KR930005995B1 - Preparation of sterol derivative - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하기 일반식(Ⅰ)의 신규한 4급 암모니움 치환된 스테롤 유도체, 및 스테롤, 또는 에톡시화된 스테롤과 하기 일반식(II)의 4급 암모니움 에폭사이드 염이나 하기 일반식(III)의 4급 암모니움 아민염을 반응시켜 일반식(I)의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to novel quaternary ammonium substituted sterol derivatives of general formula (I) and sterols or quaternary ammonium epoxide salts of ethoxylated sterols with general formula (II) It relates to a method for preparing a compound of formula (I) by reacting a quaternary ammonium amine salt.
상기 식들중 Q는 강무기산의 음이온으로 Cl, Br 또는 I이고, R1, R2, R3는 서로 같거나 다른 탄소수 18개 이하인 알킬기 또는 올레핀이며, t는 Q의 원자가이고, n은 1에서 50까지의 정수를 나타내고, Rst는 스테롤 골격구조를 나타낸다.Wherein Q is an anion of the strong inorganic acid Cl, Br or I, R 1 , R 2 , R 3 is an alkyl group or olefin having 18 or less carbon atoms, the same or different, t is the valence of Q, n is 1 An integer up to 50 is shown, and Rst represents a sterol skeleton.
스테롤은 지질의 성분으로서 조직을 구성하는 주요한 역할을 하고 있다. [참조 : Albert L. Lehninger. "Principles of Biochemistry" Worth Publishers, Inc., p. 304(1982)]Sterols play a major role in the organization of lipids. [See Albert L. Lehninger. "Principles of Biochemistry" Worth Publishers, Inc., p. 304 (1982)]
최근 양모의 내부지질(internal lipids)들의 스테롤 분획(fraction)에서 두가지 주요한 성분인 콜레스테롤과 그것의 전구물질인 데스모스테롤(콜레스타-5,24-디엔-3β-올)이 발견되어 보고된 예도 있다. [참조 : Dougles J. Gale, Raymond I. Logen, and Donald E. Rivett, Textile Research Journal, p. 539-542, (Sept 1987)]In recent years, two major components of cholesterol and its precursor, desosterol (cholester-5,24-diene-3β-ol), have been found in the sterol fraction of internal lipids in wool. have. See: Dougles J. Gale, Raymond I. Logen, and Donald E. Rivett, Textile Research Journal, p. 539-542, (Sept 1987)]
스테롤은 생체내에 존재하는 자연물로서 여러가지 생물학적으로 중요한 작용을 하고 있으며, 이들을 화장품의 외용제에 첨가해서 사용했을때 피부나 모발에 대한 안전성이 우수하고, 또한 피부나 모발에 탄력부여등의 효과가 좋은 것으로 알려져 있으며, 이들의 일부는 이미 상품화 되어 있으며, 그것은 스테롤 자체로 이용되기도 하고 스테롤의 수산기를 에톡시화하여 수용성을 증대시킨 구조로 바꾸어서 이용하기도 한다(상품예, Generol 122, Generol 122E-25, Generol 122E-16, Generol 122E-5 ; 모두 Henkel 사 제품).Sterol is a natural substance present in vivo, and it has various biologically important functions. When it is used in cosmetics, it is excellent for skin and hair, and also has good effect on elasticity of skin and hair. Some of these are already commercialized, and they are either used as sterols themselves or by converting the sterol hydroxyls into ethoxylated structures to increase water solubility (eg, Generol 122, Generol 122E-25, Generol 122E). -16, Generol 122E-5; all manufactured by Henkel.
양이온 계면활성제가 인체의 모발이나 피부의 표면과 같이 통상의 조건에서 음전하를 띠는 기질과 강한 부착성을 나타낸다는 사실은 이미 잘 알려져 있다. [참조 : "Surfactants in Cosmetics", Vol.16, Marcel Dekker, 1985, p. 285-287]It is well known that cationic surfactants exhibit strong adhesion to negatively charged substrates under normal conditions, such as the surface of human hair or skin. [Surfactants in Cosmetics], Vol. 16, Marcel Dekker, 1985, p. 285-287]
4급 암모니움 화합물이 컨디셔닝 샴푸등의 모발제품에서 이용된 예는 많으며, 많은 문헌에서 그 효과가 입증되어 있다. (참조 : XIth IFSCC Congress, Barcelona, 1986, Vol. I, p 335-369 ; Edward J. Murphy, Soap/Cosmetics/Chemical Specialities, p 38-40, Feb. 1980 ; Anthony M Schwartz and James W. Perry "Surface Active Agents" Interscience Publishers, Inc., New York, 151-200, 1949]There have been many examples of the use of quaternary ammonium compounds in hair products such as conditioning shampoos, and the literature has demonstrated their effectiveness. (Reference: XIth IFSCC Congress, Barcelona, 1986, Vol. I, p 335-369; Edward J. Murphy, Soap / Cosmetics / Chemical Specialities, p 38-40, Feb. 1980; Anthony M Schwartz and James W. Perry " Surface Active Agents "Interscience Publishers, Inc., New York, 151-200, 1949]
대부분 상품화된 4급 암모니움염들은 양으로 하전된 4급 질소원자에서 나타나는 성질에 근본을 두고 있으며, 이것은 4급화된 양이온이 음으로 하전된 표면, 예를 들면 피부나 모발등의 표면에 흡착되게 해준다.Most commercialized quaternary ammonium salts are based on the properties found in positively charged quaternary nitrogen atoms, which allow quaternized cations to be adsorbed on negatively charged surfaces such as skin or hair. .
4급 암모니움 염의 흡착성이나 부착성을 물에 대한 용해도가 작아질 수록 증가하고, 양이온성 소수성부분(cationic hydrophobe)의 분자량이 클수록 증가한다.[참조 : K. Ohbu, T. Tamura, N. Mizushima and M. Fukuda, Colloid & Polymer Si., 264, p.798-802(1986)]Adsorption or adhesion of the quaternary ammonium salts increases with decreasing solubility in water, and increases with higher molecular weight of cationic hydrophobe (see K. Ohbu, T. Tamura, N. Mizushima). and M. Fukuda, Colloid & Polymer Si., 264, p. 798-802 (1986)].
본 발명의 신규한 4급 암모니움 치환된 스테롤 유도체는 상기 스테롤 또는 스테롤을 에톡시화한 화합물에 4급 암모늄기를 도입시킨 양이온성 계면활성제로 피부나 모발과 같은 폴리펩티드 기질에 대해 강한 부착성을 갖는다.The novel quaternary ammonium substituted sterol derivatives of the present invention are cationic surfactants incorporating quaternary ammonium groups in the sterols or sterolized ethoxylated compounds and have strong adhesion to polypeptide substrates such as skin or hair.
종래의 4급 암모니움염들이 대부분 알킬 4급 암모니움염 또는 디알킬 4급 암모니움염인데 반하여, 본 발명의 화합물은 천연물질로서 피부안전성이 우수하다고 알려진 스테롤과 스테롤 유도체에 4급 암모늄기를 도입시켜, 알킬 4급 암모니움염이나 디알킬 4급 암모니움염에 비해 피부 안전성이 우수하다.While conventional quaternary ammonium salts are mostly alkyl quaternary ammonium salts or dialkyl quaternary ammonium salts, the compounds of the present invention are introduced by introducing quaternary ammonium groups into sterols and sterol derivatives known to have excellent skin safety as natural substances. Skin safety is superior to quaternary ammonium salts or dialkyl quaternary ammonium salts.
최근에는 콜레스테롤의 4급 암모니움 유도체를 제조하여 이를 중합성 및 비중합성 액정의 합성에 이용한 예도 있다. [참고문헌 : S.K. Abid and D.C. Sherrington, Ploymer Communications, 1987, Vol 2, January p. 16-19 ; Iwhan Che and Kwang-Choon Chung, Macromolecules, 1984, 17, p 2935-2937]Recently, quaternary ammonium derivatives of cholesterol have been prepared and used in the synthesis of polymerizable and nonpolymerizable liquid crystals. [Reference: S.K. Abid and D.C. Sherrington, Ploymer Communications, 1987, Vol 2, January p. 16-19; Iwhan Che and Kwang-Choon Chung, Macromolecules, 1984, 17, p 2935-2937].
그러나 위의 콜레스테롤의 4급 암모니움 유도체는 본 발명의 화합물과는 달리 4급 암모니움기가 에스테르 결합에 의해 연결되어 있으며, 이것은 분명히 본 발명의 화합물의 결합방식과는 다르다.However, unlike the compounds of the present invention, the quaternary ammonium derivatives of the above cholesterol are quaternary ammonium groups linked by ester bonds, which is clearly different from the method of combining the compounds of the present invention.
본 발명의 4급 암모니움 치환된 스테롤 유도체 제조에 이용되는 스테롤에는 동물 세포막에서 발견되는 콜레스테롤, 라노스테롤이 있으며 식물세포막에서 발견되는 다른 여러 스테롤이 있다.Sterols used in the preparation of the quaternary ammonium substituted sterol derivatives of the present invention include cholesterol and lanosterol found in animal cell membranes and several other sterols found in plant cell membranes.
동물 세포막에서 발견되는 콜레스테롤은 적혈구, 간, 세포질로 둘러싸인 신경세포들과 같은 진핵세포들의 원형질 막들에 많이 함유되어 있으나 원핵체들에는 존재하지 않으며, 구조적으로 볼 때 C-3에 알콜성 수산기를 갖고 있는 것이 특징이다.Cholesterol, found in animal cell membranes, is found in the plasma membranes of eukaryotic cells such as red blood cells, liver and cytoplasmic neurons, but not in prokaryotes, but structurally has alcoholic hydroxyls on C-3. It is characteristic that there is.
콜레스테롤은 인리피드와 더불어 세포막을 구성하고 있으며 신경조직의 미엘린피막(myelin sheath)의 구성에도 관여한다. [참고문허 : J. Invent Dermatol, 88, 709-713 (1987)] 또한 라노스테롤(lanosterol)은 양모지(wool fat)의 비검화부에 많이 함유되어 있으며 이의 구조식(III)은 다음과 같다.Cholesterol, along with inlipid, forms the cell membrane and is involved in the formation of the myelin sheath of nerve tissue. [Reference: J. Invent Dermatol, 88, 709-713 (1987)] Lanosterol is also contained in the non-glycine part of wool fat and its structural formula (III) is as follows.
식물세포막에서 발견되는 피토스테롤로서는 스티그마스테롤(Stigmasterol), 시토스테롤(Sitosterol) 및 캄페스테롤(Compesterol)등이 있으며 그들의 구조는 아래와 같다. 소위 말하는 피토스테롤(Phytosterol)은 고등 식물의 어디에나 존재하며, 이들 스테롤류가 대부분이다.Phytosterols found in plant cell membranes include Stigmasterol, Sitosterol and Campesterol, and their structures are as follows. The so-called phytosterols are present everywhere in higher plants, most of which are sterols.
세가지 스테롤 사이의 주요한 차이점은 스테롤 골격의 C-17 탄소에 붙어있는 곁가지에서 발견된다.The main difference between the three sterols is found in the side branches attached to the C-17 carbons of the sterol skeleton.
콜레스테롤 분자는 C-3에 -OH기를 가지고 있으며 이것은 극성머리 부분기가 된다.Cholesterol molecules have an -OH group on C-3, which becomes a polar head group.
분자는 다른부분은 비교적 고정된 비극성구조이다.The molecule is a non-polar structure that is relatively fixed elsewhere.
4개의 고리는 강직하므로 콜레스테롤의 존재는 막의 유동성을 저하시킨다.Since the four rings are rigid, the presence of cholesterol reduces the fluidity of the membrane.
히드록시기는 극성부분을 구성하며, 분자의 나머지 부분은 소수성이다.Hydroxy groups make up the polar moiety and the remainder of the molecule is hydrophobic.
본 발명의 목적물인 일반식(I)의 화합물의 제조방법은 다음과 같다.The manufacturing method of the compound of general formula (I) which is the objective of this invention is as follows.
A) 상기 구조식(III) 또는 구조식(IV) 내지 (VI)의 화합물에서 선택한 피토스테롤을 일반식(II)의 4급 암모니움 에폭사이드와 반응시키거나 상기 구조식(IV), (V) 및 (VI)화합물의 수산기 n개 만큼 에톡시화된 화합물(n : 1-50의 정수)(상품예 : Henkel사의 Generol 122 E-5, Generol 122 E-16, Generol 122 E-25등)에 4급 암모니움에폭사이드를 수산화나트륨 존재하에 반응시켜 에테르 결합을 형성하게 하고 필요하다면 겔 크로마토그래피로서 미반응 물질을 제거하여 일반식(I)의 화합물을 제조한다.A) reacting a phytosterol selected from the compounds of formula (III) or formulas (IV) to (VI) with the quaternary ammonium epoxide of formula (II) or the above formulas (IV), (V) and (VI) Class 4 ammonium in compounds ethoxylated by n hydroxyl groups of the compound (an integer from n: 1-50) (product examples: Generol 122 E-5, Generol 122 E-16, Generol 122 E-25, etc., from Henkel) Epoxides are reacted in the presence of sodium hydroxide to form ether bonds and, if necessary, unreacted material is removed by gel chromatography to prepare compounds of formula (I).
B) 본 발명의 반응물질로 사용한 일반식(II)의 4급 암모니움 에폭사이드는 아래와 같은 반응에 의하여 만들 수 있다.B) The quaternary ammonium epoxide of general formula (II) used as the reactant of the present invention can be prepared by the following reaction.
본 발명의 4급 암모니움-치환된 스테롤 유도체는 샴푸, 헤어린스, 헤어트리트먼트, 크림, 로션, 콤펙트, 화운데이션등에 사용될 수 있고 특히 샴푸, 헤어린스 및 헤어트린트먼트와 같은 두발화장품에서 컨디셔닝 효과를 나타내는데 극히 유효하다. 이하 본 발명의 제제예를 설명한다.The quaternary ammonium-substituted sterol derivatives of the present invention can be used in shampoos, hair rinses, hair treatments, creams, lotions, compacts, foundations and the like, and especially in hair cosmetics such as shampoos, hair rinses and hair treatments. It is extremely effective to indicate. Hereinafter, preparation examples of the present invention will be described.
[제제예 1][Example 1]
제조방법 : 원료 1-6 및 10을 혼합 후 70℃로 가열 교반후 원료 7-9에 넣고 교반후 냉각한다.Preparation Method: After mixing the raw materials 1-6 and 10, and heated to 70 ℃ and stirred into the raw material 7-9 and cooled after stirring.
[제제예 2][Example 2]
제조방법 : 원료 2-6 을 혼합 후 65℃로 가열 교반후 원료 1-7, 10을 가하고 유화후 30℃로 냉각한다.Preparation Method: Raw materials 2-6 were mixed, heated to 65 ° C., stirred, raw materials 1-7 and 10 were added, and emulsified and cooled to 30 ° C.
[제제예 3][Example 3]
제조방법 : 원료 1-9를 실온에서 가하고 교반한 후 여과한다.Preparation Method: Raw Material 1-9 was added at room temperature, stirred, and filtered.
본 발명의 4급 암모니움-치환된 스테롤 유도체의 제조방법을 아래 실시예에 기재한다.The preparation of the quaternary ammonium-substituted sterol derivatives of the present invention is described in the Examples below.
[실시예 1]Example 1
콩기름으로 부터 얻어진 피토스테롤(상품명 : Generol 122, Henkel사) 6g을 35㎖의 이소프로필 알콜에 넣고, 17.5g의 2,3-에폭시프로필디메틸 도데실암모니움 클로라이드 용액(68% 수용액)을 천천히 가하고 온도를 40℃로 올리고 45% 수산화나트륨 약 0.6㎖를 천천히 가한 후 59℃에서 12시간 동안 반응을 진행시킨다. 반응이 종결된 후 0.03mol의 염산을 서서히 가하여 용액의 pH를 7.0으로 맞춘다. 진공회전 증발기로서 적당히 농축후 이소프로필 알콜을 과량 가하고 방치하면 침전이 생긴다. 여과하여 침전물을 걸러내고, 다시 회전 증발기로서 증발시킨다. 녹일 수 있는 최소량의 메탄올에 녹인 후 세파덱스 LH-20컬럼에 의해 메탄올을 용출액으로 하여 겔 크로마토그래피하여 정제한다. 정제 생성물이 함유된 주요분획들을 수집한 후 회전증발기로서 증발시켜 건조하여 약 6.9g의 생성물을 얻었다.6 g of phytosterol (trade name: Generol 122, Henkel) obtained from soybean oil was added to 35 ml of isopropyl alcohol, and 17.5 g of 2,3-epoxypropyldimethyl dodecylammonium chloride solution (68% aqueous solution) was slowly added thereto. After raising to 40 ℃ slowly add about 0.6ml of 45% sodium hydroxide and proceed the reaction for 12 hours at 59 ℃. After the reaction is completed, 0.03 mol of hydrochloric acid is slowly added to adjust the pH of the solution to 7.0. Concentration as a vacuum rotary evaporator, after addition of isopropyl alcohol in excess, leaving a precipitate. The precipitate is filtered to filter and evaporated again with a rotary evaporator. After dissolving in the minimum amount of methanol that can be dissolved, the resultant is purified by gel chromatography using Sephadex LH-20 column as methanol as an eluent. The main fractions containing the purified product were collected and then evaporated to dryness by rotary evaporator to yield about 6.9 g of product.
[실시예 2]Example 2
콩기름으로부터 얻어진 피토스테롤(상품명 : Generol 122, Henkel 사) 6g을 40㎖의 이소프로필 알콜에 넣고 교반해 주면서 22.4g의 2,3-에폭시프로필 디메틸 올레일 암모니움 클로라이드 용액 (67%-수용액)을 천천히 가하고 온도를 45℃까지 올린 후 45% 가성소다용액 0.8㎖을 서서히 첨가한 다음 55℃에서 15시간 동안 반응을 진행시킨다. 반응이 종결된 후 아세트산으로 용액의 pH를 6.8에 맞춘다. 진공회전 증발기로 농축시킨 다음 과량의 이소프로필 알콜을 가하고, 12시간 동안 방치해 두면 침전물이 생긴다. 여과하여 침전물을 걸러내고 진공건조 한다.Add 6 g of phytosterol (trade name: Generol 122, Henkel) obtained from soybean oil to 40 ml of isopropyl alcohol and stir 22.4 g of 2,3-epoxypropyl dimethyl oleyl ammonium chloride solution (67% aqueous solution) slowly After the temperature was raised to 45 ° C., 0.8 ml of 45% caustic soda solution was slowly added, followed by reaction at 55 ° C. for 15 hours. After the reaction is completed, the pH of the solution is adjusted to 6.8 with acetic acid. Concentrate on a vacuum rotary evaporator, add excess isopropyl alcohol and leave for 12 hours to form a precipitate. Filter, filter out the precipitate and dry in vacuo.
이하 실시예 1과 같은 방법으로 정제하여 약 7.1g의 고체생성물을 얻었다.Purified in the same manner as in Example 1 below to obtain about 7.1 g of a solid product.
[실시예 3]Example 3
분주갈대기와 마그네틱스텔러(magnetie stirrer)가 있는 반응용기에 PEG-25 피토스테롤(상품명 : Generol 122 ES 25, Henkel 사) 10g을 40℃로 데워진 물 80㎖에 넣고 녹인 후 서서히 교반과 함께 0.01mol의 2,3-에폭시 프로필트리메틸암모늄 클로라이드와 20%의 NaOH 0.1㎖를 첨가하고 55℃에서 5시간동안 교반을 하면서 반응을 진행시켰다. 반응이 종결된 후 아세트산을 가하여 반응용액의 pH를 6.8-7.0에 맞춘다.10 g of PEG-25 phytosterol (trade name: Generol 122 ES 25, Henkel Co., Ltd.) was dissolved in 80 ml of warmed water at 40 ° C in a reaction vessel with a fertilizer reed and a magnetie stirrer. 2,3-epoxy propyltrimethylammonium chloride and 0.1 ml of 20% NaOH were added, and the reaction proceeded with stirring at 55 ° C. for 5 hours. After the reaction is completed, acetic acid is added to adjust the pH of the reaction solution to 6.8-7.0.
반응혼합물을 감압농축한 다음 이소프로필 알콜 1리터를 가하고 가만히 두면 침전물이 생긴다.The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, and then 1 liter of isopropyl alcohol was added and left to stand to form a precipitate.
침전물을 여과하여 제거하고, 여과액을 진공건조하여 엷은 노란색의 고체 혼합물을 얻었다.The precipitate was filtered off and the filtrate was dried in vacuo to give a pale yellow solid mixture.
정제를 위해 세파덱스 G-15컬럼에 의해 물을 용출액으로 하여 크로마토그래피시키고, 생성물이 함유된 분획들을 모은 뒤 진공증발시켜 약 9.2g의 생성물을 얻었다.For purification, water was chromatographed with Sephadex G-15 column as eluent, and the fractions containing the product were collected and vacuum evaporated to yield about 9.2 g of product.
[실시예 4]Example 4
이소프로필 알콜 20-30㎖에 폴리에톡실레이티드 콜레스테롤(E.O.=5) 15.8g(0.026몰)을 넣고 교반하면서 10% NaOH 0.2㎖를 주입한 후 30℃로 승온하여 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모니움 클로라이드(70% 수용액)용액 8.44g(0.039몰)을 천천히 적가한다.15.8 g (0.026 mol) of polyethoxylated cholesterol (EO = 5) was added to 20-30 ml of isopropyl alcohol, 0.2 ml of 10% NaOH was injected with stirring, and the temperature was raised to 30 ° C. to give 2,3-epoxypropyltrimethyl. 8.44 g (0.039 mol) of ammonium chloride (70% aqueous solution) are slowly added dropwise.
원료투입 완료 후 50-55℃에서 5시간 유지하고, 그 후 초산 0.156㎖로 중화한 후 다시 30분 동안 유지시킨 후 과량의 이소프로필 알콜을 가하면 결정이 석출되기 시작한다. 여액은 제거하고, 얻어진 생성물을 40-50℃ 진공건조기에서 약 8시간 동안 건조하여 약 17.6g의 생성물을 얻었다.After completion of the raw material input, the mixture is kept at 50-55 ° C. for 5 hours, then neutralized with 0.156 ml of acetic acid and then maintained for another 30 minutes, after which excess isopropyl alcohol starts to precipitate. The filtrate was removed and the resulting product was dried in a 40-50 ° C. vacuum dryer for about 8 hours to yield about 17.6 g of product.
[실시예 5]Example 5
이소프로필 알콜 20-30㎖에 폴리에톡실레이티드 콜레스테롤(E.O.=20) 25.08g(0.026몰)을 넣고 교반하면서 10% NaOH 0.2㎖를 주입한 후 30℃로 승온하여 2,3-에폭시프로필트리메틸 암모니움 클로라이드(70% 수용액)용액 8.44g(0.039몰)을 천천히 적가한다.25.08 g (0.026 mol) of polyethoxylated cholesterol (EO = 20) was added to 20-30 ml of isopropyl alcohol, 0.2 ml of 10% NaOH was injected with stirring, and the temperature was raised to 30 ° C. to give 2,3-epoxypropyltrimethyl. 8.44 g (0.039 mol) of ammonium chloride (70% aqueous solution) are slowly added dropwise.
원료투입 완료 후 50-55℃에서 5시간 유지하고, 그 후 초산 0.156㎖로 중화한 후 다시 30분 동안 유지시킨 후 과량의이소프로필 알콜을 가하면 결정이 석출되기 시작한다. 여액은 제거하고, 얻어진 생성물을 40-50℃의 진공건조기에서 약 8시간 동안 건조하여 약 32.55g의 생성물을 얻었다.After completion of the raw material input, the mixture is kept at 50-55 ° C. for 5 hours, then neutralized with 0.156 ml of acetic acid and then maintained for another 30 minutes, after which an excessive amount of isopropyl alcohol starts to precipitate. The filtrate was removed and the resulting product was dried in a vacuum dryer at 40-50 ° C. for about 8 hours to yield about 32.55 g of product.
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