KR950004898B1 - 모라노린 유도체의 제법 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 하기 일반식(III)으로 표시되는 글루코실 모라노린 유도체의 결정의 새로운 제조 방법에 관한 것이다.
[상기 식중, R은 수소 또는 저급알킬을 표시한다.]
또, 본 발명의 (III)의 화합물에 있어서 R은 저급 알킬로서는 바람직하기로는 탄소수 1-5의 측쇄 또는 직쇄 알킬을 들 수 있다.
본 발명의 화합물[III]은 당 부하(負荷)시에 있어서 우수한 혈당 상승 억제 작용들이 있고, 의약품, 예를들면 당뇨병 치료약으로서 극히 유용하다.(일본국 특개소 56- 081595호 공보 등).
본 발명의 화합물[III]을 제조하려면 다음과 같은 방법이 사용되고 있었다.
우선 하기 일반식[I]로 표시되는 모라노린 유도체와 사이클로덱스트린 또는 가용성전분을 함유하는 수용액에 사이클로덱스트린 글리코실 트랜스퍼라제(EC 2.4.1.19 , cyclo-dextrin glycosyltransferase)를 작용시켜서, 상기 일반식[III] 및 하기 일반식[II]로 표시되는 올리고글루코실 모라노린 유도체의 혼재물을 제조한다.
[식중, R은 상기와 동일함]
[식중, R은 상기와 동일함, n는 1-20의 정수를 표시한다.]
보통 이 반응액 중에는 목적화합물인 [III]이외에 미반응의 [I] 및 [II]가 함유된다. 반응액중 이들의 조재비율은 그 반응조건에 따라 당연히 변화되나, 의약품으로는 단일품이라야 하기 때문에 이 혼합물중에서 [III]만을 선택적으로 정제하는 방법이 필수적인 공정이었다.
본 발명자 등의 연구에 의하면 이 혼재물에 글루코 아밀라제(α-1,4 글루칸 글루코하이드로라제 EC 3.2.1.3)을 작용시키므로써 [II]를 [III]으로 극히 좋은 수율량으로 변환할 수가 있었다(일본국 특개소 57-058890호 공보). 상기 방법은 우수한 제조방법임에는 틀림없으나 상기 글루코아밀라제를 반응시킨 후의 혼재물에는 아직 미반응의 [I]이 함유되어 있고, 또 반응조건에 따라서는 미량의 [II]가 함유되어 있었다.
이와 같이 얻어진 반응액중에서 목적화합물을 얻기 위해서는 종래 세파덱스 등의 분자량 분획, 리크로프렙 CN(lichroprep CN(등록상표) Nerck CO.) 또는 마이크로 본다팩-NH2(μ Bonda Pak-HN2(등록상표) Water CO.)등의 역상계(逆相系)의 컬럼크로마토그래피 등의 방법에 따라야만 했으나, 이들의 컬럼조작에 의한 단리 공정으로는 많은 시간과 경비가 필요하고 기술적인 곤란성을 지니고 있었다.
본 발명에 관한 [III]을 [III] 및 [I]의 혼재물로부터 결정의 형태로 얻어, 또는 [III], [II] 및 [I]의 혼재물로부터 결정의 형태로 얻는 수단은 본래적으로는 올리고당의 혼재물로부터 특정의 당을 얻는 수법과 동일한 것으로 볼 수 있으나 일반적으로 당의 분별 결정은 대단히 어렵고, 예를들면 글루코오스, 말토오스, 말토트리오스의 혼재물로부터 말토오스만을 상기와 같은 분별결정법으로 결정으로서 얻는 것은 불가능하다는 것을 알고 있다.
당의 혼재물 중에서 단당을 정제하기 위해서는 지금까지는 예를들어 세파덱스 컬럼크로마토그래피 등에 의하여 단당류 등을 분리하거나, 카본컬럼 크로마토그래피에 의하여 분리하거나 또는 알칼리 금속형 또는 알칼리토류 금속형 강산성 양이온 교환 수지의 컬럼크로마토그래피에 의한 방법 등을 취할 수가 있었으나, 어떻든 극히 번잡한 처리를 필수적으로 거쳐야 했었다.
상기의 종래기술의 인식하에 본 발명자 등은 ① [I], [III] 및 [II]의 혼재물 중으로부터 수율량이 양호하고 [III]만을 선택적으로 정제하는 일. ② [III]의 정제시에는 일정한 품질을 유지할 수 있는 형태로 얻을 수가 있다. 위의 두가지 점에 유의하여 예의 연구를 한 결과 극성용매의 성질을 이용하는 독특한 분별결정법을 적용하므로써 일정한 성과를 얻어, 이 기술에 대해서 먼저 특허출원했다(일본국 특원소 59-237326호).
본 발명자 등은 본 발명을 완성한 후로 또한 본 발명에 관련되는 기술의 향상에 예의 노력하는 과정에서 요행이지만, 놀라운 효과를 발휘하는 본 발명에 도달한 것이다.
본 발명의 요지는, 상기 [I], [III] 및 [II]의 혼재물을 극성용매에 용해하여 여기에 아릴설폰산류를 그대로 또는 적당한 극성용매(예를들면, 메탄올 등)에 용해하여 첨가한 후에 형성되는 결정을 얻는데에 있다.
상기 방법은 용매중에 아릴설폰산류를 첨가하므로써 본 발명에 관한 [III]의 화합물이 일정한 극성용매 중에 혼재하는 [I] 및 [II]보다도 먼저 결정이 생성된다는 본 발명자 등이 처음 발견한 물리화학적 신규의 발견에 따른 것이다.
본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 관한 극성용매로서는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 물과 혼합이 가능한 모든 용매를 단독으로 또는 혼합해서 사용할 수가 있다.
본 발명에 관한 아릴설폰산류로서는 치환 또는 무치환의 벤젠설폰산 이외에 알킬로 치환되거나 또는 무치환의 2환성, 3환성의 아릴설폰산을 들 수 있으나 그 중에서도 특히 치환 또는 무치환의 벤젠설폰산이 좋다.
이와 같은 아릴설폰산류로서는 예를들면 벤젠 설폰산, 파라톨루엔 설폰산, 2,4-디메틸벤젠 설폰산 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서 보통의 분별결정법과는 달리, 용매에 용해한 후의 온도의 상승 또는 하강 등의 조작을 하지 않고 목적을 이룰 수 있다. 일반적으로 [III]은 산성조건하에서는 열에 의하여 분해되기 쉽고 [I]로 복귀하는 성질이 있으므로 이것은 본 발명의 최대의 이점중 하나이다.
본 발명의 실시에 있어서, 예를들어 상기 [I], [III] 및 [II]의 혼재물을 상기 극성용매 중에 가열하고 또는 실온에서 용해시키고, 또는 현탁시킨후 그 다른 극성용매를 첨가하여 용해시킨다. 용해후 온실에 있어서 상기 아릴설폰산류를 첨가한다. 그후는 일정시간 용액을 방치하여 결정을 형성시킨다. 상기 결정은 여과등의 방법으로 채취할 수 있다. 또 결정은 필요에 따라 재결정할 수 있다.
얻은 결정은 예를들면 강염기성 이온 교환수지 등을 사용하는 통상의 방법으로 처리하여 쉽게 아릴설폰산류를 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면 회수율, 순도는 조건에 따라 큰 변동이 있으나 목적화합물인 [III]이 [I], [III] 및 [II]의 혼재물에서 최적의 조건하에서는 1회의 분별결정에 의하여 97.2% 이상의 높은 회수율로, 또한 순도 98.7% 이상의 결정을 얻을 수 있다. 따라서 이 방법을 반복하므로써 순도 99.97%-100%의 순수한 결정을 얻을 수 있다.
본 발명의 방법에 의하면, [III]에 있어서 R이 메틸인 경우가 R이 수소인 경우 보다 회수율이 좋다는 것을 알 수 있다. 따라서, 예를들어 [III]에 있어서 R이 수소인 것을 메틸화해서 R이 메틸인 것을 제조하는 방법에 있어서도 본 발명의 동일한 방법을 적용할 수 있다.
본 발명이 지니는 독특한 효과가 어떠한 기능에 의하여 발생하는지는 반드시 명확하지는 않다. 그러나 본 발명자 등의 새로운 발견에 관한 본 발명의 방법에 있어서, 본 발명에 관한 모라노린 유도체는 용매중에서 본 발명에 관한 아릴설폰산류와 4급 아민염을 생성하는 것으로 생각되므로 이 염의 용매에 대한 용해성에 특이한 차이가 있는 것으로 추정되고, 그 결과가 본 발명의 유용한 효과를 발휘시키는 것으로 생각된다.
본 발명은 또, 목적화합물을 고순도의 결정으로서 얻을 수 있다는 극히 유용한 효과도 지니고 있다. 이로인해 의약품으로서 요구되는 단일 화학품의 취득을 쉽게 극복할 수 있었다.
이하에 실시예를 들어 더욱 상세히 설명한다.
[참고예 1]
(1) 모라노린 8.5g을 소량의 물에 용해하여 6N 염산으로 pH를 5.7로 조정한다. 조정후 물을 첨가하여 50ml로 한다. 1000유닛/ml의 사이클로덱스트린 글리코실트랜스피라제의 조(粗)효소액 2330ml에 α-사이클로덱스트린 34g을 용해하여 이것에 모라노린 수용액을 첨가하여 pH를 5.7로 재조정한다. 40℃에서 2일동안 진탕(振)하여 반응시킨다. 반응액을 원심분리하여 맑은 상청액을 다우엑스 50W×2(H+)의 컬럼(수지량 100ml)에 통과시키고, 염기성 물질을 흡착시킨다. 충분히 수세한 후, 0.5N 암모니아수로 용출하여 용출액을 감압하에 농축건조·고화한다. 올리고글루코실 모라노린의 혼합분말 42.0g을 얻는다.
(2) 상기 올리고글루코실모라노린 분말 42.0g을 소량의 물에 용해하여, 6N의 염산으로 pH를 5.1로 조정한다. 물을 가하여 전용량을 4370ml로 한다. 이것에 글루코아밀라제(生化學工業株式會社製, 30유닛/mg) 250mg을 첨가하여 50℃에서 24시간 교반하여 반응시킨다. 반응액을 여과하고, 여액을 다우엑스 50W×2(H+)(100ml)에 통과시키고, 염기성물질을 흡착시킨다. 충분히 수세한 후 0.5N 암모니아수로 용출하여, 용출액을 활성탄으로 처리한 후 감압하에 농축건조·고화시켜 분말 18.6g을 얻는다.
이것은 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과 모라노린(14%), 4-O-α-D -글루코실모라노린(84%), 4-O-α-D-말토실모라노린(2%)으로 구성되는 혼합물이었다.
또, 고속액체 크로마토그래피의 조건은 이하와 같다.
Sumipax R741(Nucleosil 5NH2, 5μm, 4mm ID×25㎝), 전기용매 : 아세토니트릴-물(65 : 35), 유속 : 1ml/min, RI 검출(애루마 工業株式會社, ERC-7510), 데이타 프로세서(日立製作所製, 655-60).
[참고예 2]
(1) N-메틸모라노린 10g을 소량의 물에 용해하여 3N 염산으로 pH를 5.7로 조정한다. 조정후 물을 첨가하여 50ml로 한다. 물 7550ml에 가용성 전분 640g을 가열 용해하여 40℃까지 냉각한 후 N-메틸모라노린 수용액을 첨가한다. 다시 2000유닛/ml의 사이클로덱스트린글리코실트랜스피라제의 조효소액 400ml를 혼합하여 pH를 5.7로 재조정한다. 40℃에서 2일간 진탕해서 반응시킨다. 반응후 온도를 50℃로 하여 진한 염산으로 pH를 5.7로 조정한 후 글루코아밀라제(글루코자일 AF6) 1g을 첨가하여 50℃에서 24시간 교반하여 반응시킨다. 반응액을 원심분리하여 맑은 상청액을 다우엑스 50 W×2(H+)의 컬럼(수지량 300ml)에 통과시키고 염기성 물질을 흡착시킨다. 충분히 수세한 후 0.5N 암모니아수로 용출하여 용출액을 감압하에 농축건조·고화한 후 메탄올에 용해하여 활성탄으로 처리한 후 감압하에 농축건조·고화하여 분말 16.7g을 얻었다.
이것은 참고예 1과 동일하게 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, N-메틸모라노린(37.2%)의 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린(62.8%)의 혼합물이었다.
[참고예 3]
물 280ml에 가용성전분 24g을 가열 용해하여 이것에, 물 50ml에 1146mg의 N-에틸모라노린을 용해시켜서 pH를 5.7로 조정한 수용액을 첨가한다.
실온까지 냉각한후 2000유닛/ml의 사이클로덱스트린 글리코실 트랜스퍼라제의 조효소액 15ml를 혼합하여 pH를 5.7로 재조정한다. 40℃에서 3일간 진탕하여 반응시킨다. 반응후 진한 염산으로 pH를 5.2로 조정한 후, 글루코아밀라제(글루코자임 AF- 6) 75mg을 첨가하여 50℃에서 24시간 반응시킨다. 반응액을 원심분리하여 맑은 상청액을 다우엑스 50 W×2(H+)의 컬럼(수지량 60ml)에 통과시키고, 염기성물질을 흡착시킨다. 충분히 수세한 후 0.5N 암모니아수로 용출하여 용출액을 감압하에 농축건조·고화한 후 메탄올에 용해하여 활성탄으로 처리한 후 감압하에 농축건조·고화하여 분말 2.3g을 얻었다. 이것은 참고예 1과 동일하게 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과 N-메틸모라노린(19%), 4-O-α-D-글루코실-N-에틸모라노린(81%)의 혼합물이었다.
[실시예 1]
상기 참고예 1에서 얻은 혼합물의 18.6g을 125ml의 에탄올에 가열 용해하여 실온까지 냉각한다. 이것에 파라톨루엔설폰산(P-CH3C6H4SO3H·H2O) 13.5g을 첨가한다. 아세톤 125ml를 첨가하여 5℃로 3일간 방치한다. 생성된 결정을 여과하여 수정하고, 냉에탄올로 살짝 세정한다. 건조해서 결정 11.3g을 얻는다. 회수율 72.8%.
얻은 결정을 실리카겔 박층(薄層)크로마토그래피(메르크社製 Art. 5554, 전개용매는 n-프로판올 : 진한 암모니아수 : 물=6 : 2 : 1, 과망간산 칼륨수용액으로 발색)로 분석한 결과, 결정은 단일의 4-O-α-D-글루코실모라노린의 파라폴루엔 설포네이트(Rf=0.26)인 것을 확인했다.
이것을 감압하에 70℃로 10시간 건조한 후 물성치를 측정했다.
융점 127~131℃
(C19H31NO12S)
계산치(%) : C ; 45.87, H ; 6.28, N ; 2.82.
실측치(%) : C ; 45.50, H ; 6.71, N ; 2.67.
상기 결정을 물에 용해하여 강염기성 이온 교환 수지 암바라이트 IRA-410 (OH-)로 처리하여 파라톨루엔설폰산을 제거한 후, 상기 조건으로 고속 액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 99.2%의 4-O-α-D-글루코실모라노린인 것을 확인했다.
이것을 감압하에 70℃에서 10시간 건조한 후 물성치를 측정했다.
원소분석치 : C12H23NO9·0.1H2O
계산치(%) : C ; 44.06, H ; 7.15, N ; 4.28.
실측치(%) : C ; 44.17, H ; 7.54, N ; 4.31.
[실시예 2]
참고예 2에서 얻은 혼합물 1g을 에탄올 30ml에 가열 용해시키고, 벤젠설폰산 (C6H5So3H·H2O) 1.1g을 첨가하여 용해하고, 5℃에서 3일간 방치한다. 생성된 결정을 여과하여 수집하고, 냉에탄올로 살짝 세정한다. 건조시켜 결정 650mg을 얻었다. 회수율 70.7%
얻은 결정을 실리카겔 박층 크로마토그래피(메르크사제 Art.5554, 전개용매는 n-프로판올 : 진한 암모니아수 : 물=6 : 2 : 1, 과망간산 칼륨수용액으로 발색)로 분석한 결과, 결정은 단일의 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린의 벤젠설포네이트 (Rf=0.31)인 것을 확인했다. 이것을 감압하에 80℃에서 10시간 건조시킨 후 물성치를 측정했다.
(C19H31NO12S)
계산치(%) : C ; 45.87, H ; 6.28, N ; 2.82.
실측치(%) : C ; 45.78, H ; 6.52, N ; 2.88.
상기 결정을 물에 용해하여 강염기성 이온 교환 수지 암바라이트 IRA-410 OH-)로 처리하여 벤젠설폰산을 제거한 후 상기의 조건으로 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 99.2%의 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린인 것을 확인했다.
이것을 감압하에 70℃에서 10시간 건조한 후 물성치를 측정했다.
원소분석치 : C13H25NO9
계산치(%) : C ; 46.01, H ; 7.43, N ; 4.13.
실측치(%) : C ; 45.74, H ; 7.60, N ; 4.08.
[실시예 3]
참고예 2에서 얻은 혼합물 5g을 메탄올 200ml에 용해하여 이것에, 파라톨루엔설폰산 4.5g을 메탄올에 용해한 용액을 첨가하여 교반한다. 5℃로 하룻밤을 방치한다. 생성한 결정을 수집하여 냉에탄올로 살짝 세정한다. 건조시켜 결정 4.6g을 얻었다. 회수율 97.2%
상기 결정의 일부(약 100mg)를 취하여 물에 용해하여 강염기성 이온 교환 수지 암바라이트 IRA-410 (OH-) 5ml를 통과시켜서 파라톨루엔설폰산을 흡착제거하여 수세한 후, 통과액, 세액을 감압하에 농축한 후, 상기의 조건으로 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 98.7%의 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린인 것을 확인했다.
다시 본 제품 4.2g을 암바라이트 IRA-410 (OH-) 70ml를 통과시켜 수세한다. 세액을 합하여 감압하에 물을 제거하여 고형물 2.7g을 얻었다. 이것을 메탄올 50ml에 용해하여 이것에, 파라톨루엔설폰산 1.7g을 메탄올 50ml에 용해한 용액을 첨가하여 교반한후 5℃로 하룻밤을 방치한다.
생성된 결정을 수집하여 냉에탄올로 살짝 세정한다. 건조시켜 결정 3.9g을 얻었다.
동일한 조작을 한번 더 반복해서 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린의 파라톨루엔설포네이트 3.6g을 얻었다.
본 제품을 상기와 동일하게 암바라이트 IRA-410 (OH-)로 처리한 후 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 99.97%이었다. 이것을 감압하에 80℃에서 10시간 건조시킨 후 물성치를 측정했다.
(C20H33NO12S)
계산치(%) : C ; 46.96, H ; 6.50, N ; 2.74.
실측치(%) : C ; 46.76, H ; 6.84, N ; 2.66.
[실시예 4]
참고예 2에서 얻은 혼합물 5g을 메탄올 50ml에 용해하여 이것에, 2,4-디메틸벤젠설폰산 6.5g을 50ml의 메탄올에 용해한 용액을 첨가하여 다시 에탄올 100ml를 첨가하여 교반한다. 5℃로 3일간 방치한다. 생성된 결정을 수집하여 냉에탄올로 살짝 세정한다. 건조시켜 결정 3.5g을 얻었다. 회수율 72.0%
본 결정의 일부(약 100mg)를 취하여 실시예 3과 동일하게 하여 암바라이트 IRA-410 (OH-)로 처리하여 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 95.8%의 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린인이었다.
또, 분석을 위하여 본 제품 500g을 취하여 메탄올 7ml와 물 0.4ml를 사용해서 가열 용해하여 실온에서 하룻밤 방치했다. 생성한 결정을 수집하여 건조시켜 결정 330 mg을 얻었다.
이것을 감압하에 70℃에서 10시간 건조시킨 후 물성치를 측정했다.
(C21H35NO12S)
계산치(%) : C ; 47.99, H ; 6.71, N ; 2.67.
실측치(%) : C ; 47.88, H ; 7.04, N ; 2.65.
상기의 조건으로 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 99.8%이었다.
[실시예 5]
참고예 3에서 얻은 혼합물 2.3g을 에탄올 20ml에 용해하여 이것에 파라톨루엔설폰산 1.85g과 메탄올을 첨가하여 감압하에 메탄올을 유거한 후 재차 메탄올 100ml와 에탄올 100ml를 첨가하여 가열 용해한다. 감압하에 농축을 계속하면 결정이 생성되므로 그 단계에서 농축을 중지하여 5℃로 2일간 방치한다. 결정을 수집하여 냉에탄올로 살짝 세정한다. 건조시켜 결정 2.6mg을 얻었다. 회수율 76.0%이었다.
원소분석치 :
계산치(%) : C ; 47.99, H ; 6.71. N ; 2.67.
실측치(%) : C ; 47.75, H ; 7.08, N ; 2.70.
상기 결정의 일부 100mg을 취하여 실시예 3과 동일한 방법으로 강염기성 이온 교환수지 암바라이트 IRA-410 (OH-)로 처리한 후 고속 액체크로마토그래피로 분석한 결과, 순도 99.0%의 4-O-α-D-글루코실-N-에틸모라노린인 것을 확인했다.
이것을 감압하에 70℃에서 10시간 건조한 후 물성치를 측정했다.
원소분석치 : C14H27NO9·2H2O
계산치(%) : C ; 43.18, H ; 8.02, N ; 3.60.
실측치(%) : C ; 43.61, H ; 7.94, N ; 3.93.
[참고예 4]
4-O-α-D-글루코실모라노린 5g을 35% 포름알데히드 13.3g에 용해하여 110℃에서 3시간 환류한다. 반응 후 감압하에 물, 포름알데히드를 유지한 후 메탄올 150ml에 용해하여 아이스 배스(ice bath)중에서 수소화 붕소나트륨 8.8g을 첨가하여 실온에서 하룻방 교반한다. 반응 후 초산 40ml를 첨가한 후 감압하에서 반응액을 농축한 후 감염기성이온 교환수지 암바라이트 IRA-410 (OH-) 200ml를 통과시킨다. 통과액을 강산성 이온교환수지 다우엑스 50 W×2(H+) 200ml를 통과시켜 흡착시킨다. 충분히 수세한 후, 0.5N 암모니아수용액으로 용출한다. 감압하에 용매를 유거하고, 건조시켜 분말 4.5g을 얻는다.
본 제품은 실시예 1과 동일한 방법으로 고속 액체크로마토그래피로 분석한 결과, 미반응의 4-O-α-D-글루코실모라노린(32.9%)과 4-O-α-D-글루코실 -N-메틸모라노린(67.1%)의 혼합물이었다.
[실시예 6]
상기 참고예 4에서 얻은 분말 4.5g을 메탄올 120ml에 용해하여 파라톨루엔설폰산 4g을 첨가하여 실온에서 하룻밤 방치했다. 생성된 결정을 여과하여 수집해서, 건조시켜 결정 5.1g을 얻었다.
본 제품은 상기와 동일하게 하여 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 미반응의 4-O-α-D-글루코실모라노린(1.8%)과 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린(98.2%)의 혼합물이었다.
순수한 품질의 것을 얻기 위하여 재차 이것을 물에 용해하여 강염기성 이온 교환수지 암바라이트 IRA-410 OH-) 50ml를 통과시키고, 수세한 후 통과액과 세액을 합쳐서 감압하에 물을 유거하여 메탄올에 용해하여 파라톨루엔설폰산 2.3g을 첨가하여 실온으로 하룻밤 방치했다. 생성된 결정을 여과하여 수집해서, 건조시켜 4.3g을 얻었다.
본 제품은 상기와 동일하게 하여 고속액체 크로마토그래피로 분석한 결과, 순수한 품질의 4-O-α-D-글루코실-N-메틸모라노린이었다.
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