다당유도체를 기초로 한 키랄 고정상에서의 액체 크로마토그라피에 의한 광학분리

Abstract

국문 초록

다당유도체를 기초로 한 키랄 고정상에서의 액체 크로마토그라피에 의한 광학분리

황 호 지 도 교 수: 이 원 재 약학과 조선대학교 대학원

제1장에서는 액체 크로마토그래피에서 광학 이성질체의 분리방법은 이미 20여 년간의 역사를 거쳐 키랄 의약품 개발을 위하여 아주 중요한 연구 분야 중 하나가 되었다. 특히 다당류에서 유도된 코팅형태의 제1세대 키랄 고정상은 광학 이성질체의 분리에 관하여 널리 알려져 있으며 키랄 화합물 분리작업에 광범위하게 사용되고 있다. 최근에 들어와서는 다당류에서 유도된 공유결합형태의 제2세대 키랄 고정상이 개발되어 연구실험에서 사용되고 있다. 새로 개발한 고정상은 코팅 타입의 고정상에서의 다양성과 응용성을 극복하였다. 다당류유도체에서 유도된 키랄 선택성을 가진 고정상은 silica matrix의 공유 결합에 의하여 고정되었다. 공유결합 형태의 고정상에서 광학이성질체의 분리는 순상 크로마토그래피에서는 비수성인 유기용매에서만 분리가 가능하였다. 하지만 최근에 들어와서는 역상 크로마토그래피방법으로 광학 분리하는 연구보고결과가 보도되었다. 순상 크로마토그래피의 광학이성질체의 분리에 비해, 역상 크로마토그래피의 광학이성질체 분리에서는 수성인 이동상을 사용할 수 있기 때문에 동물실험에서 혈청 및 혈장 분석뿐만 아니라 수성인 이동상으로 만들어 분석물질을 분석할 수 있기에 아주 유용하고 편리하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 공유결합 형태의 고정상인 Chiralpak IA에서 순상 또는 역상 이동상을 사용하여 여러 가지의 NSAIDs(비스테로이드성 항염증제)의 광학이성질체를 분리하였다. 제2장에서는 역상 액체 크로마토그래피에서 다당유도체 선택자가 공유결합된 키랄 컬럼인 Chiralpak IB을 사용하여 N-FMOC α-amino acid의 광학 이성질체의 분리를 수행하였다. 공유결합된 키랄 컬럼인 Chiralpak IB에서 여러 역상 이동상 조건들이 광학분할의 선택성과 분리인자, 머무름 시간에 미치는 영향을 보여주었다. 또한 역상 액체 크로마토그래피에서 N-FMOC α-amino acid의 광학 이성질체의 분리결과를 순상 액체 크로마토그래피 결과와 비교하였는데 순상이동상을 사용한 것보다는 대체적으로 낮은 광학분할을 보여주었다. 제3장에서는 고성능 액체크로마토그래피에서 키랄 선택자 다당류 유도체가 공유결합된 키랄 고정상(Chiralpak IA, Chiralpak IB, 및 Chiralpak IC)으로 α-amino acid methyl ester를 benzophenone imine Schiff base로 유도체한 화합물의 광학이성질체 분리를 수행하였다. α-amino acid ester 의 benzophenone imine 유도체의 화합물을 만들기 위해 amino acid ester HCl에 benzophenone imine을 2-propanol을 용매로 함께 상온에서 반응시켜 쉽게 합성할 수 있었다. Chiralpak IC는 본 연구에서 사용한 다른 컬럼들에 비해서 모두 기준 분리되며 상당히 좋은 광학분리 결과를 보여주었다. 또한 여러 가지 α-amino acid ester benzophenone imine 유도체한 화합물의 시료와 여러 가지 용매를 이동상으로 사용하여 서로 비교하면서 키랄 컬럼인 Chiralpak IC에서 광학분리 결과를 연구하였다. 제4장에서는 액체 크로마토그래피에서 키랄 크라운 에테르인 (+)-(18-crown-6)-2,3,11,12-tetra-carboxylic acid (18-C-6-TA)를 키랄 선택자로 하여 공유결합 시킨 키랄 고정상 CSP 1을 개발하여 아미노산을 포함한 1차 아미노기를 가지는 라세미 화합물의 광학분리의 연구결과를 발표하였다. 일반적으로 CSP 1에서 광학분리 결과가 N-CH3 치환된 CSP 2에서보다 조금씩 크게 나타나고, 용량인자의 경우는 반대로 CSP 2에서 상당히 크게 나타나는데 그 이유는 CSP 2와 달리 CSP 1이 가지고 있는 분자구조에 기인한 것으로 여겨진다. 키랄고정상 구조의 특성상 CSP 1에서 intramolecular hydrogen bonding interaction이 형성됨으로 chiral recognition mechanism에 영향을 미치는 것으로 보아진다.

키워드: 광학이성질체 분리, 키랄 고정상, 비스테로이드성 항염증제, 아미노산 유도체, 액체 크로마토그래피, 아미노산 에스테르, 벤조피논 이민 유도체, (+)-(18-크라운-6)-2,3,11,12-tetracarboxylic acid.|ABSTRACT

Enantiomer Separation Using Polysaccharides Based Chiral Stationary Phases by HPLC

Hu Huang Advissor: Wonjae Lee Department of Pharmacy Graduate School of Chosun University

Abstract: In chapter Ⅰ, the liquid chromatographic enantiomer separation has become one of the most essential research areas for development of chiral drugs for over two decades. The first generation coating type chiral stationary phases (CSPs) derived from polysaccharides have been the most widely utilized for enantiomer resolution of a wide range of chiral compounds. Recently, the second generation covalently immobilized type CSPs based on polysaccharides have been developed and applied. The new type CSPs overcome the limitation of the coated type CSPs related to solvent versatility and their applications, since the chiral selectors of polysaccharide derivatives of these CSPs have been immobilized to a silica matrix through covalent bonding. The covalently immobilized type CSPs for enantiomer separation had been only employed under normal phase and non-aqueous polar organic solvent mode. However, very recently only a few results employed under reversed phase conditions were reported. Compared to normal phase liquid chromatographic enantiomer separation, reversed phase enantiomer separation using aqueous mobile phases is particularly convenient for biological samples of serum or plasma as well as aqueous synthetic analytes. In this study, we present enantiomer resolution of several NSAIDs (non-steroidal anti-inflammatory drugs) on covalently immobilized type CSP, Chiralpak IA under reversed phase as well as normal phase conditions. In chapter Ⅱ, the liquid chromatographic enantiomer separation of N-fluorenylmethoxycarbonyl (FMOC) α-amino acid was performed on covalently immobilized chiral column (Chiralpak IB) based on polysaccharide derivative as a chiral selector by reversed phase liquid chromatography. The effect of the reversed mobile phase on the chromatographic parameters of the enantioselectivities, resolution factors and retention times using covalently immobilized Chiralpak IB was shown. Also the enantiomer separation of N-FMOC α-amino acid in the reversed and normal phase was compared and the results obtained in the former mobile phase were generally lower than those in the latter mobile phase. In chapter Ⅲ, the liquid chromatographic method for the separation of α-amino acid esters as benzophenone Schiff base derivatives on covalently immobilized CSPs (Chiralpak IA, Chiralpak IB, and Chiralpak IC) derived from polysaccharide derivatives is described. Benzophenone imine derivatives of α-amino acid esters were readily prepared by stirring benzophenone imine and the hydrochloride salts of α-amino acid esters in 2-propanol. The chromatographic separations were conducted at a flow rate 1 mL/min and a detection wave length of 254 nm; 0.5% 2-propanol/hexane (v/v) was used on CSPs. In general, the resolution of Chiralpak IC was superior to those of the other CSPs. In addition, the resolutions of other arylimine derivatives of α-amino acid esters and the effects of different mobile phases on the enantiomeric separation of α-amino acid esters as benzophenone imine derivatives on Chiralpak IC were investigated. In chapter Ⅳ, the Comparative liquid chromatographic enantiomer separation of α-amino acids, their esters and primary amino compounds is performed using two CSPs prepared by covalently bonding (+)-(18-crown-6)-2,3,11,12-tetracarboxylic acid (18-C-6-TA) of the same chiral selector. In general, the separation factors and resolution factors for these analytes on the crown ether type CSP 1 were greater than on the crown ether type N-CH3 CSP 2, while these capacity factors on the CSP 2 were quite greater than on the CSP 1. Except for leucine methyl ester and phenylalanine methyl ester, the elution orders of all analytes including α-amino α-alkyl acids and phenylglycine alkyl esters on the CSP 1 are identical to those on the CSP 2. This study showed that different connecting structures for these two CSPs might influence their ability to resolve the analytes depending on their structures related to the chiral recognition mechanism.

Keywords: enantiomer separation, chiral stationary phase, non-steroidal anti-inflammatory drugs, amino acid derivative, liquid chromatography, amino acid ester, benzophenone imine derivative, (+)-(18-crown-6)-2,3,11,12-tetracarboxylic acid.