KR20030077238A

KR20030077238A - Ｌｃ용 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼

Info

Publication number: KR20030077238A
Application number: KR1020020016211A
Authority: KR
Inventors: 현명호; 한상철
Original assignee: 대한민국(부산대학교 총장)
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-01

Abstract

본 발명은 광학활성 N-카복시메틸 N-알킬아미노알코올 염을 옥틸 실리카 젤 혹은 옥타데실 실리카 젤에 소수성 결합시켜 제조된 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼을 개량하여 키랄칼럼의 사용 내구년한을 증가시키고 다양한 조성의 이동상을 사용하여 광학분할이 가능하도록 하는 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 LC 용 키랄칼럼에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 광학활성인 아미노 알코올을 출발물질로 사용하여 4-알켄일-5-알킬-1,4-옥사진-2-온을 합성한 후 이 유도체의 하이드로실릴레이션(hydrosilylation) 과정을 거쳐 합성된 실릴 화합물을 실리카 젤과 반응시켜 제조된 화학식 1로 표현되는 리간드 교환 키랄고정상(CSP 1)과, 상기 리간드 교환 키랄고정상(CSP 1)으로 충진된 LC 용 키랄칼럼을 제공하는 것으로서, 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질들을 효과적으로 광학분할할 수 있도록 하여 키랄 화합물을 개발하고 생산하는 과정에서 반드시 필요한 광학활성 물질의 획득 및 광학활성 물질의 광학 순도 측정 기술을 제공함에 요지가 있다.

Description

LC 용 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼{Liquid chromatographic ligand exchange chiral stationary phases, chiral columns packed with the ligand exchange chiral stationary phases}

본 발명은 아미노산과 같이 2자리 리간드로 작용할 수 있는 라세미 생리활성물질을 구성하는 두 개의 광학이성질체를 분리하는데 아주 유용한 것으로 알려져 있는 새로운 LC 용 리간드 교환 키랄고정상과 상기 리간드 교환 키랄고정상의 제조, 상기 리간드 교환 키랄고정상으로 충진된 키랄칼럼 및 이들을 이용한 생리할성 라세미 화합물의 광학분할에 관한 것으로써, 본 발명자가 선 등록한 특허 제 090374호의 광학활성 아미노 알코올을 출발물질로 사용하여 제조된 N-카복시메틸 N-알킬아미노알코올 염을 옥틸 실리카 젤 혹은 옥타데실 실리카 젤에 소수성 결합시켜 합성된 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼을 개량하여 키랄칼럼의 사용 내구연한을 증가시키고 다양한 조성의 이동상을 사용하여 광학분할이 효율적으로 이루어지도록 하는 LC용 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼을 제공코자 한 것이다.

본 발명자가 선 등록한 특허(특허 제 090374호)는 광학활성 아미노 알코올을 출발물질로 사용하여 제조된 N-카복시메틸 N-알킬아미노알코올 염을 옥틸 실리카 젤 혹은 옥타데실 실리카 젤에 소수성 결합시켜 합성된 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼은 키랄선택제인 N-카복시메틸 N-알킬아미노알코올 염이 수용액 중에서 옥틸 실리카 젤의 옥틸기 혹은 옥타데실 실리카 젤의 옥타데실기에 소수성 상호작용에 의하여 일시적으로 결합되어 있기 때문에 크로마토그래피 이동상으로서 80% 이상의 물을 함유하고 있는 수용액만을 사용하여야 하며 80% 이하의 물을 함유하고 있는 수용액이나 유기용매를 이동상으로 사용할 경우 키랄선택제가 칼럼에서 용리되어 키랄칼럼이 손상되는 문제점이 있다.

아울러 사용 가능한 이동상의 조성에 제한이 있으므로 광학분할이 효율적으로 이루어지지 않는 문제점도 있다.

이에, 본 발명자는 키랄선택제로 사용되는 N-카복시메틸 N-알킬아미노알코올 염을 실리카 젤에 공유 결합시킴으로서 어떠한 조성의 이동상을 사용하더라도 키랄칼럼에 손상이 없이 키랄칼럼을 장시간 사용할 수 있을 뿐만 아니라 적절한 조성의 이동상을 선택함으로서 광학분할을 극대화할 수 있는 개량된 LC용 리간드 교환 키랄고정상 및 이들이 충진된 키랄칼럼 및 이들을 이용한 라세미 화합물의 광학분할 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 아미노산과 같이 두자리 리간드로 작용하는 라세미 생리활성 물질을 구성하는 두 개의 거울상 이성질체를 분리하는데 유용한 화학식 1로 표시되는 LC 용 리간드 교환 키랄고정상을 개발하고 이것으로 충진된 LC 용 키랄칼럼을 제조하고, 이들을 이용하여 두자리 리간드로 작용하는 라세미 생리활성 물질들의 광학분할 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 의한 키랄고정상 (CSP 1)은 화학식 1로 표현된다.

상기식에서 n은 0 - 15의 정수이고 R 은 알킬기(메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, t-부틸기 포함) 혹은 아릴기(페닐, 치환된 페닐 포함)이다.

본 발명은 본 발명자가 개발하여 선 등록(특허 제 090374호)한 키랄선택제인 N-카복시메틸 N-알킬아미노알코올 염을 옥틸 실리카 젤 혹은 옥타데실 실리카 젤에 소수성 결합시켜 합성된 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼을 개량하여 공유 결합성 키랄고정상을 합성하고 이를 충진하여 키랄칼럼을 제조함으로서 광범위한 조성의 이동상에 대한 내구성을 증진시킬 뿐만 아니라 다양한 조성의이동상을 사용하여 광학분할이 가능하도록 하는 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼의 제조 과정에 관한 것이다.

그 과정은 다음의 단계로 이루어진다.

- 아미노 알코올을 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄오일클로라이드와 반응시켜 N-알켄오일아미노 알코올을 합성하는 단계;

- N-알켄오일아미노 알코올을 환원하여 N-알켄일아미노 알코올을 합성하는 단계;

- N-알켄일아미노 알코올을 에틸브로모아세테이트와 반응시켜 4-알켄일-5-알킬-2,3,5,6,-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온을 합성하는 단계;

- 4-알켄일-5-알킬-2,3,5,6,-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온을 촉매 존재 하에서 실릴화 하는 단계;

- 4-실릴알킬-5-알킬-2,3,5,6,-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온을 실리카 젤에 공유 결합시킨 후 변형된 실리카 젤을 염기성 수용액으로 처리하여 N-카복시메틸 N-알킬아미노 알코올 염이 실리카 젤에 공유 결합된 리간드 교환 키랄고정상 (CSP 1)을 합성하는 단계;

- 상기 합성된 리간드 교환 키랄고정상을 스텐레스 스틸 공 칼럼에 충진시켜 LC 용 키랄칼럼을 제조하는 단계;

- 제조한 LC 용 칼럼을 이용하여 실제로 라세미 아미노산을 광학분할하는 단계; 에 의해 이루어진다.

본 발명에 따른 리간드 교환 키랄고정상을 합성하는 구체예에 있어서, 출발물질로 사용되는 광학활성 아미노 알코올의 종류에는 제한이 없으며, 이중결합을 말단에 가지고 있는 N-알켄오일아미노 알코올을 합성하는데 사용되는 알켄오일클로라이드 및 실릴화 과정에 사용되는 실릴화제의 종류에는 제한이 없다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명할 것이나, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 >

1. 리간드 교환 키랄고정상 (CSP 1)의 제조

본 발명에 따른 리간드 교환 키랄고정상을 제조하는 구체적인 방법의 실시예로서 아미노 알코올인 (S)-루이신올을 출발물질로 사용하여 제조되는 한 종류 리간드 교환 키랄고정상 (화학식 1에서 R = 이소부틸, n = 7)의 구체적인 제조 방법은 다음과 같다.

(1) (S)-N-(10-운데센오일)루이신올의 합성

250㎖의 둥근바닥 플라스크에 100㎖의 정제된 디클로로메탄을 가하고 질소기류하에서 (S)-루이신올 2.30g(19.6 mmole)과 3.48㎖의 트리에틸아민 (25.0 mmole)을 용해한다.

이 용액을 저어주면서 여기에 실온에서 4.30㎖의 10-운데센오일클로라이드(20.0 mmole)를 천천히 가한다.

실온에서 반응 혼합물을 10분간 저어준 후 0.5 N HCl 수용액 및 0.5 N NaOH 수용액으로 세척하고 물로 세척한다.

세척 후 유기용액을 무수 MgSO₄로 건조시키고 여과 및 감압 농축하고 잔류물을 곧 바로 헥산:에틸아세테이트 = 3:1의 전개용매를 사용하여 실리카 젤 칼럼 크로마토그래피하여, 무색의 오일형태 표제화합물 (5.06g, 91% 수율)을 얻는다.

1H NMR (CDCl3)??0.91 (dd, 6H), 1.27 (broad s, 13H), 1.58-1.64 (m, 2H), 2.01 (q, 2H), 2.19 (t, 2H), 3.33 (broad, 1H), 3.51 (dd, 1H), 3.66 (1H), 3.95-4.12 (m, 1H), 4.88-5.01 (m, 2H), 5.69-5.86 (m, 2H). IR (KBr) cm-1 3292, 3078, 2927, 2858, 1641, 1546.

(2) (S)-N-(10-운데센일)루이신올의 합성

250㎖의 둥근바닥 플라스크에 40㎖의 테트라히드로퓨란을 가하고 여기에 LiAlH₄2.72g(72 mmole)을 가한 후 저어주면서 여기에 40㎖의 테트라히드로퓨란에 상기 (1)의 과정에서 합성한 (S)-N-(10-운데센오일)루이신올 5.06g(17.9 mmole)을 용해시킨 용액을 0^oC에서 천천히 가한다.

전체 반응 혼합물을 12시간 동안 가열하여 환류한다.

12시간 환류 후 반응 혼합물의 온도를 0^oC로 낮춘 후 여기에 물을 천천히 가한다.

전체 혼합물을 celite bed를 통과시킨 후 감압증류기를 사용하여 테트라히드로퓨란을 제거한다.

나머지 수용액을 에틸아세테이트로 추출하고 에틸아세테이트 용액을 무수 MgSO₄로 건조시킨 후 여과 및 감압 농축하고 잔류물을 곧 바로 헥산:에틸아세테이트 = 1:1의 전개용매를 사용하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피하여, 무색의 오일형태 표제화합물 (4.67g, 97% 수율)을 얻는다.

1H NMR (CDCl3) ?? 0.91 (d, 6H), 1.27 (broad s, 15H), 2.01 (q, 2H), 2.24-2.41 (m, 2H), 2.50-2.65 (m, 4H), 3.19 (dd, 1H), 3.61 (dd, 1H), 4.89-5.02 (m, H), 5.71-5.88 (m, 1H). IR (KBr) cm-1 3302, 3074, 2925, 2856, 1643, 1461.

(3)(S)-4-(10-운데센일)-5-이소부틸-2,3,5,6-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온 의 합성

50㎖의 디클로로메탄에 상기 (2)의 과정에서 합성한 (S)-N-(10-운데센일)루이신올 4.67g(17.3 mmole)을 용해하고 여기에 3.80㎖ 의 에틸 브로모아세테이트 (17.3 mmole)와 2.42㎖의 트리에틸아민 (17.3 mmole)을 가한다.

전체 혼합물을 실온에서 24시간 저어준 후 이것을 0.5 N HCl 수용액으로 세척하고 곧 바로 무수 MgSO₄로 건조시키고 여과 및 감압 농축한다.

잔류물을 헥산:에틸아세테이트 = 3:1의 전개용매를 사용하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피하여, 무색의 오일형태 표제화합물 (2.57g, 48% 수율)을 얻는다.

1H NMR (CDCl3) d 0.93 (dd, 6H), 1.27 (broad s, 15H), 1.59-1.68 (m, 2H), 2.02 (q, 2H), 2.36-2.49 (m, 2H), 2.53-2.80 (m, 1H), 3.42 (q, 2H), 4.13 (dd, 1H), 4.40 (dd, 1H), 4.89-5.04 (m, 2H), 5.71-5.88 (m, 1H). IR (KBr) cm-1 3072, 2925, 2856, 1749, 1643, 1462.

(4)(S)-N-(11-디메틸에톡시운데실)-5-이소부틸-2,3,5,6-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온의 합성

40㎖의 디클로로메탄에 상기 (3)의 과정에서 합성한 (S)-4-(10-운데센일)-5-이소부틸-2,3,5,6-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온 2.57g (8.30 mmole)을 용해하고 여기에 촉매량 (약 30mg)의 Pt/C (10wt%)와 28㎖의 클로로디메틸실란 (250 mmole)을 가한다.

전체 혼합물을 18시간 동안 가열 환류한 후 단순 증류 및 감압 농축과정을 거쳐 모든 용매 및 과량의 클로로디메틸실란을 제거한다.

잔류물을 10㎖의 디클로로메탄에 용해하고 여기에 트리메틸아민 과 무수 에탄올 의 1:1 혼합용매 3㎖를 저어주면서 천천히 가한 후 1시간 동안 저어준다.

반응 혼합물을 감압 농축한 후 잔류물을 헥산:에틸아세테이트 = 3:1의 전개용매를 사용하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피하여, 노란색 오일형태 표제화합물 (1.3g, 38% 수율)을 얻는다.

1H NMR (CDCl3) d 0.09 (s, 6H), 0.89 (q, 6H), 1.25 (broad s, 24H), 1.55-1.67 (m, 2H), 2.35-2.47 (m, 2H), 2.52-2.79 (m, 1H), 3.40 (q, 2H), 3.62 (q, 2H), 4.12 (dd, 1H), 4.42 (dd, 1H). IR (KBr) cm-1 2925, 2856, 1748, 1461.

(5) 리간드 교환 키랄고정상 (CSP 1) 의 제조

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

여기에 10㎖의 톨루엔에 용해되어 있는 위 상기 (4)의 과정에서 합성한 (S)-N-(11-디메틸에톡시운데실)-5-이소부틸-2,3,5,6-테트라히드로-4H-1,4-옥사진-2-온 1.3g을 가하고 72 시간 환류한 후 온도를 실온으로 낮추고 유리 여과기를 이용하여실리카 젤을 거르고 이것을 톨루엔, 에틸아세테이트, 메탄올, 아세톤, 디메틸에테르, 헥산의 순으로 씻어준다.

변형된 실리카 젤을 10㎖의 메탄올에 가하고 여기에 1 M NaOH 수용액 0.5㎖를 가하여 실온에서 24시간 저어준 후 실리카 젤을 유리 여과기로 여과하고 메탄올로 씻어 리간드 교환 키랄고정상 (CSP 1)을 얻는다.

상기 키랄고정상(CSP1)의 제조방법을 반응식 1에 나타내었다.

2. 키랄칼럼의 제조

상기에서 합성한 리간드 교환 키랄고정상(CSP 1)을 메탄올에 부유시킨 후, 슬러리 충진기를 이용하여 HPLC 용 스텐레스강 공 칼럼에 충진하여 키랄칼럼을 제조한다.

3. 광학분할 실시예

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 리간드 교환 키랄고정상(CSP 1)이 충진된 키랄칼럼을 HPLC 장비에 장치하고 키랄칼럼을 통하여 0.2 mM CuSO₄를 함유하는 100 % 물 혹은 물-에탄올 (90:10, 혹은 50:50) 혹은 물-아세토니트릴(50:50) 혼합용매를 흘려준다.

20^oC에서 검출기는 254 nm UV 조건으로 하고 라세미 아미노산 시료들을 주입하여 광학분할을 실시한다. 광학분할의 예는 다음 표 1과 같다.

리간드 교환 키랄고정상(CSP1)이 충진된 키랄칼럼에서 라세미 아미노산의 HPLC 광학분할

라세미 아미노산	k₁	k₂	??	R_S	이동상
알라닌(Alanine)	2.03(D)	2.35(L)	1.16	0.35	A
2-아미노아디프산	4.42(D)	8.96(L)	2.03	2.19	A
2-아미노아디프산	3.36(D)	6.32(L)	1.88	2.21	B
2-아미노아디프산	2.29(D)	3.55(L)	1.55	1.40	C
2-아미노아디프산	1.85(D)	2.55(L)	1.38	0.84	D
발린(Valine)	3.07(D)	6.81(L)	2.22	2.38	A
루이신(Leucine)	5.03(D)	10.68(L)	2.12	2.54	A
루이신(Leucine)	3.47(D)	7.22(L)	2.08	2.66	B
루이신(Leucine)	2.69(D)	4.55(L)	1.69	1.79	C
루이신(Leucine)	2.38(D)	3.52(L)	1.48	1.20	D
페닐글리신(PheGly)	4.51(D)	14.18(L)	3.14	3.88	A
페닐글리신(PheGly)	3.24(D)	9.66(L)	2.98	4.18	B
페닐글리신(PheGly)	2.43(D)	5.78(L)	2.38	3.30	C
페닐글리신(PheGly)	2.05(D)	4.08(L)	1.99	2.68	D
페닐알라닌(PheAla)	9.38(D)	24.79(L)	2.64	3.49	A

사용한 리간드 교환 키랄고정상 (CSP 1) : R = 이소부틸, n = 7 [(S)-루이신올로부터 합성된 키랄고정상], k₁및 k₂는 각각 첫 번째 피크와 두 번째 피크에 대한 용량인자(capacity factor), α는 분리계수 (separation factor), R_S는 분해인자(resolution factor)임. 사용한 이동상: A = 100% 물 + 0.2 mM CuSO_4,B = 10% 메탄올 수용액 + 0.2 mM CuSO₄, C = 50% 메탄올 수용액 + 0.2 mM CuSO₄, D = 50% 아세토니트릴 수용액 + 0.2 mM CuSO₄, 온도 : 20℃. 디텍션, 254 nm UV.

상기 광학분할의 실시예에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제조된 리간드 교환 키랄고정상 (CSP 1)및 이들로 충진된 키랄칼럼을 HPLC에 응용하여 라세미 아미노산들을 아주 효과적으로 광학분할할 수 있음을 알 수 있으며 본 발명에서 제조된 리간드 교환 키랄고정상은 키랄선택제와 실리카 젤이 공유결합으로 구성되어 있기 때문에 기존에 특허 등록(특허 제 090374호)된 리간드 교환 키랄고정상으로 충진된 키랄칼럼에 비하여 어떠한 조성의 물-유기용매 혼합물도 이동상으로 사용 가능하며 사용 내구 연한이 길고 그 응용성이 더욱 광범위하다.

따라서 본 발명은 아미노산과 같은 라세미 생리활성물질들을 광학분할하는데 있어서 유용한 새로운 리간드 교환 키랄고정상(CSP 1)과 그 제조방법, 상기 키랄고정상(CSP 1)으로 충진된 LC 용 키랄칼럼 및 상기 키랄고정상과 키랄칼럼을 이용한 라세미 생리활성물질의 광학분할 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims

다음의 화학식[(S)-CSP 1]으로 표현되는 LC 용 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼.

상기 식에서 n은 0 - 15의 정수이고, R 은 알킬기(메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, t-부틸기 포함) 혹은 아릴기(페닐, 치환된 페닐)이다.
제 1항에 표현되어 있는 화학식[(S)-CSP 1]과 거울상의 관계에 있는 LC 용 리간드 교환 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼.