KR20140103893A - 크로마토그라피 응용용 복합 재료 - Google Patents

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KR20140103893A
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토마스 슈바르츠
마르틴 벨터
마르쿠스 아렌트
브욘 데겔
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인스트랙션 게엠베하
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Abstract

본원은 크로마토그라피 응용용 복합 재료 및 상기 복합 재료의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

크로마토그라피 응용용 복합 재료{COMPOSITE MATERIAL FOR CHROMATOGRAPHIC APPLICATIONS}
본원은 크로마토그라피 응용용 복합 재료 및 상기 복합 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 분자 및 생물분자용 크로마토그라피 매질은 전통적으로 하기와 같은 샘플과의 가능한 상호반응 방식 중 하나 이상에 따라서 카테고리화되어있다:
- 소수성 상호반응 (역상: reversed phase)
- 친수성 상호반응 (정상: normal phase)
- 양이온 교환
- 음이온 교환
- 크기 배제
- 금속 이온 킬레이트화.
제시된 분리 문제에 대한 상기 크로마토그라피 카테고리의 전통적인 단계식 적용은 생성물 순도의 단계적이고, 안정한 개선에 있어서는 반영되지만, 작업 시간 및 제품의 단가에 대해서는 언급하지 않고, 최종적으로는 심각하게 축적되는 모든 단계에서의 생성물 소실에도 반영된다. 일련의 연속적인 크로마토그라피 단계를 단 하나로 단축시키는 것이 여러번에 걸쳐서 증명될 수 있기 때문에 하류 생산 공정에 초기 단계에서 친화성 크로마토그라피를 도입시키는 것이 이런 요구에 대한 정답일 수 있다.
친화성 크로마토그라피는 때때로 그 자체 부류로 간주된다. 또한, 화학적 관점에서, 이는 상기한 바와 동일한 상호반응 방식을 기본으로 한다. 친화성 크로마토그라피의 주요한 특징은 미리-설정된 분석물의 높은 특이성으로 이는 통상적으로 알려져 있는 분자 인식 쌍(molecular recognition pair)을 기본으로 한다.
선행 기술에 따르는 크로마토그라피 흡착재의 대부분은 표면이 가교-결합된 폴리머의 얇은 필름으로 덮여 있는 고체 지지체 물질로 이루어져 있다. 과거에는 가교-결합된 폴리부타디엔, 폴리스티렌, 폴리실록산, 폴리(메트)아크릴레이트 및 폴리아미드와 같은 폴리머가 사용되었다. 이들은 주로 고체 지지체 물질의 기저 부분(담체)과의 원치 않는 상호반응으로부터 주변 매질을 보호하는 조밀한 계면을 생성시킬 목적으로 사용되었다. 그러한 상호반응은 흡착체에 분자가 비특이적으로 심지어는 비가역적으로 결합하도록 할 수 있으며, 한편으론, 고체 지지체 물질의 구성성분 또는 이의 리간드로의 화학적 연결기(linkages)가 샘플 또는 용출제의 공격적인 성분에 의해 침식될 수 있다.
폴리머-코팅된 흡착제는 기본적으로 이들이 상기 게시된 바와 같이 모든 크로마토그라피 카테고리에, 특히 소수성 상호반응 및 크기 배제용으로 적용되는 것으로 알려져 있다.
또한 내부적으로 가교결합된 것이 아니라 소위 촉수형 수지(tentacle resin)와 같이, 직쇄 또는 측쇄로 담체 물질에 그라프트되어 있는 폴리머 코팅이 알려져 있다. 한편, 친화성 크로마토그라피는 대개 벌크 겔-상 수지를 사용하여 수행된다.
탁월한 겔 형성 물질은 매질-가교결합된 폴리사카라이드, 폴리아크릴아미드, 및 폴리(에틸렌)옥사이드이다. 그러나, 이들 매질이 인가된 압력하에서 압축될 수 있고 교반, 컬럼 팩킹 또는 높은 액체 유속에 의해 유발된 전단 스트레스를 견디지 못하기 때문에 이들의 기계적 내성은 무기 지지체 물질의 기계적 내성보다 훨씬 더 약하다. 그러므로, 거친 HPLC 가공 조건과 완전히 화합할 수 있는 친화성 흡착제가 드물다.
최근 지난 몇년 사이 정지상의 기계적 내성은 정지상과 이동상 간의 계면에서의 박층만이 물질 교환과 분석물과의 상호반응에 관련 있는 흡착제 지지체의 벌크 특성인 것으로 인식되었다. 그러므로, 기계적으로 매우 경직성이며 치수적으로 안정한 다공성 3차원 코어와, 분석물을 결합시키기 위한 활성 리간드를 포함하는 겔-유사 계면층을 합하는 개념이 제기되었으며, 관련한 합성적 문제점이 기술적으로 해결되었다. 그러한 하이브리드 물질은 무기 산화물 또는 극성이 낮은 조밀하게 가교결합된 폴리머 기재상에, 극성이 높은 느슨하게 가교결합된 폴리머를 이용한다.
방법론적으로, 이들은 극성이 높은 폴리머를 코어 물질상에 도포하거나 극성 모노머, 이들의 전구체 또는 프리폴리머를 코어 물질과 가교결합제의 존재하에서 직접 중합시켜 제조할 수 있다. 후자 방법에 따라서 제조된 물질의 대부분은 비-기공 침투 또는 기공-충전 형태학을 갖는 것으로 문헌에 기재되어 있다. 한편 비-침투 필름은 분석물과의 상호반응에 이용할 수 있는 표면적이 제한되는 단점이 있어 폴리머 필름, 기공-충전 필름의 두께에만 의존하는 낮은 결합 능력은 분석물과의 상호반응에 있어서 코어 물질의 내부 기공 용적 전체를 이용하게 되며, 이는 통상적으로 결합 능력은 양호하나 기공 내부에서의 확산성 물질 이동 속도와 이동상과의 교환 동력학이 낮아지게 된다.
따라서, 리간드에 대한 분석물의 양호한 결합 능력을 나타내며 코어 내부에서의 확산성 물질 전달 속도와 이동상과의 교환 동력학을 갖는, 리간드와 분석물간의 상호반응을 위한 높은 표면적을 제공하는 흡착제 물질에 대한 필요성이 여전히 존재한다. 또한, 상기 시스템은 흔히 고정상의 파괴 또는 소실을 일으키는, 이동상과 분석물의 영향에 대해 안정해야 한다.
따라서, 본 발명은 다공성 지지체와 상기 다공성 지지체의 표면상에 가교결합된 폴리머를 포함하는 복합 물질을 제공하여, 여기서, 상기 다공성 지지체의 기공 크기[nm]와 상기 가교결합된 폴리며의 가교결합도[%]간의 비율 [PSCL-비율]은 0.25 내지 20 [nm/%]이고 상기 가교결합도는 가교결합된 폴리머중 가교결합성기의 총수를 기준으로 하여, 5 내지 20%이다.
상기 다공성 지지체의 기고 크기[nm]와 상기 가교결합된 폴리며의 가교결합도[%]간의 비율은 더욱 바람직하게는 0.5 내지 15이고, 가장 바람직하게는 1 내지 10이다.
다른 실시양태에 따라서, 상기 다공성 지지체의 기공 크기[nm]와 상기 가교결합된 폴리며의 가교결합도[%]간의 비율 [PSCL-비율]이 2 내지 20, 더욱 바람직하게는 2 내지 10이다. 이에 관해서 최선의 결과가 수득될 수 있다.
놀랍게도, 지지체 물질이 이동상과 분석물의 영향에 대해 높은 안정성을 나타내고 기공 내부에서의 높은 확산성 물질 전달 속도와 이동상과의 높은 교환 동력학을 나타내기 때문에 고체 지지체 물질의 기공 크기와 접착된 폴리머의 가교결합도 간의 비율이 유리함을 발견하였다. 25 이상의 PSCL-비율을 갖는 복합 물질은 다공성 지지체의 표면상에서 폴리머성 물질의 소실을 나타내며 이에 따라 정제 효율이 감소됨을 발견하였다. 한편, PSCL-비율이 0.25 아래일 경우 폴리머 필름의 팽윤이 제한되기 때문에 정제 효율이 감소된다. 또한, 가교결합이 높게 되면 폴리머 필름이 경질이 되어 균열될 수 있으며 따라서 다공성 지지체로부터 탈착되는 것으로 생각된다.
다공성 지지체의 기공 크기는 적어도 6 nm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 200 nm, 가장 바람직하게는 15 내지 100 nm이다.
상기 복합 물질의 실시양태 중 하나에 따라서, 상기 다공성 지지체가 1 ㎡/g 내지 1000 ㎡/g, 더욱 바람직하게는 30 ㎡/g 내지 800 ㎡/g, 가장 바람직하게는 20 내지 400 ㎡/g의 비표면적을 갖는다.
상기 다공성 지지체가 30 내지 80 용적%, 더욱 바람직하게는 40 내지 70 용적%, 가장 바람직하게는 50 내지 60 용적%의 다공도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 다공도는 DIN 66133에 따라서 수은 압입법(mercury intrusion)으로 측정할 수 있다. 상기 다공성 지지체의 기공 크기는 또한 DIN 66133에 따라서 수은 압입법을 사용하여 기공을 충전함으로써 측정할 수 있다. 상기 비표면적은 DIN 66132에 따라서 BET-방법을 사용하여 질소 흡착시킴으로써 측정할 수 있다.
실시양태 중 하나에 따라서, 상기 다공성 지지체가 폴리머성 물질이다. 바람직하게는, 상기 폴리머성 물질이 실질적으로 비-팽윤성이다 (바람직하게는 팽윤되지 않은 물질을 기준으로 하여, 최대 약 5 내지 7 용적%). 그러한 이유로, 상기 폴리머성 물질이 높은 가교결합도를 갖는 것이 대개 바람직하다.
상기 폴리머성 물질은 바람직하게는 폴리머성 물질중 가교결합성 기의 총수를 기준으로 하여, 적어도 10%, 더욱 바람직하게는 적어도 20%, 가장 바람직하게는 적어도 30% 정도로 가교결합되어 있다. 바람직하게는, 상기 폴리머성 물질의 가교결합도가 최대 100%이며, 더욱 바람직하게는 80 내지 90%를 넘지 않는다.
바람직하게는 상기 다공성 지지체용 폴리머성 물질이 일반적인 또는 표면-개질된 폴리스티렌 (예, 폴리(스티렌-코-디비닐벤젠)), 폴리스티렌 술폰산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 폴리사카라이드 (예로서, 전분, 셀룰로오스, 셀룰로오스 에스테르, 아밀로오스, 아가로오스, 세파로오스, 만난, 잔탄 및 덱스트란), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가적인 실시양태에 따라서, 상기 다공성 지지체가 무기 물질이다. 바람직하게는, 상기 무기 물질이 일부 종류의 무기 미네랄 산화물이며, 바람직하게는 실리카, 알루미나, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 플루오로실, 마그네타이트, 제올라이트, 실리케이트 (셀라이트, 키젤거), 미카, 히드록시아파타이트, 플루오로아파타이트, 금속-유기 프레임워크(frameworks), 조절된 기공 유리 (예, 트리소펄(trisoperl))과 같은 세라믹 및 유리, 알루미늄, 실리콘, 철, 티탄, 구리, 은, 금과 같은 금속 및 또한 흑연 또는 무정형 탄소로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다공성 지지체가 폴리머성 물질이든 무기 물질이든 상관없이, 다공성 지지체는 불용성 지지체로서 작용하며 정지상과 이동상 간의 분할(partitioning) 공정을 위한 분자 기반(basis)으로서 분석물과의 상호반응 위치인 정지상과 이동상 간의 계면을 확대시키고, 기계적 강도와 연마성, 특히 유동 및/또는 가압 조건하에서의 기계적 강도와 연마성을 증가시키기 위한 분자 기반을 제공하는 최소의 강성(rigidity)과 경도(hardness)를 갖는 고체 기재(base)를 제공한다.
본 발명에 따르는 다공성 지지체 물질은 동종성 또는 이종성 조성물일 수 있으며, 따라서 상기 언급한 물질 중 1종 이상의 조성물일 수 있는 물질, 특히 다중층 복합재를 포함한다.
상기 다공성 지지체는 입자 물질, 바람직하게는 입자 크기가 5 내지 500 ㎛인 입자 물질일 수 있다. 상기 다공성 지지체는 또한 멤브레인(membrane)과 같은 시트형- 또는 섬유형 물질일 수 있다. 따라서 다공성 지지체의 외부 표면은 평평하거나 (플레이트, 시트, 호일, 디스크, 슬라이드, 필터, 멤브레인, 편직 또는 부직포, 종이) 굴곡진 (오목하거나 볼록한 것: 스피어(spheres), 비드(beads), 그레인(grains), (중공)섬유, 튜브(tubes), 캐필러리(capillaries), 바이알(vials), 샘플 트레이 중 웰(wells)) 것일 수 있다.
다공성 지지체의 내부 표면의 기공 구조는 그중에서도 특히, 규칙적이고 연속적인 모세관 채널로 이루어져 있거나 불규칙적인 (프랙탈: fractal) 기하학의 캐비티(cavities)로 이루어질 수 있다. 미시적으로는, 제조 방식에 따라, 연성이거나 거칠 수 있다. 기공 시스템은 전체 고체 지지체 물질을 통하여 연속적으로 연장되거나 (분지된) 캐비티에서 종결될 수 있다. 분석물의 이동상에서의 용매화(solvation)와 정지상의 표면상에서의 정체(retention) 간의 이의 계면 균형 속도 및 따라서 연속적인 유동 분리 시스템의 효율은 주로 고체 지지체 물질의 기공을 통한 확산을 통한 물질 전달에 의해, 따라서 이의 입자와 기공 크기의 특징적인 분포에 의해 결정된다. 기공 크기는 임의로 비대칭적인, 다중방식 및/또는 공간적으로 (예, 단면식으로) 불균질한 분포를 나타낼 수 있다.
상기한 바와 같이, 다공성 지지체는 다공성 지지체의 표면 위에 가교결합된 폴리머를 갖는다. 상기 가교결합된 폴리머는 다공성 지지체와 공유결합에 의해 결합될 수 있거나 다공성 지지체에 접착될 수 있다. 바람직하게는, 가교결합된 폴리머가 다공성 지지체에 접착되어 있다.
가교결합성 폴리머용으로 바람직한 폴리머는 아미노기를 함유하는 폴리머를 적어도 1개 포함한다. 폴리비닐아민이 특히 바람직하다. 다른 적합한 폴리아민은 폴리에틸렌 이민, 폴리알릴아민 등, 뿐만 아니라 아미노기를 함유하는 것들을 제외한 작용성 폴리머, 예로서 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(말레산 무수물), 폴리아미드, 또는 폴리사카라이드 (셀룰로오스, 덱스트란, 풀루란 등)와 같은 이들의 전구체 폴리머를 포함할 수 있다.
코-폴리머가 사용되는 경우, 바람직한 코-모노머는 단순한 알켄 모노머이거나 비닐 피롤리돈과 같은 극성이며, 불활성인 모노머이다.
상기 폴리머를 흡착, 증기상 침착, 액체, 가스 또는 플라즈마상으로부터 중합, 스핀 코팅, 표면 축합, 습화(wetting), 침지(soaking), 딥핑(dipping), 러슁(rushing), 분무(spraying), 댐핑(damping), 증발, 전기장 또는 압력의 인가와 같은 당해 분야의 숙련가에게 알려져 있는 모든 코팅 수단, 뿐만 아니라 예를 들어, 액정, 랭뮤어 블로젯(Langmuir Blodgett)- 또는 층대층(layer-by-layer) 필름 형성법과 같은 분자의 자가-조립을 기본으로 하는 방법으로 다공성 지지체에 도포할 수 있다. 이에 의해 폴리머가 단층으로 또는 다중층으로 또는 서로의 상부에 각각의 단층의 단계적 순서로 직접 코팅될 수 있다.
복합 물질의 바람직한 실시양태에 따라서, 가교결합된 폴리머의 가교결합도는 가교결합된 폴리머중 가교결합성기의 총수를 기준으로 하여, 적어도 5%이다. 더욱 바람직한 가교결합도는 가교결합된 폴리머중 가교결합성기의 총수를 기준으로 하여, 5 내지 30%, 더욱 바람직하게는 5 내지 20%, 가장 바람직하게는 10 내지 15%이다. 가교결합도는 사용되는 가교결합 시약의 화학양론적 양에 의해 용이하게 조절될 수 있다. 가교결합제의 거의 100 몰%가 반응하여 가교결합을 형성하는 것으로 추정된다. 이는 분석방법으로 증명될 수 있다. 가교결합도는 MAS-NMR 분광학 및 폴리머의 양에 대한 가교결합제의 정량적 측정에 의해 결정될 수 있다. 이 방법이 가장 바람직하다. 가교결합도는 또한 예를 들어, 검량선(calibration curve)을 사용하여 C-O-C 또는 OH 진동을 기본으로 하는 IR 분광학에 의해 결정될 수 있다. 두 방법 모두 당해 분야의 숙련가에 있어서 표준 분석 방법이다.
폴리머를 가교결합시키는데 사용되는 가교결합 시약은 디카르복실산, 디아민, 디올 및 비스-에폭사이드로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다. 하나의 실시양태로, 적어도 1종의 가교결합 시약은 길이가 1 내지 20개의 원자로 이루어진, 선형의, 구조적으로 유연한 분자이다.
사용되는 폴리머의 바람직한 분자량 범위는, 비제한적으로 5000 내지 50000 g/mol로, 이는 폴리비닐아민의 경우 특히 맞는다. 분자량이 상기 제시된 범위의 하한치 근처인 폴리머는 더 좁은 기공을 갖는 담체라도 침투하는 것으로 밝혀졌으며 이에 따라 표면적이 높아 결과적으로 물질 운반 동력학, 분해능(resolution) 및 결합 능력이 양호한 고체 상태 물질이 본 발명의 흡착제에 사용될 수 있다.
추가적인 실시양태에 따라서, 상기 가교결합된 폴리머가 작용기(functional group)를 포함한다. 용어 "작용기"는 다공성 지지체의 표면에 가교결합된 폴리머 또는 다공성 지지체의 표면상에서 폴리머 필름의 제조중 가교결합성 폴리머에 속하는 임의의 단순하고, 별개인 화학 잔기를 의미한다. 이에 따라, 작용기는 분석물에 결합하기 위한 리간드로서 작용할 수 있거나 화학적 부착점 또는 앵커(anchor)로서 작용할 수 있다. 작용기가 바람직하게는 적어도 1개의 약한 결합 및/또는 1개의 헤테로원자, 바람직하게는 친핵체 또는 친전자체로 행동하는 기를 함유한다.
바람직한 작용기는 1급 및 2급 아미노, 히드록실, 및 카르복실산 또는 에ㅡ테르기이다. 주변 매질의 산도/염기성도에 따라서, 아미노기가 양자화된 암모늄 이온으로 존재할 수 있으며, 카르복실기는 탈양자화된 카르복실레이트 이온으로 존재할 수 있다.
추가의 바람직한 실시양태에 따라서, 가교결합된 폴리머의 작용기가 적어도 한 타입의 리간드에 의해 적어도 부분적으로 치환/유도체화된다. 상기 리간드는 샘플과의 상호반응에 의해 분석물을 결합시키는데 사용되며, 이때 상기 상호반응은 소수성 상호반응, 친수성 상호반응, 양이온 교환, 음이온 교환, 크기 배제 및/또는 금속 이온 킬레이트화로 이루어진 군으로부터 선택된다.
리간드의 특성은 가변적이며 정제할 분석물에 따른다. 리간드는 직쇄, 분지 또는 환식 지방족기, 치환되거나 비치환될 수 있는 방향족 또는 헤테로방향족기일 수 있다. 바람직하게는 상기 리간드가 헤테로원자, 예를 들면, 분석물 분자와 상호반응할 수 있는 N, O, P, S 원자 등을 포함한다.
리간드와는 반대로, 작용기는 주로 분석물과 상호반응하도록 디자인되지 않는데, 그럼에도, 이들이 상호반응하여 분리 공정에서 도움을 주도록 정말로 엄격하게 배제될 수는 없다.
바람직한 실시양태에 따라서, 본 발명은 또한 하기 화학식(I)의 잔기를 포함하는 표면을 갖는 고체 지지체 물질을 포함하는 복합 물질을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pct00001
(I)
여기서 상기 잔기는 화학식(I)에서 점선으로 표시된 단일 공유 결합을 통하여 벌크 고체 지지체 물질 자체 또는 고체 지지체 물질 표면상의 폴리머 필름의 표면상의 작용기에 부착되며;
상기 식에서 사용되는 기호와 표시는 하기 의미를 갖는다:
L은 탄소수가 1 내지 30인 (n+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기로,
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고,
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며,
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있으며;
Ar는 각 경우 독립적으로 방향족 환 원자수가 6 내지 28인, 1가 단환식 또는 다환식 방향족 환 시스템으로, 이때 1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl, OH, C1-6-알킬, C1-6-알콕시, NH2, -NO2, -B(OH)2, -CN 또는 -NC로 치환될 수 있고;
n은 L에 결합된 Ar-잔기의 수를 나타내는 지수로 1, 2 또는 3이다.
탄소수가 1 내지 30인 (n+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기는 바람직하게는 하기 기 중 하나이다: 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소-프로필렌, n-부틸렌, 이소-부틸렌, 2급-부틸렌 (1-메틸프로필렌), 3급-부틸렌, 이소-펜틸렌, n-펜틸렌, 3급-펜틸렌 (1,1-디메틸프로필렌), 1,2-디메틸프로필렌, 2,2-디메틸프로필렌 (네오펜틸렌), 1-에틸프로필렌, 2-메틸부틸렌, n-헥실렌, 이소-헥실렌, 1,2-디메틸부틸렌, 1-에틸-1-메틸프로필렌, 1-에틸-2-메틸프로필렌, 1,1,2-트리메틸프로필렌, 1,2,2-트리메틸프로필렌, 1-에틸부틸렌, 1-메틸부틸렌, 1,1-디메틸부틸렌, 2,2-디메틸부틸렌, 1,3-디메틸부틸렌, 2,3-디메틸부틸렌, 3,3-디메틸부틸렌, 2-에틸부틸렌, 1-메틸펜틸렌, 2-메틸펜틸렌, 3-메틸펜틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헵틸렌, 사이클로옥틸렌, 2-에틸헥실렌, 트리플루오르메틸렌, 펜타플루오르에틸렌, 2,2,2-트리플루오르에틸렌, 에테닐렌, 프로페닐렌, 부테닐렌, 펜테닐렌, 사이클로펜테닐렌, 헥세닐렌, 사이클로헥세닐렌, 헵테닐렌, 사이클로헵테닐렌, 옥테닐렌 또는 사이클로옥테닐렌;
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고,
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며,
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있다.
L이 바람직하게는 탄소수가 1 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 10인 (n+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 10인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기이며,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고,
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며,
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있으며;
L이 더욱 더 바람직하게는,
-(C1-10-알킬렌)-,
-(C1-6-알킬렌)-NH-,
-C(O)-,
-C(O)-NH-,
-C(O)-CH(OH)-,
-C(O)-NH-NH-C(O)O-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-,
-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-C(O)-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-NH-C(O)O-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-O-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-Y- (여기서 Y는 NH, O 또는 S이다),
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-O-(C1-3-알킬렌)-C(O)-NH-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-O-(C1-3-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-NH-,
-CH2-CH(OH)-CH2-(OCH2CH2)m-O- (여기서 m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다);
-(C1-6-알킬렌)-Y-(C1-6-알킬렌)- (여기서 Y는 S, O, NH 또는 -S(O2)-이다);
-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
Figure pct00002
및
Figure pct00003
.
로 이루어진 군으로부터 선택되는 n-가 연결 유니트이다.
L이
-C(O)-,
-C(O)CH2-,
-C(O)CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2CH2-,
-C(O)-CH=CH-,
-C(O)CH(OH)-,
-C(O)CH(CH3)-,
-C(O)CH2O-,
-C(O)NH-,
-C(O)NHCH2-,
-C(O)NHCH(CH3)-,
-CH2CH2-,
-(CH2)4-NH-,
-C(O)CH2CH2C(O)-,
-C(O)CH2CH2C(O)-NH-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2NHC(O)NH-,
-C(O)OCH2-,
-C(O)OCH2CH2-,
-C(O)CH2S-,
-C(O)CH2OCH2C(O)NHCH2-,
-CH2CH2S(O)2CH2CH2-,
-CH2CH(OH)CH2OCH2CH2OCH2CH(OH)CH2-,
-CH2CH(OH)CH2(OCH2CH2)5O-,
-C(O)(CH2)10-,
-C(O)(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)(CH2CH2CH2)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
Figure pct00004
,
또는
Figure pct00005
.
인 것이 또한 바람직하다.
L이
-C(O)-,
-CH2CH2-,
-C(O)NH-,
-C(O)NHCH2-,
-C(O)CH2O-,
-C(O)CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)-NH-,
-(CH2)4-NH-,
-C(O)CH2CH2C(O)NH-CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NH-CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2NHC(O)NH-,
-C(O)OCH2-,
-C(O)CH2OCH2C(O)NHCH2-,
-CH2CH(OH)CH2(OCH2CH2)5O-,
-C(O)(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)CH(OH)-,
-C(O)CH(CH3)-,
-C(O)NHCH(CH3)-,
-C(O)(CH2CH2CH2)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
Figure pct00006
,
또는
Figure pct00007
.
인 것이 또한 더욱 바람직하며,
여기서 상기 언급된 L의 모든 정의에서 점선은 고체 지지체 물질 또는 폴리머 필름과 Ar의 작용기에 대한 결합을 나타내며, 상기 게시된 모든 연결기에서 L은 자유 종결선(free ending line)을 갖는 첫번째 언급된 원자가 상기 위치에서 고체 지지체 물질에 연결되는 것이 바람직하다.
L이 -C(O)-, -CH2CH2-, -C(O)CH2O- 또는 -C(O)NH-이고, 여기서 상기 유니트는 이의 카르보닐 원자를 통하여 작용기에 연결되는 것이 더욱 더 바람직하며; L이 -C(O)- 및 -C(O)NH-인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 의미에서 1가 단환식- 또는 다환식 방향족 환 시스템이 바람직하게는 방향족 환 원자로서 탄소수가 6 내지 28인 방향족 환 시스템이다. 용어 "방향족 환 시스템"하에 시스템은 반드시 방향족기만을 함유하는 시스템 뿐만 아니라, 1개 이상의 방향족 유니트가 짧은 비-방향족 유니트 (H가 아닌 원자가 < 10%, 바람직하게는 H가 아닌 원자가 < 5%), 예로서 sp3-하이브리드화된 C, O, N 등에 의해 또는 -C(O)-에 의해 연결되거나 중단될 수 있는 시스템인 것으로 이해되어야 한다. 이들 방향족 환 시스템은 단환식- 또는 다환식, 즉, 이들이 축합되거나 축합되지 않을 수 있거나, 축합되어 공유결합식으로 연결된 환의 조합일 수 있는, 1개 (예, 페닐) 또는 2개 (예, 나프틸) 또는 그 이상 (예, 비페닐) 방향족 환을 포함할 수 있다. 상기 환 시스템의 방향족 원자는 D, F, Cl, OH, C1-6-알킬, C1-6-알콕시, NH2, -NO2, -B(OH)2, -CN 또는 -NC로 치환될 수 있다.
바람직한 방향족 환 시스템의 예로는, 페닐, 비페닐, 트리페닐, 나프틸, 안트라실, 비나프틸, 페난트릴, 디히드로페난트릴, 피렌, 디히드로피렌, 크라이센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤즈피렌, 불소, 인덴 및 페로세닐이 있다.
Ar는 치환 또는 비치환될 수 있는, 방향족 환 원자수가 6 내지 14인 1가 방향족 환 시스템인 것이 또한 바람직하다. 즉, Ar가 치환 또는 비치환될 수 있는, 페닐, 나프틸, 안트라실 또는 피릴인 것이 더욱 바람직하다. Ar의 수소 원자가 하나도 치환되지 않거나 Ar의 수소 원자 1개 이상이 1개 이상의 F 또는 CN으로 치환된 것이 더욱 더 바람직하다. Ar가 과불소화된 방향족 환 시스템, 바람직하게는 과불소화된 페닐인 것이 더욱 더 바람직하다. 달리, Ar가 -CN 1개로 치환될 수 있다. 이 경우 Ar는 -CN으로 치환된, 바람직하게는 L의 위치에 대해 파라-위치에서 치환된 페닐일 수 있다.
화학식(I)에 따르는 잔기는 L에 대해 바람직한 의미 및 가장 바람직한 의미와 Ar의 가장 바람직한 의미의, 바람직한 방식의 모든 조합일 수 있다.
또한, n이 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 1이어서, L이 2가 연결기인 것이 바람직하다.
다른 실시양태에 따라서 본 발명은 하기 화학식(II)의 잔기를 포함하는 표면을 갖는 고체 지지체 물질을 포함하는 복합 물질을 제공한다:
[화학식 2]
Figure pct00008
(II)
여기서 상기 잔기는 화학식(II)에서 점선으로 표시된 단일 공유 결합을 통하여 벌크 고체 지지체 물질 자체 또는 고체 지지체 물질 표면상의 폴리머 필름의 표면상의 작용기에 부착되며;
상기 식에서 기호와 표시는 하기 의미를 갖는다:
L은 탄소수가 1 내지 20인 (q+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 20인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기로,
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고,
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며,
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있으며;
Ar는 각 경우 독립적으로 방향족 환 원자수가 6 내지 28, 바람직하게는 6 내지 20, 가장 바람직하게는 6 또는 20인 (p+1)-가 단환식- 또는 다환식 방향족 환 시스템 또는 방향족 환 원자수가 5 내지 28, 바람직하게는 5 내지 14, 가장 바람직하게는 5인 (p+1)-가 단환식- 또는 다환식 헤테로방향족 환 시스템으로, 이때 방향족 또는 헤테로방향족 환 시스템의 수소 원자 1개 이상은 잔기 R1으로 치환될 수 있고;
Ps는 각 경우 독립적으로 탈양자화가능한 그룹 또는 음이온성 그룹을 나타내며;
R1은 C1-6-알킬, C1-6-알콕시, D, F, Cl, Br, -CN, -NC, -NO2, 카르복실산, 인산 또는 붕소산의 -C1-6-알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고;
p는 1, 2 또는 3, 더욱 바람직하게는 1 또는 3, 가장 바람직하게는 1이며;
q는 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 1이다.
탄소수가 1 내지 20인 (q+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 20인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기는 바람직하게는 하기 기 중 하나이다: 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소-프로필렌, n-부틸렌, 이소-부틸렌, 2급-부틸렌 (1-메틸프로필렌), 3급-부틸렌, 이소-펜틸렌, n-펜틸렌, 3급-펜틸렌 (1,1-디메틸프로필렌), 1,2-디메틸프로필렌, 2,2-디메틸프로필렌 (네오펜틸렌), 1-에틸프로필렌, 2-메틸부틸렌, n-헥실렌, 이소-헥실렌, 1,2-디메틸부틸렌, 1-에틸-1-메틸프로필렌, 1-에틸-2-메틸프로필렌, 1,1,2-트리메틸프로필렌, 1,2,2-트리메틸프로필렌, 1-에틸부틸렌, 1-메틸부틸렌, 1,1-디메틸부틸렌, 2,2-디메틸부틸렌, 1,3-디메틸부틸렌, 2,3-디메틸부틸렌, 3,3-디메틸부틸렌, 2-에틸부틸렌, 1-메틸펜틸렌, 2-메틸펜틸렌, 3-메틸펜틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헵틸렌, 사이클로옥틸렌, 2-에틸헥실렌, 트리플루오르메틸렌, 펜타플루오르에틸렌, 2,2,2-트리플루오르에틸렌, 에테닐렌, 프로페닐렌, 부테닐렌, 펜테닐렌, 사이클로펜테닐렌, 헥세닐렌, 사이클로헥세닐렌, 헵테닐렌, 사이클로헵테닐렌, 옥테닐렌 또는 사이클로옥테닐렌;
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고,
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며,
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있다.
L1이 바람직하게는 탄소수가 1 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 10인 (n+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 10인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기이며,
여기서
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고,
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며,
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있는 것이 바람직하다.
(q+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기에서 1개 또는 2개의 CH2-잔기가 -C(O)로 치환되며, 더욱 더 바람직하게는 1개의 CH2-잔기만 치환되는 것이 더욱 더 바람직하다. 1개의 CH2-잔기가 NH로, 더욱 더 바람직하게는 -C(O)-에 직접 이웃해서 치환되는 것이 또한 바람직하다.
L이 바람직하게는,
-(C1-10-알킬렌)-,
-(C1-6-알킬렌)-NH-,
-C(O)-,
-C(O)-NH-,
-C(O)-CH(OH)-,
-C(O)-NH-NH-C(O)O-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-,
-C(O)-(C2-10-알케닐렌)-,
-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-C(O)-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-NH-C(O)O-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-CH(CH2CH2CH2NHC(=NH)NH2)NHC(O)-,
-C(O)-O-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-Y- (여기서 Y는 NH, O 또는 S이다),
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-O-(C1-3-알킬렌)-C(O)-NH-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-O-(C1-3-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-NH-,
-CH2-CH(OH)-CH2-(OCH2CH2)m-O- (여기서 m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다);
-(C1-6-알킬렌)-Y-(C1-6-알킬렌)- (여기서 Y는 S, O, NH 또는 -S(O2)-이다);
-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-CH2CH(OH)CH2OCH2CH2OCH2CH(OH)CH2-,
Figure pct00009
및
Figure pct00010
.
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
L이
-C(O)-,
-C(O)CH2-,
-C(O)CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2CH2-,
-C(O)-CH=CH-,
-C(O)CH(OH)-,
-C(O)CH(CH3)-,
-C(O)CH2O-,
-C(O)NH-,
-C(O)NHCH2-,
-C(O)NHCH(CH3)-,
-CH2CH2-,
-(CH2)4-NH-,
-C(O)CH2CH2C(O)-,
-C(O)CH2CH2C(O)-NH-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2NHC(O)NH-,
-C(O)OCH2-,
-C(O)OCH2CH2-,
-C(O)CH2S-,
-C(O)CH2OCH2C(O)NHCH2-,
-CH2CH2S(O)2CH2CH2-,
-CH2CH(OH)CH2OCH2CH2OCH2CH(OH)CH2-,
-CH2CH(OH)CH2(OCH2CH2)5O-,
-C(O)(CH2)10-,
-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)-(CH2CH2CH2)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)-CH(CH2CH2CH2NHC(=NH)NH2))-NHC(O)-,
Figure pct00011
,
또는
Figure pct00012
.
로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 또한 바람직하다.
L이
-C(O)-,
-CH2CH2-,
-C(O)NH-,
-C(O)NHCH2-,
-C(O)CH2O-,
-C(O)CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NH-,
-(CH2)4-NH-,
-C(O)CH2CH2C(O)NH-CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NH-CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2NHC(O)NH-,
-C(O)OCH2-,
-C(O)CH2OCH2C(O)NHCH2-,
-CH2CH(OH)CH2(OCH2CH2)5O-,
-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)CH(OH)-,
-C(O)CH(CH3)-,
-C(O)NHCH(CH3)-,
-C(O)-(CH2CH2CH2)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)-CH(CH2CH2CH2NHC(=NH)NH2))-NHC(O)-,
Figure pct00013
,
또는
Figure pct00014
.
인 것이 또한 더욱 바람직하며,
여기서 상기 화학식(II)의 L의 모든 정의에서 점선은 고체 지지체 물질 또는 폴리머 필름과 Ar의 작용기에 대한 결합을 나타내며, 상기 게시된 모든 연결기에서 L은 자유 종결선을 갖는 첫번째 언급된 원자가 상기 위치에서 고체 지지체 물질에 연결되는 것이 바람직하다.
L이 -C(O)-, -C(O)-CH(CH2CH2CH2NHC(=NH)NH2))NHC(O)-, -CH2CH2-, -C(O)CH2O- 또는
Figure pct00015
이고, 여기서 상기 유니트는 이의 카르보닐 원자를 통하여 작용기에 연결되는 것이 더욱 더 바람직하며; L이 -C(O)-인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 의미에서 방향족 환 원자수가 6 내지 28, 바람직하게는 6 내지 20, 가장 바람직하게는 6 또는 20인 (p+1)-가 단환식- 또는 다환식 방향족 환 시스템이 바람직하게는 방향족 환 원자로서 탄소수가 6 내지 28, 바람직하게는 6 내지 20, 가장 바람직하게는 6 또는 20인 방향족 환 시스템이다. 용어 "방향족 환 시스템"하에 시스템은 반드시 방향족기만을 함유하는 시스템 뿐만 아니라, 1개 이상의 방향족 유니트가 짧은 비-방향족 유니트 (H가 아닌 원자가 < 10%, 바람직하게는 H가 아닌 원자가 < 5%), 예로서 sp3-하이브리드화된 C(예, CH2), O, N 등에 의해 또는 -C(O)-에 의해 연결되거나 중단될 수 있는 시스템인 것으로 이해되어야 한다. 이들 방향족 환 시스템은 단환식- 또는 다환식, 즉, 이들이 축합되거나 축합되지 않을 수 있거나, 축합되어 공유결합식으로 연결된 환의 조합일 수 있는, 1개 (예, 페닐) 또는 2개 (예, 나프틸) 또는 그 이상 (예, 비페닐) 방향족 환을 포함할 수 있다.
바람직한 방향족 환 시스템의 예로는, 페닐, 비페닐, 트리페닐, 나프틸, 안트라실, 비나프틸, 페난트릴, 디히드로페난트릴, 피렌, 디히드로피렌, 크라이센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤즈피렌, 불소, 인덴 및 페로세닐이 있다.
Ar가 페닐, 나프틸, 안트라실, 피릴 또는 페릴릴인 것이 또한 바람직하며, 페닐 및 나프틸인 것이 더욱 더 바람직하다. 지수 p의 정의에 따라서, Ar는 동일할 수 있거나 상이할 수 있는, 1개, 2개 또는 3개의 Ps 기로 치환될 수 있다. p가 2 또는 3일 때, 상기 Ps 기는 동일한 것일 수 있거나 -COOH와 -SO3H의 조합일 수 있다.
본 발명의 의미에서 방향족 환 원자수가 5 내지 28, 바람직하게는 5 내지 14, 가장 바람직하게는 5인 (p+1)-가 단환식- 또는 다환식 헤테로방향족 환 시스템이 바람직하게는 방향족 환 원자로서 탄소수가 5 내지 28, 바람직하게는 5 내지 14, 가장 바람직하게는 5인 방향족 환 시스템이다. 상기 헤테로방향족 환 시스템은 N, O, S 및 Se로부터 선택되는 헤테로원자를 적어도 1개 함유한다 (나머지 원자는 탄소이다). 용어 "헤테로방향족 환 시스템"하에 시스템은 반드시 방향족기만을 함유하는 시스템 뿐만 아니라, 1개 이상의 방향족 유니트가 짧은 비-방향족 유니트 (H가 아닌 원자가 < 10%, 바람직하게는 H가 아닌 원자가 < 5%), 예로서 sp3-하이브리드화된 C, O, N 등에 의해 또는 -C(O)-에 의해 연결되거나 중단될 수 있는 시스템인 것으로 이해되어야 한다. 이들 헤테로방향족 환 시스템은 단환식- 또는 다환식, 즉, 이들이 축합되거나 축합되지 않을 수 있거나, 축합되어 공유결합식으로 연결된 환의 조합일 수 있는, 1개 (예, 피리딜) 또는 2개 이상의 방향족 환을 포함할 수 있다.
바람직한 헤테로방향족 환 시스템의 예를 들면, 5-원 환, 예로서 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 테트라졸, 푸란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 6-원환, 예로서 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트리아진, 1,2,4-트리아진, 1,2,3-트리아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합된 기, 예로서 인돌, 이소인돌 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 퓨린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 키녹살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 디벤조푸란, 키놀린, 이소키놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-키놀린, 벤조-6,7-키놀린, 벤조-7,8-키놀린, 벤조이소키놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 키녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카르바졸, 벤조카르볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 디티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 디벤조티오펜, 벤조티아디아조티오펜 또는 이들 기의 조합이 있다. 이미다졸, 벤즈이미다졸 및 피리딘이 더욱 더 바람직하다.
그러나, Ar가 (p+1)-가 단환식 또는 다환식 방향족 환 시스템인 것이 더욱 바람직하다.
추가적인 실시양태에 따라서 본 발명은 하기 화학식(III)의 잔기를 포함하는 표면을 갖는 고체 지지체 물질을 포함하는 복합 물질을 제공한다:
[화학식 3]
Figure pct00016
(III)
여기서 상기 잔기는 고체 지지체 물질이 폴리머성 필름을 포함하는지 포함하지 않는지에 따라서, 화학식(III)에서 점선으로 표시된 단일 공유 결합을 통하여 벌크 고체 지지체 물질 자체 또는 고체 지지체 물질 표면상의 폴리머 필름의 표면상의 작용기에 부착되며;
상기 식(III)에서 사용되는 기호와 표시는 하기 의미를 갖는다:
L은 단일 공유 결합을 나타내거나 -C(O)-, -S(O)2-, -CH2CH(OH)- 및 -C(O)NH-로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 유니트이고;
X는 탄소수 1 내지 30인 1가 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기를 나타내며;
여기서
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상, 바람직하게는 1개는 O, S, -S(O)2-, -C(O)NH- 또는 -C(S)NH-로 치환될 수 있고;
수소 원자 1개 이상은 F, Cl, Br, -CN 또는 -NC로 치환될 수 있으며;
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중 결합을 1개 이상 포함할 수 있다.
탄소수가 1 내지 30인 1가 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기가 바람직하게는 하기 군 중 하나이다: 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, 2급-부틸 (1-메틸프로필), 3급-부틸, 이소-펜틸, n-펜틸, 3급-펜틸 (1,1-디메틸프로필), 1,2-디메틸프로필, 2,2-디메틸프로필 (네오펜틸), 1-에틸프로필, 2-메틸부틸, n-헥실, 이소-헥실, 1,2-디메틸부틸, 1-에틸-1-메틸프로필, 1-에틸-2-메틸프로필, 1-메틸부틸, 1,1-디메틸부틸, 2,2-디메틸부틸, 1,3-디메틸부틸, 2,3-디메틸부틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 4-메틸펜틸, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, n-헥사데실, 1-헥실-데실, n-헵타데실, n-옥타데실, n-노나데실, -(CH2)20CH3-, -(CH2)21CH3-, -(CH2)22CH3-, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸, 2-에틸헥실, 트리플루오르메틸, 펜타플루오르에틸, 2,2,2-트리플루오르에틸, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 사이클로펜테닐, 헥세닐, 사이클로헥세닐, 헵테닐, 사이클로헵테닐, 옥테닐 또는 사이클로옥테닐, 여기서 상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상, 바람직하게는 1개는 O, S, -S(O)2-, -C(O)NH- 또는 -C(S)NH-로 치환될 수 있고, 수소 원자 1개 이상은 F, Cl, Br, -CN 또는 -NC로 치환될 수 있으며, 이때 F 및 -CN이 바람직하다.
X가 각각 탄소수가 1 내지 22인 1가 직쇄 지방족 탄화수소기, 또는 탄소수가 3 내지 20인 1가 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기이고, 여기서 상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상, 바람직하게는 1개는 O, S, -S(O)2-, -C(O)NH- 또는 -C(S)NH-로 치환될 수 있고; 수소 원자 1개 이상은 F, Cl, Br, -CN 또는 -NC로 치환될 수 있으며/있거나 상기 기가 2개의 탄소 원자 사이에 이중결합을 1개 이상 포함할 수 있는 것이 바람직하다.
X가 각각 탄소수 1 내지 22 또는 탄소수 3 내지 22인 직쇄 또는 분지된 지방족 탄화수소기인 것이 또한 바람직하며, 이때 X가 탄소수 1 내지 22인 직쇄 지방족 탄화수소기인 것이 또한 바람직하다. 상기 언급한 바와 같이, 상기 기 중 1개 이상, 바람직하게는 1개의 CH2-잔기는 O, S, -S(O)2-, -C(O)NH- 또는 -C(S)NH-로 치환될 수 있고, 수소 원자 1개 이상은 F, Cl, Br, -CN 또는 -NC로 치환될 수 있으며, 여기서 F 및 -CN이 더욱 바람직하다.
그러나, 상기 지방족 탄화수소기가 직쇄 또는 분지된 알킬인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에 따라서, 알킬은 헤테로원자가 없다.
직쇄 알킬은 바람직하게는 C1-C22-알킬로, 이는 화학식 -(CH2)nCH3 (여기서 n은 1 내지 22이며, n이 바람직하게는 6 내지 15, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 13, 가장 바람직하게는 11이다)을 갖는 기를 의미한다.
분지된 알킬은 바람직하게는 C3-C22-알킬로, 이는 2급 또는 4급 탄소 원자가 적어도 1개 존재하여 추가의 탄소 원자 또는 L에 결합하는 기를 의미한다.
분지된 C3-C22-알킬의 바람직한 예는 다음과 같다:이소-프로필, 이소-부틸, 2급-부틸 (1-메틸프로필), 3급-부틸, 이소-펜틸, 3급-펜틸 (1,1-디메틸프로필), 1,2-디메틸프로필, 2,2-디메틸프로필 (네오펜틸), 1-에틸프로필, 2-메틸부틸, 이소-헥실, 1,2-디메틸부틸, 1-에틸-1-메틸프로필, 1-에틸-2-메틸프로필, 1,1,2-트리메틸프로필, 1,2,2-트리메틸프로필, 1-에틸부틸, 1-메틸부틸, 1,1-디메틸부틸, 2,2-디메틸부틸, 1,3-디메틸부틸, 2,3-디메틸부틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 4-메틸펜틸, 1-헥실노닐 및 1-헥실-데실.
지방족 탄화수소기 중의 CH2-잔기 1개 이상이 O, S 또는 -S(O)2-로 치환되는 경우, 모든 CH2-잔기와 함께 치환된 기를 기본으로 하여, CH2-잔기의 최대 30 몰%가 1개 이상, 바람직하게는 1개의 이들 기로 치환된다. 이들 기에 대해 바람직한 예는 다음과 같다: -(C1-C6-알킬렌)-Y-(C1-C15-알킬) 또는 -(C1-C6-알킬렌)-O-(CH2CH2O)h-(C1-C15-알킬), 여기서 Y는 O, S 또는 -S(O)2이고, C1-C6-알킬렌은 유니트 -(CH2)m-로, 이때 m은 1 내지 6이며, C1-C15-알킬은 기 -(CH2)k-CH3로, 이때 k는 1 내지 15이고, h는 1 내지 20이다.
상기 언급된 바와 같이, L은 단일 공유 결합을 나타내거나 -C(O)-, -S(O)2-, -CH2CH(OH)- 및 -C(O)NH-, 더욱 바람직하게는 -C(O)-, -S(O)2- 및 -CH2CH(OH)-, 더욱 더 바람직하게는 -C(O)-및 -S(O)2-, 가장 바람직하게는 -C(O)-로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 유니트이다. L이 단일 공유 결합을 나타내는 경우 그룹 X는 고체 지지체 물질의 작용기에 직접 결합한다. L이 유니트 -C(O)-, -S(O)2-, -CH2CH(OH)- 및 -C(O)NH- 중 하나를 나타내는 경우, 자유 종결선을 갖는 첫번째 언급된 원자가 고체 지지체 물질에 대해 상기 위치에서 연결되고 자유 종결선을 갖는 두번째 언급된 원자가 X에 대해 상기 위치에서 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 복합 물질의 실시양태 중 하나에서 L이 -C(O)-이고 X가 탄소수가 각각 1 내지 22 또는 3 내지 22인 직쇄 또는 분지된, 바람직하게는 직쇄, 지방족 탄화수소기, 더욱 바람직하게는 직쇄 C1-C22-알킬 또는 분지된 C3-C22-알킬, 추가로 바람직하게는 직쇄 C1-C22-알킬인 것이 바람직한데, 여기서, C6-C15-알킬이 더욱 더 바람직하고, C8-C13-알킬이 더더욱 바람직하며 C11-알킬이 가장 바람직하다.
추가적인 실시양태에 따라서 본 발명은 하기 화학식(IV)의 잔기를 포함하는 표면을 갖는 고체 지지체 물질을 포함하는 흡착제를 제공한다:
[화학식 4]
Figure pct00017
(IV)
여기서 상기 잔기는 화학식(IV)에서 점선으로 표시된 단일 공유 결합을 통하여 벌크 고체 지지체 물질 자체 또는 고체 지지체 물질 표면상의 폴리머 필름의 표면상의 작용기에 부착되며;
화학식(IV)에서 사용되는 기호와 표시는 하기 의미를 갖는다:
L은 탄소수가 1 내지 30인 (h+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 (h+1)-가의 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기로,
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 -C(O)-, -C(O)NH-, O, S 또는 -S(O)2-로 치환될 수 있고,
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로, 바람직하게는 OH로 치환될 수 있으며;
PB는 유기 양이온성 그룹 또는 유기 양자화가능한 그룹을 나타내고;
h는 L에 결합된 PB-잔기의 수를 나타내는 지수로 1, 2 또는 3, 더욱 바람직하게는 1 또는 2, 가장 바람직하게는 1인데,
단, L이 단일 공유 결합을 나타낼 경우, h는 1이고 PB는 그룹 PB의 탄소 원자를 통하여 작용기에 결합한다.
상기 그룹 PB는 유기 양이온성 그룹 또는 유기 양자화가능한 그룹, 즉 용액중에서 양이온성 그룹이 될 수 있는 그룹이다. 바람직하게는 상기 그룹이 수용액중의 6 내지 8의 pH 범위에서 양이온의 형태, 즉, 양자화된 형태로 존재한다. 상기 용어하에 유기 그룹은 수소 및 탄소 원자를 포함하는 그룹 뿐만 아니라, 질소와 수소를 포함하는 그룹, 예로서 아민이 포함되는 것으로 이해된다.
상기 그룹 PB가 아민의 형태로 질소 원자를 적어도 1개 포함하는 그룹인 것이 또한 바람직하다. 상기 아민은 1급, 2급, 3급 또는 4급 아민일 수 있다. 2급, 3급 및 4급 아민의 경우 잔기가 C1-6-알킬기인 것이 바람직하다.
상기 그룹 PB가 하기 그룹 중 하나인 것이 더욱 바람직하다:
a)
Figure pct00018
또는
Figure pct00019
(여기서, R1은 각 경우 독립적으로 H 또는 C1-6-알킬, 바람직하게는 H 또는 CH3이고, 더욱 바람직하게는 각각의 R1이 동일한 의미를 가지며, R2는 각 경우 독립적으로 C1-6-알킬, 바람직하게는 CH3이고, 더욱 바람직하게는 각각의 R2가 동일한 의미를 갖는다);
b)
Figure pct00020
또는
Figure pct00021
(여기서, R1은 각 경우 독립적으로 H 또는 C1-6-알킬이고; 그룹 N(R1)2의 각각의 R1은 다른 그룹의 각각의 R1과 함께, 서로 독립적으로, 유니트 -(CH2)p- (이때, p는 2, 3, 4 또는 5이다)를 형성할 수 있다);
c) -N(R3)2 또는 -[N(R3)3]+ (여기서 R3은 H, C1-6-알킬, 단환식 또는 다환식 방향족 환 시스템 또는 단환식 또는 다환식 헤테로방향족 환 시스템이다);
d) 상기 c)에 정의된 바와 동일한 의미를 갖는 R3으로 4번 위치에서 치환되는, 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린 또는 피페라진 (피페라진이 더욱 바람직하고 R3이 -CH3인 피페라진이 가장 바람직하다);
e) -NH-(C1-6-알킬렌)-NH2 (여기서, n = 1, 2, 3, 4, 5 또는 6인 -NH-(CH2)n-NH2가 더욱 바람직하다).
상기 그룹 PB가 하기 그룹 중 하나인 것이 본 발명에서 특히 바람직하다:
Figure pct00022

탄소수가 1 내지 30인 (h+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 (h+1)-가의 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기는 하기 그룹 중 하나이다: 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소-프로필렌, n-부틸렌, 이소-부틸렌, 2급-부틸렌 (1-메틸프로필렌), 3급-부틸렌, 이소-펜틸렌, n-펜틸렌, 3급-펜틸렌 (1,1-디메틸프로필렌), 1,2-디메틸프로필렌, 2,2-디메틸프로필렌 (네오펜틸렌), 1-에틸프로필렌, 2-메틸부틸렌, n-헥실렌, 이소-헥실렌, 1,2-디메틸부틸렌, 1-에틸-1-메틸프로필렌, 1-에틸-2-메틸프로필렌, 1,1,2-트리메틸프로필렌, 1,2,2-트리메틸프로필렌, 1-에틸부틸렌, 1-메틸부틸렌, 1,1-디메틸부틸렌, 2,2-디메틸부틸렌, 1,3-디메틸부틸렌, 2,3-디메틸부틸렌, 3,3-디메틸부틸렌, 2-에틸부틸렌, 1-메틸펜틸렌, 2-메틸펜틸렌, 3-메틸펜틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헵틸렌, 사이클로옥틸렌, 2-에틸헥실렌, 트리플루오르메틸렌, 펜타플루오르에틸렌, 2,2,2-트리플루오르에틸렌, 에테닐렌, 프로페닐렌, 부테닐렌, 펜테닐렌, 사이클로펜테닐렌, 헥세닐렌, 사이클로헥세닐렌, 헵테닐렌, 사이클로헵테닐렌, 옥테닐렌 또는 사이클로옥테닐렌; 여기서, 상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 -C(O)-, -C(O)NH-, O, S 또는 -S(O)2-로 치환될 수 있고, 1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로, 바람직하게는 OH로 치환될 수 있다.
-치환될 경우- L의 1개 또는 2개의 CH2-잔기가 -C(O)-, -C(O)NH-, O, S 또는 -S(O)2-로 치환되는 것이 또한 바람직하며, 더욱 더 바람직하게는 2개의 CH2-잔기가 각각 -C(O)-로 치환되며, 직접 이웃하지 않는 것이 바람직하다.
-치환될 경우- L의 수소 원자 1개만이 D, F, Cl 또는 OH, 바람직하게는 OH로 치환되는 것이 또한 바람직하다.
L이 탄소수가 1 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 10인 (h+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 10인 (h+1)-가의 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기로, 여기서, 상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 -C(O)-, -C(O)NH-, O, S 또는 -S(O)2-로 치환될 수 있고, 1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로, 바람직하게는 OH로 치환될 수 있는 것이 바람직하다.
추가적인 실시양태에 따라서 본 발명은 하기 화학식(V)의 잔기를 포함하는 표면을 갖는 고체 지지체 물질을 포함하는 흡착제를 제공한다:
[화학식 5]
Figure pct00023
(V)
여기서 상기 잔기는 고체 지지체 물질이 폴리머성 필름을 포함하는지 포함하지 않는지에 따라서, 화학식(V)에서 점선으로 표시된 단일 공유 결합을 통하여 벌크 고체 지지체 물질 자체 또는 고체 지지체 물질 표면상의 폴리머 필름의 표면상의 작용기에 부착되며;
화학식(V)에서 사용되는 기호와 표시는 하기 의미를 갖는다:
L은 탄소수가 1 내지 30인 (h+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 (h+1)-가의 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기로,
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고;
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며;
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중 결합을 1개 이상 포함할 수 있고;
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있으며;
PS은 각 경우에 독립적으로 탈양자화가능한 그룹 또는 음이온성 그룹을 나타내고;
h는 1, 2 또는 3, 더욱 바람직하게는 1 또는 2, 가장 바람직하게는 1이다.
탄소수가 1 내지 30인 (h+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 30인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기는 하기 그룹 중 하나이다: 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소-프로필렌, n-부틸렌, 이소-부틸렌, 2급-부틸렌 (1-메틸프로필렌), 3급-부틸렌, 이소-펜틸렌, n-펜틸렌, 3급-펜틸렌 (1,1-디메틸프로필렌), 1,2-디메틸프로필렌, 2,2-디메틸프로필렌 (네오펜틸렌), 1-에틸프로필렌, 2-메틸부틸렌, n-헥실렌, 이소-헥실렌, 1,2-디메틸부틸렌, 1-에틸-1-메틸프로필렌, 1-에틸-2-메틸프로필렌, 1,1,2-트리메틸프로필렌, 1,2,2-트리메틸프로필렌, 1-에틸부틸렌, 1-메틸부틸렌, 1,1-디메틸부틸렌, 2,2-디메틸부틸렌, 1,3-디메틸부틸렌, 2,3-디메틸부틸렌, 3,3-디메틸부틸렌, 2-에틸부틸렌, 1-메틸펜틸렌, 2-메틸펜틸렌, 3-메틸펜틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헵틸렌, 사이클로옥틸렌, 2-에틸헥실렌, 트리플루오르메틸렌, 펜타플루오르에틸렌, 2,2,2-트리플루오르에틸렌, 에테닐렌, 프로페닐렌, 부테닐렌, 펜테닐렌, 사이클로펜테닐렌, 헥세닐렌, 사이클로헥세닐렌, 헵테닐렌, 사이클로헵테닐렌, 옥테닐렌 또는 사이클로옥테닐렌.
L이 탄소수가 1 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 10인 (h+1)-가의 직쇄 지방족 탄화수소기 또는 탄소수가 3 내지 20, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 10인 분지된 또는 환식 지방족 탄화수소기로,
여기서,
상기 기 중의 CH2-잔기 1개 이상은 CO, NH, O 또는 S로 치환될 수 있고;
상기 기 중의 CH-잔기 1개 이상은 N으로 치환될 수 있으며;
상기 기는 2개의 탄소 원자 사이에 이중 결합을 1개 이상 포함할 수 있고;
1개 이상의 수소 원자는 D, F, Cl 또는 OH로 치환될 수 있는 것이 바람직하다.
연결 유니트 L이 하기로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
-(C1-10-알킬렌)-,
-(C1-6-알킬렌)-NH-,
-C(O)-,
-C(O)-NH-,
-C(O)-CH(OH)-,
-C(O)-NH-NH-C(O)O-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-,
-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-C(O)-,
-C(O)-(C1-12-알킬렌)-NH-C(O)O-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-O-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-Y- (여기서 Y는 NH, O 또는 S이다),
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-O-(C1-3-알킬렌)-C(O)-NH-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-O-(C1-3-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-NH-,
-CH2-CH(OH)-CH2-(OCH2CH2)m-O- (여기서 m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다);
-(C1-6-알킬렌)-Y-(C1-6-알킬렌)- (여기서 Y는 S, O, NH 또는 -S(O2)-이다);
-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
-C(O)-NH-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-NH-C(O)-(CH(CH2CH(CH3)2))-NH-C(O)-,
Figure pct00024
및
Figure pct00025
.
L이 하기로 이루어진 군으로부터 더욱 바람직하게 선택된다:
-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-C(O)NH-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-CH(NH(C(O)OC(CH3)3))-(C1-3-알킬렌)-,
-C(O)CH(NH2)(C1-3-알킬렌)-,
-C(O)-CH(NH(C(=NH)(NH2)))-(C1-6-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-C(=CH2)-,
-C(O)C(=CH2)-(C1-3-알킬렌)-,
-C(O)CH=CH-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-CH(OH)-(C1-3-알킬렌)-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)CH=CH-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)CH(CH2OH)-,
-C(O)-(C1-3-알킬렌)-C(=CH2)-,
Figure pct00026
및
Figure pct00027
.
L이 하기로 이루어진 군으로부터 더욱 더 바람직하게 선택된다:
-CH2CH2CH2-,
-C(O)CH2-,
-C(O)CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2CH2-,
-C(O)CH2CH2C(O)NHCH2CH2-,
-C(O)-CH(NH2)CH2-,
-C(O)-CH(NH(C(O)OC(CH3)3))CH2-,
-C(O)CH2OCH2-,
-C(O)CH2C(=CH2)-,
-C(O)C(=CH2)CH2-,
-C(O)CH=CH-,
-C(O)CH2CH(OH)CH2-,
-C(O)CH2CH=CH-,
-C(O)CH2CH(CH2OH)-,
-C(O)CH2C(=CH2)-,
Figure pct00028
및
Figure pct00029
,
여기서 상기 게시된 연결기 L에서 점선은 고체 지지체 물질 또는 폴리머 필름과 PS의 작용기에 대한 결합을 나타내며, 상기 게시된 모든 연결기 L에서 자유 종결선을 갖는 첫번째 언급된 원자가 상기 위치에서 고체 지지체 물질에 연결되는 것이 바람직하다.
L이 더욱 더 바람직하게는 -C(O)-(C1-6-알킬렌)-이고, 가장 바람직하게는 -C(O)CH2CH2-이다.
상기 그룹 PS는 음이온성 그룹 또는 탈양자화가능한 그룹, 즉, 용액에서 음이온성 그룹이 될 수 있는 그룹이다. 이들 그룹이 전제적으로 또는 부분적으로 6 내지 8의 pH 범위에서 음이온성 그룹으로 존재하는 것이 바람직하다. 그러나 그럼에도 불구하고 상기 그룹 PS는 또한 더 강한 염기에 의해 분리될 수 있는 수소 원자를 갖는 극성 그룹일 수도 있으며, 이때 이들 수소 원자는 헤테로원자에 결합되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 크로마토그라피, 특히 친화성 크로마토그라피에서 정지상(stationary phase)으로서 상기한 바와 같은 복합 물질의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 복합 물질은 유기 분자 (유기 화합물)의 정제 또는 특정의 유기 분자로부터 용액의 정제용으로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 추가로 유기 분자의 정제 또는 유기 분자로부터 용액의 정제를 위한, 본 발명에 따르는 복합 물질의 용도에 관한 것이다.
용어 "정제"는 유기 분자를 함유하는 혼합물로부터 유기 분자를 분리, 또는 유기 분자의 농도 및/또는 순도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 언급한다.
다시 말해서, 본 발명은 또한 본 발명의 복합 물질을 사용하여 유기 분자를 정제하는 방법에 관한 것으로 이는 용액으로부터 원치않는 유기 분자를 분리하는 단계를 또한 포함한다.
유기 분자의 정제 또는 유기 분자 (유기 화합물)의 분리를 위한 본 발명에 따르는 복합 물질의 용도 또는 본 발명에 따르는 흡착제를 사용하여 용액으로부터 유기 분자를 정제하거나 유기 분자를 분리하기 위한 방법은 하기 단계를 포함한다:
(i) 액체중에 용해시키거나 현탁시킬 유기 분자를 포함하는 조 혼합물을 본 발명에 따르는 복합 물질 또는 본 발명의 방법에 따라서 제조된 복합 물질을 함유하는 크로마토그라피 컬럼에 인가하는 단계;
(ii) 용출제를 사용하여 상기 컬럼으로부터 유기 분자를 용출시키는 단계.
상기 단계 (ii)에서 사용되는 용출제는 단계 (i)에서 액체용으로 사용되는 용매와 동일할 수 있지만, 유기 분자의 정제에 있어서 필수적인 조건에 따라 상이할 수도 있다. 단계 (i)에서 액체로서 또는 단계 (ii)에서 용출제로서 크로마토그라피 분야에 적용할 수 있는 모든 종류의 용매 또는 완충 시스템이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 용매는 순수한 물, 물과 수용성 유기 용매, 예로서 아세토니트릴 또는 메탄올 또는 에탄올과 같은 저분자량 알코올과의 혼합물, 또는 흔히 메탄올 또는 에탄올과 같은, 저분자량 알코올과의 조합인 수성 완충 시스템일 수 있다. 나트륨 포르메이트 또는 나트륨 포르메이트와 아스코르브산의 조합물과 같은, 유기산염 및 유기산이 완충제로서 사용될 수 있다.
본 발명의 흡착제에 의해 정제되는 유기 분자가 바람직하게는 약제학적 활성 화합물이다.
상기 유기 분자의 분자량 범위는 바람직하게는 500 내지 200000 g/mol, 더욱 바람직하게는 500 내지 150000 g/mol, 가장 바람직하게는 500 내지 2500 g/mol이다.
본 발명의 용도/공정에서 사용되는 유기 분자로서 특히 바람직한 것은 파르트리신(partricine), 타크롤리무스(tacrolimus), 이리노테칸(irinotecane), 보글리보오스(voglibose) 및 이들의 유도체이며; 가장 바람직한 유기 분자는 하기 구조식을 갖는다:
Figure pct00030
파르트리신 유도체
Figure pct00031
타크롤리무스
Figure pct00032
이리노테칸, 및
Figure pct00033
보글리보오스
또한, 본 발명에 따르는 흡착제는 용액으로부터 내독소를 분리하는데 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 바와 같은 용어 "내독소"는 생화학적 물질의 부류를 언급한다. 내독소는 세균의 분해 산물로, 이는 인간에게서 다양한 생리학적 반응을 일으킬 수 있다. 내독소는 그램-네가티브 세균 또는 남조류(blue-green algae)의 외부 세포막(OM)의 성분이다. 화학적인 관점에서 내독소는 리포폴리사카라이드(LPS)로 이는 친수성 폴리사카라이드 성분과 친지성 지질 성분으로 이루어져 있다. 세균과는 대조적으로, 이들로부터 생긴 내독소는 열적으로 매우 안정하고 살균과정을 견딜 수 있다. 최근의 가장 감응성이 좋은 내독소 측정법은 리물루스 폴리페무스(limulus polyphemus)로부터 단리된 변형세포(amoebocytes)의 용해물에서의 응고 캐스케이드를 활성화시킴으로써 수행된다. 이 테스트는 소위 LAL-테스트로 일반적으로 알려져 있다.
본 발명의 용도/공법에 사용되는 유기 분자로서 추가로 바람직한 것은 파르트리신, 티오콜키코사이드 또는 이들의 유도체이며, 가장 바람직한 유기 분자는 하기 구조를 갖는 것이다:
Figure pct00034
파르트리신 유도체, 및
Figure pct00035
티오콜키코사이드.
본 발명의 용도/공법에 사용되는 유기 분자로서 바람직한 것은 또한 에베롤리무스(everolimus) 또는 에베롤리무스의 유도체이며, 하기 구조를 갖는 에베롤리무스가 더욱 바람직하다:
Figure pct00036
본 발명의 용도/공법에서 사용되는 유기 분자로서 파클리탁셀, 10-D-아세틸-박카틴 III, 몬텔루카스트(montelukast), 도세탁셀(docetaxel), 수감마덱스(sugammadex), 펜타마이신(pentamycin) 및 플루오코르톨론(fluocortolone), 또는 이들 분자의 유도체가 또한 바람직하며, 하기 구조를 갖는 분자들이 가장 바람직하다:
Figure pct00037
몬텔루카스트
Figure pct00038
도세탁셀
Figure pct00039
10-D-아세틸-박카틴 III
Figure pct00040
파클리탁셀
Figure pct00041
수감마덱스
Figure pct00042
펜타마이신, 및
Figure pct00043
플루오코르톨론
본 발명의 용도/공법에 사용되는 유기 분자로서 에피루비신(epirubicine), 보글리보오스(voglibose) 및 이들의 유도체가 또한 바람직하며, 여기서 에피루비신과 보글리보오스는 다음과 같은 구조를 갖는다:
Figure pct00044
에피루비신, 및
Figure pct00045
보글리보오스
본 발명은 또한 상기한 복합 물질의 제조 방법에 관한 것으로, 다음과 같은 단계를 포함한다:
a) 작용기를 갖는 가교결합성 폴리머를 제공하는 단계,
b) 상기 폴리머를 다공성 지지체의 표면상에 흡착시키는 단계,
c) 상기 흡착된 가교결합성 폴리머의 구획된 분획을 적어도 1종의 가교결합 시약을 사용하여 가교결합시키는 단계.
상기 폴리머의 가교결합도는 상기 다공성 지지체의 기공 크기 [nm]와 가교결합된 폴리머의 가교결합도 [%] 간의 비율이 0.25 내지 20, 바람직하게는 0.5 내지 15, 가장 바람직하게는 1 내지 10이 되도록 다공성 지지체의 기공 크기에 맞도록 한다.
폴리머의 흡착은 자발적 흡착, 증기상 침착, 액체, 가스 또는 플라즈마상으로부터의 중합반응, 스핀 코팅, 표면 축합, 습화(wetting), 침지(soaking), 딥핑(dipping), 러슁(rushing), 분무(spraying), 댐핑(damping), 증발, 전기장 또는 압력의 인가와 같은 자연적인 구동력하에서 일어날 수 있거나 조작하여 강제로 일어날 수 있는, 당해 분야의 숙련가에게 알려져 있는 모든 코팅 수단, 뿐만 아니라 예를 들어, 액체 결정, 랭뮤어 블로젯(Langmuir Blodgett)- 또는 층대층(layer-by-layer) 필름 형성법과 같은 분자의 자가-조립을 기본으로 하는 방법에 의해 기술적으로 수행될 수 있다. 이에 의해 폴리머가 폴리머 필름으로서 직접 다중층으로 코팅될 수 있거나 서로의 상부에 각각의 단일층이 단계적으로 코팅될 수 있다. 자발성이든 인위적으로 가속시키든, 단일- 또는 다중-점 "흡착"이 임의의 경우에 지지체의 표면과 물리적으로 접촉하는 폴리머 용액으로부터 개시되는 임의의 코팅 공정의 첫번째 (불완전한) 단계인 것으로 판단된다. 이는 적어도 일부의 약한 물리적 끌어당김 (van der Waals-)의 존재 또는 - 지지체 및/또는 폴리머상에 존재하는 상보적 작용성화인 경우 - 고체 지지체와 각각의 단일 폴리머 스트랜드간, 및 다중층이 흡착되는 경우, 적어도 메타-안정한(meta-stable) 응집물을 형성하기 위하여 동일하고 상이한 수직적으로 스태킹된 층내 폴리머간에 특이적이라기 보다는, 비-공유결합적 화학적 힘의 존재를 필요로 한다. 정반대 부호의 하전간의 정전기력이 흔히 이 목적으로 이용되며, 이에 의해 담체의 표면 하전은 이의 제타 전위(zeta potential)로 제시된다. 초기 흡착은 느슨하고 불규칙적인 방식으로 일어날 수 있으며 이 방식은 이후 2차원 또는 3차원 순(order) 및/또는 밀도의 더 큰 정도로 변형될 수 있다. 이는 각각의 표면 부위에서 흡착과 탈착 공정간의 정적 평형 상태의 결과로 표면상에서의 폴리머 스트랜드의 일부 잔류 운동성 탓일 수 있으며 예를 들어 어니얼링(annealing)에 의해 조성될 수 있다. 쇄의 물리적 엉킴(physical entanglement)에 의한 기본적인 입체적 (엔트로피) 안정화 외에, 근접한 작용기 사이에 공유결합을 도입시킴으로써 흡착된 응집물의 안정성을 추가로 증가시키는 것이 통상적으로 필요하다. 안정성을 추가로 증가시키기 위하여, 폴리머 필름의 쇄를 하부(underneath)의 담체 물질에 공유결합식으로 추가로 그라프팅시킬 수 있다.
다공성 지지체의 표면상에 가교결합성 폴리머를 흡착시킨 후, 가교결합 단계를 수행한다. 적어도 1종의 가교결합 시약은 디카르복실산, 디아민, 디올 및 비스-에폭사이드로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다. 하나의 실시양태로 적어도 1종의 가교결합 시약이 탄소수가 1 내지 20인 길이를 갖는 직쇄의, 구조적으로 유연한 분자이다.
상기 가교결합성 폴리머는 폴리머 필름의 형태로 흡착된다. 상기 용어 "폴리머의 필름" 또는 "폴리머 필름"은 2차원 또는 바람직하게는 3차원 합성 또는 생합성 폴리머 네트워크로 가교결합성 폴리머의 층을 적어도 1개, 통상적으로는 약간 내지 10개 정도의 분자층을 갖는다. 그러한 (유도체화된 또는 비유도체화된) 폴리머 네트워크는 당해 분야의 숙련가에게 알려져 있는 공정에 따라서 자체로 제조될 수 있다. 폴리머 필름은 화학적으로 균질한 조성을 갖는 것일 수 있거나, 적어도 2종의 상이한 종류의 상호침입 폴리머 쇄 (예, 폴리아크릴산과 폴리아민)로, 불규칙적으로 엉켜있거나 정렬된 방식(층-대-층)으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 용어 "쇄"는 일반적으로 최장의 연속적인 주 스트랜드와 부착되어 있는 작용기에 따라 가능한 폴리머의 측쇄도 언급한다. 상기 용어는 흡착제 제조중 이용되는 것으로서 용해, 흡착 또는 그라프팅된 폴리머의 완전 주쇄 길이를 나타내기 위해서 뿐만 아니라 가교결합된 폴리머 메쉬의 매듭사이에 위치하는 쇄 절편을 나타내는데 사용되는데, 후자의 경우 각 스트랜드의 완전 길이를 확인하기 어렵기 때문이다.
다공성 폴리머가 다공성 지지체 물질로 사용될 경우, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 그 위에 코팅된 폴리머의 필름은 상이한 화학적 조성을 가지게 된다는 점을 알아야 한다. 이러한 차이는 작용기의 존재, 종류, 또는 밀도, 더 낮은 분자량, 또는 더 낮은 가교결합 정도로부터 발생될 수 있다. 이들 모든 변수는 증가된 친수성, 용매 팽윤성/확산, 및 생체적합성(biocompatibility), 뿐만 아니라 코팅된 표면상에서의 소멸된 비특이적 흡착을 추가한다.
바람직한 폴리머 필름은 아미노기를 함유하는 폴리머를 적어도 1종 포함한다. 폴리비닐아민이 강력하게 바람직하다. 다른 적합한 폴리아민은 폴리에틸렌 이민, 폴리알릴아민 등, 뿐만 아니라 아미노기를 함유하는 것들을 제외한 작용성 폴리머, 예로서 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 이들의 전구체 폴리머, 예로서 폴리(말레산 무수물), 폴리아미드, 또는 폴리사카라이드 (셀룰로오스, 덱스트란, 풀루란 등)을 포함할 수 있다.
코-폴리머가 사용되는 경우, 바람직한 코-모노머는 단순한 알켄 모노머 또는 비닐 피롤리돈과 같은 극성인, 불활성 모노머이다.
사용되는 폴리머의 바람직한 분자량 범위는 비제한적으로, 5000 내지 50000 g/mol로, 이는 폴리비닐아민의 경우 특히 맞는다. 분자량이 상기 제시된 범위의 하한치 근처인 폴리머는 더 좁은 기공을 갖는 담체라도 침투하는 것으로 밝혀졌으며 결과적으로 표면적이 높아 결과적으로 물질 운반 동력학, 분해능(resolution) 및 결합 능력이 양호한 고체 상태 물질이 본 발명의 복합 물질에 사용될 수 있다.
리간드로 유도체화시키기 전 또는 후에, 가교결합성 폴리머는 흡착된 다음 가교결합되고 임의로 다공성 지지체의 표면상에 얇은 접착층으로서 그라프팅된다. 생성된 복합 물질의 폴리머 필름 함량은 복합 물질의 총량을 기준으로 하여, 약 5 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 약 15 중량% 내지 20 중량% 범위일 수 있다. 완전 작용성 복합 물질의 폴리머 함량의 정확한 값은 또한 유도체화 정도, 리간드의 분자량, 및 선택된 다공성 지지체의 비중에 따른다. 이들 값은 더 낮은 나노미터 범위에서 필름 두께에 상응한다.
코팅된 폴리머 필름은 이의 팽유되거나 수축할 수 있는 능력을 여전히 보유할 수 있으며, 이에 따라 실제적인 필름 두께는 사용되는 용매 타입에 강력하게 따른다.
폴리머 필름의 가교결합도는 가교결합에 이용될 수 있는 작용기의 수를 기준으로 하여, 5% 내지 30% 범위일 수 있다. 작용기 축합에 의한 가교결합이 특히 바람직하지만, 라디칼 및 광화학을 포함하여, 폴리머 화학에 알려져 있는 모든 다른 방법이 적용될 수 있다. 그러나, 가교하는 결합은 또한 가교결합 시약을 첨가하지 않고 관려된 폴리머(들)의 작용기 사이에 직접 형성될 수 있다. 이는 코-폴리머 또는 블렌딩된 폴리머가 사용되어 서로에 대해 잠재적 반응성을 나타내는 적어도 2종의 상이한 작용기가 제공될 경우 특히 가능하며, 예를 들어 활성화된 후 아민기와 카르복실산기는 서로간에 아미드 결합을 형성할 수 있다. 바람직한 가교결합은 공유결합성 C-N 결합, 예를 들어, 아미드, 우레탄, 우레아 또는 2급/3급 아민 결합의 형성을 포함하며, 활성화된 카르복실산 또는 에폭사이드와 아민의 반응을 통하여 형성될 수 있다.
층의 분자내 및 분자간 가교결합은 안정한 2차원 또는 바람직하게는 3차원 폴리머 네트워크를 형성하여 "랩핑된(enwrapped)" 다공성 지지체로부터 층이 탈착되는 것을 방지한다.
가교결합이 전기화학, 광 또는 (이온화) 조사-유발 방법과 같은 폴리머 쇄상의 어느곳에서든 라디칼종을 발생시키는 것을 기본으로하는 비선택적인 방법을 포함하여, 당해 기술 상태로 알려져 있는 모든 공정에 따라서 수행될 수 있지만, 가교결합 단계는 예를 들어 작용기와의 축합반응을 수행하도록 디자인된 가교결합 시약을 사용하여 폴리머의 작용기 사이에서만 수행되는 것이 바람직하다. 길이가 1 내지 20개의 원자를 갖는, 선형의, 구조적으로 유연한 분자, 예로서 [알파],[오메가]-이작용성 축합반응 시약이 가교결합에 바람직하다. 또한, 상이한 길이 및/또는 상이한 반응성 및/또는 상이한 쇄 강성(rigidity)을 갖는 가교결합 시약 2종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 연속 단계로 사용할 수 있다.
가교결합은 경질 물질에 이르도록하는 소진적 방식(exhaustive manner)으로 수행되는 것이 아니라, 항상 예정된 정도로만, 즉, 폴리머 작용기의 규정된 분획에 대해 수행되며, 이는 이용가능한 폴리머 작용기에 대해 첨가되는 가교결합 시약(들)의 화학양론적 분획을 통하여 용이하게 제어할 수 있다.
이런 면에서 적합한 가교결합 시약은 디카르복실산, 디아민, 디올, 및 비스-에폭사이드, 예를 들어, 1,10-데칸디카르복실산 또는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르(EGDGE)를 포함한다. 4,4'-비페닐디카르복실산이 경질 가교결합제로서 유용하다.
가교결합 시약은 폴리머 필름과 지지체 표면 사이가 아니라 폴리머 필름내에서만 안정한 가교결합을 형성하도록 주형 또는 기저 다공성 지지체가 아니라 폴리머의 작용기와 특이적으로 반응하는 것에 대해 우선적으로 선택된다.
어쨌든, 중간 정도의 수 만큼 후자 타입의 추가적인 가교결합을 확립하는 것은 흡착제의 특성을 현저하게 변화시키지는 않는다.
가교결합은 달리 비-공유결합 특성을 가질 수 있어, 반대로 하전된 작용기 간에 또는 다수-하전된 카운터이온 등의 도움을 받아 이온 짝짓기에 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "가교결합도(crosslinking degree)"는 가교결합에 이용될 수 있는 작용기의 총수를 기준으로 하여 가교결합 반응에서 형성될 가교결합의 최대 수로 제시된다. 바람직한 것으로서, 이작용성 시약을 가교결합에 사용할 경우, 가교결합도는 가교결합 시약의 양 (이는 가교결합 반응으로 산출된다)과 가교결합에 이용될 수 있는 폴리머 작용기의 수 (그러한 경우 2개의 반응성기가 가교결합 1개의 형성당 요구된다) 간의 몰비를 반영하며, 이에 의해 반응이 본 발명에서 시도된 비율에서 거의 정량적으로 진행되는 것으로 추정된다. 원칙적으로, 스트랜드간 및 스트랜드내 가교결합 둘 다 뿐만 아니라 비-가교결합 말단-종결된 측쇄 (부분적으로 반응하는 가교결합으로부터)가 형성될 수 있다.
역으로, 상기 용어 "그라프팅"이란 다공성 지지체의 표면에 대한 단일 폴리머쇄의 공유결합 앵커리지(anchorage), 바람직하게는 표면 위의 작용기와 형성된 앵커리지를 의미한다. 각각의 폴리머 스트랜드가 이의 쇄를 따라 적어도 1개의 임의적인 위치에 묶여질 경우 충분하다. 다중점 그라프팅을 통하여 필름의 안정성이 더 좋아질 수 있어 불쑥튀어나온 폴리머 루프가 표면에 형성된다. 그러나, 후자의 방법은 폴리머 쇄의 3차원 유연성을 감소시킨다. 쇄의 길이를 따라 다수의 작용기/리간드 또는 반대편 말단에서 1개만 부착될 수 있는 완전히 신장된 쇄가 표면으로부터 바깥으로 나갈 수 있도록 쇄의 말단을 통하여 단일점 부착이 실현되는 것이 바람직하다. 그라프팅된 폴리머의 실제적인 구조가 랜덤한 코일일 수 있지만, 표면상에서의 그라프팅 밀도가 높은 것과 적합한 용매를 사용할 때 가교결합에 의해 추가로 안정화될 수 이는 폴리머 브러쉬의 형성에서와 같은 분산성 상호반응을 통하여 이웃하는 쇄 간에 팽윤되어 배향된 자가-조립 현상에 이를 수 있다.
바람직하게는, 그라프팅이 가교결합 반응과 유사한 온화한 축합반응을 통하여 수행되지만, 전파성 자유 라디칼, 이온, 또는 라디칼 이온을 포함하는 방법, 예로서 산화성 또는 조사-유발된 방법이 또한 적용될 수 있다. 선택되는 방법은 담체의 용이함, 타입, 및 작용성화 정도에 따른다. 그라프팅은 원칙적으로 2가지 상이한 기술을 통하여 수행될 수 있다: 첫번째 기술은 표면-결합된 모노머 또는 개시제를 사용하여 표면으로부터 동일계-중합반응에 의해 평행한 폴리머 쇄를 빌드업하는 반면, 두번째 기술에서는 폴리머 쇄가 먼저 이의 완전한 길이로 균질한 배지, 즉, 추가 단계에서 연속해서 그라프팅되는 표면의 부재하에서 합성된다. 후자 기술은 본 발명의 흡착제가 그라프팅 공정을 통하여 제조되는 경우에 바람직하며 본 발명 방법의 실시양태를 구성한다.
본 발명의 바람직한 실시양태로, 폴리머 필름, 또한 공유결합에 의해 내부적으로 가교결합된 경우의 폴리머 필름이 하부의 담체 물질에 그라프팅되지 않고, 즉 공유결합에 의해 연결되어 있는 것, 즉, 물리적 및/또는 화학적 흡착만으로 그 위에 결합되어 있는 것이다.
따라서, 상기 용어 "결합(binding)"은 물리적 및/또는 화학적 흡착을 포함한다. 따라서 복합 물질의 화학적 및 기계적 안정성은 가교결합된 폴리머 필름에 의한 담체의 전체적인 물리적 뒤엉킴으로부터 발생된다. 폴리머 필름의 두께와 밀도는 아직도 다공성 지지체 표면 상의 매우 극성 또는 반응성 기, 예로서 고체 폴리스티렌 술포네이트의 경우 페닐 또는 술포네이트기를, 시약에 의해 달리 분해되거나 분석물 또는 이의 분리될 혼합물에 수반되는 불순물과 규정되지 않았으며, 재현불가능하거나 비가역적인 상호반응을 일으키기 쉬운 접근성으로부터 차단하기에 충분하다.
상기한 바와 같이 상기 가교결합성 폴리머는 폴리머의 흡착전 또는 후, 또는 폴리머의 가교결합 전 또는 후에 적어도 한가지 타입의 리간드로 치환/유도체화될 수 있는 작용기를 함유한다.
폴리머 주쇄 또는 측쇄내에 적어도 1개의 작용기를 함유하는 폴리머가 바람직한데 이는 이들이 균질하거나 비균질한 매질중의 작용기에서 리간드에 의해 용이하게 유도체화 되도록 하기 때문이다. 또한, 고체 또는 용해된 상태의 폴리머의 수많은 특성 및 다공성 지지체에 자발적으로 흡착하여 영구적으로 부착되는 이의 경향은 이의 작용기에 의해 결정된다. 고분자전해질(polyelectrolytes)이 본 발명에서 상세하게 언급된다.
작용성 및 비-작용성 유니트를 둘 다 함유하며, 교호(alternating), 통계적(statistical), 또는 블럭 서열이든 어느 하나를 갖는 코-폴리머가 또한 이런 관점에서 실현될 수 있다.
바람직한 작용기는 1급 및 2급 아미노, 히드록실, 및 카르복실산 또는 에스테르기이다. 주변 매질의 산도/염기성도에 따라서, 아미노기는 양자화된 암모늄 이온으로 존재할 수 있으며, 카르복실기는 탈양자화된 카르복실레이트 이온으로 존재할 수 있다. 용어 "작용성기"는 다공성 지지체상의 폴리머 필름, 또는 필름 흡착을 통한 상기 표면의 제조중 폴리머에 속하는 임의의 단순하고, 별개인 화학적 잔기를 의미하며, 이는 화학적 부착점 또는 앵커로 작용할 수 있으며 따라서, 고체 지지체 물질 또는 이를 포괄하는 폴리머 필름의 적어도 팽윤된 상태에서 화학적 부가 또는 치환 반응에 의해 액체 또는 고체상 유도체화될 수 있으며 또한 가교결합될 수 있다. 그러므로 작용기가 적어도 1개의 약한 결합 및/또는 1개의 헤테로원자, 우선적으로는 친핵체 또는 친전자체로서 행동하는 그룹을 함유하는 것이 바람직하다. 반응성이 약한 작용기는 유도체화전에 활성화시킬 필요가 있다. 따라서 이들은 폴리머 스트랜드와 흡착제의 잔기 사이에 구조적 결합(link)을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 가교결합된 네트워크의 매듭을 둘다 형성할 수 있다.
리간드와는 반대로, 작용기는 주로 분석물과 상호반응하도록 디자인되는 것이 아니라 (사실 엄격히 배제될 수 없음에도 이들은 그럼에도 불구하고 사이드 성분의 반발을 통한 분리 공정에서 상호반응하거나 도움을 준다) 실제적으로 상호반응하는 잔기로 전환되거나 (유도체화) 공유결합 연결의 형성에 사용될 수 있는 (폴리머 가교결합 및 그라프팅) 규정된 화학적 반응성을 갖는 분자-크기의 스팟(spots)으로 표면을 덮도록 디자인된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "연결(connections)" 또는 "결합(linkages)"은 직접 형성된 공유결합 뿐만 아니라 다수의 원자를 포함하는 서열을 통하여 잇따르는 일련의 확장된 공유결합 둘다를 포괄한다. 흡착제 또는 분석물 상에 존재할 수 있으며 이들 알려져 있으며 명시되어 있는 기능을 수행하지 않는 단순한 이원자성 분자 단편에 이르기까지 다른 화학적 잔기를 단순히 "그룹"으로 명명한다.
일습의 작용기가 다수의 별개이나 동일한 유니트로서 처리될 수 있으며, 이들의 화학적 행태는 주로 예측가능하며 재현가능한 기의 특성에 의해서만, 그리고 이들이 부착되는 물질, 또는 이들 물질상에서의 이들의 정확한 위치에 의해 훨씬 약한 정도로 결정된다. 그러한 작용기중에서, 약간 언급한다면, 아미노기, 히드록실기, 티올기, 카르복실산기, 또는 카르복실산 에스테르기가 있다. 작용기는 복합 물질의 일체화된 부분을 나타내며 따라서 이의 표면의 넓은 면적에 걸쳐서 균질하게 분포되어 있다. 적합한 작용기는 흔히 약산 또는 염기 특성을 나타내며 따라서 필름-형성 중합체에 양쪽성 전해질 특성을 제공한다. 폴리머중의 작용기는 대응하는 모노머로부터의 중합반응중에 또는 담체상으로의 흡착전 또는 후의 후속되는 작용기 전환 (폴리머-유사체 반응)에 의해 도입될 수 있다. 폴리머 필름은 또한 상이한 모노머가 공중합되는 경우, 작용기 전환이 완결전에 중단되는 경우, 또는 상이한 폴리머가 서로의 상부 위에 또는 상호침입 네트워크로서 층화되는 경우, 2종 이상의 상이한 작용기를 함유할 수 있다. 바람직한 작용기는 1급 및 2급 아미노기이다. 1급 아미노기가 특히 바람직하다.
용어 "유도체화"는 중간물질 또는 완전 작용성 흡착제를 생산하기 위하여, 특히 이의 작용기에 리간드 또는 이의 전구체를 함유하는, 적합한 유도체화 시약을 첨가하거나, 이로 치환시킴으로써 특이적 리간드를 복합 물질의 표면상에 도입시킬 수 있는 임의의 화학 반응을 의미한다. 작용기를 상이하지만 여전히 반응성인 작용기로 전환시키는 것도 상기 용어에 포함된다.
리간드의 "전구체"는 유도체화 단계에서 표면 또는 폴리머와의 연결기(linkage) 형성 후 또는 이와 동시에 탈보호되거나 달리 최종 리간드로 전환될 수 있는 차폐된 또는 보호된 화학적 잔기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머가 1급 또는 2급 아미노 작용기를 함유하며 유도체화가 이들과의 아미드 결합 형성을 통하여 수행되는 경우, 잔여기에 포함될 추가의 1급 또는 2급 아민 잔기는 예를 들어, 유도체화 시약중에 Boc- 또는 Fmoc-유도체로 처음부터 보호되어야 한다. 또한, 유도체화 반응중에 표면 또는 폴리머 작용기와 유도체화 시약상의 반응 중심간에 형성될 결합이 새로운 화학 잔기가 형성되도록 하여 이 화학 잔기가 분석물의 인식에 있어서 역할을 하게 될 경우, 각각의 리간드는 유도체화 후 명백하게 완전히 발달될 수 있으며, 이의 일부만 또는 작용성 개량 부분만이 유도체화 시약에 전구체로 포함된다. 그러한 경우, 전구체 잔기의 부분 (이탈기)은 또한 유도체화 반응중에 쪼개질 수 있다 (축합반응중에 물 분자와 같이).
유도체화 (뿐만 아니라 가교결합화)는 적어도 1개 또는 임의로는 다수의 단계 각각에서 항상 작용기의 "규정된 부분"에 대해서 수행된다. 이는 - 상이한 작용기와 시약의 반응성을 고려할 때 - 표적되어 설정된 퍼센트의, 유도체화되지 않은 폴리머에 존재하는 각각의 제시된 종류의 작용기가 항상 선택된 각각의 리간드에 의해 유도체화된 작용기로 전환됨을 의미한다. 균질하고 재현가능하게 유도체화된 흡착제를 수득하기 위하여, 계산된 적합한 양의 유도체화 시약이 폴리머와 반응하도록 한다. 완전 유도체화 (유도체화 정도 = 100%)가 또한 시도될 수 있으며, 이에 의해 유도체화 시약은 흔히 과량으로 사용되지만, 이는 반드시 그렇게 해야하는 것은 아니다. 용어 "리간드"는 임의의 별개의 화학적 잔기 또는 별개로 확인될 수 있는, 통상적으로 반복적으로 나타나는, 나노크기 스케일상에서 (자체적으로 또는 자체의 일부 또는 동일하거나 상이한 종류의 리간드의 클러스터내에서)의 친화성이 흡착제 표면상의 격자(lattice) 또는 폴리머 쇄의 CH 또는 CH2 반복 유니트와의 단순한 반 데르 바알스-접촉보다 더 강하기만 하다면, 적어도 1개의 상보적 구조 또는 적어도 1개의 분석물의 표면 영역에 대해 높고/높거나 선택적인 친화성을 갖는 복합체 또는 위치로 조립될 수 있는 동일하거나 상이한 종류의 화학적 잔기의 배열을 의미한다. 고체/액체 계면에서의 그러한 위치는 생체고분자물을 포함하는 특이적 상호반응의 설명과 유사하게, "결합 부위"로 불리운다.
그러므로, 리간드는 전체적으로 합성 또는 천연 산물 또는 이들의 단편 또는 조합물일 수 있지만, 화학적 합성 및/또는 유도체화될 수 있어야 한다. 이는 1개 이상의 별개의 화학적 잔기 (예를 들어, 알킬 또는 알킬렌 유니트와 같은 화학적으로 비반응성인 잔기를 포함하는데, 이들은 그럼에도 불구하고 소수성 또는 분산성 상호반응에 관여할 수 있다)를 포함할 수 있다.
또한, 폴리머 필름의 작용기 또는 리간드의 치환체를 보호기로 일시적으로 유도체화할 수 있다. 따라서, 상기 반응기 또는 치환체는 1개 이상의 추가 일습의 리간드를 도입하는 동안 때때로 원치 않는 반응으로부터, 달리 잔기의 축적 또는 분지화와 같이 더 높은 정도의 치환 패턴을 제어할 수 없도록 할 수 있는 각각의 유도체화 시약을 사용하여 보호될 수 있다. 일단 추가 세트의 잔여기가 실행된 다음, 보호기는 통상적으로 다시 제거된다.
이제 본 발명이 몇개의 실시예에 의해 설명되지만, 이들 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.
실시예
일반적인 내용
Dionex (전신은 Gynkotek)로부터의 HPLC 시스템은 4개의 채널 저압 구배 펌프 (LPG 580, LPG 680 또는 LPG 3400), 자동 샘플러 (Gina 50, ASI-100 또는 WPS-300), 6개-채널 컬럼 스위치 밸브 (Besta), 컬럼 오븐 및 다이오드-어레이 UV 검출기 (UVD 170U, UVD 340S 또는 VWD 3400)으로 이루어져 있다.
실시예 1 및 2에 사용되는 모든 복합 물질은 가교결합된 폴리비닐아민의 필름으로 덮여 있는 술폰화된 폴리스티렌-디비닐벤젠 코폴리머 (평균 입자 직경 35 ㎛, 평균 기공 직경 100 nm)로 구성된 동일한 다공성 지지체를 기본으로 한다. 모든 크로마토그라피 실험에 있어서 달리 언급되지 않는 한, 흡착제를 실제 베드 크기가 33.5 x 4 mm인 표준 스테인레스 스틸 HPLC 컬럼에 사용하였다. 컬럼은 물-메탄올 (1:1) 현탁액의 유동 침강에 의해 20 바아의 압력하에서 패킹시켰다.
실시예 1 (비교 실시예)
가교결합된 폴리비닐아민의 가교결합도는 2%이다. 따라서, PSCL 비율은 50이다. 1:1의 물-메탄올 비율의 유동하에서 5시간 사용 후, 상기 가교결합된 폴리머의 약 60% 폴리머성 물질이 용출액에서 발견되었다. 따라서, 25 이상의 PSCL-비율에서는 불안정한 복합 물질이 되도록 한다.
실시예 2 (본 발명에 따르는 실시예)
가교결합된 폴리비닐아민의 가교결합도는 10%이다. 따라서, PSCL 비율은 10이다. 1:1의 물-메탄올 비율의 유동하에서 5시간 사용 후, 상기 가교결합된 폴리머의 폴리머성 물질이 용출액에서 전혀 발견되지 않았다. 따라서, 10의 PSCL-비율은 안정한 복합 물질이 되도록 한다.
상기와 동일한 지지체를 사용하여 추가적인 실시예가 수행되었으며 25의 PSCL-비율에서 정지상이 소실되기 시작하는 것으로 나타났다.
기공 크기 [nm] 가교 결합 [%] PSCL-비율 폴리머의 소실 [중량 %]
100 20 5 관측되지 않음
100 15 6.6 관측되지 않음
100 10 10 관측되지 않음
100 5 20 0.3
100 4 25 5
100 2 50 60
실시예 3 (본 발명에 따르는 실시예)
본 실시예에서는 무기 지지체로서 실리카겔을 사용하였다. 기공 크기는 30 nm 였고 입자 크기는 10 ㎛ 였다. 상기 지지체를 폴리비닐 아민으로 코팅시킨 다음 10%의 가교결합도로 가교결합시켰다. 따라서 PSCL 비율은 3이다. 생성된 상을 30% 에틸아세테이트와 70% 헥산의 이동상을 사용하여 수행하는 등용매(isocratic) HPLC에서 Moxol의 체류에 대해 조사하였다. Moxol은 0.74의 k' 값으로 용출된다. 불순물인 Batmox와 Bismox는 k' = 0.43 내지 0.47에서 용출되며 MoxOH는 k' = 1.23에서 용출된다. 본 실험에서 Moxol이 매우 양호하게 분리되었다.
실시예 4 (비교 실시예)
본 실시예에서는 무기 지지체로서 실리카겔을 사용하였다. 기공 크기는 10 nm 였고 입자 크기는 10 ㎛ 였다. 상기 지지체를 폴리비닐 아민으로 코팅시킨 다음 50%의 가교결합도로 가교결합시켰다. 따라서 PSCL 비율은 0.20이다. 실시예 3에서 수행된 실험과 동일한 실험으로 k'값이 단지 0.51이며 이에 따라 수반되는 불순물의 분리가 불량한 것으로 나타났다.
또한, 고도로 가교결합된 (이는 폴리머가 매우 경질이 되도록 한다) 폴리머 필름의 제한된 팽윤 행태로 인하여, 폴리머 필름이 균열되고 다공성 지지체의 표면으로부터 탈착되기 시작하는 것으로 나타났다.
상기 실험은 0.25에서 20 사이의 PSCL-비율내에서 안정한 복합 물질이 수득되며 이는 정지상의 소실없이 매우 양호한 정제 효율을 나타냈다.

Claims (12)

  1. 다공성 지지체와 상기 다공성 지지체의 표면상에 가교결합된 폴리머를 포함하며, 이때 상기 다공성 지지체의 기공 크기 [nm]와 상기 가교결합된 폴리머의 가교결합도 [%] 사이의 비율이 0.25 내지 20 [nm/%]이며 상기 가교결합도는 상기 가교결합된 폴리머중 가교결합성기의 총수를 기준으로 하여, 5 내지 20%인 복합 물질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 지지체가 1 ㎡/g 내지 1000 ㎡/g의 비표면적을 갖는 복합 물질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공성 지지체가 30 내지 80 용적%의 다공도(porosity)를 갖는 복합 물질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 지지체의 기공 크기가 적어도 6 nm인 복합 물질.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 지지체가 폴리머성 물질인 복합 물질.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 지지체가 무기 물질인 복합 물질.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합된 폴리머가 상기 다공성 지지체에 공유결합에 의해 결합되거나 접착되어 있는 것인 복합 물질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합된 폴리머가 화학적 부착점(attachment point) 또는 앵커(anchor)로 작용하는 작용기를 포함하는 것인 복합 물질.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가교결합된 폴리머의 작용기가 적어도 부분적으로 적어도 1개 타입의 리간드로 치환되며 상기 리간드는 소수성 상호반응, 친수성 상호반응, 양이온 교환, 음이온 교환, 크기 배제 및/또는 금속 이온 킬레이트화로 이루어진 군으로부터 선택되는 상호반응에 의해 분석물과 결합할 수 있는 것인 복합 물질.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 복합 물질의, 크로마토그라피에서 정지상(stationary phase)으로서의 용도.
  11. a) 화학적 부착점 또는 앵커로서 작용하는 작용기를 갖는 가교결합성 폴리머를 제공하는 단계,
    b) 상기 폴리머를 다공성 지지체의 표면에 흡착시키는 단계,
    c) 상기 흡착된 가교결합성 폴리머의 가교결합성 그룹의 총수의 5 내지 20%를 적어도 1종의 가교결합 시약을 사용하여, 상기 다공성 지지체의 기공 크기 [nm]와 상기 가교결합된 폴리머의 가교결합도 [%] 사이의 비율이 0.25 내지 20 [nm/%]이 되도록 가교결합시키는 단계,
    를 포함하는 제1항 내지 제9항에 따른 복합 물질의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 작용기를, 폴리머를 흡착시키기 전 또는 후, 또는 폴리머를 가교결합시키기 전 또는 후에, 소수성 상호반응, 친수성 상호반응, 양이온 교환, 음이온 교환, 크기 배제 및/또는 금속 이온 킬레이트화로 이루어진 군으로부터 선택되는 상호반응에 의해 분석물과 결합할 수 있는, 적어도 1가지 타입의 리간드로 치환시키는 단계를 추가로 포함하는 제조방법.
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