KR20040021467A

KR20040021467A - 키랄 의약품의 광학분할을 위한 개량된 ｌｃ 용 키랄크라운 에테르 키랄 고정상의 제조방법 및 이들로 충진된키랄 칼럼

Info

Publication number: KR20040021467A
Application number: KR1020020053314A
Authority: KR
Inventors: 현명호; 김도헌
Original assignee: 대한민국(부산대학교 총장)
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-03-10

Abstract

본 발명은 광학활성인 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산을 LC 용 실리카 젤에 공유 결합시켜 합성된 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼을 개량하여 광학분할 성능을 향상시킨 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼의 제조에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 광학활성인 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산 [(2R,3R,11R,12R)- 혹은 (2S,3S,11S,12S)-1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane- 2,3,11,12-tetracarboxylic acid]으로부터 합성된 광학활성인 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산 무수물을 긴 사슬을 가진 아미노알킬실리카 젤과 반응시켜 제조된 화학식 1로 표현되는 키랄고정상들(CSP1)과, 상기 키랄고정상들(CSP1)로 충진된 LC 용 키랄 칼럼 혹은 HPLC 용 키랄 칼럼의 제조방법에 관한 것으로서, 일차 아미노기를 가지고 있는 키랄 의약품들을 제조하고 생산하는 과정에서 필수적으로 요구되는 광학활성 물질의 획득 및 광학활성 물질의 광학순도 측정 기술을 제공함에 요지가 있다.

Description

키랄 의약품의 광학분할을 위한 개량된 ＬＣ 용 키랄 크라운 에테르 키랄 고정상의 제조방법 및 이들로 충진된 키랄 칼럼 {Improved Crown Ether Chiral Statioary Phases and Chiral Columns for the Liquid Chromatographic Resolution of Chiral Drugs}

본 발명은 일차 아미노기를 가지고 있는 키랄 의약품을 구성하는 두 개의 광학이성질체를 분리하는데 아주 유용한 것으로 알려져 있는 LC용 키랄 크라운 에테르 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼에 관한 것으로서, 본 발명자가 선 등록한 특허 제0263872호의 광학활성 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산을 LC 용 실리카 젤에 공유 결합시켜 합성된 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼을 개량하여 광학분할 성능을 더욱 향상시킨 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼의 제조가 가능하게 한 것이다.

생리활성을 나타내는 많은 의약품들이 광학활성일 뿐만 아니라 라세미 의약품을 구성하는 서로 거울상의 관계에 있는 두 개의 광학이성질체가 인체 내에서 서로 다른 생리활성을 나타내는 예들이 많이 알려짐에 따라 라세미 의약품을 구성하는 두 개의 광학이성질체를 분리하고 광학활성 의약품들의 광학순도를 측정할 수 있는 LC 용 키랄 고정상 및 키랄 칼럼에 관한 필요성이 키랄 의약품을 개발하고 생산하는 과정에서 크게 요구되고 있다.

많은 키랄 의약품들이 일차 아미노기를 가지고 있기 때문에 일차 아미노기를 가지고 있는 라세미 의약품을 광학분할할 수 있는 LC 용 키랄고정상과 이 키랄고정상으로 충진된 키랄 칼럼의 필요성은 아주 크며 이에 따라 광학활성인 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물을 아미노프로필 실리카 젤에 공유 결합시켜 일차 아미노기를 가지고 있는 라세미 의약품을 효율적으로 광학분할 할 수 있는 크라운 에테르 키랄고정상이 합성되었고, 이것을 충진하여 키랄 칼럼을 제조하는 과정이 이미 본 발명자가 개발하여 등록 받은 바 있다. (특허 제0263872호)

그러나 기존에 선 등록한 광학활성(18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물을 아미노프로필 실리카 젤에 공유 결합시켜 제조된 키랄고정상은 키랄 선택제인 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산이 실리카 젤 표면에 너무 근접해 있기 때문에 광학 분할하고자 하는 라세미 화합물과 키랄고정상을 구성하는 키랄 선택제가 서로 상호 작용하여 순간적인 부분입체이성질 착물을 형성할 때 실리카 젤이 이를 방해(steric hindrance)하여 광학분할의 효율성이 떨어질 것으로 예측된다.

이에 본 발명자는 선 등록(특허 제0263872호)된, 광학활성(18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물을 긴 사슬을 가진 아미노알킬실리카 젤에 공유결합시켜 긴 연결가지를 가진 키랄고정상을 제조하고 이들로 충진된 키랄 칼럼을 제조함으로서 기존의 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼보다 광학분할에서 더욱 우수한 성능을 나타내는 개량된 키랄 고정상 및 키랄 컬럼을 제조하고자 한다.

본 발명은 본 발명자가 선 등록한 광학활성(18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물과 긴 알킬사슬을 가진 아미노알킬 실리카 젤과 반응시킴으로서, 선 등록한 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼을 개량하여 더욱 우수한 광학분할 성능을 나타내는 화학식1로 표시되는 키랄고정상을 개발하고 이것으로 충진된 키랄 칼럼을 제조하고, 이것을 이용하여 일차 아미노기를 가지고 있는 라세미 화합물들의 광학분할 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 의한 키랄고정상 (CSP 1)은 화학식 1로 표현된다.

CSP1

상기식에서 n은 2-18의 정수이다.

본 발명은 선 등록한 광학활성(18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산을 LC 용 실리카 젤에 공유 결합시켜 합성된 키랄 고정상 및 이들로 충진된 키랄 칼럼을 개량하여 광학분할 성능을 향상시킨 새로운 키랄고정상의 개발 및 키랄칼럼의 제조에 관한 것으로, 이하에서 그 과정을 단계적으로 상세히 설명하기로 한다.

- 말단에 이중결합을 가지고 있는 염화알켄오일(alkenoyl chloride)을 암모니아와 반응시켜 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄아미드(alkenamide)를 합성하는 단계;

- 말단에 이중 결합을 가지고 있는 알켄아미드를 환원하여 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄일아민을 합성하는 단계;

- 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄일아민의 아미노기를 보호하는 단계;

- 아미노기가 보호된, 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄일아민을 촉매 존재하에서 실릴화하여 아미노기가 보호된 아미노알킬실란을 합성하는 단계;

- 아미노기가 보호된 아미노알킬실란을 실리카 젤과 반응시키고 아미노기의 보호기를 제거하여 아미노알킬실리카 젤을 합성하는 단계;

- 아미노알킬실리카 젤과 광학활성 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물을 반응시켜 키랄고정상 (CSP 1)을 합성하는 단계;

- 상기 합성된 키랄고정상을 스텐레스 스틸 공칼럼에 충진시켜 LC 용 키랄칼럼을 제조하는 단계;

- 제조한 LC 용 키랄칼럼을 이용하여 일차 아미노기를 가지고 있는 라세미화합물들을 광학분할하는 단계로 이루어진다.

본 발명에 따른 키랄고정상 (CSP 1)을 합성하는 구체예에 있어서 말단에 이중결합을 가지고 있는 염화알켄오일 및 실릴화 과정에 사용되는 실릴화제의 종류에는 제한이 없다.

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

<실시예>

1. 크라운에테르 키랄고정상 (CSP 1)의 제조

본 발명에 따른 크라운에테르 키랄고정상을 제조하는 구체적인 방법의 실시예로서 화학식 1에서 n = 9인 크라운에테르 키랄고정상의 구체적인 제조 방법은 다음과 같다.

(1) 10-운데센아미드(10-undecenamide)의 합성

250㎖ 둥근바닥 플라스크에 10-운데센오일클로라이드(10-undecenoyl chloride) 5㎖를 넣고 이것을 무수 메틸렌클로라이드 100㎖에 용해한다. 여기에 0℃에서 암모니아 가스를 1분 동안 통과시킨 후 실온에서 3시간 동안 교반한다. 반응혼합물을 2N HCl 수용액으로 씻어준 후 유기용액을 무수 황산마그네슘으로 건조하고 여과 및 감압 농축하고 잔류물을 메틸렌클로라이드:헥산 = 1:1 의 혼합용매에서 재결정하여 표제화합물(3.35g, 수율 70%)을 얻는다.

1H NMR (CDCl₃) δ1.29(s,10H), 1.65(s,2H), 2.10(q,2H), 2.35(t,2H), 4.90-5.03(m,2H), 5.70-5.9(m,1H)

(2) 10-운데센일아민 (10-undecenylamine)의 합성

상기 (1)에서 합성한 10-운데센아미드 3g를 정제한 무수 테트라히드로퓨란 80㎖에 용해한다. 이 용액의 온도를 0℃로 낮추고 여기에 적하 깔때기를 통하여 2 당량의 LiAlH₄를 테트라히드로퓨란에 용해한 용액을 서서히 적하한다. 적하가 끝난 후 반응 혼합물을 서서히 가열하여 48시간 동안 환류한다. 48시간 환류 후 반응용기를 다시 0^oC로 온도를 낮춘다. 여기에 소량의 물을 조금씩 천천히 가하여 과량의 LiAlH₄를 파괴하고 전체 용액을 celite를 통과시켜 고체 부유 물질들을 제거한 후 감압 농축한다. 수용성 혼합 잔유물을 메틸렌클로라이드에 용해시킨 후 이 용액을 0.6 N NaOH 용액로 씻어준 후 무수 황산마그네슘으로 처리하여 건조한다. 건조된 메틸렌클로라이드 용액을 감압 농축하고 잔유물을 에틸아세테이트/헥산(1/5, v/v)의 전개용매를 사용하여 실리카 젤 칼럼크로마토그래피로 분리하여 표제화합물(2.21g,수율 80%)을 얻는다.

1H NMR(CDCl₃) δ1.29(s,10H), 1.92(q,2H), 3.12(q,2H), 4.79-4.93(m,2H), 5.63-5.72(m,1H)

(3) N-t-Boc-10-운데센일아민의 합성

상기 (2)에서 합성한 10-운데센일아민 1.5g과 1.2당량의 트리에틸아민을 50㎖의 메틸렌클로라이드에 용해한다. 이 용액을 0^oC 로 유지한 후 여기에 디-터-부틸 디카본산 (di-tert-butyldicarbonate) 1.2 당량을 가하고 1시간 동안 저어준 후 실온에서 다시 8시간 동안 저어준다. 반응 용액을 소금물로 씻어준 후 무수 황산마그네슘으로 건조하고 감압 농축한다. 잔여물을 에틸아세테이트/헥산(1/5, v/v)의 전개용매를 사용하여 실리카 젤 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 (2.14g, 90%)을 얻는다.

1H NMR(CDCl₃) δ1.29(s,10H), 1.34(s,9H), 1.92(q,2H), 3.12(q,2H), 4.79-4.93(m,2H), 5.63-5.72(m,1H)

(4) N-t-Boc-(11-디메틸에톡시실릴)운데실아민의 제조

100㎖ 둥근바닥 플라스크에서 상기 (3)에서 합성한 화합물 2g를 테트라히드로퓨란에 용해하고 여기에 0.2g의 Pt/C를 첨가하고 클로로디메틸실란 25㎖를 가한다. 미리 가열하여둔 기름중탕에 반응 플라스크를 넣고 4시간 동안 환류한다. 반응을 종료한 후 감압증발기로 용매를 완전히 제거한다. 잔유물을 20 ㎖의 메틸렌클로라이드에 용해하고 0℃로 유지한 후 교반한다. 여기에 에탄올/트리에틸아민(1/1, v/v)혼합용매 6 ㎖를 서서히 적하하고 30분간 교반한다. 감압하에서 모든 용매를 제거하고 잔유물을 에틸아세테이트/헥산(1/8, v/v)의 전개용매를 사용하여 실리카 젤 컬럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물 (1.66g, 60%)을 얻는다.

1H NMR(CDCl₃) δ0.01-0.93(m,6H), 1.1-1.71(m,22H), 2.10(q,2H), 3.12(q,2H), 3.65(q,2H), 4.84-4.99(m,2H), 5.69-5.86(m,1H)

(5) 아미노운데실실리카 젤 (aminoundecylsilica gel)의 제조

3.0g의 실리카 젤을 딘-스타크 트랩 (Dean-Stark trap)이 장치된 250㎖의 이구 둥근 바닥플라스크에 가하고 여기에 정제된 150㎖의 톨루엔을 가하여 환류하고 물을 제거함으로서 실리카 젤에 흡착되어 있는 수분을 완전히 제거한다. 여기에 10㎖의 톨루엔에 용해되어 있는 상기 (4)에서 합성한 실릴화합물 1.5g를 가하고 72시간 동안 환류한다. 반응 후 전체 불균일 혼합물을 실온으로 식히고 유리 여과기를 이용하여 변형 실리카 젤을 거르고 이것을 톨루엔, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 메탄올, 아세톤, 헥산의 순으로 씻어주고 감압하여 건조한다.

상기 건조한 변형 실리카 젤을 60㎖의 메틸렌클로라이드에 가한 후 여기에 1㎖의 트리플르오르아세트산을 가하고 48시간 동안 저어준다. 반응 후 변형 실리카 젤을 유리 여과기로 거른 후 이것을 톨루엔, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 메탄올, 아세톤, 헥산의 순으로 씻어주고 감압하에 건조하여 최종적으로 아미노운데실실리카 젤을 얻는다.

(6) 키랄고정상 (CSP1)의 제조

2.8g의 아미노운데실실리카 젤 을 딘-스타크 트랩 (Dean-Stark trap)이 장치된 250㎖의 이구 둥근바닥 플라스크에 가하고 여기에 정제된 벤젠 100㎖를 가하여 2시간 동안 환류함으로서 실리카 젤에 흡착되어 있는 수분을 완전히 제거한 후 감압하에서 벤젠 용매를 완전히 제거한다.

벤젠 용매가 완전히 제거된 변형 실리카 젤에 30㎖의 메틸렌클로라이드와 0.30㎖의 트리에틸아민을 가하고 0℃에서 30분간 저어준다. 여기에 10㎖의 정제한 메틸렌클로라이드에 용해된 광학활성인 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물 (300㎎)을 저어주면서 천천히 가한 후 전체 반응 혼합물을 상온에서 48시간동안 저어준다.

48시간 후 변형 실리카 젤은 유리 여과기를 이용하여 거르고 메탄올, 메틸렌클로라이드, 에틸아세테이트, 헥산의 순서로 씻고 건조하여 키랄 고정상 (CSP1)를 얻는다.

상기 키랄고정상 (CSP1)의 제조방법을 반응식 1에 나타내었다.

상기 화학식에서 n 은 2-18의 정수이다.

2. 크라운에테르 키랄고정상 (CSP1)이 충진된 키랄칼럼의 제조

상기에서 합성한 키랄 고정상(CSP1)을 메탄올에 부유시킨 후 슬러리 충진기를 이용하여 HPLC 용 혹은 LC 용 공 칼럼에 충진하여 키랄 칼럼을 제조한다.

3. 광학분할의 실시 예

본 발명에서 그 제조 방법이 알려진 키랄 고정상(CSP1)이 충진된 키랄칼럼을 HPLC 장비에 장치하고 키랄칼럼을 통하여 10 mM의 아세트산을 함유하는 물-메탄올 (20:80) 혼합용매를 흘려준다.

20^oC에서 검출기는 210 nm UV 조건으로 하고 라세미 아미노산 시료들을 주입하여 광학분할을 실시한다. 광학분할의 실시 예는 표 1과 같다.

키랄고정상 (CSP1, n = 9)이 충진된 키랄 칼럼을 이용한 라세미 일차 아미노 화합물들의 광학분할

라세미 아미노산	k₁	k₂		R_S	이동상
페닐글리신(PheGly)	3.40	7.75	2.28	8.10	A
페닐알라닌(Phe)	2.53	4.96	1.96	5.61	A
루이신(Leu)	2.08	4.24	2.04	3.43	A
메티오닌(Met)	2.90	5.74	1.98	3.85	A
티로신(Tyr)	1.98	3.64	1.84	6.00	A
트립토판(Trp)	2.62	4.53	1.73	5.36	A

k₁및 k₂는 각각 첫 번째 피크와 두 번째 피크에 대한 머무름 상수(retention facto),는 분리인자(separation factor), R_S는 분해인자(resolution factor)임. 이동상 A: 80% 메탄올 수용액 + 아세트산(10mM). 유속 : 0.5㎖/min. 온도 : 20^oC. 검출: 210nm UV.

본 발명은 앞에 기술한 광학분할의 실시 예에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제조된 LC 용 키랄고정상 혹은 HPLC 용 키랄고정상으로 충진된 키랄 칼럼들은 일차 아미노기를 가지고 있는 생리활성 라세미 화합물들을 구성하는 두 개의 광학이성질체를 아주 효과적으로 광학분할할 수 있음을 알 수 있으며 특히 라세미 아미노산의 광학분할에 있어서 광학분할의 정도는 기존에 특허 등록 (특허 제0263872 호)된 키랄고정상으로 충진된 키랄 칼럼에 의한 광학분할 보다 우수한 것으로 확인되었다.

따라서 본 발명에서 제시된 키랄고정상 및 이들로 충진된 키랄칼럼들을 사용함으로서 일차 아미노기를 가지고 있는 라세미 의약품의 광학분할을 가장 효과적으로 할 수 있기 때문에 본 발명은 키랄 의약품을 개발하고 생산하는 과정에서 반드시 필요한 광학순도 측정 기술을 제공하는 효과가 있다.

Claims

광학활성인(18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산[(2R,3R,11R,12R)-혹은 (2S,3S,11S,12S)-1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane-2,3,11,12-tetracarboxylic acid] 의 무수물과 긴 사슬을 가진 아미노알킬 실리카 젤을 반응시켜 제조된 다음의 화학식으로 표현되는 키랄 고정상 (CSP1)과 이들 키랄 고정상으로 충진된 LC 용 혹은 HPLC 용 키랄 칼럼인 것을 특징으로 하는 키랄 의약품의 광학분할을 위한 개량된 LC 용 키랄 크라운 에테르 키랄 고정상들로 충진된 키랄 칼럼

CSP1

상기 화학식에서 n 은 2-18의 정수이다.
- 말단에 이중결합을 가지고 있는 염화알켄오일(alkenoyl chloride)을 암모니아와 반응시켜 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄아미드(alkenamide)를 합성하는 단계;

- 말단에 이중 결합을 가지고 있는 알켄아미드를 환원하여 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄일아민(alkenylamine)을 합성하는 단계;

- 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄일아민의 아미노기를 보호하는 단계;

- 아미노기가 보호된, 말단에 이중결합을 가지고 있는 알켄일아민 (alkenylamine)을 촉매 존재하에서 실릴화하여 아미노기가 보호된 아미노알킬실란을 합성하는 단계;

- 아미노기가 보호된 아미노알킬실란을 실리카 젤과 반응시키고 아미노기의 보호기를 제거하여 아미노알킬실리카 젤을 합성하는 단계;

- 합성된 아미노알킬실리카 젤의 수분을 완전히 제거한 후 수분이 제거된 아미노알킬실카 젤과 광학활성 (18-크라운-6)-2,3,11,12-테트라카복시산의 무수물을 반응시키는 단계를 포함하여 키랄고정상 (CSP1)을 제조함을 특징으로 하는 키랄 의약품의 광학분할을 위한 개량된 LC 용 키랄 크라운 에테르 키랄 고정상의 제조방법.