 g을 얻었다 (N3-PEO-b-Poly(N-phenylmaleimide)). GPC 분석에 의한 분자량이 5,600 g/mol이었으며, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단이 한쪽은 아자이드기와 다른 한쪽은 N-페닐말레이미드 블록 (∼3 units)을 갖는 블록 공중합체가 제조되었다.
<실시예 18>
실시예 17에서 수득한 블록 공중합체 2 g을 250mL 둥근 플라스크를 사용하여 아르곤 기류 하에서 100 mL의 DMF에 녹이고, 0.1 몰 염산 (HCl)와 하이드라진 수화물 (H2N-NH2·H2O; FW = 50.06) 0.12 g을 20 mL DMF에 녹여 반응기에 주입시키고, 24시간 반응시켜 탈이미드화시켰다. GPC 분석용 용매로 THF/DMF(90/10, vol/vol) 혼합 용액에 2 g/L의 LiNO3를 녹여 만든 혼합용액을 사용하였으며, 분자량은 5,000 g/mol이었고, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단이 한쪽은 아자이드기와 다른 한쪽은 하이드라지드기(-NH-NH2) (~6 units)를 갖는 헤테로텔레킬릭 폴리에틸렌옥사이드가 제조되었다.
<실시예 19>
실시예 17에서 얻어진 블록 공중합체 2 g을 0.1 몰 수산화나트륨 (NaOH)와 하이드라진 수화물 (H2N-NH2·H2O; FW = 50.06) 0.12 g을 20 mL DMF에 녹여 반응기에 주입시키고, 24시간 반응시켜 탈이미드화시켰다. GPC 분석용 용매로 THF/DMF(90/10, vol/vol) 혼합 용액에 2 g/L의 LiNO3를 녹여 만든 혼합용액을 사용하였으며, 분자량은 5,000 g/mol이었고, 1H NMR 스펙트럼 분석에 의한 사슬말단이 한쪽은 아자이드기와 다른 한쪽은 카르본산기(-COOH) (~6 units)를 갖는 헤테로텔레킬릭 폴리에틸렌옥사이드가 제조되었다.

Claims (9)

  1. (a) 나트륨 아자이드를 이용한 에틸렌옥사이드의 리빙 음이온 중합에 의해 하나의 사슬 말단이 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드를 수득하는 단계; 및
    (b) 상기 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드의 다른 사슬말단을 기능성화 또는 블록공중합시켜 사슬말단 기능성화 또는 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드를 수득하는 단계를 포함하는 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드는 한쪽 사슬말단에 아자이드기를 가지고, 다른 쪽 사슬말단에 하이드록실 (-OH), 토실 (tosyl), 메틸술포닐 (methylsulfonyl), 술폰산 (-SO3H), 치올 (-SH), 안하이드라이드 (-COOCO-), 할라이드 (halide), 비닐 (vinyl), 아미노 (amino), 에틸크산토제네이트 (ethyl xanthogenate), 카르복실산 (-COOH) 및 하이드라지드 (hydrazide)로 구성된 군으로부터 선택된 기능성기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드인 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 단계 (a)에서, 하나의 사슬 말단이 아자이드화된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 1의 화합물인 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112016037962367-pat00006

    상기 식에서,
    Mt는 나트륨이고,
    n은 10 내지 500의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서, 단계 (b)에서, 사슬말단 기능성화된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 화합물인 제조방법:
    [화학식 2]
    Figure 112014060233137-pat00007

    [화학식 3]
    Figure 112014060233137-pat00008

    상기 식에서,
    R1은 수소 (hydrogen), 토실 (tosyl), 메틸술포닐 (methylsulfonyl), 트리멜리틱 안하이드라이드 (trimellitic anhydride), 브로모프로피오닐 (bromopropionyl), 브로모이소부티릴 (bromoisobutyryl), 프로판술폰산 (propanesulfonic acid), 메타아크릴로일 (methacryloyl), 또는 O-에틸 크산토프로피오닐 (O-ethylxanthopropyonyl)이고,
    R2는 치올 (thiol), 치오아세테이트 (thioacetate), 또는 아미노 (amino)이며,
    n은 10 내지 500의 정수이다.
  6. 제1항에 있어서, 단계 (b)에서, 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 4의 화합물인 제조방법:
    [화학식 4]
    Figure 112014060233137-pat00009

    상기 식에서,
    n은 10 내지 500의 정수이고,
    m은 1 내지 10의 정수이다.
  7. 제1항에 있어서, 단계 (b)에서 수득한 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드를 탈이미드화 (deimidation) 반응시키는 단계를 추가로 포함하는 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 블록공중합된 폴리에틸렌옥사이드의 탈이미드화 반응은 하이드라진과 산 또는 염기를 사용하여 수행되는 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 양쪽 사슬말단에 이종의 기능성기가 도입된 폴리에틸렌옥사이드는 하기 화학식 5의 화합물인 제조방법:
    [화학식 5]
    Figure 112014060233137-pat00010

    상기 식에서,
    R3은 카르복실산 (carboxylic acid) 또는 하이드라지드 (hydrazide)이고,
    n은 10 내지 500의 정수이며,
    m은 1 내지 10의 정수이다.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060142506A1 (en) * 2004-10-25 2006-06-29 Kurt Breitenkamp Heterobifunctional poly(ethylene glycol) and uses thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100626767B1 (ko) 2005-07-07 2006-09-25 한국과학기술연구원 사슬 말단 기능성화된 폴리에틸렌옥사이드 및 이를 사용한나노 크기 전이금속 및 금속염의 제조 방법
US7301003B2 (en) * 2005-08-26 2007-11-27 Enzon Pharmaceuticals, Inc. Method of preparing polymers having terminal amine groups
KR100990861B1 (ko) * 2008-02-26 2010-11-01 주식회사 제닉 ｐＨ 응답성 폴리에틸렌 옥사이드계 공중합체 및 그 제조방법
KR101022055B1 (ko) 2008-10-31 2011-03-16 경상남도 친환경 굴패각 해중림초
KR101336692B1 (ko) 2011-12-27 2013-12-03 경희대학교 산학협력단 하이드라지드기를 가지는 폴리에틸렌옥사이드계 블록공중합체 및 그에 의해 안정화된 산화철 나노입자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060142506A1 (en) * 2004-10-25 2006-06-29 Kurt Breitenkamp Heterobifunctional poly(ethylene glycol) and uses thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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<Efficient Synthesis of Diverse Hetero-bifunctionalized Clickable Oligo(ethylene glycol) Linker>, Lalit N. Goswami 외 4명, Organic Bio-molecular Chemistry vol 11.*

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