KR20080112194A - 관능화된 나노입자, 그의 제조 및 용도 - Google Patents

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Abstract

다양한 유형의 새로운 물질(예를 들면 일부 유형의 친수성 플라스틱, 섬유와 같은 물질)의 제조 공정에 유용한 다양한 유형의 전이금속산화물 및 금속으로 이루어진 나노입자와 결합한 단일관능성 및 이관능성 화합물에 의해 형성되는, 안정한 착체가 기술된다; 상기 착체의 제조 공정이 또한 기술된다.

Description

관능화된 나노입자, 그의 제조 및 용도{Functionalised nanoparticles, their production and use}
본 발명은 관능화된 나노입자, 그의 제조 및 용도의 분야에 관한 것이다.
일부 유기 분자가 고체 무기 물질의 표면에서 어떻게 흡수될 수 있는지 알려져 있는데, 이 특성은 분산제 및 “습윤제”와 같은 모든 부류의 과학기술적으로 중요한 화합물을 형성하는 영역에까지 널리 사용되었다.
이 분자들 중 일부는 관련된 표면에 의하여 흡수될 뿐만 아니라 그 특성을 크게 변경시킬 수 있는 치밀한 구조(compact structure)의 형성에도 기여한다.
상기 유형의 유기 분자의 전형적인 예(본 명세서에서는 이하, 결합제로 정의됨)로는 티올, 소듐 도데실 포스페이트, 세틸 트리메틸 암모늄 브로마이드, 다양한 지방족 포스페이트 및 포스폰산, 카르복실산 및 히드록삼산(hydroxamic acids)과 같은 단순한 단일관능화된 지방족 화합물이 있다.
상호작용은 통상적으로 하나의 관능기와 금속성 무기 표면 간에 일어나서 그 결과 다른 관능성 분자들과 좀처럼 상호작용할 수 없는 유리된(free) 단순 지방족 사슬을 남긴다.
유기 분자와 표면 간의 친화력은 이들 각각의 화학적 성질에 의존한다: 이 상호작용은 일부 매우 잘 알려진 케이스로 연구되었으나, 나노입자의 표면을 가진 다양한 결합제의 친화력에 대한 이해는 그 결과가 종종 모순되기 때문에 여전히 학문 분야에서 논의가 이루어지고 있다.
나노입자는 500㎚보다 작은, 또는 일부 저자에 따르면 100㎚보다 작은 치수의 물질로 알려져 있으며, 단위 개체 간의 반발 포텐셜(repulsion potential)이 존재한다면 액체 내에서 안정한 분산액을 형성할 수 있다. 분산액 내에서 침전은 관찰되지 않는데, 온도에 기인한 고유 운동(intrinsic movement)이 중력의 영향에 의한 침전을 방해하기 때문이다. 두 입자 간의 상호작용 포텐셜은 무엇보다도 나노입자의 표면 상태에 의존한다: 이것은 흡수에 의해 또는 용액 내에 존재하는 다른 분자 또는 이온 종(ionic species)과의 화학적 결합에 의해 다양해 질 수 있다.
상기 언급한 유형의 나노입자 및 단일관능성 결합제로 이루어진 일부 착체가 공지되었으나(예를 들면, Aronoff, Y. G. 등. J. Am . Chem . Soc . 1997, 119, 259-262. Heimer, T. A.; D’Arcangelis 등. Langmuir, 2002, 18, 5205-5212; Yee, C. 등. Langmuir, 1999, 15, 7111-7115; Folkers, J. 등. Langmuir, 1995, 11, 813-824 참조) 이것들은 다양한 단점을 제공한다.
연구대상이 되었던 물질 및 결합제가 부족한 것 외에, 상술한 생성물은 생의학적 용도 및 약리학적 용도에 있어 매우 중요한 상태인 히드로알콜성 환경에서 용해되지 않는다. 게다가, 유리된 상태로 남아있는 단순한 지방족 사슬은 생활성 분자(bioactive molecules) 내에 통상적으로 존재하는 관능기들과 절대로 상호작용할 수 없다.
상기 내용에 기초하면, 다양한 원하는 목적에 적합하게끔 만들어 주는 나노입자 및 관능화된 결합제로 형성되면서 상술한 단점을 극복하는 착체를 제조하는 것은 명백하게 중요하다.
안정한 착체는 다양한 유형의 전이 금속 산화물의 나노입자를 단일관능성 및 이중관능성(difunctional) 화합물과 결합시킴으로써 얻어질 수 있다.
놀랍게도, 단일관능성 및 이중관능성 화합물은 다양한 유형의 전이 금속 산화물 및 금속으로 이루어지는 나노입자와 결합하여 안정한 착체를 형성할 수 있음을 발견하였다.
단일관능성 결합제는 알칸과 같은 비극성 용매에서 용해되는 장점을 가지고, 그래서 이러한 유형의 용매와 양립할 수 있는 일부 유형의 공정에 사용될 수 있다(소수성 플라스틱, 일부 유형의 합성 섬유 등).
이중관능성 결합제의 경우에는 추가된 관능기(이것은 무기 금속 표면과 상호작용하지 않음)가 액체 매질 내에서 나노입자의 용해성을 변경시켜, 나노입자를 다양한 유형의 신규 물질들(일부 유형의 친수성 플라스틱, 섬유)의 제조 공정에 유용하도록 만든다: 이것은 또한 제약 및 진단 분야에 사용되는 생중합체, 시클로덱스트린, 항체, 및 약제와 같은 추가적인 착체 단위와 화학적 상호작용을 할 수 있게 한다.
게다가, 이중관능성 화합물을 사용하면 나노입자 및 결합제로 이루어지는 착체를 얻을 수 있고 여기서 나노입자의 전체 및 치밀한 커버링(total and compact covering)은 이것에 의존하는 특성들(예를 들면 자기 특성 또는 광학 특성)의 중대한 변화 없이 얻어진다.
다른 장점들 중에, 상기 결합제를 사용하여 얻은 나노입자 표면의 전체 커버링으로 인해 나노입자는 무독성이라는 것이 고려되어야 한다.
본 발명에 따르면, 단일관능성 및 이중관능성 화합물이라는 용어는 지방족 사슬을 가지는 티올, 카르복실산, 히드록삼산, 에스테르, 인산(또는 이들의 염)을 의미하고, 상기 지방족 사슬은, 이중관능성 결합제 같은 특별한 경우에는, 말단 위치(ω로 칭함)에 제2관능기를 가진다.
바람직하게는 상기 제2관능기는 OH, NH2, COOH, COOR3로 이루어지는 군에서 선택되고 여기서 R3는 이하에서 정의되는 바와 같다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 단일관능성 및 이중관능성 화합물은 하기 일반식의 화합물이다:
R1-(CH2)n-R2
여기서, n은 2 내지 20의 정수이고;
R1은 H, OH, NH2, COOH, COOR3로 이루어지는 군에서 선택되고;
R2는 CONHOH, CONHOR3, PO(OH)2, PO(OH)(OR3), COOH, COOR3, SH, SR3 중에서 선택되고;
R3는 알칼리 금속, 바람직하게는 K, Na 또는 Li, 또는 보호성 유기제(protective organic agent)이다.
상기와 같이 정의되는 단일관능성 또는 이중관능성 화합물은 공지되었거나 또는 공지된 공정에 따라 제조될 수 있다.
단일관능성 화합물의 경우에는, 카르복실 관능기를 함유하는 화합물(시장에서 입수가능)을 이에 상응하는 생성물로 변형하는 경우이며, 여기서 상기 카르복실기는 문헌에 공지된 방법에 따라 히드록삼기로 치환되거나 또는 역시 공지된 합성 방법에 따라 인산기 내의 유도 할로겐으로 치환된다.
이중관능성 화합물의 경우에는, 시장에서 입수가능한 단순한 이중관능성 화합물(예를 들면 카르복실산 또는 오메가-관능화된 알코올)에서 합성의 시작, ω 위치에서 관능기의 보호, 및 최종적으로 히드록삼기 또는 인산기의 후속적 삽입을 위한 카르복실기(또는 알코올기)의 활성화를 제조공정에서 통상적으로 고려하게 된다.
본 발명에 따르면, 나노입자라는 용어는 1 내지 200㎚의 치수를 갖는 입자를 의미한다.
구체적으로 바람직하게는, 본 발명에 따라, 나노입자들은 전이 금속 계열에 속하는 금속 및 금속산화물, 구체적으로는 일반식 MⅡMⅢ 2O4를 가지는 화합물로 이루어지며 여기서 MⅡ= Co, Ni, Fe, Zn, Mn이고, MⅢ = FeⅢ, Co, Al이다. 마그헤마이트형 산화물 Fe2O3가 있다. 특별히, 코발트 페라이트 CoFe2O4, 마그네타이트 FeFe2O4, 마그헤마이트 γ-Fe2O3가 있다. 금속 입자는 금속 Fe0와 Co0 및 이들의 합금, 심지어는 귀금속으로 이루어진다.
나노입자와 결합제의 착체는 상술한 단일관능성 또는 이중관능성 유도체를 상기 정의한 나노입자와 반응시켜 그 자유 표면 전부를 덮음으로써 얻어질 수 있다.
제조공정은 유기 용매(예를 들면 에틸렌 글리콜) 중 나노입자 분산액을 바람직한 결합제와 반응시키고 강하된 온도에서 몇 시간 동안 계속 교반함으로써 수행된다.
이후, 이로부터 얻은 생성물을 예를 들면, 아세톤을 이용하여 침전시키고, 원심분리 및 분리한 다음, 필요한 경우, 적합한 용매 중 재분산시켜 정제 및 재침전시킨다.
DSC-TG 열중량측정, FT-IR 분광법, 원소 분석 및 동적 광산란법(DLS)을 포함하는 다양한 실험 기술을 사용하여 덮힘률(coverage)과 달성된 반응을 평가하였다.
표면 관능화가 생성물의 자기 특성에 미치는 영향도 또한 평가하였다.
이렇게 제조된 관능화된 나노입자는 플라스틱(예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르 플라스틱) 또는 합성 섬유(예컨대 나일론) 및 천연 섬유(예컨대 면)의 제조와 같은 특별한 소수성/친수성 거동을 요구하는 공정에 사용될 수 있다.
합성 공정은 나노입자와 팔미트산 유형의 단일관능성 결합제 사이에 결합을 형성하는 것으로 이루어진다(실시예 1 참조).
게다가, 이중관능성 결합제로 처리된 나노입자는 관능기 측의 특정 분자(예를 들면 시클로덱스트린, 엽산, 항체 및 약제), 단백질 또는 중합체(예를 들면 폴리아미도아민)를 공격하여 상기 나노입자의 특성(자기)을 분자 또는 고분자 또는 단백질의 특성(생체적합성, 면역계에 대한 비가시성)과 결합시켜 더 변경할 수 있다.
자기 특성은 자기 공명 분석을 위한 일반적인 및 선택적인 조영제(contrasting agents)를 구성하는 데에 사용되거나, 또는 약제와 결합하여 고온 효과(hyperthermic effect)에 의해 입자를 가열하여 그 방출을 조절하는 부형계(vehiculation system)를 구성할 수 있다.
일반적으로, 하기에서 상기 정의된 바와 같이 관능화된 나노입자, 분자, 중합체 또는 단백질이라 칭하게 될 나노입자/이중관능성 결합제 착체의 회합(assembly)을 위하여는 하기 조건이 선행될 수 있다.
a) 아민을 외부 관능기로 제공하는 관능화된 나노입자는 다음 관능기: 카르복실산, 알데히드 및 아크릴 아미드 중 하나를 제공할 수 있는 상기 정의된 바와 같은 분자, 중합체 또는 단백질과 결합할 수 있다.
b) 카르복실산을 외부 관능기로 제공하는 관능화된 나노입자는 이번에는 다음 관능기: 알코올, 아민 및 티올 중 하나를 제공할 수 있는 생중합체, 단백질 또는 분자(시클로덱스트린, 엽산, 항체, 약제)와 결합할 수 있다.
c) 옥시드릴기(oxydril group)를 외부 관능기로 제공하는 관능화된 나노입자는 이번에는 다음 관능기: 카르복실산 중 하나를 제공할 수 있는 생중합체, 단백질 또는 분자(시클로덱스트린, 엽산, 항체, 약제)와 결합할 수 있다.
이하, 알 수 있는 바와 같이, 상술된 나노입자/이중관능성 결합제 착체 및 관능성 분자로 형성되는 화합물은 다양한 제조 공정을 따라 얻을 수 있다.
공정
공정 A
나노입자를 예를 들면 ω-히드록시-, ω-카르복시- 및 ω-아미노- 카르복실산; ω-히드록시-, ω-카르복시- 및 ω-아미노- 히드록삼산; ω-히드록시-, ω-카르복시- 및 ω-아미노- 인산; ω-히드록시-, ω-카르복시- 및 ω-아미노-티올과 같은 단순 이중관능성 결합제로 관능화시킴. 이어서, 상기 이관능화된 입자를 이중관능성 결합제를 가진 분자, 단백질 또는 중합체와 결합시킴.
공정 B
결합제를 가진 분자, 중합체 또는 변경된 단백질을 결합제 교환 방법에 의해 관능화된 나노입자에 고정시킴.
공정 C
나노입자를 이중관능성 결합제의 혼합물로 관능화시키는 것을 제외하고는 공정 A와 동일함.
공정 D
나노입자를 이중관능성 결합제의 혼합물로 관능화시키는 것을 제외하고는 공정 B와 동일함.
공정 E
먼저 적합한 이중관능성 결합제와 결합한 분자, 중합체 또는 단백질로 나노입자를 직접 관능화시킴.
공정 F
이미 적합한 이중관능성 결합제와 결합한 분자, 중합체 또는 단백질 및 다른 이중관능성 결합제를 함유하는 혼합물로 나노입자를 관능화시킴.
본 발명의 보다 잘 설명하기 위해, 하기에 결합제의 제조, 착체의 제조 및 이들의 후속 관능화에 관한 일부 구체적인 예를 제공한다.
도 1은 전술한 이중관능화된 결합제를 가지는 나노입자로 이루어지는 착체의 제조 및 상기 착체와 생중합체, 분자(시클로덱스트린, 항체 등) 및 단백질의 후속 반응을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2a 및 2b는 관능화 전/후에 에탄올 중 현탁액의 Z-포텐셜을 보여준다.
도 3a 및 3b는 관능화 전/후에 물 중 현탁액의 Z-포텐셜을 보여준다.
실시예 1:
코발트 페라이트/ 히드록삼산 나노입자 착체 (생성물 다이어그램 1.1)
직경 5㎚의 나노입자, 예를 들면 코발트 페라이트를 3 중량% 함유하는 디에틸렌 글리콜 중 분산액 10g 분량을, 헥산 20g 내에서 가용화한 후에 첨가한 히드록삼산 0.3g에 첨가하여, 전체를 실온에서 2시간 동안 계속 교반하였다. 그 후 헥산 40g으로 30분 동안 추출을 하였다. 교반을 중단하였을 때 두 개의 무극성 및 극성 상의 분리를 관찰하였고, 상기 무극성(상부) 상은 코발트 페라이트의 존재를 나타내는 진한 흑색을 띠었고 반면에 상기 하부 극성 상은 투명하였다. 두 개의 상을 분리하고 나노입자를 포함하는 상을 물 또는 물/에탄올 1:1을 기초로 한 세척제로 세척할 수 있다. 코팅된 입자를 분리하기 위해 가열에 의한 증발로 또는 진공으로 용매를 제거할 수 있다. 이와 다르게, 추출하기 전에 생성물을 원심분리로 분리하고 그 후 적합한 용매에 재분산시킬 수 있다.
실험 데이터:
IR: 3394; 2915.12; 2856.08; 1594.20; 1122.58; 1060.10.
TG: 500℃에서 26% 손실
DLS:
Figure 112008055766483-PCT00001
실시예 2
12-아미노-N-히드록시 도데칸아미드의 합성
Figure 112008055766483-PCT00002
a) 12-아미노-(tert-부톡시카르보닐)도데카논산의 합성
자기 앵커(magnetic anchor)가 구비되고 아르곤을 위한 통과성(perforable) 격벽 및 마개가 구비된 250㎖ 소비렐 투-넥 플라스크(Sovirel two-neck flask)에서, 시중에서 구입가능한 12-아미노-도데카논산(5.2g, 25.8mmol)을 디옥산(20㎖)에 용해시키고 Boc2O(6.5㎖, 28mmol)를 첨가하였다. 상기 시스템을 0℃가 되게 하고 NaOH 2N(13.2㎖)을 서서히 떨어뜨렸다. 이 용액을 환류 조건에서 24시간 동안 반응시켰다. 증류수(60㎖)를 가하고 Et2O(2×30㎖)로 추출을 하였다. 수성상(aqueous phase)을 시트르산(25% w/w)으로 pH=5까지 산성화시켰다. 이것을 EtOAc(3×50)로 추출하였고 수거된 트래직 분획물(tragic fraction)을 MgSO4로 무수화시키고, 로타베이퍼(Rotavapor) 및 진공펌프로 농축시켰다. 12-아미노-(tert-부톡시카르보닐) 도데칸산 6.0g을 수득하였다(수율= 73%).
용융온도 = 80-82℃
분광 데이터:
IR: 3365, 2919, 2853, 1727, 1688, 1520, 1469, 1365, 1246, 1172, 946.
1H-NMR (400 MHz, CD3OD): 1.35 (s, 9H), 1.40-1.60 (m, 18H), 2.35 (t, J=7.0 Hz, 2H), 3.00 (t, J=6.6 Hz, 2H), 4.80 (brs, 1H).
13C-NMR (100.2 MHz, CD3OD): 24.9, 26.7, 27.7, 29.1, 29.3, 29.4 (2CH2), 29.48, 29.5, 29.8, 33.8, 40.2, 78.6, 157.3, 176.4.
MS: 315 (M+)
b) 12-아미노-(tert-부톡시카르보닐) 도데칸산의 디시클로헥실 암모늄 염의 합성
디시클로헥실 아민(3.92㎖, 19.7mmol)을 MeOH(20㎖) 중 12-아미노-(tert-부톡시카르보닐)도데칸산(5.8g, 18.4mmol) 현탁액에 첨가하였다. 이로부터 수득한 현탁액을 10분 동안 실온에서 계속 교반하였다. 진공 하에서 용매를 제거하여 분말상의 백색 고체 생성물 9.1g을 얻었으며(수율= 100%) 그 후 이를 정제하지 않고 사용하였다.
c) tert-부틸 12-(벤질옥시아미노)-12-옥소도데실 카르바메이트의 합성
12-아미노-(tert-부톡시카르보닐) 도데칸산의 디시클로헥실 암모늄 염(9.1g, 18.4mmol)을 자기 앵커가 구비되고 아르곤을 위한 통과성 격벽 및 마개가 구비된 100㎖ 소비렐 투-넥 플라스크에 넣고, 피리딘(1.50㎖, 15.2mmol)과 디클로로메탄(18㎖)을 첨가하였다.
티에닐 클로라이드(22.1mmol, 1.62㎖)를 주사기(syringe)로 첨가하여 5분 동안 실온에서 반응하게 두었다. 그동안, 다른 투-넥 플라스크에서, 벤질옥실아민 클로로히드레이트(2.9g, 18.4mmol)를 칭량하고 4-디메틸아민 피리딘(DIMAP, 3.6g, 3.0mmol)과 디클로로메탄(36㎖)을 첨가하였다.
이 용액을 주사기로 첫 번째 플라스크에 떨어뜨리고 전체를 실온에서 1시간 동안 교반하도록 두었다. 용매를 로타베이퍼로 제거하고 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용리액 에틸 아세테이트/석유 에테르 1/1)로 정제하여 황백색 고체 생성물 3.8g을 분리하였다(수율= 50%).
용융온도 = 68-73℃
분광 데이터:
IR:. 3346, 3298, 2922, 2851, 1682, 1657, 1540, 1356, 1269, 1254, 1171.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.05-1.10 (m, 16H), 1.40 (s, 9H), 1.40-1.55 (m, 2H), 2.00 (brs, 2H), 3.00-3.10 (m, 2H), 4.80 (brs, 1H), 4.90 (s, 2H), 7.25-7.35 (m, 5H), 9.25 (brs, 1H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 25.2, 26.4, 28.1, 28.8, 28.9, 29.1, 29.2, 29.7, 32.7, 40.3, 77.5, 78.6, 128.0, 128.7 (2ArCH), 135.3, 155.8, 170.1
MS: 420 (M+)
d) 12-아미노-N-(벤질옥시)도데칸아미드의 합성
클로로포름(30㎖)을 불활성 대기 하에서 tert-부틸 12-(벤질옥시아민)-12-옥소도데실 카르바메이트(3.14g, 7.5mmol)를 함유하는 싱글-넥 플라스크에 첨가하였다. 트리플루오로아세트산(5.6㎖, 7.5mmol)을 서서히 떨어뜨리고 실온에서 1시간 동안 교반하게 두었다. 용매를 로타베이퍼로 제거하고 농축 암모니아를 pH=9까지 첨가하였다. 증류수(30㎖)와 클로로포름(30㎖)을 첨가하였다. 클로로포름(3×25㎖)으로 추출을 하였고 유기상(organic phase)을 마그네슘 술페이트 상에서 무수화시켰다. 이것을 여과하여 용매를 제거하고 황색을 띠는 고체 생성물 2.0g을 얻었다(수율= 85%).
용융온도 = 76-78℃
분광 데이터:
IR: 3357, 3225, 2907, 2841, 1657, 1553, 1369, 1203, 1057.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.00-1.40 (m, 16H), 1.45-1.55 (brs, 2H), 2.00 (brs, 2H), 2.45 (brs, 2H), 4.80-5.00 (brm, 5H), 7.20-7.40 (m, 5H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 25.3, 26.5, 28.9, 29.0, 29.1, 29.2, 29.24, 32.7, 32.9, 41.5, 77.5, 128.2, 129.0 (2ArCH), 135.7, 170.7.
MS: 320 (M+)
e) 12-아미노-N-히드록시 도데칸아미드의 합성
파르 반응기(Parr reactor)에서 수소로 수소화를 시켰다. Pd-C 120㎎, 12-아미노-N-(벤질옥시)도데칸아미드(1.0g, 2.4mmol) 및 에탄올(40㎖)을 반응기에 넣었다. 삼각 플라스크(Erlenmeyer flask) 내에서 에탄올 중 생성물을 먼저 50℃까지 가열하는 것이 바람직하다. 수소화를 30 분 동안 지속하였고 그 후에 셀라이 트(celite) 층이 있는 다공성(porous) 격벽에서 여과를 하였고 상기 격벽을 에탄올로 수회 세척하였다. 이 용액을 로토베이퍼(Rotovapor) 및 고진공 펌프에서 농축하여 백색 고체 12-아미노-N-히드록시 도데칸아미드를 얻었다(500㎎, 수율= 66%).
용융온도 = 112-116℃
분광 데이터:
IR:. 3247, 2973, 2856, 1712, 1635, 1465, 1207, 1155, 1041.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.10-1.60 (m, 18H), 2.0 (brt, 2H), 2.70-2.75 (m, 4H), 6.80 (brs, 1H), 7.40 (brs, 1H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): Interval CH2 25.9-33.0, 41.8, 169.8.
MS: 230 (M+).
동일한 합성 프로토콜을 사용하여, 12-히드록시 도데카논산으로부터 N-12-디히드록시 도데칸아미드를 얻을 수 있었다.
Figure 112008055766483-PCT00003
실시예 3
포타슘 수소12 - 아미노도데실 포스포네이트의 합성
Figure 112008055766483-PCT00004
a) tert- 부틸 12-히드록시 도데실카르바메이트의 합성
환류 응축기, 자기 앵커를 구비하고 질소의 정적 헤드(static head) 하에 놓인 100㎖ 투-넥 플라스크에서, 12-아미노-1-도데칸올 클로로히드레이트(3.34g, 14.1mmol)를 칭량하였고, 피리딘(40㎖), IPr2Net(2.45㎖, 14.1mmol) 및 Boc2O(3.24㎖, 14.1mmol)를 첨가하였다. 이것을 70℃에서 60시간 동안 교반하였다. 이것을 로토베이퍼 및 고진공펌프에서 농축시켰고 생성물을 석유 에테르/에틸 아세테이트 1/1 용리액 혼합물의 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 백색 고체인 ter-부틸 12-히드록시 도데실카르바메이트 3.1g을 수율 73%로 분리하였다.
용융온도 = 78℃
분광 데이터:
IR: 3424, 3370, 2920, 2852, 1686, 1523, 1172, 1058.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.20-1.30 (brs, 20H), 1.40 (brs, 9H), 3.15 (brs, 2H), 3.6 (t, J=8.5Hz, 2H), 4.4 (brs, 1H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 24.8, 26.7, 27.6, 29.0, 29.2 (2CH2), 29.5, 29.6, 29.7, 29.73, 33.7, 40.1, 78.9, 157.1
MS: 301 (M+)
b) ter-부틸 12-브로모 도데실카르바메이트의 합성
환류 응축기 및 자기 앵커가 구비된 250㎖ 투-넥 플라스크에서, 질소 정적 헤드 하에서, tert-부틸 12-히드록시 도데실카르바메이트(3.07g, 10.2mmol)를 디클로로메탄(75㎖)에 용해시켰다. PPh3(2.94g, 11.2mmol)와 NBS(2.42g, 10.7mmol)을 첨가하였다. 이 혼합물을 환류 조건 하에서 24 시간 동안 교반하였다. 이것을 로토베이퍼에서 농축시켰고 생성물을 석유 에테르/에틸 아세테이트 3/1 용리액 혼합물의 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 저융점 백색 고체인 ter-부틸 12-브로모 도데실카르바메이트 2.9g을 수율 78%로 분리하였다.
용융온도 = 42-44℃
분광 데이터:
IR: 3421, 3366, 2924, 2853, 1688, 1521, 1170, 1061.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.10-1.20 (brs, 20H), 1.35 (brs, 9H), 3.05 (brs, 2H), 3.60 (t, J=6.0 Hz, 2H), 4.80 (brs, 1H).
13C-NMR (100.4 MHz, CDCl3): 26.4, 27.8, 28.1, 28.4, 28.9, 29.1, 29.15, 29.2, 29.7, 32.5, 33.4, 40.2, 78.2, 155.2
MS: 363 (M+).
c) ter-부틸 12-(디에톡시포스포릴) 도데실카르바메이트의 합성
환류 응축기를 구비한 싱글-넥 플라스크에서, ter-부틸 12-브로모 도데실카르바메이트(2.39g, 6.6mmol)를 칭량하였고 트리에틸 포스페이트(2.25㎖, 13.1mmol)를 첨가하였다. 이 반응 혼합물을 150℃가 되게 하고 질소 정적 헤드 하에서 교반 하였다. 18시간 후에 싱글-넥 플라스크를 고진공펌프에 부착하여 휘발성 생성물을 제거하였고 이로부터 얻은 농밀유(dense oil)를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 직접 채웠다. 이것을 에틸 아세테이트/석유 에테르 1/1의 혼합물로 용리시켜 무색 오일의 ter-부틸 12-(디에톡시포스포릴) 도데실카르바메이트 0.4g(수율 14%)을 분리하였다.
분광데이터:
IR: 3420, 3371, 2922, 2850, 1687, 1218, 1060.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.20-1.45 (m+t, J=7.0 Hz, 35H), 1.55-1.60 (bm, 2H), 3.05 (brq, 2H), 3.90-4.15 (m, 4H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 15.6, 24.9-29.8 (10CH2+ t-Bu), 40.0, 61.2, 65.2, 78.3, 155.6.
MS: 421(M+).
d) 포타슘 수소-12-아미노 도데실포스포네이트
환류 응축기를 구비한 싱글-넥 플라스크에서, ter-부틸 12-(디에톡시포스포릴) 도데실카르바메이트(0.35g, 8.3mmol)를 칭량하였고 농축 HCl(1.5㎖)을 첨가하였다. 온도를 100℃가 되게 하고 이것을 질소 정적 헤드 하에서 교반하였다. 18시간 후에 이것을 고진공펌프에서 농축하여, 밝은 갈색 고무상 고체를 얻었다.
분광 데이터:
IR: 3431, 2900, 2841, 1631, 1470, 1172, 1045, 952.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): widened signals: (1.0-1.80, m), brs 2.80, brs 3.40.
13C-NMR (100.4 MHz, CDCl3): 23.0-28.8 (overlapping signals), 31.2, 33.4.
MS: 265 (M+).
실시예 4
포타슘 수소-12-히드록시 도데실포스포네이트의 합성
Figure 112008055766483-PCT00005
a) 12-브로모도데실 벤조에이트의 합성
질소 정적 헤드 하의 100㎖ 투-넥 플라스크에서, 12-브로모-도데칸올(5.0g, 18.9mmol)을 칭량하였고, 피리딘(25㎖)을 첨가하고 이 전체를 얼음 및 소금의 외부 배쓰(bath)로 0℃가 되게 하였다. 벤조일 클로라이드를 서서히 떨어뜨리고, 첨가가 끝났을 때 상기 얼음 배쓰를 제거하고 전체를 실온에서 교반하였다. 18시간 후에 에틸 아세테이트(100㎖)와 증류수(100㎖)를 첨가하였다. 유기상을 증류수(3×50㎖)로 3회 수세하고 무수 황산나트륨 상에서 무수화시켰다. 이것을 진공 하에서 여과시키고 로토베이퍼 및 고진공펌프에서 용매를 제거하였다. 이 생성물을 석유 에테르/에틸릭 에테르 5/1 용리액 혼합물의 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 무색 오일의 12-브로모 도데실 벤조에이트 4.5g을 수율 65%로 분리하였다.
이와 다르게, 18 시간 후에 에틸 아세테이트(100㎖)를 반응 혼합물에 첨가하고 이것을 황산구리 포화 수용액(3×80㎖)으로 수세하여 피리딘을 제거하였다. 이 방법으로 칼럼 크로마토그래피를 사용하지 않고 수율은 90%까지 올라갔으며 생성물을 직접 다음 단계에 사용하였다.
분광 데이터:
IR: 2926, 2853, 1716, 1269, 1109.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.10-1.60 (m, 16 H), 1.60-1.80 (m, 4H), 3.55 (t, J=6.8 Hz, 2H), 4.25 (t, J=6.8 Hz, 2H), 7.30-7.35 (m, 3H), 8.00-8.05 (m, 2H) ppm.
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 25.8, 26.6, 28.5, 28.6-29.3 (6CH2), 32.4, 44.8, 64.8, 128.0, 129.3, 130.3, 132.5, 166.3.
MS: 369 (M+).
b) 12-디에톡시포스포릴 벤조에이트의 합성
환류 응축기를 구비한 싱글-넥 플라스크에서, 12-브로모도데실 벤조에이트(4.25g, 11.5mmol)를 칭량하였고 트리에틸 포스파이트(4.11㎖, 24mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 150℃가 되게 하고 질소 정적 헤드 하에서 교반하였다. 24시간 후에 싱글-넥 플라스크를 고진공펌프에 부착하여 휘발성 생성물을 제거하였고 이로부터 얻어지는 농밀유를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 직접 채웠다. 이것 을 에틸 아세테이트/석유 에테르 1/1의 혼합물로 용리시켜 무색 오일의 12-디에톡시포스포릴 벤조에이트 4.0g(수율 82%)을 분리하였다.
분광 데이터:
IR: 3663, 3425, 2927, 2844, 1721, 1218, 1064.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.30 (t, J= 7.0 Hz, 6H), 1.40-1.80 (m, 22 H), 3.95-4.05 (m, 4H), 4.25 (t, J=6.0 Hz, 2H), 7.40-7.65 (m, 3H), 8.00-8.05 (m, 2H) ppm.
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 16.0, 22.6, 24.2-34.1 (10CH2), 61.0, 65.3, 128.2, 129.4, 131.4, 167.1.
MS: 426 (M+).
c) 포타슘 수소-12-히드록시 도데실포스포네이트의 합성
환류 응축기를 구비한 싱글-넥 플라스크에서, 12-디에톡시포스포릴 벤조에이트(4.0g, 9.3mmol)를 칭량하였고 농축 HCl(10㎖)을 첨가하였다. 혼합물을 100℃ 온도가 되게 하고 질소 정적 헤드 하에서 교반하였다. 72시간 후에 에틸 아세테이트(80㎖)와 증류수(40㎖)를 첨가하였다. 분리 깔때기로 분리를 하였고 에틸 아세테이트(3×50㎖)로 물을 3회 추출하였다. 수거된 유기상을 NaCl 포화 용액으로 수세하고, 무수 황산나트륨으로 무수화시켜 로타페이퍼 및 고진공펌프에서 농축시켰다. 용리액 석유 에테르/에틸 아세테이트 1/1의 실리카 겔로 칼럼 크로마토그래피를 수 행하였다. 벤조산 부가생성물(subproduct)을 먼저 분리하고, 그 후 용리액을 순수 메탄올로 바꾼 다음, 생성물 12-벤질옥시도데실 포스포르산을 얻었다. 칼럼 크로마토그래피를 계속하여 전체 가수분해 생성물 12-히드록시도데실 포스포르산을 또한 분리하였다. 마지막 두 개의 생성물(약 2.0g)을 합하여 다음 단계에 사용하였다.
두 개의 분리된 생성물을 환류 응축기가 구비된 싱글-넥 플라스크에 넣고, 메탄올(50㎖), 증류수(20㎖) 및 탄산칼륨(13mmol, 1.8g)을 첨가하였다. 혼합물을 50℃가 되게 하고 질소 정적 헤드 하에 18시간 동안 교반하였다. 메탄올을 로타베이퍼에서 제거하고 에틸 에테르(3×20㎖)로 추출을 3회 수행하여 부가생성물로 형성된 메틸 벤조에이트를 제거하였다. 10% HCl을 수용액에 가하여 산 pH로 올렸다. 백색 고체가 침천되었고, 수분은 로타베이퍼 및 고진공펌프에서 제거하였다. 이로부터 얻어진 고체를 메탄올에 용해시키고 따라 내어 염화칼륨을 제거하였다.
용융온도 = 270-279℃
분광 데이터:
IR: 3357, 2917, 2850, 1467, 1233, 1162, 1010, 936.
1H-NMR (400 MHz, D2O): 1.10-1.90 (m, 22H), 3.40 (brs, 2H).
13C-NMR (75.3 MHz, D2O): 24.5, 25.3, 29.0-29.3 (7CH2), 30.5, 31.7, 61.9.
MS: 266 (M+).
이렇게 얻은 인산을 등몰의(equimolar) KOH로 처리하고 메탄올에서 가열하여 상응하는 칼륨염을 얻었다. 분말상의 백색 고체인 12-히드록시 도데실포스포네이트의 칼륨염 1.3g을 수율 57%(12-디에톡시포스포릴 벤조에이트로부터)로 얻었다.
용융온도 = 336-348℃
분광 데이터:
IR: 3308, 2918, 2851, 2364, 1651, 1553, 1399, 1082, 977, 831.
1H-NMR (400 MHz, CD3OD): 1.20-1.85 (m, 22H), 3.50 (t, J=6.8Hz, 2H)
13C-NMR (75.3 MHz, CD3OD): 22.9, 25.7, 29.1-29.5 (7CH2), 30.7 (d, J=12Hz), 61.8
MS: 265 (M-), 39 (K+)
실시예 5
포타슘 수소-13- 에톡시 -13- 옥사트리데실 포스포네이트의 합성
Figure 112008055766483-PCT00006
a) 에틸 12-히드록시도데카노에이트의 합성
환류 응축기 및 자기 앵커가 구비된 100㎖ 투-넥 플라스크에서, 질소 정적 유출(static flux) 하에서, 12-히드록시-도데칸산(5.0g, 23.2mmol)을 칭량하였고, 에탄올(20㎖) 및 아세틸 클로라이드(1.62mmol, 0.09㎖, 0.1당량)를 첨가하였다. 이 혼합물을 환류 조건에서 24시간 동안 교반하였다. 이것을 로타베이퍼 및 고진공펌프에서 농축하였고 생성물을 용리액 혼합물 석유 에테르/에틸 아세테이트 5/4의 실 리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 밝은 황색을 띠는 오일의 에틸 12-히드록시도데카노에이트 3.30g을 수율 96%로 분리하였다.
분광 데이터:
IR:. 3662, 2926, 2853, 1731.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3):1.05-1.25 (m, 17H), 1.40-1.60 (m, 4H), 2.17 (t, J=7.2 Hz, 2H), 2.34 (s, 1H), 3.49 (t, J=6.8 Hz, 2H), 4.01 (1, J=7.2 Hz, 2H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 14.0, 24.7, 25.6, 28.9, 29.0, 29.2, 29.2, 29.3, 29.4, 32.6, 34.2, 59.98, 62.6, 173.8.
MS: 234 (M+)
b) 에틸 12-브로모도데카노에이트의 합성
환류 응축기 및 자기 앵커가 구비된 100㎖ 투-넥 플라스크에서, 질소 정적 헤드 하에서, 에틸 12-히드록시도데카노에이트(1.65g, 6.7mmol)를 디클로로메탄(20㎖)에 용해시켰다. PPh3(1.93g, 7.4mmol)와 NBS(1.6g, 7.0mmol)을 첨가하였다. 이 혼합물을 환류 조건 하에서 24 시간 동안 교반하였다. 이것을 로타베이퍼에서 농축시켰고 생성물을 석유 에테르/에틸 아세테이트 5/1 용리액 혼합물의 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 밝은 황색을 띠는 오일의 에틸 12-브로모도데카노에이트 1.92g(수율= 92%)을 분리하였다.
분광데이터:
IR:2926, 2853, 1731.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.20-1.45 (m, 15H), 1.55-1.65 (m, 4H), 1.80-1.90 (m, 2H), 2.30 (t, J=7.0Hz, 2H), 3.40 (t, J=7.1 Hz, 2H), 4.10 (1, J=7.2Hz, 2H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 14.2, 24.9, 28.1, 28.7, 29.1, 29.3 (2CH2), 29.4, 32.8, 33.9, 34.3, 61.1, 173.8.
MS: 296 (M+)
c) 에틸 13-(디에톡시포스포릴) 트리데카노에이트의 합성
환류 응축기를 구비한 싱글-넥 플라스크에서, 에틸 12-브로모도데카노에이트(1.8g, 7.37mmol)를 칭량하였고 트리에틸 포스파이트(2.6㎖, 15mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 150℃가 되게 하고 질소 정적 헤드 하에서 교반하였다. 24시간 후에 원 넥 벌룬(one neck balloon)을 고진공펌프에 부착하여 휘발성 생성물을 제거하였고, 이로부터 얻어지는 농밀유를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 직접 채웠다. 이것을 에틸 아세테이트/석유 에테르 1/1의 혼합물로 용리시켜 무색 오일의 에틸 13-(디에톡시포스포릴) 트리데카노에이트 2.5g(수율 94%)을 분리하였다.
분광 데이터:
IR: 3684, 3445, 2978, 2853, 1730, 1216, 1058.
1H-NMR (400 MHz, CDCl3): 1.05-1.15 (m, 25H), 1.40-1.80 (m, 4H), 2.0-2.1 (m, 2H), 4.00 (brs, 6H).
13C-NMR (75.3 MHz, CDCl3): 14.0, 15.9, 16.2 (d, J=5.6 Hz), 22.1, 22.2, 24.7, 26.2, 26.8, 29.0, 29.1, 29.2, 30.3 (d, J=16.1 Hz), 34.1, 59.9, 61.11 (d, J=6.4 Hz), 63.7(d, J=5.6 Hz), 173.6.
MS: 364 (M+)
d) 포타슘 수소-13-에톡시-옥사트리데실포스포네이트의 합성
환류 응축기를 구비한 싱글-넥 플라스크에서, 에틸 (디에톡시포스포릴)트리데카노에이트(1.3g, 3.6mmol)를 칭량하였고 농축 HCl(2㎖)을 첨가하였다. 혼합물을 100℃ 온도가 되게 하고 질소 정적 헤드 하에서 교반하였다. 6일 후에 이것을 고진공펌프에서 농축시켰다. 끈적한 백색 고체를 얻었다. 1H-NMR 분석 결과 아직 에스테르 관능기가 있음을 확인하였다. KOH를 첨가하고(20㎖의 물/MeOH 1/1 중 460㎎) 전체를 밤새 실온에서 교반하였다. 다음날 아침 이것을 건조시키고 EtOAc로 임의의 유기 불순물을 추출하였다. 수성상을 농축시켰고, 이로부터 얻어진 끈적한 백색 고체에 MeOH 10㎖를 첨가하여 이것을 환류 조건에서 5분 동안 두었다. 이 용액을 피펫을 사용하여 분리하고, 백색 고체 잔여물을 고진공 하에서 건조하여 분광기로 특성을 조사하였다. 분말상 백색 고체의 생성물 800 ㎎(수율= 62%)을 얻었다.
용융온도 = 350-360℃
분광 데이터:
IR: 3411 (br), 2922, 2848, 1649, 1566, 1410, 1041, 977.
1H-NMR (400 MHz, D2O): 1.00-1.40 (m, 20H), 2.0 (t, J=7.6 Hz, 2H).
13C-NMR (100.3 MHz, D2O): 23.5, 24.4, 26.1, 28.7, 28.9, 31.3, 37.87 (only signals distinguishable for CH2)
MS (m/z): 278/2= 139 (M+)
동일한 합성 프로토콜을 사용하여, 12-히드록시아미노-12-옥소도데칸산을 얻을 수 있다.
Figure 112008055766483-PCT00007
나노입자/ 이관능성 결합제 착체
실시예 6
에틸 12-( 히드록시아미노 )-12- 옥소도데카노에이트의 합성
Figure 112008055766483-PCT00008
에틸 12- 히드록시도데카노에이트의 합성
Figure 112008055766483-PCT00009
환류 응축기를 구비하고 교반 및 아르곤 플럭스(flux) 하에 있는 투-넥 플라스크에서, 12-히드록시-도데칸산(5.0g, 23.2mmol), 에탄올(20㎖) 및 아세틸 클로라이드(0.09㎖, 1.62mmol)를 첨가하였고, 이 혼합물을 24시간 동안 환류시켰다. 최종적으로 이 용액을 고진공펌프 하의 로타베이퍼로 농축시키고, 원생성물(raw product)을 용리액으로 석유 에테르/에틸 아세테이트 5/4 혼합물을 사용한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 연한 황색 오일의 원하는 생성물 5.45g(수율= 96%)을 분리시켰다.
분광 데이터:
Figure 112008055766483-PCT00010
12- 에톡시 - 12옥소도세칸산의 합성
Figure 112008055766483-PCT00011
통과성 섹트(perforable sect)를 구비하고 아르곤 플럭스 및 교반 하에 있는 싱글-넥 플라스크에서, 아세토니트릴(80㎖)을 과요오드산(periodic acid)(5.13g, 22.5mmol)에 첨가하고 15’후에 온도를 0℃가 되게 하였다. 이 조건에서 아세토니트릴(20㎖) 중 에틸 12-히드록시도데카노에이트(5; 2.5g, 10.2mmol) 및 피리딘 클 로로크로메이트(PCC; 44㎎, 0.20mmol) 용액을 여기에 떨어뜨렸다. 첨가 후에 24시간 동안 실온에서 계속 반응시켰다. 에틸 아세테이트(100㎖)를 첨가하여 반응을 중지시켰다. 반응 용액을 1:1 증류수/브라인(2×50㎖)의 용액으로, 아황산나트륨(NaHSO3; 2×25㎖)의 포화 수용액 및 브라인(2×50㎖)으로 수세하였다. 이 유기상을 무수 황산나트륨으로 무수화시키고 진공 하에서 여과시켰다. 용매를 증발시키고 생성물을 고진공에서 건조시켜 백색 고체 2.45g을 얻었다. 생성물을 용리액 에틸 아세테이트/석유 에테르 3/1의 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 백색 고체의 원하는 생성물 2.1g(수율= 80%)을 얻었다. 반응은 Hunsen, M.Synthesis 2005, 2487-2490을 따라 수행하였다.
분광 데이터:
Figure 112008055766483-PCT00012
에틸 12-( 히드록시아미노 )-12 옥소도데카노에이트의 합성
Figure 112008055766483-PCT00013
환류 응축기를 구비하고 교반 및 아르곤 플럭스 하에 있는 싱글-넥 플라스크에서, 12-에톡시-12-옥소도데칸산(13; 1.5g, 5.8mmol)을 클로로포름(20㎖)에 용해 시켰다. 티오닐 클로라이드를 떨어뜨리고(SOCl2; 0.64 ㎖, 8.8mmol) 반응을 환류 하에서 3시간 동안 계속시켰다. 혼합물을 실온까지 냉각시키고 용매를 고진공 하에서 제거하였다. 이로부터 얻어진 생성물을 디클로로메탄(20㎖)에 용해시켜 실온에서 교반하면서, 피리딘(10㎖) 중 히드록시아민 히드로클로라이드(0.61g, 8.8mmol)를 함께 첨가하였으며, 12시간 동안 동일한 조건에서 반응하도록 두었다. 모든 용매를 고진공에서 제거하였으며 남은 생성물은 에틸 아세테이트(50㎖) 내에서 용해시켜 증류수(3×20㎖)로 수세하였다. 유기상을 무수 황산나트륨으로 무수화시키고 진공 하에서 여과시켰다. 용매를 증발시키고 고진공에서 건조시켜 연한 황색 고체 생성물 1.3g(수율= 82%)을 얻었다.
분광 데이터:
Figure 112008055766483-PCT00014
실시예 7
코발트 페라이트/ 12- 히드록시도데실 포스포네이트산 나노입자 착체 (생성물 다이어그램 1.2)
직경 5㎚의 나노입자, 예를 들면 코발트 페라이트를 3 중량% 함유하는 디에틸렌 글리콜 중 분산액 10g 분량을, 살짝 가열된 EtOH 20g 내에서 가용화한 후에 첨가한 12-히드록시도데실 포스포네이트산 0.3g에 첨가하여, 전체를 실온에서 2시 간 동안 계속 교반하였다. 그 후 시편을 아세톤으로 침전시키고, 원심분리하여 분리시켰다. 그 후 에탄올 내에서 시편을 재분산시켜 다시 침전시키고, 원심분리하고 분리시켜 임의의 불순물을 제거하였다. 습식의 시편은 원하는 용매에서 재분산시킬 수 있었다.
실시예 8
코발트 페라이트/ 12-아미노-N- 히드록시도데칸아미드 나노입자 착체 (생성물 다이어그램 1.2)
직경 5㎚의 나노입자, 예를 들면 코발트 페라이트를 3 중량% 함유하는 디에틸렌 글리콜 중 분산액 10g 분량을, 끓는 물 20g에서 가용화한 후에 첨가한 12-아미노-N-히드록시도데칸아미드 0.21g에 첨가하여, 전체를 실온에서 2시간 동안 계속 교반하였다. 그 후 시편을 아세톤으로 침전시키고, 원심분리하여 분리시켰다. 그 후 에탄올 내에서 시편을 재분산시켜 다시 침전시키고, 원심분리하고 분리시켜 임의의 불순물을 제거하였다. 습식의 시편은 원하는 용매에서 재분산시킬 수 있었다.
중합체/ 관능성 분자 무기 나노입자 착체
실시예 9
에틸렌디아미노 디아세트산 - 비스아크릴로일 피페라진으로 이루어지는 폴리아미도아민( PAA)을 갖는 관능화된 나노입자 화합물의 합성 ― 생성물 다이어그램 1.2.1 ( Synthesis of functionalised nanoparticle compounds with polyamidoamine (PAA) composed of ethylenediamino diacetic acid - bisacryloil piperazine ― product diagram 1.2.1)
히드록사믹 12-아미노도데칸산으로 관능화된 직경 5㎚의 나노입자, 예를 들면 코발트 페라이트를 0.1 중량% 함유하는 수 분산액 10g 분량을, 중합체 0.02g을 함유하는 용액 10g에 첨가하였다. pH는 트리에틸렌 아민을 적가하여 8로 맞추었다. 이 용액을 암실에서 25℃에서 2일 동안 교반하였다. 이로부터 얻어진 생성물을 그 다음 아미콘(Amicon) 필터 시스템으로 여과하여 미반응 중합체를 제거하였다. 이 생성물을 용액 속에 두거나 특성 분석을 위하여 건조하였다.
실시예 10
관능화된 나노입자/ 시클로덱스트린 화합물의 합성
a) 시클로덱스트린을 “ 그래프트 ”생성물에 직접 고정시키는 절차(생성물 다이어그램 1.2.1)
직경 5㎚의 나노입자, 예를 들면 코발트 페라이트를 0.1 중량% 함유하는 디에틸렌 글리콜 중 분산액 10g 분량을, 살짝 가열된 EtOH 20g 내에서 가용화한 후에 첨가한 히드록사믹 12-히드록시도데칸산 0.21g을 함유하는 에탄올 용액에 첨가하였고, 전체를 60℃ 온도에서 1시간 동안 계속 교반하였다. 그 후 이 시편을 아세톤으로 침전시키고, 원심분리하여 분리시켰다. 그 후 얻어진 고체를 에탄올 내에서 재분산시켜 다시 침전시키고, 원심분리하고 분리시켜 임의의 불순물을 제거하였다. 습식의 시편은 DMF(15㎖)에서 재분산시킬 수 있었고, 디시클로헥실카르보디이미드(DCC, 2g), 4-디메틸아미노 피리딘(DMAP 0.2g)을 첨가하여 전체를 0℃까지 냉각시켰다. α-시클로덱스트린 카르복실산(6-데옥시-6-카르복시-α-시클로덱스트린, 1g)을 DMF(25㎖)에 현탁시켰다. 이것을 0℃까지 냉각시켜 서서히 반응 혼합물에 첨 가하였다. 이것을 48시간 동안 실온에서 교반하였다. 이 용액을 아세톤(100㎖)에 부어 형성되는 침전을 분리시켜 고진공에서 건조시켰다. 조생성물은 Sephadex CM-25로 더 정제시킬 수 있었다.
b) 시클로덱스트린을 관능성 결합제에 직접 고정시킨 후, 이를 이어서 코발트 페라이트에 그래프팅 시키는 절차(생성물 다이어그램 1.4)
H2O/EtOH 1/1(20 ㎖) 중 6-데옥시-6-카르복시-α-시클로덱스트린(1g, 0.87mmol) 용액에 DCC(197㎎, 0.96mmol), DMAP(12㎎, 0.087mmol, 10% 촉매) 및 히드록사믹 12-히드록시 도데칸산(0.2g, 0.87mmol)을 첨가하였다. 이 반응 혼합물을 72시간 동안 실온에서 교반하였다. 조생성물을 Sephadex CM-25로 정제하여 히드록사믹 12-히드록시 도데칸산과 결합한 시클로덱스트린 360㎎(30%)을 얻었다.
상기 얻어진 생성물 200㎎ 분량을 96% 에탄올 20㎖에 용해시키고 직경 5㎚인 코발트 페라이트 나노입자를 0.1 중량% 함유하는 디에틸렌 글리콜 중 분산액 10㎖에 첨가하였다. 이 용액을 2시간 동안 실온에서 교반하였다. 그 후 시편을 아세톤으로 침전시키고, 원심분리하여 분리시켰다. 그 후 에탄올 내에서 시편을 재분산시켜 다시 침전시키고, 원심분리하고 분리시켜 임의의 불순물을 제거하였다. 이 시편은 그 후 원하는 용매에서 재분산시킬 수 있었다.

Claims (14)

  1. 나노입자 형태의 금속 산화물, 철, 코발트 또는 이들의 합금, 및 단일관능성 및 이중관능성(difunctional) 화합물로 이루어진 안정한 착체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나노입자 형태의 금속 산화물이 하기 화학식의 화합물인 것을 특징으로 하는 착체:
    MⅡMⅢ 2O4
    여기서, MⅡ= Co, Ni, FeⅡ, Zn, Mn이고, MⅢ = FeⅢ, Co, Al이다.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산화물이 마그헤마이트(maghemite)형 Fe2O3의 산화물인 것을 특징으로 하는 착체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 산화물이 코발트 페라이트 CoFe2O4, 마그네타이트 FeFe2O4, 마그헤마이트 Fe2O3로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 착체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단일관능성 및 이관능성 화 합물이 가능하게는 말단 위치(ω)에 제2관능기를 가지는 지방족 사슬을 가지는 티올, 카르복실산, 에스테르, 히드록삼산(hydroxamic acids), 인산(또는 이들의 염)으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 착체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2관능기가 OH, NH2, COOH, COOR3로 이루어지는 군에서 선택되고 여기서 R3는 알칼리 금속, 또는 보호성 유기제(protective organic agent)인 것을 특징으로 하는 착체.
  7. 제6항에 있어서, 하기 화학식(Ⅱ)를 가지는 것을 특징으로 하는 착체:
    R1-(CH2)-R2
    여기서, n은 2 내지 20의 정수이고,
    R1은 H, OH, NH2, COOH로 이루어지는 군에서 선택되고,
    R2는 CONHOH, PO(OH)2, PO(OH)(OR3), COOH, SH 중에서 선택되고,
    R3는 알칼리 금속, 또는 보호성 유기제이다.
  8. 제7항에 있어서, 상기 알칼리 금속이 K, Na 또는 Li로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 착체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    나노입자 코발트 페라이트 / 12-히드록시 도데실포스포네이트산;
    나노입자 코발트 페라이트 / 12-아미노-N-히드록시 도데칸아미드;
    에틸렌디아미노 디아세트산 - 비스아크릴로일 피페라진으로 이루어진 폴리아미도아민(PAA)으로 관능화된 / 나노입자 (nanoparticle / functionalised with polyamidoamine(PAA) composed of ethylendiamino diacetic acid-bisacryloil piperazine)
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 착체.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 착체의 제조 방법으로서, 상기 나노입자들의 분산액을 유기 용매 내에서 적합한 결합제와 반응시키고, 이것을 저온에서 수 시간 동안 계속 교반한 다음, 이로부터 얻은 생성물을 침전시킨 후, 원심분리에 의해 분리하고, 적합한 용매에서 재분산 및 재침전에 의하여 정제할 수 있는 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 착체로 이루어진 화합물로서, 이관능성(bifunctional) 유도체를 가지고 상기 이관능성 유도체의 외부 관능기가 분자, 단백질 또는 중합체와 결합한 화합물.
  12. 제10항에 있어서, 상기 분자가 시클로덱스트린, 엽산(folic acid), 항체, 폴 리아미도아민 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  13. 제12항에 있어서, 코발트 페라이트 / 12-히드록시 도데실포스포네이트산 및 카르복시메틸화 시클로덱스트린의 접합체(union)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물.
  14. 제12항에 있어서, 코발트 페라이트 / 코발트 페라이트산 / 12-아미노-N-히드록시 도데칸아미드 및 카르복시메틸화 시클로덱스트린으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물.
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