KR20050113663A - 크로마토그래피용 분리제 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

상기 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기가 서로 가교 분자를 통해 가교되어 있고, 상기 다당류에 존재하는 수산기 내의 가교되어 있지 않은 수산기는 수식 분자에 의해 수식된 구조로 되어 있는 다당류 유도체를, 담체에 담지하지 않고, 예를 들면 비드 형상으로 성형시킨 크로마토그래피용 분리제에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 용출 용매에 의한 용출의 우려가 적고, 한번에 광학 분할을 할 수 있는 양이 크고, 큰 압력에 견딜 수 있는 것이 가능한 크로마토그래피용 분리제를 제공할 수 있다.

Description

크로마토그래피용 분리제 및 그의 제조 방법{SEPARATING AGENT FOR CHROMATOGRAPHY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 크로마토그래피용 분리제에 관한 것이고, 특히 광학 이성체를 분리하기 위한 고속 액체 크로마토그래피(이하, "HPLC"라고 함)용의 분리제로 사용하기에 바람직하다.

종래부터, 다당류 유도체가 갖고 있는 키랄성(chirality)를 사용하여, 이것을 이용한 크로마토그래피용 분리제가 널리 알려져 있다. 이러한 크로마토그래피용 분리제에 사용되는 다당류 유도체로서는, 예를 들면 셀룰로오스나 아밀로오스의 에스테르 유도체나 카르바메이트 유도체 등이 있다. 이들 다당류 유도체는 칼럼으로의 충전율을 높여 취급성을 용이하게 하고, 기계적 강도를 높이는 등의 목적에서, 실리카겔 등의 담체에 담지시킨 상태로 크로마토그래피용 분리제로서 사용되고 있다.

이러한 다당류 유도체를 담체에 담지시켜 사용한 크로마토그래피용 분리제는 높은 광학 이성체의 분리능을 갖고 있고, 분석용에 이용될 뿐만 아니라, 각종 약품의 제조 등, 광학 이성체의 대량 분취용으로서도 사용되고 있다.

그러나, 상기 종래의 다당류 유도체를 이용한 크로마토그래피용 분리제는, 다당류 유도체가 담체에 대해 물리적인 흡착에 의해 담지되어 있을 뿐이기 때문에, 용출 용매의 종류에 따라서는 다당류 유도체가 그 용출 용매에 용해되어 사용이 불가능해지는 경우도 있다.

특히, 광학 이성체의 대량 분취를 위해서는 분리 전의 원료를 고농도로 용출 용매에 용해시킬 필요가 있고, 그러한 것이 가능한 용출 용매는 일반적으로 다당류 유도체의 용해도도 크기 때문에 문제가 되고 있었다.

또한, 다당류 유도체의 기계적 강도도 작기 때문에, 특히 HPLC용으로서 사용했을 경우에는 그 압력에 견딜 수 없다는 것도 문제가 되고 있었다.

이들 문제점을 방지하기 위해, 다당류 유도체를 담체의 표면에 화학 결합시키고, 용출 용매에 의한 다당류 유도체의 용출을 방지함과 동시에, 그 기계적 강도를 높이는 것도 시도되고 있다.

예를 들면, 일본 특허 공개 (평)4-202141호 공보에는, 다당류의 수산기에 에스테르 결합이나 우레탄 결합을 통해 비닐기를 도입한 다당류 유도체와 비닐기를 화학 결합시킨 담체 사이에서 공중합을 행하고, 다당류 유도체를 담체에 화학 결합시킨 크로마토그래피용 분리제가 기재되어 있다.

또한, 본 발명자들도 이전에 일본 특허 공고 (평)7-30122호 공보에서 이소시아네이트 화합물을 통해 다당류 유도체를 실리카겔에 화학 결합시키고, 용출 용매에 의한 다당류 유도체의 용출을 방지하는 크로마토그래피용 분리제를 제안하였다.

또한, 본 발명자들은 일본 특허 공개 (평)11-l71800호 공보에서 셀룰로오스 유도체를 담지한 실리카겔 상에서 스티렌 및 디비닐벤젠을 공중합시켜 3차원 네트워크 구조를 형성함으로써, 용출 용매에 의한 셀룰로오스 유도체의 용출을 방지하는 것을 제안하였다.

그러나, 상기 공보에 기재된 크로마토그래피용 분리제에 의해서도 담체에 고정화된 다당류 유도체의 용출 용매에 의한 용출을 완전히 방지할 수는 없었다.

이러한 점에서, 본 발명자들은 일본 특허 공개 제2002-148247호 공보에서 추가로 미리 다당류 유도체에 중합성의 불포화기를 도입하여 놓음과 동시에, 실란 커플링제를 통해 2-메타크릴로일옥시에틸기가 도입된 실리카겔을 준비하고, 이들을 공중합에 의해 화학 결합시킴으로써, 실리카겔에 대해 고정화율이 높은 크로마토그래피용 분리제를 제안하였다.

이 크로마토그래피용 분리제는 다당류 유도체의 용출 용매에 의한 용출을 거의 완전히 방지할 수 있음과 동시에, 그 광학 이성체의 분리능도 우수하다. 또한, 그 기계적 강도도 큰 것이 된다.

그러나, 상기 공보에 기재된 크로마토그래피용 분리제로서는 광학 이성체의 분리에 기여하기 위해 필요한 키랄성을 갖는 것은 다당류 유도체만이고, 키랄성을 갖지 않는 실리카겔 등의 담체는 광학 이성체의 분리에 직접적으로 기여하는 것은 아니다. 따라서, 크로마토그래피용 분리제를 칼럼에 충전한 경우에 있어서 한번에 광학 분할할 수 있는 양은, 실리카겔 등의 담체가 차지하고 있는 양만큼 적어져 버린다.

도 1은 실시예 1 및 비교예 1의 각각의 크로마토그래피용 분리제를 충전한 칼럼을 이용하고, 일회당 주입되는 2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올 (9)의 라세미체의 양을 변경하여 광학 분할을 했을 때의 크로마토그래프를 나타낸 도면이다.

도 2는 실시예 1의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 3은 실시예 1의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 4는 실시예 3의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 5는 실시예 3의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 6은 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 7은 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 8은 실시예 4에 있어서의 가교 후의 비드 A의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 9는 실시예 4에 있어서의 가교 후의 비드 B의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 10은 실시예 4의 칼럼 A와 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제를 충전한 칼럼을 이용하고, 일회당 주입되는 2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올 (9)의 라세미체의 양을 변경하여 광학 분할을 했을 때의 크로마토그래프를 나타낸 도면이다.

도 11은 포로젠에 폴리스티렌을 사용한 실시예 5의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 12는 포로젠에 폴리메틸메타크릴레이트를 사용한 실시예 6의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

도 13은 포로젠에 폴리-N-이소프로필아크릴아미드를 사용한 실시예 7의 크로마토그래피용 분리제의 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(사진)이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 HPLC용으로 한정되는 것은 아니고, 초임계 유체 크로마토그래피, 칼럼 크로마토그래피, 박층 크로마토그래피, 가스 크로마토그래피, 모세관 크로마토그래피 등, 다른 크로마토그래피용으로서도 사용할 수 있다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제의 원료가 되는 다당류로서는 천연 다당류, 합성 다당류 및 천연물 변성 다당류 중 어느 것에도 상관없이, 키랄성을 갖는 것이면 사용할 수 있다. 그 중에서도 결합 양식이 규칙적인 것은 보다 광학 이성체의 분리 능력을 높일 수 있어 바람직하다.

이러한 다당류의 대표로서 셀룰로오스를 들 수 있지만, 그 외에 아밀로오스, 크실란, 키토산, 키틴, 만난, 이눌린, 커들란, 전분, 덱스트란, 아밀로펙틴, 부스툴란, 글루칸, 갈락탄, 레반, 블루란, 아가로스, 알긴산 등이 있고, 또한 아밀로오스를 함유하는 전분도 사용할 수 있다. 이들 중에서, 고순도의 다당류로서 쉽게 입수할 수 있는 셀룰로오스, 아밀로오스, 크실란, 키토산, 키틴, 만난, 이눌린, 커들란 등이 바람직하고, 특히 셀룰로오스, 아밀로오스가 유리하게 사용된다.

또한, 이들 다당류의 수평균 중합도(1분자 중에 포함되는 피라노오즈환 또는 퓨라노오즈환 평균수)는 5 이상, 바람직하게는 10 이상이고, 취급이 용이하다는 등의 점에서 일반적으로 3,000 이하인 것이 바람직하다.

가교 분자에 의한 가교는 피라노즈(pyranose)환 또는 퓨라노오즈(furanose)환의 6위치의 수산기끼리 이루어지는 것이 바람직하다. 발명자들의 시험 결과에 따르면, 이들 6위치의 수산기 부분은 광학 이성체의 분리능에 그 만큼 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있고, 이 부위를 이용하여 가교하더라도 광학 이성체의 분리 능력이 저하되는 경우는 없다. 또한, 6위치의 수산기는 활성이 풍부하기 때문에, 가교 분자에 의한 가교 반응을 쉽게 행할 수 있다.

그런데, 본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 상기한 바와 같은 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기끼리가 가교제를 통해 가교되어 있는 것이지만, 가교제로서는 수산기끼리를 가교할 수 있으면 어떠한 화합물도 사용할 수 있다.

이러한 가교제로서는, 예를 들면 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 1분자에 복수개의 이소시아네이트기를 갖는 분자 이외에, 디카르복실산이나 그의 할라이드, 아미드, 에스테르 등을 사용할 수 있다.

또한, 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기에 염화아크릴로일, 염화메타크릴로일, 염화비닐벤조일 등의 불포화 산 할로겐화물이나, 비닐페닐이소시아네이트 등의 불포화 이소시아네이트류에 의해 중합 가능한 불포화기를 도입시킨 후, 스티렌, 디비닐벤젠, 이소프렌 등의 불포화 탄화수소 단량체나, (메트)아크릴산 유도체류 등과 공중합시킴으로써 가교시킬 수도 있다(일본 특허 공개 제2002-148247호 공보 참조).

이상과 같은 가교제 중에서도 1분자에 복수개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물은 쉽게 가교 반응이 진행될 뿐만 아니라, 반응 단계의 수도 적어 바람직하다.

또한, 다당류에 존재하는 수산기 내의 가교되어 있지 않은 수산기를 수식하기 위한 수식 분자로서는 특별히 한정되지 않고, 이소시안산 유도체, 카르복실산, 에스테르, 산 할라이드, 산 아미드, 할로겐화물, 에폭시 화합물, 알데히드, 알코올 등, 수산기를 수식할 수 있는 화합물일 수 있다. 이들의 화합물 중에서도 페닐이소시아네이트 등의 1분자에 1개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물이 바람직하다. 이렇게 되면 수산기의 수식을 간단한 반응 조작을 통해 고수율로 수행하는 것이 가능하다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 비드 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 되면, 칼럼에 충전했을 때의 충전율을 높일 수 있고, 나아가 광학 이성체의 분리 능력을 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, "비드 형상"이란 구형 또는 거의 구형이고, 예를 들면 20개 정도의 크로마토그래피용 분리제의 입자의 최장 직경과 최단 직경을 측정했을 때, 최장 직경과 최단 직경과의 비의 평균값이 1.0 내지 5.0, 바람직하게는 1.0 내지 2.0, 보다 바람직하게는 1.0 내지 1.3이 되는 형상이다.

또한, 본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 칼럼에 충전했을 때의 충전율을 높이고, 광학 이성체의 분리 능력을 높인다는 관점에서 입경이 1 내지 100 ㎛인 것이 바람직하며, 1 내지 50 ㎛인 것이 보다 바람직하고, 3 내지 20 ㎛인 것이 보다 한층 바람직하다. 크로마토그래피용 분리제의 입경은, 예를 들면 분급에 따라 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 기공을 갖는 것이, 크로마토그래피용 분리제의 표면적을 크게 하여 광학 이성체의 분리 능력을 높인다는 관점에서 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 크로마토그래피용 분리제의 입자 형상이나 입경은, 예를 들면 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영된 크로마토그래피용 분리제의 화상으로부터 구할 수 있다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 크로마토그래피용 분리제의 제1 제조 방법은, 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기에 보호기를 도입하는 보호기 도입 공정과, 이 보호기가 도입된 다당류에 잔존하는 수산기에 수식 분자를 수식하는 수식 공정과, 도입된 보호기를 이탈시켜 수산기를 재생시키는 이탈 공정과, 재생된 상기 수산기끼리를 가교 분자에 의해 가교하는 가교 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

이렇게 해서 보호기 도입 공정에 의해 보호기를 도입함으로써, 소정의 수산기에 확실하게 수식 분자 및 가교 분자를 결합시킬 수 있게 된다.

보호기 도입 공정에서 도입되는 보호기는, 수식 공정에서 수산기를 수식하는 수식 분자보다도 쉽게 수산기로부터 이탈시킬 수 있는 기이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 보호기를 수산기에 도입하기 위한 화합물에는, 예를 들면 수식 분자를 이용할 수 있다. 보호기를 도입하기 위한 화합물은, 예를 들면 보호나 수식의 대상이 되는 수산기의 반응성이나 상기 화합물의 수산기에 대한 반응성에 기초하여 결정할 수 있다.

수산기로의 보호기의 도입, 수식 분자에 의한 수산기의 수식, 및 가교 분자에 의한 수산기끼리의 가교는 수산기와 반응시키는 화합물의 종류에 따라 공지된 적당한 반응에 의해 행할 수 있다. 또한, 이탈 공정에서의 상기 보호기의 수산기로부터의 이탈은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 산이나 알칼리에 의한 가수분해 등의 공지된 방법에 의해 행할 수 있다.

또한, 가교 공정에서는 재생된 수산기의 전부를 가교 분자에 의해 가교할 수도 있지만, 부분적으로 가교할 수도 있다. 이 경우, 남은 수산기는 수식 공정와 동일한 조작에 의해 수식하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상술한 공정에 추가하여, 상기 이탈 공정에서 수산기를 재생시킨 재생 다당류 유도체를 용매에 용해하는 공정과, 얻어진 재생 다당류 유도체 용액에 포로젠(porogen)을 분산시키는 공정과, 포로젠을 분산시킨 상기 재생 다당류 유도체 용액을 소정의 형상으로 유지하면서 상기 용매를 제거하여 소정의 형상의 재생 다당류 유도체를 형성하는 공정과, 형성된 재생 다당류 유도체를, 포로젠을 용해하는 세정 용매로 세정하는 공정을 더 포함시킴으로써, 기공을 갖는 크로마토그래피용 분리제를 제조할 수 있다.

상기 포로젠은 상기 재생 다당류 유도체 용액 중에 분산 가능한 고체의 화합물이며, 다당류 유도체와는 별도로 용해할 수 있는 고체의 화합물이다. 이러한 포로젠에는 여러가지의 유기 화합물 및 무기 화합물을 사용할 수 있지만, 재생 다당류 유도체 용액 중에의 분산성이나, 후술하는 비드 형성시의 재생 다당류 유도체 용액의 액적의 안정성 등의 관점에서, 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 유기 화합물에는 폴리스티렌 등의 여러가지 중합체를 사용할 수 있다.

상기 재생 다당류 유도체 용액에 사용되는 용매는, 이탈 공정에서 수산기를 재생시킨 상기 재생 다당류 유도체를 용해할 수 있는 용매일 수 있다. 상기 재생 다당류 유도체 용액은, 예를 들면 소정의 형상의 용기에 수용하는 것이나, 후술하는 비드의 형성과 같이 액적을 형성하는 등의 여러가지의 방법에 의해 소정의 형상으로 유지할 수 있다. 또한, 포로젠을 분산시킨 상기 재생 다당류 유도체 용액을 칼럼관에 수용할 수도 있다. 상기 재생 다당류 유도체 용액으로부터의 용매의 제거는 가열이나 감압, 및 이들 둘다에 의해 행할 수 있다.

소정의 형상으로 형성된 재생 다당류 유도체로부터 포로젠을 용해하는 세정 용매로는 포로젠을 용해하는 용매일 수 있지만, 다당류 유도체를 용해하지 않고 포로젠만을 용해하는 용매가 바람직하고, 다당류 유도체보다도 포로젠에 대한 용해성이 높은 용매가 보다 바람직하며, 포로젠만을 용해하는 용매인 것이 보다 한층 바람직하다. 이러한 세정 용매는 다당류 유도체 및 포로젠의 종류나 이들에 대한 용매의 용해성 등에 따라 공지된 용매 중으로부터 선택할 수 있다.

또한, 가교 공정은 수식 공정에서 수산기를 재생시킨 재생 다당류 유도체를 용매에 용해하여 재생 다당류 유도체 용액으로 하고, 계면활성제의 용액 중에 상기 재생 다당류 유도체 용액을 적하시키고, 추가로 교반시킴으로써 비드 형상의 재생 다당류 유도체를 형성하는 비드 형성 공정과, 비드 형상의 재생 다당류 유도체에 가교 분자를 가교시켜 비드 형상의 크로마토그래피용 분리제를 형성하는 비드 가교 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 발명자들의 시험 결과에 따르면, 이러한 방법에 의해 비드 형상의 크로마토그래피용 분리제를 쉽게 제조할 수 있다.

상기 비드 형성 공정에서 상기 재생 다당류 유도체 용액에 사용되는 용매는 이탈 공정에서 수산기를 재생시킨 상기 재생 다당류 유도체를 용해할 수 있는 용매일 수 있다. 이 용매가 상기 계면활성제의 용액에 용해되는 경우에는, 본 발명에서는 계면활성제의 용액에 대해 비용성 또는 난용성의 조용매를 추가로 사용하여 상기 재생 다당류 유도체 용액으로 할 수 있다. 상기 조용매를 함유하고 있더라도 양호한 상기 재생 다당류 유도체 용액을 상기 계면활성제의 용액에 적하함으로써, 상기 계면활성제의 용액 중에 상기 재생 다당류 유도체 용액의 액적을 형성할 수 있고, 또한 재생 다당류 유도체 용액으로부터 용매(및(또는) 조용매)를 증류 제거시킴으로써,비드 형상의 다당류 유도체를 형성할 수 있다.

상기 계면활성제는 상기 계면활성제의 용액 중에 형성되는 상기 재생 다당류 유도체 용액의 액적을 안정적으로 존재시킬 수 있는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 계면활성제에는, 예를 들면 음이온 계면활성제를 사용할 수 있다.

또한, 상기 비드 가교 공정은 상기 가교 공정과 동일하게 행할 수 있다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 크로마토그래피용 분리제의 제2 제조 방법은 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기끼리를 가교 분자에 의해 가교하는 가교 공정과, 상기 가교 분자에 의해 가교된 다당류에 잔존하는 수산기에 수식 분자를 수식하는 수식 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

이 방법에 의하면, 보호기를 일부러 도입할 필요가 없어 공정수를 줄일 수 있다. 따라서, 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있다. 또한, 비드 형상의 다당류는 시판되고 있고, 이 시판되고 있는 비드 형상의 다당류를 이용하여 비드 형상의 크로마토그래피용 분리제를 저렴하면서 대량으로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 1분자 중에 복수개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물과 같이, 다당류 또는 다당류 유도체의 수산기에 대해 결합하는 가교 부위를 1분자 중에 복수개 갖는 화합물을 상기 가교 공정에서 가교제로 사용하는 경우에는, 가교 후의 다당류 또는 다당류 유도체에 있어서의 자유 가교 부위를 수식하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이러한 공정에 따르면, 광학 분할시에 있어서 상기 프리의 가교 부위와 광학 이성체와의 상호 작용을 억제할 수 있다.

상기 가교 부위의 수식은 가교 부위와 상호 작용을 나타내는 것이라고 생각되는 광학 분할의 대상이 되는 광학 이성체에 따라서 다르지만, 통상적으로는 극성이 낮은 치환기를 이용하여 행하는 것이 바람직하고, 또한 상기 가교 부위에 대한 입체 장해성을 높인다는 관점에서 부피가 큰 치환기를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 이러한 치환기로서는, 예를 들면 t-부틸기나 트리틸기 등과 같은 분지 구조를 갖는 탄화수소기를 들 수 있다. 이러한 치환기에 의한 상기 가교 부위의 수식은 상술한 보호기 도입 공정이나 수식 공정 등과 같이, 예를 들면 축합반응 등의 공지된 적당한 반응에 의해 행할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 비드 형성 공정에 있어서, 상기 재생 다당류 유도체 용액에 포로젠을 분산시키고, 포로젠을 함유하는 상기 재생 다당류 유도체 용액을 상기 계면활성제의 용액에 적하하며, 포로젠을 함유하는 비드 형상의 재생 다당류 유도체(포로젠 함유 비드)를 형성하고, 이 포로젠 함유 비드를 상기 세정 용매로 세정하며, 포로젠 함유 비드의 포로젠을 용해함으로써 크로마토그래피용 분리제를 제조할 수도 있다.

이러한 조작에 따르면, 비드 형상의 크로마토그래피용 분리제에 다수의 기공을 형성할 수 있게 되고, 크로마토그래피용 분리제의 표면적을 증가시키거나, 또는 조정할 수 있게 된다. 이에 따라 광학 분할능의 증가나 조정을 도모할 수 있다.

또한, 포로젠을 사용하는 경우, 포로젠의 용해는 상기 소정의 형상의 크로마토그래피용 분리제를 제조하는 경우에는 가교 공정의 전 또는 후일 수도 있고, 또한 비드 형상의 크로마토그래피용 분리제를 제조하는 경우에는 비드 가교 공정의 전 또는 후일 수도 있다.

본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 용출 용매에 의한 용출의 우려가 적고, 한번에 광학 분할을 할 수 있는 양이 크고, 큰 압력에 견딜 수 있는 크로마토그래피용 분리제 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 해결해야할 과제로 하고 있다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 다당류로부터 유도된 다당류 유도체를 이용하는 크로마토그래피용 분리제에 있어서, 상기 다당류 유도체는 상기 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기가 서로 가교 분자를 통해 가교되어 있고, 상기 다당류에 존재하는 상기 수산기 내의 가교되어 있지 않은 수산기는 수식(修飾) 분자에 의해 수식된 구조로 되어 있고, 상기 다당류 유도체는 담체에 담지되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기에 보호기를 도입하는 보호기 도입 공정과, 이 보호기가 도입된 다당류에 잔존하는 수산기에 수식 분자를 수식하는 수식 공정과, 도입된 보호기를 이탈시켜 수산기를 재생시키는 이탈 공정과, 재생된 상기 수산기끼리를 가교 분자에 의해 가교하는 가교 공정을 포함하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제로서는 다당류 유도체가 가교 분자에 의해 가교되어 있기 때문에, 그 3차원 네트워크 구조에 의해 내용매성이 각별히 향상된다. 따라서, 종래의 다당류 유도체를 이용한 크로마토그래피용 분리제에서는 사용할 수 없었던 클로로포름, 테트라히드로푸란, 아세트산에틸 등의 용출 용매도 사용가능해진다.

또한, 이 크로마토그래피용 분리제로서는 담체를 전혀 사용하지 않고, 광학 이성체의 분리에 직접적으로 기여하는 다당류 유도체를 포함하고 있다. 따라서, 칼럼 중에 충전할 수 있는 다당류 유도체의 양을 늘릴 수 있고, 한번에 광학 분할할 수 있는 양도 많아진다.

게다가, 다당류 유도체는 가교에 의해 그 기계적 강도도 비약적으로 크커지기 때문에, HPLC용 분리제로서 사용하였다고 해도 그 압력에 충분히 견딜 수 있다.

이하, 본 발명을 구체화한 실시예 1 내지 7을 설명한다.

(실시예 1)

실시예 1의 크로마토그래피용 분리제는 원료가 되는 다당류로서 셀룰로오스를 사용한 비드 형상이었으며, 이하와 같이 하여 제조하였다.

<보호기 도입 공정>

우선, 보호기 도입 공정으로서 반응식 1에 나타낸 바와 같이 6위치의 수산기를 트리틸화하였다.

즉, 건조시킨 셀룰로오스 13 g(86 mmol)에 염화리튬 9.2 g과 건조 N,N'-디메틸아세트아미드 135 ㎖를 첨가하고, 질소 분위기하에 100 ℃에서 137 시간 동안 팽윤시킨 후, 트리페닐메틸클로라이드 50 g(180 mmol)과 피리딘 200 ㎖를 첨가하고, 100 ℃에서 28 시간 동안 반응시켰다. 피리딘 가용부를 메탄올 중에 적하하여 불용부를 회수한 후, 진공 건조를 행하고, 글루코스환의 6위치의 수산기가 트리틸화된 셀룰로오스 유도체를 얻었다.

<수식 공정>

이어서, 이렇게 해서 트리틸화된 셀룰로오스 유도체에 대해 반응식 2에 나타낸 바와 같이 잔존하는 수산기를 카르바모일화하였다.

즉, 보호기 도입 공정에 의해 6위치의 수산기가 트리틸화된 셀룰로오스 유도체 17 g을 피리딘 160 ㎖에 용해하고, 질소 분위기하에서 3,5-디메틸페닐이소시아네이트 19 g(128 mmol)을 첨가하여 80 ℃에서 20 시간 동안 반응시켰다. 반응 용액을 샘플링하여 적외 흡수 스펙트럼을 측정하고, 용액 중의 미반응의 이소시아네이트의 존재를 확인한 후, 반응 용액을 메탄올에 적하하여 불용물을 회수하고, 진공 건조하고, 셀룰로오스 2,3-비스(3,5-디메틸페닐카르바모일)-6-O-트리틸셀룰로오스 28 g을 얻었다.

<이탈 공정>

또한, 이렇게 해서 수산기가 카르바모일화된 셀룰로오스 유도체로부터 반응식 3에 나타낸 바와 같이 트리틸기를 이탈시켰다.

즉, 수식 공정에 의해 얻어진 2,3-비스(3,5-디메틸페닐카르바모일)-6-O-트리틸셀룰로오스를 1 ％ HCl/메탄올 500 ㎖ 중에서 24 시간 동안 교반하여 탈보호를 행하고, 6위치를 수산기로 회복시켰다. 그 후, 반응액을 유리 필터로 여과하면서 메탄올로 세정하고, 진공 건조를 행하여 셀룰로오스 2,3-비스(3,5-디메틸페닐카르바메이트) 20 g을 얻었다.

단, 6위치의 수산기의 존재율을 1H NMR 스펙트럼으로부터 산출한 결과, 63 ％ 정도였고, 나머지는 3,5-디메틸페닐이소시아네이트에 의해 카르바메이트화되어 있었다. 이하, 이 유도체를 "OD(6-OH)-63"이라고 한다.

<비드 형성 공정>

이렇게 해서 얻어진 OD(6-OH)-63을 테트라히드로푸란에 용해시키고, 추가로 소량의 헵탄올을 첨가하였다. 이어서, 이 용액을 라우릴황산나트륨의 수용액에, 6매 날개형의 스크류가 부착된 디스펜서로 상기 수용액을 교반하면서 적하하였다. 적하 종료 후, 상기 수용액이 들어 있는 용기를 수용한 수조의 온도를 실온으로부터 75 ℃까지 상승시켜 테트라히드로푸란을 증류 제거시키고, 생성된 비드를 흡인 여과로 회수하여 물과 에탄올로 세정하였다. 세정 후, 진공 건조를 행하여 OD(6-OH)-63을 포함하는 비드를 얻었다. 또한, 용기로는 비커를 사용하였다. 이렇게 해서 OD(6-OH)-63을 포함하는 비드를 제조한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비드 가교 공정>

그리고, 이탈 공정에서 재생시킨 수산기에 대해 반응식 4에 나타낸 바와 같이 가교 반응을 행하였다.

즉, 건조시킨 OD(6-OH)-63을 포함하는 비드 0.91 g에 질소 분위기하에서 톨루엔 10 ㎖를 첨가하고, 80 ℃에서 3 시간 동안 가열하여 비드를 팽윤시킨 후, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 0.13 g(0.52 mmol)을 첨가하여 6 시간 동안 반응시켰다. 소량의 비드를 샘플링하여 테트라히드로푸란에 불용성이 되었다는 것을 확인한 후, 과잉량의 3,5-디메틸페닐이소시아네이트 0.5 g(3.4 mmol)을 첨가하여 14 시간 동안 반응시켰다. IR 측정에 의해 미반응의 이소시아네이트가 존재하는 것을 확인한 후, 흡인 여과를 하여 비드를 회수하고, 흡인하면서 따뜻하게 한 메탄올로 세정하여 생성된 요소를 제거하였다. IR에 의해 요소가 존재하지 않는다는 것을 확인한 후, 진공 건조하여 6위치의 수산기가 30 ％ 가교된 실시예 1의 비드 0.88 g을 얻었다.

(실시예 2)

실시예 2의 크로마토그래피용 분리제는 실시예 1과 동일한 공정에 의해 얻은 OD(6-OH)-63을 포함하는 비드에 대해, 수산기의 15 ％가 가교되는 양의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트에 의해 가교 반응을 행한 것이었다. 다른 조작은 실시예 1의 비드의 제조 방법과 동일하였다.

(실시예 3)

실시예 3의 크로마토그래피용 분리제는 원료가 되는 다당류로서 비드상의 셀룰로오스를 사용하여 이하와 같이 하여 제조되었다.

즉, 시판되고 있는 셀룰로오스비드(치쏘 가부시끼가이샤, 상품명 "Cellflow C-25") 1.0 g(6.3 mmol)에 염화리튬 0.68 g과 N,N'-디메틸아세트아미드 10 ㎖를 첨가하고, 질소 분위기하에 80 ℃에서 60 시간 동안 팽윤시킨 후, 피리딘 10 ㎖와4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 0.47 g(1.9 mmol)을 첨가하여 겔화시켰다. 또한, 피리딘 10 ㎖를 더 첨가하고, 3,5-디메틸페닐이소시아네이트 3.8 g(26 mmol)을 첨가하여 22 시간 동안 반응시켰다. IR에 의해 미반응의 이소시아네이트가 존재하는 것을 확인한 후, 흡인 여과하면서 따뜻하게 한 메탄올로 세정하여 비드를 회수하였다. 이 비드를 진공 건조하여 6위치의 수산기가 30 ％ 가교된 실시예 3의 비드 1.5 g을 얻었다.

(비교예 1)

비교예 1의 크로마토그래피용 분리제는 셀룰로오스의 3,5-디메틸페닐카르바메이트 유도체를 실리카겔 상에 담지시킨 것이고, 이하와 같이 하여 제조하였다. 즉, 다공성 실리카겔(입자형 7 ㎛, 공경 100 ㎚)을 건조한 후, 벤젠 중, 80 ℃ 촉매량의 피리딘의 존재하에 3-아미노프로필트리에톡시실란과 반응시킨 후, 이것을 메탄올, 아세톤, 헥산으로 세정하여 더 건조시켰다. 이렇게 해서 아미노프로필기로 수식된 실리카겔 3 g에, 셀룰로오스 트리스(3,5-디메틸페닐카르바메이트)의 테트라히드로푸란 용액(0.75 g/10 ㎖)을 소량씩 첨가하면서 혼련한 후, 용매의 테트라히드로푸란을 감압하에서 증류 제거함으로써, 셀룰로오스의 3,5-디메틸페닐카르바메이트 유도체를 실리카겔 상에 담지시킨 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제를 얻었다.

평가

(광학 분할 시험 1)

실시예 1 내지 3의 크로마토그래피용 분리제에 대해, 스크리닝을 통해 3 ㎛ 내지 15 ㎛의 입경인 것을 분취하고, 길이 25 cm, 내경 0.2 cm의 스테인레스-스틸제의 칼럼에 슬러리법을 이용하여 충전하였다. 충전에 있어서는, 분취한 실시예 1 내지 3의 크로마토그래피용 분리제를 헥산/유동 파라핀(2/1) 30 ㎖에 분산시키고, 용매로서 헥산/2-프로판올(9/1)을 사용하고, 충전 압력은 50 kg/㎠(4.9 MPa)으로 하였다.

또한, 실시예 1에 대해서는 충전 압력을 100 kg/㎠(9.8 MPa)으로 한 칼럼도 제조하였다.

또한, 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제에 대해서도 동일한 칼럼을 이용하여 동일한 조작으로 충전하였다. 단, 충전 압력은 처음 수분 동안은 400 kg/㎠으로 하고, 그 후 100 kg/㎠으로 하였다.

또한, 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제는 길이 25 cm, 내경 0.46 cm, 및 길이 25 cm, 내경 0.2 cm의 스테인레스-스틸제의 칼럼에 슬러리법을 이용하여 충전하였다.

상기한 조작에서 얻어진 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제를 충전한 칼럼을 이용하고, 이하의 구조식 1 내지 10에 나타낸 10종의 라세미체에 대해 광학 분할 시험을 행하였다.

용리액은 헥산/2-프로판올=9/1로 하고, 유속은 실시예 1 내지 3에서는 0.2 ㎖/분으로 하고, 비교예 1에서는 내경 0.46 cm의 칼럼에서는 0.5 ㎖/분으로 하며, 내경 0.2 cm의 칼럼에서는 0.1 ㎖/분으로 하였다. UV 검출기와 선광 검출기를 병용하여 검출을 행하였다. 이론 단수 N은 벤젠의 피크에서 구하고, 용리액이 칼럼을 통과하는 시간 t₀은 1,3,5-트리-tert-부틸벤젠의 용출 시간으로부터 구하였다. 또한, 충전 전후의 비드의 SEM 관찰에서는 충전시의 가압에 의한 비드의 변형 등은 보이지 않았다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

표 2 중의 k₁'는 용량비를 나타내고, α는 분리 계수를 나타낸다. 괄호 안의 부호는 먼저 용출한 에난티오머의 선광성을 나타낸다. 표 2로부터, 실시예 1 내지 3의 용량비 k₁'는 비교예 1의 k₁'에 비해 2.5배 내지 3배인 것을 알 수 있다. 이는, 실시예 1 내지 3의 크로마토그래피용 분리제는 담체를 사용하지 않았기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 실시예 1 내지 3의 크로마토그래피용 분리제는 한번에 보다 많은 양의 광학 분할을 행할 수 있다고 추정된다. 또한, 이론 단수의 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

이 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 충전 압력 50 kg/㎠으로 실시예 1의 크로마토그래피용 분리제를 충전한 칼럼에 있어서, 비교예 1의 이론 단수를 상회하였다.

(광학 분할 시험 2)

길이 25 cm, 내경 0.2 cm의 스테인레스-스틸제의 칼럼을 이용하고, 50 kg/㎠의 충전 압력으로 충전한 실시예 1의 크로마토그래피용 분리제 및 비교예 1의 크로마토그래피용 분리제를 이용하여 광학 이성체를 한번에 분리할 수 있는 최대량을 구하였다.

즉, 2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올의 라세미체를 용리액과 동일한 조성의 용매에 용해하여 10 ㎎/㎖, 40 ㎎/㎖, 50 ㎎/㎖의 농도의 용액을 제조하였다. 이들 용액을 사용하여 광학 분할을 행하고, 얻어진 차트에 있어서 2개의 에난티오머의 피크가 중첩되었을 때의 라세미체의 양을, 그 칼럼이 분할할 수 있는 최대량으로 하였다. 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 내경 0.2 cm의 칼럼을 이용한 경우에는 6 ㎎까지밖에 분리를 할 수 없었음에 비해, 실시예 1에서는 8 ㎎까지 거의 완전히 분리할 수 있었다.

(주사형 전자 현미경에 의한 관찰)

실시예 1, 3 및 비교예 1에 대해, 주사형 전자 현미경에 의한 사진 촬영을 행하였다. 그 결과, 도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 3의 크로마토그래피용 분리제는 비교예 1의 것과 동일하게 비드 형상이 되어 있다는 것을 알 수 있었다.

(실시예 4)

(a) 6위치에 수산기를 갖는 셀룰로오스 3,5-디메틸페닐카르바메이트의 합성

우선, 비드의 재료로서 후에 디이소시아네이트를 사용하여 가교시키기 위해, 6위치에 수산기를 남긴 셀룰로오스의 3,5-디메틸페닐카르바메이트 유도체, OD(6-OH)를 합성하였다.

건조시킨 셀룰로오스 10 g(62 mmol)에 염화리튬 15 g과 탈수 N,N'-디메틸아세트아미드 150 ㎖를 첨가하고, 질소 분위기하에 80 ℃에서 27 시간 동안 팽윤시킨 후, 트리페닐메틸클로라이드 32 g(114 mmol)과 피리딘 150 ㎖를 첨가하고, 80 ℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 피리딘 가용부를 메탄올 중에 적하하여 불용부로서 회수한 후, 진공 건조를 행하였다.

얻어진 유도체는 글루코스환의 6위치의 수산기가 완전히 트리틸화되지 않았기 때문에, 다시 이 유도체에 염화리튬 15 g과 탈수 N,N'-디메틸아세트아미드150 ㎖를 첨가하고, 질소 분위기하에 80 ℃에서 24 시간 동안 팽윤시킨 후, 트리페닐메틸클로라이드 17 g(62 mmol)과 피리딘 150 ㎖를 첨가하여 80 ℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 피리딘 가용부를 메탄올 중에 적하하여 불용부를 회수한 후, 진공 건조를 행하고, 글루코스환의 6위치의 수산기가 트리틸화된 셀룰로오스 유도체를 얻었다.

이어서, 얻어진 유도체 21 g을 피리딘 190 ㎖에 용해시키고, 질소 분위기하에서 3,5-디메틸페닐이소시아네이트 22 g(150 mmol)을 첨가하여 80 ℃에서 30 시간 동안 반응시켰다. 반응 용액을 샘플링하여 적외 흡수 스펙트럼을 측정하고, 용액 중의 미반응의 이소시아네이트의 존재를 확인한 후, 반응 용액을 메탄올에 적하하여 불용물을 회수하고, 셀룰로오스 2,3-비스(3,5-디메틸페닐카르바모일)-6-O-트리틸셀룰로오스를 얻었다.

이어서, 이 유도체를 1 ％ HCl/메탄올 1,500 ㎖ 중에서 24 시간 동안 교반하여 탈보호시키고, 6위치를 수산기로 회복시켰다. 메탄올로 세정한 후, 진공 건조를 행하여 목적하는 셀룰로오스 2,3-비스(3,5-디메틸페닐카르바메이트)를 24 g 얻었다.

OD(6-OH)-25의 합성

이어서, 얻어진 유도체 중, 10 g(22 mmol)을 피리딘 65 ㎖ 중에 용해시키고, 질소 분위기하에서 3,5-디메틸페닐이소시아네이트 2.5 g(1.7 mmol)을 첨가하여 80 ℃에서 18 시간 동안 반응시켰다. 반응 용액을 메탄올에 적하하여 불용물을 회수하고, 진공 건조시켰다. 반응 전의 유도체와 3,5-디메틸페닐이소시아네이트의 투입비로부터, 글루코스환의 6위치의 수산기가 25 ％ 정도 남아 있는 것으로 측정되었고, 이하 이 유도체를 OD(6-OH)-25라고 하였다.

(b) OD(6-OH)-25 비드의 제조

0.25 g의 OD(6-OH)-25를 테트라히드로푸란/헵탄올(2/1, v/v) 혼합 용매 30 ㎖에 용해시켰다. 0.2 ％ 라우릴황산나트륨 수용액 500 ㎖가 들어 있는 용기를 수용하고 있는 수조의 온도를 75 ℃로 올리고, 0.2 ％ 라우릴황산나트륨 수용액 500 ㎖를 디스펜서에서 샤프트 회전수 1100 rpm으로 교반하면서, 상기 OD(6-OH)-25의 용액을 상기 수용액에 적하하였다. 적하 후에도 수조의 온도를 75 ℃로 유지하고, 테트라히드로푸란을 증류 제거시키고, 생성된 비드를 흡인 여과로 회수하여 물과 에탄올로 세정하였다. 세정 후, 진공 건조를 행하고 OD(6-OH)-25의 비드를 얻었다. 이때 비드의 수율은 대략 87 ％였다. 이 조작을 반복시킨 것을 20 ㎛의 필터로 분별함으로써, 입경 3 내지 10 ㎛ 정도의 비드를 회수하였다.

분산기의 샤프트에는 6매 날개형을, 또한 용기에는 1 ℓ의 비커를 이용하였다. 얻어진 비드에 대해 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 관찰을 행하였다.

(c) OD(6-OH)-25 비드의 디이소시아네이트에 의한 가교

얻어진 OD(6-OH)-25 비드에 강도를 갖게 하기 위해, 6위치의 수산기와 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를 반응시켜 비드 내에서 가교시켰다.

가교 비드의 제조(칼럼 A용)

건조시킨 OD(6-OH)-25 비드 1.83 g에 질소 분위기하에서 톨루엔 20 ㎖를 첨가하고, 80 ℃에서 4 시간 동안 가열하여 비드를 팽윤시킨 후, 과잉량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 0.3 g(1.2 mmol)을 첨가하여 80 ℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 상층액을 액체 IR에서 측정하여 미반응의 이소시아네이트의 존재를 확인하고, 또한 소량의 비드를 샘플링하여 테트라히드로푸란에 불용성이 된 것을 확인한 후, 흡인 여과를 하여 비드를 회수하고, 과잉의 이소시아네이트로부터 생성된 요소를 제거하기 위해, 흡인하면서 따뜻하게 한 메탄올로 세정하였다. 비드를 고체 IR에 의해 측정하고, 요소가 존재하지 않는다는 것을 확인한 후, 진공 건조하여 6위치의 수산기를 25 ％ 가교한 비드(이하, 비드 A라고 함) 1.83 g을 얻었다.

가교 비드의 제조(칼럼 B용)

건조시킨 OD(6-OH)-25 비드 1.0 g에 질소 분위기하에서 톨루엔 11 ㎖를 첨가하고, 80 ℃에서 4.5 시간 동안 가열하여 비드를 팽윤시킨 후, 과잉량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 0.14 g(0.56 mmol)를 첨가하여 80 ℃에서 15 시간 동안 반응시켰다. 상층액을 액체 IR에서 측정하여 미반응의 이소시아네이트의 존재를 확인하고, 또한 소량의 비드를 샘플링하여 테트라히드로푸란에 불용성이 된 것을 확인한 후, 나머지 이소시아네이트를 수식하기 위해, 과잉량의 tert-부탄올 10 ㎖를 첨가하여 3 시간 동안 반응시켰다.

상층액을 액체 IR에서 측정하여 이소시아네이트의 존재가 없어진 것을 확인한 후, 흡인 여과를 하여 비드를 회수하고, 이소시아네이트와 tert-부탄올로부터 생성된 요소를 제거하기 위해, 흡인하면서 따뜻하게 한 메탄올로 세정하였다. 비드를 고체 IR에 의해 측정하고, 요소가 존재하지 않는다는 것을 확인하고, 진공 건조하여 6위치의 수산기를 25 ％ 가교한 비드(이하, 비드 B로 함) 1.0 g을 얻었다.

비드 A의 제조와는 달리, 비드 B의 제조에서는 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트의 2개의 이소시아네이트 중 한쪽 밖에 유도체와 반응하지 않은 것을, 부피가 큰 알코올로 수식하기 위해 tert-부탄올로 처리하였다. 이것에 의해, 비드 B와 라세미체의 광학 분할에 관여하는 상호 작용이, 여분의 상호 작용에 방해되지 않고 보다 효과적으로 기능할 것으로 기대된다.

OD(6-OH)-25 비드의 관찰

반응 전후의 비드 A 및 B의 SEM 관찰에서는, 반응 전후에서의 비드의 크기나 표면의 상태에는 변화가 없다는 것을 알 수 있었다. 가교 후의 비드 A 및 B의 SEM 화상을 도 8 및 도 9에 나타내었다.

(d) 비드의 칼럼에의 충전

얻어진 2종의 비드 A 및 B를 입경 분별한 후, 헥산/유동 파라핀(2/1) 30 ㎖에 분산시키고, 헥산/2-프로판올(9/1)을 용리액으로 사용하고, HPLC용 펌프로 압력을 3 내지 30 kg/㎠ 가하고, 길이 25 cm, 내경 0.2 cm의 스테인레스-스틸제의 칼럼에 슬러리법에 의해 충전하였다. 각각 칼럼 A, B라고 하였다.

칼럼에 충전된 비드의 관찰

각 칼럼 중에 포함되는 비드의 질량과 표면적, 이론 단수(N), 충전 시간을 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 충전 전후의 비드를 SEM에서 관찰한 결과, 충전시의 가압에 의한 비드의 변형 등은 나타나지 않았다.

(e) 광학 분할능의 평가

상기한 조작에서 얻어진 2종의 비드의 칼럼을 이용하고, 먼저 나타낸 구조식 1 내지 10의 10종의 라세미체를 광학 분할하였다. 용리액에는 헥산/2-프로판올=9/1을 이용하고, 유속은 0.1 ㎖/분으로 하고, UV 검출기와 선광 검출기를 이용하여 피크를 검출하고 동정하였다. 또한, 이론 단수 N은 벤젠의 피크에서 구하고, 또한 용리액이 칼럼을 그냥 지나치는 시간 t₀은 1,3,5-트리-tert-부틸벤젠의 용출 시간으로부터 구하였다.

광학 분할능의 평가의 결과

칼럼 A 및 칼럼 B에 의한 먼저 나타낸 라세미체의 광학 분할의 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 또한, 비교를 위해 3,5-디메틸페닐카르바메이트 유도체를 실리카겔 상에 담지한 충전제(비교예 1)에 의한 광학 분할의 결과도 모두 기재하였다. 표 중의 값은 용량비 k₁'와 분리 계수 α이고, 괄호 안의 부호는 먼저 용출한 에난티오머의 선광성이다.

칼럼 A와 칼럼 B의 결과를 비교하면, 칼럼 B는 유도체가 많이 충전되어 있음에도 불구하고, 용량비 k₁'가 전체적으로 작아지고, 분리 계수 α가 전체적으로 커졌다. 이는, 칼럼 B가 tert-부탄올로 처리되어, 라세미체의 분리를 방해하는 상호 작용이 없어졌기 때문이라고 생각된다.

또한, 모든 비드 칼럼의 용출 순서에 대해서는 통상의 담지형과 동일하였다. 용량비 k₁'에 대해서는 실리카겔에 담지한 것에 비해 2.5 내지 4배 커진 결과가 얻어졌다. 이는, 실리카겔을 사용하지 않음으로써 보다 많은 셀룰로오스 유도체를 칼럼 중에 도입할 수 있었기 때문이라고 생각되고, 한번에 보다 많은 라세미체를 분할 가능할 것으로 기대된다.

(f) 2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올의 대량 분할

비드를 충전한 칼럼에는, 종래의 실리카겔 담지형의 동일한 크기의 칼럼에 비해 칼럼 중에 보다 많은 다당류 유도체가 존재하고 있고, 실리카겔 담지형 칼럼 보다도 한번에 분할 가능한 라세미체의 양이 많을 것으로 기대된다. 따라서, 칼럼 A와 실리카겔 담지형 칼럼을 이용하여, 한번에 분할 가능한 라세미체 2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올 (9)에 대해 조사하였다.

이때, 이 라세미체를 용리액과 동일한 조성의 용매에 용해시켜 제조한 120 ㎎/㎖의 용액을 사용하여 광학 분할을 행하였다. 칼럼에는 길이 25 cm, 내경 0.2 cm의 칼럼을 이용하고, 용리액에는 헥산/2-프로판올(9/1)을 사용하고, 용리액의 유속은, 실리카겔 담지형 칼럼에서는 0.20 ㎖/분으로 하고, 칼럼 A에서는 0.15 ㎖/분으로 하였다. 얻어진 차트에 있어서, 2개의 에난티오머의 피크가 중첩되었을 때의 라세미체의 양을, 그 칼럼이 분할할 수 있는 최대량으로 하였다.

2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올의 대량 분할의 결과

라세미체 2,2,2-트리플루오로-1-(9-안트릴)에탄올을 대량 분할한 결과를 각각 도 10에 나타내었다. 측정 파장은 271 ㎚로 하였다. 그 결과, 담지형에서는 6 ㎎, 칼럼 A에서는 20 ㎎을 주입한 결과, 2개의 피크가 중첩되었다.

(실시예 5 내지 7)

구멍을 갖는 셀룰루오스 유도체 비드의 제조

셀룰로오스 유도체 비드를 제조할 때, 셀룰로오스 유도체의 THF/1-헵탄올 혼합 용액에, 포로젠으로서 중합체를 첨가하고, 이것을 라우릴황산나트륨 수용액에 교반하면서 적하하고, 그 후 가열에 의해 THF를 증류 제거하고, 얻어진 비드를 포로젠으로 사용한 중합체를 용해하는 용매로 세정하여 포로젠을 씻어 버린 결과, 비드 내에 기공이 확인되었다. 기공의 수나 크기는 사용하는 포로젠의 종류나 농도에 따라 변화하였다.

6위치의 일부에 수산기를 갖는 셀룰로오스 3,5-디메틸페닐카르바메이트 25 ㎎을 테트라히드로푸란/헵탄올(2/1, v/v) 혼합 용매 3 ㎖에 용해시키고, 거기에 포로젠으로 사용하는 중합체를 셀룰로오스 유도체에 대해 약 20 질량％의 비율로 용해시켰다. 0.2 ％ 라우릴황산나트륨 수용액 100 ㎖가 들어 있는 용기를 수용한 수조의 온도를 75 ℃로 올리고, 0.2 ％ 라우릴황산나트륨 수용액 100 ㎖를 디스펜서에서 샤프트 회전수 1100 rpm으로 교반하면서, 상기 OD(6-OH)-25의 용액을 상기 수용액에 적하시켰다.

적하 후에도 수조의 온도를 75 ℃로 유지하고, 테트라히드로푸란을 증류 제거시키고, 생성된 비드를 흡인 여과로 회수하여 물, 에탄올, 그리고 포로젠만을 용해하는 용매로 세정하였다. 세정 후, 진공 건조를 행하고, 입경 3 내지 12 ㎛ 정도의 구멍을 갖는 셀룰로오스 유도체 비드를 얻었다.

디스펜서의 샤프트에는 6매 날개형을, 또한 용기에는 200 ㎖의 비커를 이용하였다. 또한, 포로젠에는 폴리스티렌(PSt, 분자량: 17,000, Mw/Mn: 1.03), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, 분자량: 42,000, Mw/Mn: 1.40), 폴리-N-이소프로필아크릴아미드(PNIPAM, 분자량: 28,000, Mw/Mn: 1.85)를 사용하였다.

얻어진 비드에 대해 주사형 전자 현미경(SEM)에 의한 관찰을 행하였다. 얻어진 비드의 SEM 화상을 도 11 내지 13에 나타내었다.

본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 다당류 유도체가 가교 분자에 의해 가교되어 있기 때문에, 내용매성이 각별히 향상되고, 또한 기계적 강도도 향상되어, 종래의 크로마토그래피용 분리제에 비해 보다 용출력이 강한 용매를 사용할 수 있고, 또한 HPLC 등의 고압 조건하에서도 충분히 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 크로마토그래피용 분리제는 담체를 사용하지 않기 때문에, 칼럼 중에 충전할 수 있는 다당류 유도체의 양을 늘릴 수 있고, 한번에 광학 분할할 수 있는 양을 늘릴 수 있는, 예를 들면 광학 이성체의 공업적인 제조에 있어서의 생산성을 보다 한층 높일 수 있다.

Claims (14)

1. 다당류로부터 유도된 다당류 유도체를 이용하는 크로마토그래피용 분리제에 있어서,

   상기 다당류 유도체는, 상기 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기는 서로 가교 분자를 통해 가교되어 있고, 상기 다당류에 존재하는 상기 수산기 내의 가교되어 있지 않은 수산기는 수식(修飾) 분자에 의해 수식된 구조로 되어 있으며, 상기 다당류 유도체는 담체에 담지되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
2. 제1항에 있어서, 다당류가 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
3. 제1항에 있어서, 다당류가 아밀로오스인 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가교 분자에 의한 가교가 피라노즈(pyranose)환 또는 퓨라노즈(furanose)환의 6위치의 수산기끼리 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가교 분자가 1분자에 복수개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 수식 분자가 1분자에 1개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 비드 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 기공을 갖는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제.
9. 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기에 보호기를 도입하는 보호기 도입 공정과,

   이 보호기가 도입된 다당류에 잔존하는 수산기에 수식 분자를 수식하는 수식 공정과,

   도입된 보호기를 이탈시켜 수산기를 재생시키는 이탈 공정과,

   재생된 상기 수산기를 서로 가교 분자에 의해 가교하는 가교 공정을

   포함하는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 이탈 공정에서 수산기를 재생시킨 재생 다당류 유도체를 용매에 용해하는 공정과,

    얻어진 재생 다당류 유도체 용액에 포로젠을 분산시키는 공정과,

    포로젠을 분산시킨 상기 재생 다당류 유도체 용액을 소정의 형상으로 유지하면서 상기 용매를 제거하여 소정의 형상의 재생 다당류 유도체를 형성하는 공정과,

    형성된 재생 다당류 유도체를, 포로젠을 용해하는 세정 용매로 세정하는 공정을

    더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 가교 공정이

    수식 공정에서 수산기를 재생시킨 재생 다당류 유도체를 용매에 용해시켜 재생 다당류 유도체 용액을 형성시키고, 계면활성제의 용액 중에 상기 재생 다당류 유도체 용액을 적하시키고 더 교반함으로써 비드 형상의 재생 다당류 유도체를 형성시키는 비드 형성 공정과,

    비드 형상의 재생 다당류 유도체에 가교 분자를 가교시켜 비드 형상의 크로마토그래피용 분리제를 형성시키는 비드 가교 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 비드 형성 공정에서의 상기 재생 다당류 유도체 용액에 포로젠을 분산시키고,

    상기 비드 형상의 재생 다당류 유도체를, 포로젠을 용해하는 세정 용매로 세정하는 공정을

    더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법.
13. 다당류에 존재하는 수산기 내의 일부의 수산기끼리를 가교 분자에 의해 가교시키는 가교 공정과,

    상기 가교 분자에 의해 가교된 다당류에 잔존하는 수산기에 수식 분자를 수식하는 수식 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 가교 공정에서 가교 분자에 의해 가교되는 다당류가 비드 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 크로마토그래피용 분리제의 제조 방법.