KR200307065Y1 - 화합물 다양성 구축을 위한 표준형 집합용 다중 반응장치 및 표준형 다중 정제 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신약 개발 분야의 신약 후보물질 구축과 관련된 합성장치, 합성된 화합물을 생리활성 검색용 품질로 정제할 수 있는 표준화된 장비 및 실험 시스템에 관련된 것으로 집합적으로 동시에 여러 개의 화합물을 합성할 수 있으며, 집합적으로 구축된 화합물을 동시에 여러 개의 화합물을 정제할 수 있다.

Description

화합물 다양성 구축을 위한 표준형 집합용 다중 반응장치 및 표준형 다중 정제 장치{Synthesizer for Molecular Diversity and Apparatus for Purification}

본 발명은 게놈 사업이 완성단계를 맞이하면서 수 만개 이상의 신약선도물질 및 신약후보 물질을 찾아내는 단계에서 가장 시간을 많이 차지하는 화합물 다양성 구축과 관련된 기술로서 신약 후보 물질 화합물을 집합적으로 구축 할 수 있는 표준 집합용 반응 장치 및 집합적으로 합성된 화합물들을 정제함에 있어 동시에 여러 개의 화합물을 집합적으로 정제할 수 있는 표준 다중 정제 장치개발에 관한 것으로, 신약개발 단계에서 필수 요소로 포함되어야 할 후보 물질 합성에 있어서 화합물 제조 관리 기반 기술에서 조합화학적 방법으로 제조된 화합물의 활성 검색용 품질을 만족할 수 있는 품질로의 화합물 라이브러리를 빠른 시간 내에 합성하여 제공함에 목적이 있다.

게놈 사업이 성장하면서 생명과학은 게놈이 담고 있는 정보를 단백질의 정보로 바꾸어 주고 이들의 역할을 이해하며 기능을 조절하는 연구 즉 기능 유전체 연구(functional genomics)가 시작되었다. 기능 유전체 연구(functional genomics)로부터 얻어지는 정보는 생체의 기능과 작용을 완전히 해석하여 인류가 당면하고 있는 대부분의 질병의 치료를 가능하게 해 줄 것으로 기대하고 있다.

게놈 사업의 완성은 단순히 수백 개 정도의 새로운 질병치료 개발 과제에 매달려 있는 신약 개발 과제를 수만 개 이상의 신약 개발 과제가 도출될 수 있도록 할 것이다. 따라서 게놈 사업 완성 시대에서 얻어지는 방대한 양의 정보를 실용적인 신약의 개발 연구로 연계시키기 위해서는 신약 후보 화합물 구축 기술이 필연적으로 요구되고 있다. 이는 생물학, 수학, 전산학, 화학 등 여러 과학 분야가 공동으로 참여하여 앞으로의 신약 개발 기간 단축으로 수만 개의 신약을 개발해야 하는 문제를 해결해야 할 것이며 이미 선진국에서는 이러한 문제를 해결하는 방안으로 화합물 다양성 구축에 대한 인식을 달리하고 있으며 다양한 화합물들을 구축하려는 노력이 자동 화합물 합성기 개발, 초고속 화합물 활성 검색화 자동 로봇 개발 등 다방면으로 이루어지고 있다.

기존의 신약개발과정을 보면 질병의 원인이 밝혀진 후에도 치료제의 개발까지는 많은 시간이 소요되며 특히 치료제가 될 수 있는 후보물질의 도출을 위해서는 많은 수의 화합물이 필요하게 된다. 지난 20세기에서의 치료제 개발 과정을 보면 대략 10,000개의 화합물 중에서 하나만이 치료제로 실용화되는 것으로 알려져 있다. 이제 기능 유전체 연구(functional genomics) 등을 통해 질병 타겟이 수만 개의 수준으로 증가하게 되면 치료제의 개발을 위해서는 수억 개 이상의 화합물이 당장에 필요하게 된다. 이러한 상황에서 신약관련 후보 화합물을 빠르게, 많이, 효과적으로 합성 구축하는 것이 중요하다. 이렇게 구축된 화합물들은 질병 관련 타겟을 찾아내는 연구에 있어 기존의 타겟 규명에서 후보물질을 찾아내는 연구방법과 개념을 달리하여 더욱 중요한 역할을 담당하게 된다.

이러한 배경으로 최근의 신약 개발 동향은 조합화학(combinatorial chemistry)이라는 방식으로 수만 개의 화합물을 동시에 합성하여 한번에 생물학적 활성을 검색하는 기술에 초점이 모아지고 있다. 이는 현재 신약 선도물질을 찾아내는 과정에서나 선도 물질 유도체중에서 높은 활성을 갖는 신약 후보 물질을 찾아내는 과정 중 가장 효율적인 기술이다. 조합화학은 1960년대 이후 펩타이드 합성을 기반으로 수많은 화합물 구축에 사용 발전되어 왔으며 최근까지도 조합화학의 고체상지지체를 이용한 화합물 구축으로 수 백 만개의 화합물이 합성되어져 왔다. 그러나 기존의 구축된 화합물은 단시간내에 화합물 숫자에만 중점을 두어 구축된 실정으로 실제의 화합물 활성검색에서 거짓활성(false positive)으로 작용할 수 있는 물질의 정제가 이루어지지 않은 상태에서 모든 조합화학적 합성이 이루어 졌다.

1990년대에는 개발된 조합화학적 기기들은 합성 자동화 형태의 시스템을 구축하였으나 화합물 활성 검색시스템에 도입함에 있어서 소규모 전통적 합성에 따른 잘 정제된 화합물의 기능을 나타내지 못하였다. 즉 조합화학적으로 화합물을 합성할 때 고체상 지지체로 사용하는 폴리스티렌 계통의 고분자 화합물 등이 합성마지막 단계에서 화합물을 분리할 때 UV 스펙트로미터, NMR, IR, MS 스펙트로미터등으로 확인되지 않은 물질이 최종 화합물에 포함됨에 따라 기존의 합성 방식으로 대부분 실리카겔 칼럼으로 순수하게 정제된 화합물과의 검색활성에서 현저한 실험적 차이를 수반하게 되었다.

이러한 실험적 오차로 인하여 최근의 화합물 구축은 최소한 여과정도의 정제과정을 통한 형태로 화합물을 합성하고 구축하는 경향으로 전환되고 있다. 즉 많은 수의 화합물을 누가 가장 빠르게 합성하고 정제하여 화합물을 구축하는가가 신약개발에서 필요한 화합물 구축을 가장 잘 이해하고 있다는 것이다.

조합화학적 반응 장비 및 장치들은 이미 수많은 회사들에 의해 잘 개발되어 왔으며 현재에도 이미 많은 화학자들에 의해 장비의 사용과 더불어 시판되는 장비 및 장치들에 대해 변형시켜 사용하거나 사용 목적에 부합되어 교정되어 사용되어져 왔다. 그러나 대부분 화합물 구축 시스템에서 하나 하나의 단계에 특징적인 것 외에는 전체적인 시스템으로 출원된 형태는 없다. 더구나 합성 후 정제까지 일괄적으로 포함된 개발은 이루어지지 않아, 이렇게 합성되어져 화합물 활성 검색을 마친 화합물들에 대한 올바른 활성 검색을 위하여 다시금 합성 또는 기존의 혼합물에서 정제되어져야 할 실정이다.

그러므로 이제는 얼마나 빠른 시간 내에 화합물을 합성할 수 있는지도 중요하지만 얼마나 빨리 순수하게 합성된 화합물을 단시간 내에 많은 수의 화합물을 동시에 정제할 수 있는가가 화합물 구축에 있어서 커다란 관심의 대상이 되고 있다. 따라서 이를 만족시키기 위해 새로운 형태의 합성 장비가 개발되어야 할 실정이다.

이에 본 발명에서는 이들의 단점을 보완 발전시켜 화합물 구축에 표준이 될 수 있는 새로운 장비로 개발 하고자 하였다.

발명은 크게 세 가지 구성으로 나누어져 있는데 첫째는 화합물을 합성 할 수 있는 신용매 및 반응물의 누수 문제를 해결하기 위한 신규한 반응기 밀봉용 프레임이고, 둘째는 반응기와 밀봉용 프레임이 장착된 반응기내에 반응물을 혼합 시켜주는 회전형 혼합 장치이며. 세째는 집합적으로 합성된 화합물을 8개씩 동시 정제할 수 있는 정제 시스템으로 용매저장 및 분주용 장치와 한 조로 이루어진 8개의 정제용 칼럼으로 구성되어져 있다. 특히 밀봉용 프레임은 상·하판에 봉을 설치하여 서로 연결하는 형태와(제2도에서 제4도까지) 중간프레임을 설치함으로써 상·하판을 완전히 연결시킬 수 있는 형태(제5도에서 제9도까지)의 두 가지 형태로 제작되었다.

본 발명은 고체상을 이용한 조합화학에서 화합물 라이브러리를 구축함에 있어서 기존의 상용화되어 있는 합성 장비의 단점인 용매 및 반응물액의 누출을 완전히 차단시킬 수 있는 새로운 형태의 봉과 나사조임 방식의 프레임을 채택하여 이용하여 제작하고, 산과 염기조건에서 불활성 재질의 개스킷을 사용하였고, 동시 정제장치를 도입하고 또한 360도 회전 교반장치를 설치하므로서, 기존 장치의 자연 용액누출이나 과도한 교반에 의한 용매누출의 불편함을 완전히 해소하여 안전하고 편리하게 반응시킬 수 있는 뛰어난 효과, 합성한 화합물들을 반응즉시 동시에 분리정제하여 순수한 형태의 화합물을 얻어 활성테스트를 할 수 있고, 또 상기 강력한 밀폐효과에 의해 교반력을 최대로 운용할 수 있으므로 이를 위한 교반장치의 교반의 형태를 360도 회전의 형태로 바꾸는 것이 가능하여 기존의 교반 형식인 상하 수직형태의 교반 형태를 탈피하여 교반효율의 증가에 의한 반응의 속도를 증가 시킬 수있도록 하였고, 이러한 360도 회전교반기에 의해 반응기내 반응물의 효과적인 반응이 진행되도록 반응기 안쪽 끝을 따라 반응물 액이 움직이도록 하여 기존의 볼텍스(vortex)나 스터러(stirrer)형식에 의해 고체상 지지체 손상을 줄여 줄 수 있으며 반응기 전체의 진동형식에 의한 조음 장치들이 반응 진행 시 느슨해지는 현상을 극복하여 반응을 촉진할 수 있는 역할을 한다.

이상의 설명에서 같이 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 조합화학적으로 화합물 라이브러리를 구축함에 있어서 보편적인 실험 절차를 표준화하는 기반 기술에 적용되는 것으로 고체상 지지체를 이용한 화합물 합성 시 가장 빠르고 경제적인 방법으로 화합물 라이브러리를 제조할 수 있고 제조된 화합물의 정제를 가장 빠르게 하여 신약 후보 물질로서 반드시 행하여져야 하는 생리활성 검색용 품질의 요건을 갖추는 화합물 라이브러리를 구축하는 것이다. 또한 반응 혼합용 회전 혼합기는 반응기내 반응물의 효과적인 반응이 진행되도록 반응기 양쪽 끝을 따라 반응물 액이 움직이도록 하여 기존의 볼텍스(vortex)나 스터러(stirrer)형식에 의해 고체상 지지체의 손상을 줄여 줄 수 있으며 반응기 전체의 진동형식에 의한 조음 장치들이 반응 진행 시 느슨해지는 현상을 극복하여 반응을 촉진할 수 있는 역할을 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 합성장치 및 장비를 구성하는데 필요한 일부분으로 사용하는 반응기는 기존의 상품화한 것과 동일한 형태의 제1도와 같은 형태를 가지는 96-웰(well) 및 48-웰(well)을 가진 것으로 각 웰(well)(1) 아래쪽에는 여과용 프릿(frit)(3')이 장착되어 있는 고체상 지지체를 이용한 화합물 라이브러리 제조용 반응기이다. 제 1도에서 보여 주듯이 웰(well)(1)은 5.0ml 정도의 화학반응이 가능한 반응 웰(reaction well)을 나타내고 칸막이(2)는 각 웰과 웰 사이를 분리시키는 기능을 나타내고 웰(well)(1)은 여과용 프릿(frit)(3')이 정착된 아래 부분의 배출구(3)로서 화학반응 후 용매나 용질을 이동시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 합성장치 및 장비를 구성하는데 필요한 본 발명의 밀폐용 프레임은 용매의 누출을 원천적으로 방지할 수 있는 구성을 가진 것으로 본 발명에서는 두 가지 형태의 것으로 구성되어있다.

첫째는 제4도의 평면도에서 보여주는 것과 같은 봉이 설치된 형태의 관통형 프레임이다. 즉, 제2도 내지 제4도에서 보여주듯이 프레임의 상판(5)·하판(8)에 봉(4, 9)을 설치하고 상판·하판 개스킷 파트(part)(6, 10)의 구멍(hole)(7, 11)에 봉을 통과하도록 하여 아래위를 볼트(12, 13)로 조이는 형태로 구성되는 상·하판의 봉이 상·하판의 개스킷 파트(part)의 구멍을 관통하여 조여주는 형태의 프레임이다. 이러한 구성을 가지므로써 다단계반응, 즉, 1단계 반응 후 새로운 반응물을 첨가하여 2단계 반응을 수행할 때 등 다단계 반응시 하판과 상판을 연결하는 조인트부만을 탈리시키고 나머지는 탈리시키지 않으므로써 반응기(제1도(a))하부의 배출구(3)에 의한 용액의 누출이 없이 반응을 정량적으로 정확하게 수행할 수 있는 프레임을 제공한다

둘째는 제9도의 평면도에서 보여주는 플립형 프레임이다. 즉, 제5도 내지 제9도에서 보여주듯이 프레임에 의한 반응기의 밀폐역할과 효과적인 혼합에 도움을주는 하판(17), 상판프레임(21) 및 하판프레임(22) 그리고 상판(15)으로 구성된 프레임으로 각각의 판은 플립형 조인트부(23. 23')에 의해 하판(17)과 하판프레임(22), 상판(15)과 상판프레임(21)이 플립형태의 조인트부에 의해 연결되어 각 판의 연결 및 탈착이 스크루형태이기 때문에 용이하게 할 수 있도록 하고 조인트부의 연결볼트의 강약을 통해서 밀착력을 조절할 수 있는 기능을 하도록 한 것이다. 이러한 구성을 가지므로써 다단계반응, 즉, 1단계 반응 후 새로운 반응물을 첨가하여 2단계 반응을 수행할 때 등 다단계 반응 시 상판프레임과 상판, 하판과 하판프레임이 연결된 볼트부분만 탈리시키고 나머지는 탈리시키지 않으므로써 반응기(제1도(a))하부의 배출구(3)에 의한 용액의 누출이 없이 반응을 정량적으로 정확하게 수행할 수 있는 프레임을 제공한다.

이들 장치의 결합관계를 나타내는 각 도면을 살펴보면 다음과 같다. 제 2도 관통형 프레임을 구성하는 각 구성으로, 48-웰(well)이나 96-웰(well) 반응기(제1도(a))를 결합하지 않고 단지 프레임을 해체한 상태의 도면을 나타낸 것인데, (4)는 상판 봉 파트(part)의 상판에 설치된 봉을 나타내고 (5)는 상판 그리고 (6)은 상판개스킷이고 (7)은 하판의 봉이 통과하는 구멍(hole)이다. (8)은 하판이고 (9)는 하판(8)에 설치된 봉이고, (10)은 하판개스킷 그리고 (11)은 상판의 봉이 통과되는 구멍을 나타낸다. (12)는 하판의 봉(9)를 조이는 볼트이고 (13)은 상판의 봉 (4)를 조이는 볼트이다. 제 3도는 48-웰(well)이나 96-웰(well) 반응기의 상판 및 하판과 상·하판을 결합된 완벽한 밀폐효과를 나타낼 수 있도록 결합된 장치의 정면도이고 제4도는 본체 평면도를 나타낸 것이며 여기서 (14)는 용매와 용질의 유출을 막아주는 개스킷이다.

제 5도는 플립형 프레임의 밀폐역할과 효과적인 혼합에 도움을 주는 상판의 정면도와 평면도를 나타낸 것인데, 여기서 (14)는 앞의 제 4도에서 언급한 것과 같이 유출을 방지하는 러버(rubber plate)를 나타내고 (14')는 러버(rubber plate)위에 깔아둠으로써 어떤 용매에도 견딜 수 있는 일회용 개스킷을 나타낸다. (15)는 제 1도에서 제 4도까지에서 언급한 것과 다른 또 다른 형태의 상판을 나타낸다. (16)은 이러한 상판 프레임을 정면에서 보았을 때의 형태를 나타내고, 제 6도는 하판의 정면도와 평면도를 나타낸 것이다. 이때 (17)은 하판, 그리고 (17')는 하판을 정면에서 보았을 때의 도면을 나타낸 것이다.

제 7도는 48웰(well) 이나 96웰(well) 반응기에 상판프레임(21) 및 하판프레임(22)을 설치한 후의 정면도와 평면도를 나타낸 것이다. 이때 (20)은 상판프레임과 하판프레임을 연결하는 연결고리이다. (18)은 하판프레임을 고정시키기 위하여 하판프레임에 연결된 연결고리를 나타내고 (19)는 이러한 연결고리를 위한 스크루 볼트를 나타낸다. 제 8도는 이러한 상판(15), 하판(17) 그리고 상판프레임(21) 및 하판프레임(22) 모두를 연결한 후 각각의 연결 나사를 조인 후 정면도와 평면도를 나타낸 것이고 각각의 번호는 앞의 제 5도에서 제 7도까지에서 언급한 것과 같고 (24)는 상판프레임에 연결된 스크루 볼트이다.

기존의 플렉스켐(FlexChem) 사의 반응기 밀봉 프레임 역시 상판 과 하판을 따로 연결하는 형식으로 구성되어 있으나 밀봉시 밀봉정도를 조절하 수 있는 나사형태로 된 것이 아니라 일정한 간격이 있는 프레임으로 밀봉을 하는 형식이어서 초기 밀봉의 상태를 끝까지 유지하기가 힘들뿐만 아니라 연결을 위한 반응기의 차폐도 손의 힘으로 하기 때문에 완벽한 밀폐효과를 얻기 곤란하고, 교반 시 과도한 교반력(회전력에 의한 교반 등)을 가할 경우 결합력의 약화로 반응기 내의 내용물이 유출되어 정량적인 반응이 이루어지지 않는 단점이 있으므로 각 웰(well)당 순수한 화합물을 얻어야 하는 실험에서 치명적인 단점이 생기는 것이다 (제 14도).

본 발명의 프레임은 이러한 단점을 극복하고자 개발된 것으로 연결되는 연결 부위를 손쉽게 나사를 돌리는 형식을 취하고 반응기와 판들과의 사이에 러버와 일회용 개스킷이 완전히 밀착될 수 있도록 밀착 정도를 조절할 수 있는 나사 형식의 조음으로 구성되었다.

2가지 형태의 프레임을 이용하여 반응 시 상하 프레임으로 반응기를 완전히 밀봉한 다음 반응을 진행하고 최종 반응이 끝나고 고체상 지지체에서 합성된 화합물을 고체상 지지체와 분리하는 반응을 진행한 다음 각 웰(well)에 녹여져 있는 화합물을 보관용 튜브에 옮기기 위하여서는 최종하부층 판을 먼저 해체한다. 이때 상판을 먼저 제거하지 않는 이유는 한쪽 출구가 완전히 밀봉되어 있으면 열려 있는 다른 쪽 출구로 액체가 유출되지 않기 때문이다. 본 발명의 프레임은 완전히 밀착되기 때문에 비록 최하층의 판을 제거하더라도 상판이 단단히 밀착되어 있으므로 최하부판을 제거하더라도 프릿(frit)을 통과한 용액은 누출되지 않는다. 이렇게 하여 반응기와 규격이 같은 보관용 웰 플레이트(well plate)를 장착한 다음 상판의 프레임을 제거한다.

상하 프레임으로 한 조가 구성된 반응장치를 효과적으로 혼합하기 위하여 본발명에서는 회전속도가 rpm 10미만인 회전용 모터를 사용하여 반응기를 장착할 수 있는 프레임을 구성하여 회전 모터의 회전축이 지면과 수평과 이루게 하고(제10도) 회전축에 평행으로 반응기를 장착하였다. 즉 본 발명의 밀봉용 프레임에 장착된 반응기는 누수의 염려가 전혀 없으므로 웰(well)의 입구에서 출구로 반응액이 교착하면서 반응이 가속화 되도록 하였다.

반응조건에 따라서 고온 반응일 경우 오븐 내에 혼합용 회전 모터를 장착하여 상온 이상의 온도를 유지하면서 반응을 시킬 수 있으며, 상온 이하의 온도에서는 냉장고 안에 본 발명의 반응장치와 혼합장치를 설치하여 반응을 시킬 수 있다.

제 10도에서 (25)는 반응장치를 올려놓는 받침대이고 (26)은 회전속도를 조절할 수 있는 장치이다.

또한 필요에 따라 회전축과 평행으로 연결된 반응기 장착용 프레임의 길이를 조절함에 따라 여러 개의 반응기가 장착 될 수 있다.

상기 반응기에서 합성된 화합물은 화합물 라이브러리 구축용으로 최소 10mg 이상 최대 100mg 이하의 혼합물 형태의 생성물을 가진다. 이렇게 합성되어지고 모아진 혼합물은 활성 검색용 화합물의 품질로 정제해야 화합물 라이브러리로서의 가치를 지니게 된다. 이에 본 발명에서는 최소 48개 이상의 집합체로 합성된 화합물 집합체를 8개 단위의 집합으로 한번에 정제할 수 있는 다중 정제 시스템에 도입시킨다.

본 발명의 다중 정제 시스템은 유사한 물성을 가질 것으로 기대되는 집합체의 세로축 웰(well)의 화합물을 동시에 정제하기 위하여 길이 10cm, 지름 1.0 내지2.0cm 의 칼럼 8개를 동시에 장착하여(제11도) 정제하고자 하는 화합물들을 각각의 칼럼에 로딩(loading)한다.

각각의 칼럼은 시료 주입구와 이동상인 용매 주입구가 3 방향으로 이루어져 있으며 시료 주입 시 칼럼과 시료 주입구만 연결된 채 용매 주입구는 차단된다. 8개의 시료가 완전히 주입되고 나면 시료 주입구가 차단되고 용매 주입구와 칼럼이 연결되어 용매저장고의 가스 압력으로 용매가 칼럼으로 통과하게 된다. 각각의 칼럼 속의 충진제와 용매간의 상호 화학적 작용에 의하여 각각의 칼럼 내에서 순수한 화합물들로 분리되어 칼럼을 통과하게 된다. 이렇게 통과된 화합물은 8개가 한조로 되어 동시에 분획을 모을 수 있도록 구성된 튜브(tube) 또는 웰(well)당 5.7 ml의 부피를 가지는 48웰(well)의 플레이트(plate)에 모을 수 있다. 제 11도에서 (27)은 칼럼의 시료주입구이고 (28)은 조절밸브, (29)는 칼럼, (30)은 분획유출구를 나타낸다.

본 발명의 정제 시스템에 사용되는 용매 저장고는 투명한 재질의 용기를 사용하였으며, 용매 투입구와 가스 투입구 용매 배출구로 이루어져 있으며, 용매 저장고에서 유출된 용매를 8갈래의 칼럼으로 분배하기 위하여 하나의 용매 주입구와 여덟 개의 용매 출구로 이루어진 어뎁터를 사용하고 용매 출구와 칼럼간에 연결된 3방향 시료 주입구의 어뎁터에 연결하였다. 연결된 칼럼에 혼합물을 분리하기 위하여 용매 저장고에 연결된 가스 압력을 조절하여 적당량의 용매가 흐를 수 있게 하였다. 제 12도는 이러한 시스템을 보여주고 있는데 (27)-(30)은 제 11도에서 언급한 것과 같고 (31)은 분획용 시료튜브, (32)는 용매저장고, (33)은 용매이동용 가스압력조절 장치이다.

또한 이러한 것을 설계도면으로 나타낸 것이 제 13도 이다. (28), (29), (31), (32)는 제 12도에서 언급한 것과 같다. 이와 같이 하여 본 발명의 표준 집합용 합성기 및 표준형 다중 정제 시스템은 저렴하고 용이하게 제작 할 수 있으며, 사용 방법이 간단하고 편리하며 기존의 집합형 합성기가 가지는 누수의 단점을 극복하고 화합물 라이브러리 구축을 빠르고 쉽게 할 수 있으며 더욱이 정제 시스템에 도입하여 활성검색용 화합물의 품질로 빠르게 화합물 라이브러리 구축과 관련 기술을 합성에서 정제까지 종합적인 시스템을 구축함으로 말미암아 고체상 지지체를 이용한 조합화학적 화합물 라이브러리 구축에 표준으로 정할 수 있는 시스템이 개발되었다고 할 수 있다. 이로 인하여 게놈 사업결과로 화합물 라이브러리 구축과 관련된 기술을 합성에서 구축함으로 말미암아 고체상 지지체를 이용한 조합화학적 화합물 라이브러리 구축에 표준으로 사용할 수 있는 장치 시스템이 개발되었다고 할 수 있다.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 시스템을 보다 구체적으로 설명하며 본 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것 일뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

＜실시예＞

하이덴토인 유도체 라이브러리를 합성(그림 1)

웰(well) 당 부피가 5.0mL 인 48개 well 집합체 반응기를 사용하고 웰(well) 당 왕레진(Wang resin) (1.0mmol/g)을 100mg 씩 넣는다. 반응기의 사용은 두 가지 종류의 것을 사용하였다. 밀봉용 하판 프레임에 연결된 연결고리를 하판에 연결하여 단단히 조이면 반응기 아래 부분을 완전히 밀봉한다. 왕레진(Wang resin)에 N-α-Fmoc Valine 아미노산을 로딩하기 위하여 왕레진(wang resin)의 3당량인 아미노산 3mmol 과 디시클로헥실카보이미드(DCC) 3mmol, 디메칠아미노피리딘(DMAP) 0.01mmol을 총 2.5mL 의 디메틸포름아미드(DMF)에 녹여 48개의 웰(well) 에 모두 첨가한다. 집합체 반응기를 반응을 진행하기 위하여 밀봉용 상판 프레임에 연결된 연결고리를 올려서 상판에 완전히 고정시킨 후 완전히 밀봉시킨다. 밀폐가 보장된 반응기를 혼합용 회전 혼합기 프레임에 장착하고 오븐 내 40 ℃에서 12시간 동안 반응하였다. 반응 완료 후 회전 혼합기 프레임에서 반응장치를 해체하고 과량으로 들어간 아미노산과 에스테르 결합용 시약인 디시클로헥실카보이미드(DCC)와 디메칠아미노피리딘(DMAP) 및 디메틸포름아미드(DMF)용매를 제거하기 위하여 먼저 하판의 밀봉용 프레임을 제거하고 필터장치에 반응기를 올려놓은 다음 상판의 프레임을 해체하였다. 이때 상, 하판 프레임과 연결된 중간 프레임은 해체 하지 않은 상태로 레진을 세척 하였다. 레진의 세척은 웰(well) 당 디클로로메탄 2mL 로 5차례, 메탄올 2mL 로 세차례, 디클로로메탄 2ml로 세차례 순으로 세척하고 레진을 건조하였다. 왕레진(Wang resin)에 연결된 아미노산의 아민 보호기인 Fmoc 기를 제거하고자 같은 방법으로 반응기에 프레임을 설치하고 20％ 피페리딘 용액으로 1시간 동안 반응하여 Fmoc 보호기를 제거하였다. 알데히드기를 가지는 8가지 화합물로 8조씩 환원성아미노화(reductive amination) 반응을 시키기 위하여 Fmoc 보호기가 제거된 레진을 수차례 세척, 건조하고 각 웰(well) 에 알데히드기를 가지는 8가지 화합물을 합성하고자 하는 순으로 1mL의 디메틸포름아미드(DMF)에 녹여서 첨가 하고 10％ 아세트산 디메틸포름아미드(DMF) 용액 1mL에 환원제인 소디움트리아세토보로하이드라이드를 웰(well) 당 3mmol 씩 되도록 하여 모든 웰(well) 에 첨가 하였다. 반응은 40 ℃에서 8시간 동안 반응하고 프레임을 해체하고 레진을 세척하였다.

이소시아네이트 6가지를 조합하여 각각의 웰(well)에 역시 3mmol 씩 넣고 디메틸포름아미드(DMF) 용매 2ml을 각 웰(well)에 넣고 6시간 동안 상온에서 반응하였다. 각각의 프레임을 해체하고 레진을 수 차례 세척하고 건조하여 최종 고리화 반응을 디이소프로필아민하에서 1시간 동안 반응을 진행 하였다. 고리화 반응 종료 후 레진에서 분리되어 디이소프로필에틸아민(DIEA)에 녹여져 있는 하이덴토인 화합물 48종을 얻기 위하여 상판이 바닥으로 오게 한 다음 하판을 해체하였다. 하판이 해체된 반응기 위에 화합물을 보관할 수 있는 같은 규격의 플레이트(plate)를 반응기 위에 올리고 뒤집어서 상판이 위로 오게 하였다. 이렇게 하여도 본 발명의 밀봉용 프레임에 의한 용매 유출 현상은 보이지 않았다.

상판의 프레임을 제거하여 반응기 여과 프릿(frit)을 통하여 레진과 화합물을 각각 윌(well) 끼리 혼합되지 않게 화합물을 받을 수 있었다.

상기와 같이하여 48개의 화합물을 8조씩 하여 6회에 걸쳐 칼럼으로 화합물을 정제 할 수 있었다(표 1)

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제 1도는 표준형 집합용 다중 반응기의 입면도(a) 및 내부의 단면도(b),

제 2도는 표준형 집합용 다중 반응용기에 장착되는 밀폐용 기판 및 상하판 도면,

제 3도는 표준형 집합용 다중 반응기를 장착한 밀폐형 프레임의 정면도 및 평면도,

제 4도는 표준형 집합용 다중 반응기를 장착한 밀폐형 프레임의 3차원 도면,

제 5도는 또 다른 형태의 표준형 집합용 다중 반응장치의 상판 정면도 및 평면도,

제 6도는 또 다른 형태의 표준형 집합용 다중 반응장치의 하판의 정면도 및 평면도,

제 7도는 96-웰(well) 및 48-웰(well)형태의 반응기의 중간 프레임의 도면 및 하판 프레임 위에 중간 프레임이 고정된 반응용기의 평면도,

제 8도는 96-웰(well) 및 48-웰(well)형태의 반응기의 완성형의 도면,

제 9도는 제 8도의 도면을 삼차원적으로 나타낸 도면,

제 10도는 본 발명의 프레임과 회전 모터가 구성된 회전 혼합 장치,

제 11도는 본 발명의 화합물 다양성 구축용 표준형 다중 분리 칼럼의 도면,

제 12도는 플래쉬 칼럼의 원리로 화합물을 정제하는 전체적인 도면,

제 13도는 본 발명의 다중 정제 시스템의 설계도면,

제 14도는 플렉스켐(Flexchem) 다중합성 블록과 실링 시스템을 나타낸다.

각 구성부의 설명:

(1)웰(well) (1')월플레이트 형태의 반응기

(2)칸막이 (3)배출구

(3')프릿(frit) (4)상판에 설치된 봉

(5)상판 (6)상판개스킷

(7)하판의봉이 통과하는 구멍(hole) (8)하판

(9)하판에 설치된 봉 (10)하판개스킷

(11)상판의봉이 통과하는 구멍(hole)

(12)(13) 볼트 (14) 러버(rubber)

(14') 일회용 개스킷 (15)(16) 상판

(17)(17') 하판 (18) 하판프레임에 연결된 연결고리

(19) 하판프레임에 연결된 스크루볼트

(20) 상판프레임을 고정하는 연결고리

(21) 상판프레임 (22) 하판프레임

(23)상판프레임을 고정하는 연결고리

(23') 하판프레임을 고정하는 연결고리

(24) 상판프레임에 연결된 스크루볼트

(25) 받침대 (26) 속도조절기

(27) 시료주입구 (28) 조절밸브

(29) 칼럼 (30) 분획유출구

(31) 분획용시료튜브 (32) 용매저장고

(33) 가스압력조절장치

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Claims (6)

1. 웰 플레이트(Well plate) 반응기(1')를 밀봉함에 있어서, 상판(5), 하판(8)에 봉이 부착되고, 상판에 설치된 봉(4)이 하판 개스킷 파트(part)의 구멍(11)을 통과하여 연결조음 장치가 나사형식으로 되어있는 볼트(13)로 고정되고, 하판에 설치된 봉(9)은 상판 개스킷 파트(part)의 구멍(7)을 통과하여 연결조음 장치가 나사형식으로 되어있는 볼트(12)로 고정되어있는 웰플레이트(well plate) 반응기를 완전히 밀폐시킬 수 있도록 구성되는 합성반응장치용 관통형 프레임.
2. 웰플레이트(Well Plate) 반응기(1')를 밀봉함에 있어서, 하판(17), 상판프레임(21), 하판프레임(22) 그리고 상판(15)으로 구성되어 있고, 하판과 하판프레임, 상판프레임과 상판이 플립형 연결고리(23, 23')에 의해 연결하여 각판의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있도록 하고, 플립형 연결고리(23, 23')는 나사형식으로 고정되기 위해 볼트(19, 24)에 의해 고정되는 합성반응장치용 플립형 프레임.
3. 웰 플레이트(Well plate) 반응기(1')를 밀봉함에 있어서, 상판(5), 하판(8)에 봉이 부착되고, 상판에 설치된 봉(4)이 하판 개스킷 파트(part)의 구멍(11)을 통과하여 연결조음 장치가 나사형식으로 되어있는 볼트(13)로 고정되고, 하판에 설치된 봉(9)은 상판 개스킷 파트(part)의 구멍(7)을 통과하여 연결조음 장치가 나사형식으로 되어있는 볼트(12)로 고정되어있는 웰플레이트(well plate) 반응기를 완전히 밀폐시킬 수 있는 합성반응장치용 관통형 프레임을 장치하여 관통형 프레임을 360°회전하여 교반 하는 회전혼합장치(25, 26)로 구성되는 웰 플레이트 반응용 합성 장치.
4. 웰플레이트(Well Plate) 반응기(1')를 밀봉함에 있어서, 하판(17), 상판프레임(21), 하판프레임(22) 그리고 상판(15)으로 구성되어 있고, 하판과 하판프레임, 상판프레임과 상판이 플립형 연결고리(23, 23')에 의해 연결하여 각판의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있도록 하고, 플립형 연결고리(23, 23')는 나사형식으로 고정되기 위해 볼트(19, 24)에 의해 고정되어지는 합성장치용 플립형 프레임을 장치하여 플립형 프레임을 360°회전하여 교반 하는 회전혼합장치(25, 26)로 구성되는 웰 플레이트 반응용 합성 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상판(15) 및 하판(17)은 유출방지 러버판(14)을 대고 러버판(14) 위에는 용매에 내성을 가지는 일회용 개스킷(14')을 적층하는 구성을 가지는 합성장치.
6. 청구항 3항 및 청구항 4항에 있어서, 위 웰 플레이트 반응용 합성장치에서 반응생성물을 분리하기 위한 칼럼의 시료주입구(27), 조절밸브(28), 칼럼(29), 분획유출구(30), 분획용 시료튜브(31), 용매저장고(32), 및 용매이동용 가스압력조절 장치(33)를 가지는 8 내지 12개의 칼럼이 한 조로 이루어진 다중 정제 칼럼장치를 장착한 웰 플레이트 반응용 합성 장치.