KR100217846B1

KR100217846B1 - 광학 이성질체 분리에 유용한 베타 시클로덱스트린 유도체

Info

Publication number: KR100217846B1
Application number: KR1019950056719A
Authority: KR
Inventors: 김병억; 우순형
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사; 신현준; 재단법인포항산업과학연구원
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1999-10-01
Anticipated expiration: 2015-12-26
Also published as: KR970042587A

Abstract

본 발명은 β-시클로덱스트린 유도체에 관한 것이며, 보다 상세하게는 광학 이성질체 분리에 유용한 β-시클로덱스트린 유도체에 관한 것으로, 6번 위치의 탄소에 실란기가 도입된 하기 식(Ⅰ)을 갖는 새로운 β-CD 유도체가 제공되며 이는 종래 CGC 컬럼에 고정상으로 사용되는 물질과 혼합하여 라세미 광학활성 물질의 분리에서 CGC 컬럼의 고정상으로 사용된다.

Description

광학 이성질체 분리에 유용한 베타 시클로덱스트린 유도체

제1도는 본 발명에 의한 β-시클로덱스트린 유도체를 이용하여 고리형 알코올 광학 이성질체를 분리한 기체 크로마토그램.

제2도는 본 발명에 의한 β-CD 유도체를 이용하여 페닐기를 갖는 알코올 광학 이성질체를 분리한 기체 크로마토그램.

제3도는 본 발명에 의한 β-CD 유도체를 이용하여 할로겐화 알칸 광학 이성질체를 분리한 기체 크로마토그램.

본 발명은 β-시클로덱스트린(이하, "β-CD라 한다) 유도체에 관한 것이며, 보다 상세하게는 광학 이성질체 분리에 고정상으로 유용한, 알킬실란기를 갖는 β-시클로 덱스트린 유도체 및 그 이용에 관한 것이다.

Angewandte Chemie, 29,pp. 939-1076(1990)등에 의하면 모세관 기체 크로마토그래피(이하, "CGC"라고 한다.)에 고정상으로 β-CD 유도체를 사용하는 경우, 라세미 광학이성질체 뿐만 아니라 구조 이성질체를 용이하게 분리할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 이성질체 분리에 유용한 β-CD와 관련하여 종래 많은 연구가 행하여져 왔다. 그 예로는 미국특허 제5,064,944, 5,154,738 및 5,198,429등을 들수 있다. 상기 특허 제5,064,944 및 5,154,738은 β-CD를 구성하는 클루코스의 2번, 및 6번 탄소위치의 히드록시기를 동일하게 메틸이나 펜틸이나 펜틸에테르로 유체화하고 3번 위치의 히드록시기는 트리플루오로아세틸화한 것으로 순수한 물질이 아닌 이성질체가 섞여있는 혼합물이다.

또한, 상기 특허 제 5,198,429는 β-CD를 구성하는 글루코스의 2번 및 6번 위치의 히드록시기를 모두 펜틸에테르로 유도체화하고 3번 탄소위치의 히드록시기는 아세틸화 혹은 알킬화 한 것으로 순수한 물질이다.

본 발명자는 우수한 광학 선택성을 나타내는 시클로덱스트린 화합물을 얻기위하여 연구를 해온 결과 종래의 시클로덱스트린 유도체와는 화학적 구조가 상이하면서 그 광학선택성이 보다 우수한 새로운 β-CD유도체를 발견하였다.

이에 본 발명의 목적은 새로운 β-CD유도체, 그 제조방법 및 이를 이용한 광학 이성질체 분리방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제1견지에 의하면 하기 식(Ⅰ)의 β-CD유도체 화합물이 제공된다.

본 발명자는 우수한 광학 선택성을 갖는 시클로덱스트린을 얻기 위하여 글루코스의 히드록실기를 여러 가지 치환체로 치환시켜 시험한 결과 상기 식(Ⅰ)의 화합물을 CGC 컬럼의 고정상으로 사용하는 경우 라세미(racemic) 광학활성물질의 분리에 매우 유용하다는 것을 발견하였다.

상기 식(Ⅰ)의 화합물은 글루코스의 2번과 3번 탄소위치의 히드록실기를 에틸화하고 6번 탄소위치의 히드록실기를 tert-부틸디메틸화 시킨 6-tert-부틸디메틸 실릴-2,3,-디메틸베타 시클로덱스트린으로써, 이를 CGC 컬럼에 고정상으로 사용시 라세미 광학 활성물질, 특히 고리형 알킬 알코올 화합물, 페닐기를 갖는 알코올의 광학이성질체 분리에 효과적이다. 상기 고리형 알킬 알코올 화합물로는 2-시클로헥센-1-올, trans-1, 2-시클로헥산디올등을 그리고 할로겐화 알코올 화합물로는 2-브로모부탄, 페닐기를 갖는 알코올로는 sec-펜에틸 알코올, 페닐 에틸프로피오네이트를 들수 있다.

또한 상기 본 발명의 β-CD유도체는 하기 식(1)의 β-CD 화합물과 tert-부틸디메틸실릴 클로라이드를 반응시켜 하기 식(2)의 6-tert-부틸디메틸실릴- β-CD를 얻은 다음 이를 요오드화 에탄올 알킬화반응시켜 얻을 수 있다.

하기 식(2)의 실란유도체를 형성하는 반응은 0℃-실온의 온도범위에서 피리딘과 같은 염기존재하에서 반응을 수행하며, 이때 피리딘은 용매의 역할도 수행한다. 또 또한 상기 알킬화 반응에서는 용매로 디메틸 포름알데히드 혹은 테트라하이드로 푸란을 사용하여 수소화나트륨(NaH) 염기 존재하의 상온에서 알킬화한다.

본 발명의 제2견지에 의하면 상기 방법에 따라 제조된 식(Ⅰ)의 β-CD 유도체 화합물을 이용한 광학 이성질체 분리방법이 제공되며, 이 방법은, 고정상(stationary phase)과 혼합물을 접촉시켜 혼합물로부터 광학이성질체를 분리하는 가스크로마토크레피 분리방법에 있어서, 고정상으로서 상기 식(Ⅰ)의 화합물을 사용함을 특징으로 한다.

이 방법은 광학 이성질체인 고리형 알코올, 페닐기를 갖는 알코올 및 할로겐화 알칸의 분리에 유용하며, 그 구체적 예로는 앞서 기술한 바와 2-시클로헥센-1-올, (trans)-1, 2-시클로 헥산디올, (sec)-펜에틸 알코올, 페닐 에틸 프로피오네이트 및 브로모부탄을 들수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

[실시예 1]

[6-이소프로필디메틸실릴-2,3-디메틸-β-CD(식(Ⅰ)의 화합물)의 제조]

(1) 6-tert-부틸디메틸실릴-β-CD 식(Ⅲ)의 화합물합성

상기 식(Ⅱ)의 β-CD 2.31g을 녹인 피리딘 용액 30에 tert-부틸디메틸실릴클로라이드 2.27gr를 녹인 피린딘 20을 0에서 천천히 가한 후 실온에서 8시간 동안 교반한 다음, 0에서 물 50을 첨가하였다. 이때 생성된 교체를 여과, 건조시키고 남은 교체 혼합물 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용출용매, 메탄올 : 염화메틸렌 = 1:10)로 분리 정제하여 순수한 식(Ⅲ)화합물 (1.2g)을 흰색 고체로 얻었다.

¹H-NMR(300MHz, CDCl₃) : δ0.03(s, 42H), 0.87(s, 63H), 3.50-4.04(m, 42H), 4.86(d, 7H, J=3.3Hz), 5.23(s, 7H), 6.67(s, 7H)

¹³C-NMR(75MHz, CDCl₃) : -5.2, -5.1, 18.3, 25.9, 61.7, 72.6, 73.4, 73.7, 81.8, 102.1ppm

(2) 6-tert-부틸디메틸실릴-2,3-디메틸-β-CD (식(I)의 화합물)의 합성

수소화나트륨(NaH) 120을 디메틸 포름아마이드 5에 녹인 용액에 6-tert-부틸디메틸실릴-β-CD 200을 0에서 첨가하고 상온에서 30분동안 수소 발생이 종결될때까지 교반하였다. 그 후 주사기로 요오드화 에탄 1을 천천히 주입하고 4시간동안 교반하였다. 반응 혼합물에 소량의 메탄올을 가해 반응을 종결시키고 물 20와 에틸아세테이트 20씩 3번 추출하고 감압하에서 농축하였다. 그후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용출 용매, 에틸아세테이트 : 핵산 = 1:10)로 분리 정제하여 무색고체의 표제화합물 150을 얻었다.

¹H-NMR(300MHz, CDCl₃) : δ-0.01(2 x s, 42H) ,0.84(s, 63H), 1.16-1.25(m, 42H), 3.11(dd, 7H,J=3.4Hz, 9.8Hz), 3.48-3.60(m,49H), 4.00(m, 7H), 4.10(m, 7H), 5.18(d, 7H, J=5.6Hz)

¹³C-NMR(75MHz, CDCl₃) : -5.16, -4.77, 15.74, 18.28, 25.94, 62.34, 66.44, 68.67, 72.33, 77.60, 80.16, 80.26, 98.10ppm

[실시예 2]

[β-CD 유도체를 이용한 광학이성질체의 분리]

(1) 모세관 기체 크로마토그래피의 고정상 준비

코팅되지 않은 용융 실리카 모세관 컬럼(fused silica capillary column, 30m x 0.25mm)을 사용하였으며 Alltech사 (미국)에서 구입하였다. 본 발명에 의한 식(Ⅰ)의 β-CD 유도체와 시판되고 있는 폴리 실록산을 1:3 중량비로 혼합한 후, 이를 염화 메틸렌과(CH₂Cl₂)과 노르말 펜탄이 1:1로 혼합된 용액에 0.33가 되도록 녹였다. 상기 폴리실록산은 극성에 따라 OV-1(100메틸 폴리실록산), SE-54(3-5페닐, 1비닐, 94-96메틸 폴리실록산), PS-086(12-15페닐, 7시아노프로필, 86메틸 폴리실록산), OV-1701(7페닐, 7시아노프로필, 86메틸 폴리실록산)등을 들수 있으며, 폴리실록산으로 OV-1701을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 그후 J.Bouche와 M.Verzele가 J.Gas Chromatogr,. 6(1968) 501에 발표한 정적(static) 코팅방법에 따라 상기 용액으로 모세관 컬럼을 코팅하여 고정상을 준비하였다.

(2) 라세미 광학이성질체의 분리

기체 크로마토그래피의 검출기는 불꽃이온화 검출기(flame ionization dete ctor, FID)를, 그리고 제조된 컬럼을 고정상으로 사용하고 시료주입기의 온도는 250검출기의 온도는 300로 하여 이성질체를 분리하였다. 분리하려는 시료 10을 염화 메틸렌 1에 녹여서 주입하였으며, 시료주입시 시료주입비율은 1:30으로 하였다. 운반 기체로는 헬륨을 사용하였으며, 입구의 압력은 14psi였다.

하기 표 1의 온도조건하에 각 시료의 라세미 광학 이성질체를 분리하였다.

본 발명의 β-CD 유도체를 고정상으로 사용하여 만든 모세관 컬럼으로 상기 각 라세미 광학 이성질체인 고리형 알코올, 페닐기를 갖는 알코올, 할로겐화 알칸을 분리한 결과를 각 제1도-제3도에 나타냈다.

또한 문헌에 발표된[HRC, 16(vol), 693(1993)] 종래의 6-t-부틸디메틸실릴-2,3-디메틸-β-시클로덱스트린(TB-β-CD)과 본 발명의 화합물(I)을 사용하여 얻은 광학선택성 값(α values)의 비교치를 하기 표 2에 나타냈다. 표 2의 결과에 의하면 본 발명의 화합물을 사용하여 만든 컬럼으로 라세미 광학 이성질체를 분리할 경우 화합물의 분리선택성이 보다 우수함을 알수 있다.

또한 상기 시험 결과로 부터 본 발명에 의한 β-CD 유도체는 광학 이성질체의 분리선택성이 매우 우수하며 특히 β-CD 유도체는 공동의 크기가 큼으로 α-CD 유도체와는 달리 분자가 적은 사슬형 알킬 알코올 분리는 일어나지 않지만 고리화합물과 페닐기를 포함한 화합물 및 할로겐화 알칸화합물의 광학 이성질체 분리에 유용함을 알 수 있다.

Claims

하기 구조식(Ⅰ)을 갖는 공학 이성질체분리에 고정상으로 유용한 6-tert-부틸디메틸실릴-2,3-디에틸-β-시클로 덱스트린 화합물.
고정상과 혼합물을 접촉시켜 광학이성질체를 분리하는 기체크로마토그래피 분리 방법에 있어서, 상기 고정상으로써 상기 식(I)의 시클로덱스트린 유도체 (식Ⅰ)를 사용함을 특징으로 하는 분리방법.
제2항에 있어서, 상기 광학이성질체는 알콜임을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 이상기 알코올은 2-시클로헥센-1-올, (trans)-1,2-시클로 헥산디올, (sec)-펜에틸 알코올, 페닐 에틸 프로피오네이트로 구성되는 그룹에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 광학 이성질체는 할로 알칸임을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 할로 알칸은 2-브로모부탄임을 특징으로 하는 방법.