KR20220166735A - 락타이드 라세미체의 분리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 L-락타이드의 비율이 낮을 때에도, 부반응의 우려없이 고수율 및 고효율로 락타이드 라세미체를 분리할 수 있는 분리방법을 제공한다.
Description
본 발명은 부반응 없이 고수율 및 고효율로 락타이드 라세미체를 분리하는 방법에 관한 것이다.
폴리락트산(Polylactic Acid)은 생분해성 특성을 가지고 있음과 동시에 인장강도 및 탄성률 등의 기계적 물성이 우수한 소재로서, 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 폴리락트산은 호모중합체이나 입체 규칙성으로 인하여 다양한 구조를 가질 수 있다. 폴리락트산은 일반적으로 락타이드(Lactide, LT)의 개환 중합을 통하여 제조되는데, 락타이드는 광학 이성질체가 존재하기 때문에 반복 단위 내에 이러한 광학 이성질체의 배열에 따라 폴리락트산의 특성이 변화할 수 있다.
한편 락타이드는 젖산(lactic acid; 2-hydroxyptopionic acid, LA)의 고리형 디-에스테르 (cyclic di-ester)인 젖산 이량체로서, 젖산을 탈수 축합하여 비교적 낮은 분자량의 젖산 올리고머를 중간체로서 수득하고, 이를 촉매 존재 하에 180℃ 이상으로 가열하고 감압하여 해중합-고리화함으로써 락타이드를 형성한 후, 이를 증기로서 반응기 밖으로 배출시키는 이른바, 반응증류법에 의해 제조되었다.
상기 락타이드의 제조에 사용되는 젖산은, D-형(또는 (R)-형)과 L-형(또는 (S)-형)의 두 가지 거울상이성질체(enantiomer)를 갖는 비대칭성(chiral) 분자이기 때문에, 상기 젖산으로부터 생성되는 락타이드는 2개의 입체 중심(stereocenter)를 갖는 3가지 광학 이성질체, 구체적으로는 2분자의 L-젖산으로부터 형성되는 L-락타이드(L-lactide(L-LT) 또는 (S,S)-락타이드), 2분자의 D-젖산으로부터 형성되는 D-락타이드(D-lactide(D-LT) 또는 (R,R)-락타이드), 그리고 각 1분자의 L-젖산과 D-젖산으로부터 형성되는 메조-락타이드(meso-Lactide(meso-LT) 또는 (R,S)-락타이드)로 존재한다. 상기 광학 이성질체의 혼합물 외에도 상기 반응증류법으로 락타이드를 제조할 경우, 불순물로서 반응하지 않은 젖산 및 젖산 유도체가 또한 존재할 수 있다.
이에 락타이드의 제조시 선택적 합성 방법을 이용하여 90% 이상의 광학 순도를 갖는 즉, L-락타이드 또는 D-락타이드를 90% 이상 함유하는 락타이드 혼합물을 제조할 수 있으나, 99% 이상의 고순도로 생산하는 것은 어렵다. 또 생성물 중에 포함된 메조-락타이드는 L-락타이드나 D-락타이드에 비해 가수분해 속도가 빠르기 때문에, 생성물 중 메조-락타이드의 함량이 높으면 전체적으로 가수분해가 촉진되게 된다. 또, 젖산이나 젖산 올리고머는 산성도를 높이고 고품질의 폴리락타이드 형성을 저해한다. 따라서, 사용 목적에 따라, L-락타이드나 D-락타이드를 고순도로 함유하면서 메조-락타이드, 젖산 및 젖산 유도체를 제거하는 정제방법이 요구되었다.
최근에는 젖산으로부터 락타이드 제조시 생성되는 메조-락타이드를 활용하는 방법들이 다양하게 연구 개발되고 있다.
일례로, 라세미화(racemization)를 통해 메조-락타이드를 L-락타이드와 D-락타이드로 변화시키는 방법이 있다. 그러나, 라세미화를 통해 변화된 락타이드는 L-락타이드와 D-락타이드의 비율이 1:1인 라세미체(racemate)이고, 이들은 물리적, 화학적 특성이 같기 때문에 분리하는데 어려움이 있다.
상기 라세미체를 분리하기 위한 방법으로, 용융-결정화 방법(melt-crystallization), 씨드(seed) 투입을 이용한 동시 결정화 방법(simultaneous crystallization), 키랄 용매(chiral solvent) 사용법 등이 제안되었다. 그러나 상기 용융-결정화 방법의 경우 L-락타이드 비율이 80% 이상일 때만 가능하다는 한계점이 있다. 또 상기 씨드 투입과 에탄올 용매를 이용한 방법으로서, L-락타이드를 씨드로 투입한 후, 에탄올 용매를 사용하여 L-락타이드를 분리하는 방법이 있으나, 이 역시 L-락타이드 비율이 60% 이상일 때 효율적이다.
이에, L-락타이드의 비율이 낮을 때에도, 부반응의 우려없이 고수율 및 고효율로 락타이드 라세미체를 분리할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 L-락타이드의 비율이 낮을 때에도, 부반응의 우려없이 고수율 및 고효율로 락타이드 라세미체를 분리할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 락타이드 라세미체의 분리방법을 제공한다:
락타이드 라세미체에 L-락타이드를 투입하고 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계(단계 1); 및
상기 혼합물에 추출 용매를 투입하여, 상기 락타이드 라세미체로부터 L-락타이드를 선택 추출하는 단계(단계 2);를 포함하며,
상기 추출 용매는 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물을 포함하는
락타이드 라세미체의 분리방법.
이에 각 단계 별로 본 발명을 상세히 설명한다.
(단계 1)
본 발명의 락타이드 라세미체의 분리방법에 있어서, 단계 1은, 락타이드 라세미체에 L-락타이드를 투입하고 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계이다.
상기 락타이드 라세미체는 L-락타이드와 D-락타이드가 동량으로 혼합된 광학이성질체의 혼합물로서, 구체적으로는 L-락타이드와 D-락타이드를 1:1의 중량비로 포함하는 것이다.
상기 락타이드 라세미체는 젖산을 이용한 락타이드 제조시 부반응으로 생성되어 나오는 메조-락타이드에 대한 라세미화를 통해 제조될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 락타이드 라세미체에 대해 L-락타이드를 투입하고 혼합하는 단계 1 전에, 메조-탁라이드를 라세미화하여, L-락타이드와 D-락타이드를 포함하는 락타이드 라세미체를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 락타이드 라세미체에 대해 투입되는 L-락타이드는, 락타이드 라세미체의 분리를 위한 추출 반응시, 결정 씨드(seed) 역할을 한다.
상기 L-락타이드는 락타이드 라세미체 100 중량부에 대하여 10 내지 70 중량부의 양으로 투입될 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 L-락타이드는, 상기 락타이드 라세미체에 대한 L-락타이드의 투입 후 수득되는 혼합물 총 중량에 대하여 L-락타이드의 함량이 50중량% 초과이고, 80중량% 이하, 보다 구체적으로는 50중량% 초과, 또는 52중량% 이상, 또는 55중량% 이상이고, 80중량% 이하, 또는 75중량% 이하, 또는 70중량% 이하, 또는 65중량% 이하, 또는 60중량% 이하, 또는 60중량% 미만이 되도록 하는 양으로 투입될 수 있다.
L-락타이드의 투입량 및 혼합물 내 L-락타이드의 함량이 높을수록, L-락타이드를 고순도로 수득할 수 있다. 이에 따라 추출 선택도 개선 및 불순물 함량 감소의 개선 효과 면에서 상기 L-락타이드는, 상기 락타이드 라세미체에 대한 L-락타이드의 투입 후 수득되는 혼합물 총 중량에 대하여 L-락타이드의 함량이 65중량% 이상, 또는 70중량% 이상이고, 80중량% 이하, 또는 75중량% 이하가 되도록 하는 양으로 투입될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 후속의 추출 공정에서 최적 추출 용매를 사용하기 때문에, 상기 혼합물내 L-락타이드의 함량이 60중량% 이하, 또는 60중량% 미만으로 낮더라도 L-락타이드의 분리가 가능하다. 이 같은 효과 면에서 상기 L-락타이드는, 상기 혼합물 내 L-락타이드의 함량이 혼합물 총 중량에 대하여 50중량% 초과, 또는 52중량% 이상, 또는 55중량% 이상이고, 60중량% 이하, 또는 60중량% 미만, 또는 58중량% 이하가 되도록 하는 양으로 투입될 수 있다.
(단계 2)
본 발명의 락타이드 라세미체의 분리방법에 있어서 단계 2는, 상기 단계 1에서 준비한 혼합물에 추출 용매를 투입하여, 상기 락타이드 라세미체로부터 L-락타이드를 선택 추출하는 단계이다.
상기 추출 용매로는 아민계 화합물, 또는 아미드계 화합물이 사용된다. 상기 추출 용매들은 키랄(chiral) 특성을 갖지 않는 비키랄성(non-chiral) 화합물이며, 극성을 가지고, 또 L-락타이드, D-락타이드, 및 추출 용매의 3성분계 상의 공융점 이동(shift of eutectic point)로 인해 우수한 추출 효과를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 추출 용매들은 종래 락타이드 라세미체의 분리시 사용되는 알코올 등에 비해, 우수한 추출 효율을 나타내며, 특히 TEA 등의 아민계 화합물은 혼합물 내 L-락타이드 함량이 낮은 경우에도 높은 추출 효율을 나타낼 수 있다.
또, 상기 추출 용매는 상온(20±5℃)에서 액상으로 존재하며, 융점(melting point)이 25℃ 이하이고, 비점(boiling point)이 80℃ 이상인 극성(polor) 용매일 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 추출 용매는 융점이 25℃ 이하, 또는 10℃ 이하이고, -150℃ 이상, 또는 -120℃ 이상이며, 비점이 80℃ 이상 또는 100℃ 이상이고, 300℃ 이하, 또는 250℃ 이하이다. 상기한 융점 및 비점의 조건을 충족할 때 부반응 발생을 최소화하면서도 안정적이고 우수한 추출 효율을 나타낼 수 있다.
상기 아민계 화합물은 구체적으로 하기 화학식 1로 표시되는 3차 아민일 수 있다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R11 내지 R13은 각각 독립적으로 C1-20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.
상기 아민계 화합물의 구체적인 예로, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리n-프로필아민, 트리n-부틸아민, 트리n-옥틸아민, 트리도데실아민, 트리옥타데실아민, 트리이소프로필아민, 트리이소부틸아민, 트리t-부틸아민, 트리스(2-에틸헥실)아민, N,N-디메틸옥틸아민, N,N-디메틸도데실아민, N,N-디메틸-n-옥타데실아민, 또는 N,N-디에틸도데실아민 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
이중에서도 분리 효과의 현저함을 고려할 때, 상기 아민계 화합물은 상기 화학식 1에서 R11 내지 R13가 각각 독립적으로 C1-9의 직쇄 알킬인 3차 아민일 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 아민계 화합물은 트리에틸아민, 또는 트리n-옥틸아민 일 수 있다.
구체적으로, 상기 아미드계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
R21 내지 R23은 각각 수소이거나, 또는 각각 독립적으로 C1-20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.
상기 화학식 2로 표시되는 아미드계 화합물들은, R21 내지 R23의 치환기 조건을 만족하지 않는 디메틸포름아미드 등과 비교하여, 보다 우수한 분리 효과를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로는 R1 내지 R3은 각각 수소이거나, 또는 각각 독립적으로 C1-8의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이며, 보다 더 구체적으로는 각각 수소이거나, 또는 각각 메틸일 수 있다.
상기 아미드계 화합물의 구체적인 예로는 포름아미드, 또는 디메틸아세트아미드 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 추출 용매는, 혼합물내 존재하는 L-락타이드 1중량부에 대하여 1 내지 10중량부로 사용될 수 있다. 추출 용매의 사용량이 지나치게 작으면 추출 효율이 충분하지 않고, 추출 용매의 사용량이 지나치게 많으면 이후 추출 용매의 제거를 위한 공정이 수행되어야 하는 등 공정성이 저하될 수 있다. 상기한 범위로 사용될 경우 추출 용매 제거를 위한 추가 공정 없이, 우수한 추출 효율로 락타이드 라세미체를 분리할 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 추출 용매는 혼합물내 존재하는 L-락타이드 1중량부에 대하여 1중량부 이상, 또는 2중량부 이상, 또는 2.5중량부 이상, 또는 3중량부 이상, 또는 3.1중량부 이상, 또는 3.2중량부 이상이고, 10중량부 이하, 또는 8중량부 이하, 또는 6.5중량부 이하, 또는 5중량부 이하, 또는 4중량부 이하, 또는 3.6 중량부 이하, 또는 3.5 중량부 이하로 사용될 수 있다.
또 상기 혼합물에 추출 용매를 투입한 후, 균일 혼합 및 이에 따른 분리 효율을 증가시키기 위한 혼합 공정이 선택적으로 더 수행될 수 있다.
이때 상기 혼합 공정은 교반기, 혼합기 등 통상의 혼합 방법으로 수행될 수 있으며, 혼합 속도, 시간 등도 적절히 선택, 수행될 수 있다.
또 상기 단계 2는 10 내지 40℃의 온도에서 수행될 수 있다. 구체적으로는 10℃이상, 또는 15℃이상이고, 40℃ 이하, 또는 30℃이하, 또는 25℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 20±5℃의 상온에서 수행될 수 있다. 상기한 온도 범위에서 수행될 경우, 부반응 발생의 우려없이 충분한 추출 효율을 구현할 수 있다.
상기한 반응의 결과로, 락타이드 라세미체로부터 L-락타이드가 추출되게 된다.
구체적으로, 상기 추출 용매의 투입, 및 이후 선택적인 혼합 공정의 완료 후, 수득한 반응물에서 침전된 고체를 여과에 의해 분리 제거하고, 여액을 수득한다.
상기 침전된 고체는 추출 용매에 용해되지 않은 D-락타이드와 잔부의 L-락타이드이다. 이들에 대한 분리 공정은 통상의 방법으로 수행할 수 있으며, 구체적으로는 여과를 통해 분리한다.
한편, 상기 여액에 대한 가스크로마토그래피 분석시, L-락타이드가 고함량, 구체적으로는 여액 총 중량에 대해 90중량% 이상, 또는 92% 이상, 또는 93% 이상, 또는 94% 이상으로 포함되어 있다. 또, 가수분해 등 부반응에 의한 부산물의 형성은 여액 총 중량에 대해 1중량% 미만, 또는 0.95중량% 이하로 거의 없었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 락타이드 라세미체의 분리방법은, L-락타이드의 비율이 낮을 때에도, 부반응의 우려없이 고수율 및 고효율로 락타이드 라세미체를 분리할 수 있다. 이에 따라 상기 방법에 의해 분리된 고순도의 락타이드는 분자량이 큰 고급 폴리락타이드의 생산에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 실험예에서 투입 씨드 및 L-LT 비율에 따른 용매별 L-LT 추출 선택도를 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 3에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 6에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 3에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 3에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 6에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 3에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예를 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 구현예를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
Rac-LT(L-LT:D-LT의 중량비=1:1) 0.25g에 L-LT 0.16g(Rac-LT 100중량부 기준 L-LT의 투입량=64중량부)을 투입하고 혼합하여, L-LT:D-LT의 중량비가 7:3인 혼합물(혼합물 총 중량 기준 L-LT 함량=70중량%)을 제조하였다.
상기 혼합물에 트리에틸아민(TEA, 융점: -114.70℃, 비점: 89.3℃) 1.30ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 3.28중량부에 해당)를 투입하고, 상온에서 1시간 동안 교반(stirring) 하였다. 결과로 제조된 용액은 에멀젼 상태이며, 필터를 통해 고체 부분을 여과하여, 분리 제거하고, 여액을 수득하였다.
실시예 2
Rac-LT(L-LT:D-LT의 중량비=1:1) 0.25g에 L-LT 0.07g(Rac-LT 100중량부 기준 L-LT의 투입량=28중량부)을 투입하여 L-LT:D-LT의 중량비가 6:4(혼합물 총 중량 기준 L-LT 함량=60중량%)가 되도록 혼합하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 3
Rac-LT(L-LT:D-LT의 중량비=1:1) 0.25g에 L-LT 0.03g(Rac-LT 100중량부 기준 L-LT의 투입량=12중량부)을 투입하여 혼합물의 L-LT:D-LT의 중량비가 5.5:4.5(혼합물 총 중량 기준 L-LT 함량=55중량%)가 되도록 혼합하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 4
트리에틸아민 1.30ml 대신에 포름아미드(formamide, FA, 융점: 2℃, 비점: 210℃) 0.84ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 3.31중량부에 해당)를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 5
트리에틸아민 1.30ml 대신에 포름아미드 0.84ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 4.95중량부에 해당)를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 6
트리에틸아민 1.30ml 대신에 포름아미드 0.84ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 6.18중량부에 해당)를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 7
트리에틸아민 1.30ml 대신에 트리-n-옥틸아민(Tri-n-octylamine, 융점: -34.0℃, 비점: 367℃) 1.17ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 3.31중량부에 해당)를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 8
트리에틸아민 1.30ml 대신에 트리-n-옥틸아민 1.17ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 4.87 중량부에 해당)를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 9
트리에틸아민 1.30ml 대신에 트리-n-옥틸아민 1.17ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 6.12 중량부에 해당)를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 1
트리에틸아민 1.30ml 대신에 에탄올(ethanol, EtOH, 융점: -114.1℃, 비점: 78.4℃) 1.204ml를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 2
트리에틸아민 1.30ml 대신에 에탄올 1.204ml를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 3
트리에틸아민 1.30ml 대신에 에탄올 1.204ml를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 4
트리에틸아민 1.30ml 대신에 1,4-디옥산(1,4-dioxane, 융점: 11℃, 비점: 101℃) 0.92ml를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 5
트리에틸아민 1.30ml 대신에 1,4-디옥산 0.92ml를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 6
트리에틸아민 1.30ml 대신에 1,4-디옥산 0.92ml를 투입하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 7
Rac-LT에 대해 씨드로서 L-LT를 투입하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하였다.
구체적으로는 Rac-LT(L-LT:D-LT의 중량비=1:1)에 트리에틸아민 1.30ml(혼합물 내 존재하는 L-락타이드 1중량부 기준 7.6 중량부에 해당)를 투입하고, 상온에서 1시간 동안 교반(stirring) 하였다.
그러나 결과의 용액 내 D-LT에 해당하는 고체 분리는 일어나지 않았다.
실험예
(1) L-LT 추출 선택도
상기 실시예 및 비교예에서 수득한 여액 중 L-LT:D-LT의 중량비를 측정하고, 그 결과로부터 L-LT 추출 선택도를 평가하였다.
구체적으로 상기 실시예 및 비교예에서 수득한 각각의 여액에 대해 약 60 ㎕씩을 취하여 아세토니트릴(MeCN) 1ml에 희석함으로써 가스 크로마토그래피(GC) 측정용 샘플을 제조하였다. 제조한 샘플에 대해 하기 조건에 따라 GC 분석을 수행하였다. GC 분석 결과로 수득한 크로마토그램에서 전체 피크 면적 및 L-LT 피크 면적을 각각 구하고, 하기 수학식 1에 따라 L-LT 추출 선택도(%)를 계산하였다.
[수학식 1]
L-LT 추출 선택도(%) = (L-LT 피크 면적/전체 피크 면적) X 100
상기 수학식 1에서, 전체 피크 면적 및 L-LT 피크 면적은 각각의 피크에 대한 적분을 통해 구하였다.
<GC 분석 조건>
GC/FID, Shimadzu
Column: CP-Chirasil
희석 용매: MeCN(acetonitrile)
Injection volume: 1㎕
Injection port temperature: 200℃
Carrier gas: N2
FID (flame photometric detector) Temperature: 275℃
Column temperature:
Carrier flow rate (㎖/min ): 1.5 ml/min
분석 시간: 19.60 min
그 결과를 하기 표 1, 및 도 1 내지 4에 나타내었다.
도 1은 실험예에서 투입 씨드 및 L-LT 비율에 따른 용매별 L-LT 추출 선택도를 평가한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 2 내지 도 4는, 각각 실시예 3, 실시예 6 및 비교예 3에 대한 가스크로마토 그래피 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 4의 가스크로마토 그래피 분석 그래프에서, x축은 분석을 시작한 0min에서부터 시작하지만, 결과를 명확하게 식별할 수 있도록 피크가 관찰되기 시작하는 8min에서부터 확대하여 나타내었다.
(2) 불순물 함량(%)
상기 GC 분석 결과로부터, 상기 실시예 및 비교예에 따른 라세미체 락타이드의 분리시 발생되는 불순물의 함량을 측정하였다.
구체적으로는 상기 GC 분석 크로마토그램에서 meso-LT 피크 및 unknown 피크와 같은 불순물에 해당하는 피크(이하 간단히 ‘불순물 피크’라 함)들의 면적을 각각 구하고, 하기 수학식 2에 따라 불순물 함량(%)를 계산하였다.
[수학식 2]
불순물 함량(%) = (불순물 피크의 총 면적 / 전체 피크 면적) X 100
상기 수학식 2에서, 전체 피크 면적 및 불순물 피크의 면적은 각각의 피크에 대한 적분을 통해 구하며, 불순물 피크의 총 면적은 적분을 통해 구한 각각의 불순물 피크 면적을 모두 더한 값을 의미한다.
| L-LT 투입 후, 혼합물 내 L-LT:D-LT의 중량비 | 추출 용매 | 최종 수득된 여액 중 L-LT:D-LT의 중량비 | L-LT 추출 선택도(%) | 불순물 함량 (%) |
|
| 실시예 1 | 70:30 | TEA | 94.5:5.5 | 94.491 | 0 |
| 실시예 2 | 60:40 | TEA | 93.5:6.5 | 93.538 | 0 |
| 실시예 3 | 55:45 | TEA | 93.9:6.1 | 93.926 | 0 |
| 실시예 4 | 70:30 | FA | 92.0:8.0 | 92.045 | 0.643 |
| 실시예 5 | 60:40 | FA | 84.0:16.0 | 84 | 0.884 |
| 실시예 6 | 55:45 | FA | 66.1:33.9 | 66.069 | 0.928 |
| 실시예 7 | 70:30 | Tri-n-octylamine | 93.5:6.5 | 93.529 | 0 |
| 실시예 8 | 60:40 | Tri-n-octylamine | 92.9:7.1 | 92.929 | 0 |
| 실시예 9 | 55:45 | Tri-n-octylamine | 93.2:6.8 | 92.884 | 0 |
| 비교예 1 | 70:30 | EtOH | 94.0:6.0 | 93.963 | 11.782 |
| 비교예 2 | 60:40 | EtOH | 94.3:5.7 | 94.266 | 6.940 |
| 비교예 3 | 55:45 | EtOH | 86.5:13.5 | 86.547 | 5.227 |
| 비교예 4 | 70:30 | 1,4-dioxane | 79.2:20.8 | 79.252 | 0 |
| 비교예 5 | 60:40 | 1,4-dioxane | 66.3:33.7 | 66.274 | 0 |
| 비교예 6 | 55:45 | 1,4-dioxane | 57.9:42.1 | 57.898 | 0 |
실험결과, TEA, FA 또는 Tri-n-octylamine을 추출 용매로 사용한 실시예 1-9는 우수한 L-LT 추출 선택도와 함께 현저히 감소된 불순물 함량을 나타내었다.
구체적으로, L-LT 투입 후 혼합물 내 L-LT의 비율이 60중량% 이상으로 높을 경우, TEA, FA 또는 Tri-n-octylamine을 추출 용매로 사용한 실시예 1, 2, 4, 5, 7, 및 8는, EtOH 또는 1,4-디옥산을 추출용매로 사용한 비교예 1, 2, 4 및 5와 비교하여 동등 수준 이상의 우수한 L-LT 추출 선택도를 나타내었다.
또, L-LT 투입 후 혼합물 내 L-LT 함량이 60% 미만, 구체적으로 55% 로 낮은 경우, 종래 추출 용매인 EtOH는 L-LT 추출 선택도가 86.547%로 낮아진 반면, TEA 및 Tri-n-octylamine는 추출 선택도가 각각 92.045% 및 92.884%로 여전히 높은 L-LT 추출 선택도를 나타내었다.
한편, 추출 용매로서 FA를 사용한 실시예 6의 경우, L-LT 추출 선택도가 66.069%로, EtOH를 사용한 비교예 3 보다도 낮은 L-LT 추출 선택도를 나타내었다. 그러나, FA를 이용한 락타이드 라세미체의 분리시 생성되는 불순물의 양은 0.928%인 반면, EtOH를 이용한 락타이드 라세미체의 분리시 발생되는 불순물의 함량이 5.227%로 현저히 높았다. 이로부터 L-LT 함량이 낮을 경우, 추출 용매로서 FA 사용시 EtOH에 비해 L-LT 추출 선택도는 다소 낮지만, 불순물 발생량을 현저히 감소시킬 수 있기 때문에, 보다 더 고순도로 L-LT를 수득할 수 있음을 알 수 있다.
또, 도 2 내지 4에서의 GC 분석 그래프에 나타난 바와 같이, TEA를 사용한 실시예 3은 GC 분석 그래프에서 L-LT 및 D-LT 이외의 피크가 존재하지 않았다. 반면, EtOH 용매를 사용한 비교예 3의 경우 GC 분석 그래프에서 L-LT 및 D-LT 이외에 unknown peak가 관찰되었으며, 이로부터 가수분해 등 락타이드의 부반응 가능성을 확인하였다.
또, FA를 사용한 실시예 6의 경우에도, GC 분석 그래프에서 retention time-10분 이상의 부분에서 극히 작은 meso-LT 피크가 관찰되었으며, 이로부터 부반응이 존재함을 확인하였다. 그러나 그 비율이 극히 낮아, 발생되는 부반응 생성물의 함량 또한 극히 작았다.
Claims (11)
- 락타이드 라세미체에 L-락타이드를 투입하고 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 및
상기 혼합물에 추출 용매를 투입하여, 상기 락타이드 라세미체로부터 L-락타이드를 선택 추출하는 단계;를 포함하며,
상기 추출 용매는 아민계 화합물 또는 아미드계 화합물을 포함하는,
락타이드 라세미체의 분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 추출 용매는 액상이며, 융점이 25℃ 이하이고, 비점이 80℃ 이상인 극성 용매인,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 추출 용매는 비키랄성 화합물인,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아민계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 3차 아민인,
분리방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R11 내지 R13은 각각 독립적으로 C1-20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.
- 제1항에 있어서,
상기 아민계 화합물은 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리n-프로필아민, 트리n-부틸아민, 트리n-옥틸아민, 트리도데실아민, 트리옥타데실아민, 트리이소프로필아민, 트리이소부틸아민, 트리t-부틸아민, 트리스(2-에틸헥실)아민, N,N-디메틸옥틸아민, N,N-디메틸도데실아민, N,N-디메틸-n-옥타데실아민, 또는 N,N-디에틸도데실아민인,
분리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아민계 화합물은 트리에틸아민, 또는 트리n-옥틸아민인,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아미드계 화합물은 포름아미드, 또는 디메틸아세트아미드인,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 추출 용매는 상기 혼합물내 존재하는 L-락타이드 1중량부에 대하여 1 내지 10중량부로 사용되는,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 L-락타이드는 락타이드 라세미체 100 중량부에 대하여 10 내지 70 중량부의 양으로 투입되는,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 L-락타이드는, 상기 혼합물 내 L-락타이드의 함량이 혼합물 총 중량에 대하여 50중량% 초과이고, 80중량% 이하가 되도록 하는 양으로 투입되는,
분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 L-락타이드는, 상기 혼합물 내 L-락타이드의 함량이 혼합물 총 중량에 대하여 50중량% 초과이고, 60중량% 미만이 되도록 하는 양으로 투입되는,
분리방법.
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