The Application of Chiral HPLC Columns for Enantiomer Separation of Chiral Drugs

Chiral Drugs 의 광학분할을 위한 HPLC Column ^{의 응용}

이 원 재^# 조선대학교 약학대학 약학과

(Received November 16, 2008; Revised December 30, 2008; Accepted February 1, 2009)

The Application of Chiral HPLC Columns for Enantiomer Separation of Chiral Drugs

Wonjae Lee^#

College of Pharmacy, Chosun University, Gwangju 501-709, Korea

Abstract

— In terms of chiral issue, two enantiomers of chiral drugs often differ significantly in their pharmacological, tox- icological and pharmacokinetic profile. Chiral switches of racemic drugs have been redeveloped as single enantiomers. Sev- eral chiral resolution techniques in chirotechnology are introduced and the most used chiral HPLC chromatographic method among several chiral analysis techniques is described with its several advantages. Several types of chiral HPLC columns derived from their chiral selectors are discussed with their property and applications for enantiomer separation.

Keywords □

chiral drug, chiral separation, chiral HPLC column, chromatography

자연계에는원자들의공간상배열의차이로구조식은동일하 지만서로겹쳐지지않는서로거울상의관계를가지는거울상 이성질체

(enantiomer)

^{물질이존재한다}

.

^한쌍의

enantiomer

^는각

각편광광선

(plane polarized light)

^{을회전시키는선광도}

(optical

rotation)

값은동일하나부호가정반대되는것을제외하고는모

든물리적

,

^{화학적성질이동일하여구별이불가능하며단지}

chiral

환경에서만구별이가능하다

.

^{그런데지구상의모든생명체는본}

질적구조상

chirality

를가지고있어

chiral

환경을제공하므로한 쌍의

enantiomer

^{는생체내에서서로다른생리활성}

(biological activity)

^{를나타낼수있다}

.

^{1,2)키랄의약품}

(chiral drug)

^중라세

미체

(racemate)

로 구성된 두 개의

enantiomer

중 하나의

enantiomer

^{는 원하는}

biological activity

^{를 나타내는데 다른}

enantiomer

^는

biological activity

^{를나타내지않거나전혀다른}

성질또는독성등의부작용을나타내기도한다

.

^1-3)

2001

년

Nobel

화학상으로

chiral catalysis

^{를이용하여}

asymmetric synthesis

^하

는데크게기여한

William S. Knowles, Ryoji Noyori, Barry K.

Sharpless

세과학자가수상하였다

. William S. Knowles

와

Ryoji Noyori

^는

asymmetric hydrogenation

^{반응에서그리고}

Barry K.

Sharpless

^는

asymmetric oxidation

^반응에서

chiral catalysis

^를

이용해원하는한쪽

enantiomer

만을

optically pure

한상태로손 쉽게합성할수있는방법을개발하는커다란공헌을인정할것 인데이는

chiral drug

^{을개발하는데매우중요한합성기술로사}

용되고있다

.

¹⁾

키랄화합물을구성하는두개의

enantiomer

^가흡수

,

^분포

,

^대

사배설과정의약동력

(pharmacokinetic)

^{성질의차이와수용체}

나 효소와의상호작용으로인해 다르게 나타나는

biological

activity

^{및독성등의차이를가져오는이러한문제점때문에}

1992

^{년부터미국}

FDA

^에서

chiral drug

^의

regulation guideline

^을

통하여

stereogenic center

를가지고있는의약품을규제하기시 작하였고

1997

^년에는

FDA

^{에서기존에시판되는}

racemic

^의약

품을

single enantiomer

^{로개발할경우}

5

^{년간시장독점권을주}

도록인정하였다

.

^3-5)이러한결정은세계의유수한제약회사들에 게기존의시판되고있는

racemic

^의약품을

single enantiomer

로재개발하도록하는

racemic drug

의

chiral switch

열풍을불 게하였다

.

^6,7)

Racemic drug

^의

chiral switch

^의사례

Chiral switch

란기존에허가되어시판하고있던

racemic drug

을원하는

biological activity

^{를나타내는}

single enantiomer

^로바

꾸는것을말한다

(Fig. 1).

⁷⁾

Chiral switch

시킨의약품은

racemic

#본논문에관한문의는저자에게로

(

^전화

) 062-230-6376 (

^팩스

) 062-222-5414

(E-mail) [email protected]

drug

보다약동력

(pharmacokinetic)

성질을이용하여부작용을줄 이고선택성을높여원하는약효를높이는잠재적인장점을보 여줄수있다

.

이러한

racemic drug

의

chiral switch

의대표적인 사례로

1969

년부터소염진통제로사용된

ibuprofen

을들수있 다

. Ibuprofen

^{을대상으로}

racemic drug

^과

chiral drug

^의숱한논

쟁후에

1994

년오스트리아에서

(

S

)-(+)-ibuprofen(dexibuprofen)

이

Gebro Broschek

에의해

Seractil

라는이름으로개발되었고

,

또한

1997

^{년말에스위스에서}

Spirig AG

^에의해

DexOptifen

^라

는 이름으로 개발되었다

. Ibuprofen

과 함께

NSAIDs(non- steroidal anti-inflammatory drugs)

^{중의하나인}

Wyeth

^제약회

사의

ketoprofen

^도

racemic drug

^{으로 사용되다가}

Warner- Lambert

와

Menarini

에 의해

chiral switch

되었는데

(

S

)-(+)- ketoprofen(dexketoprofen)

^이

Enantyum

^{라는이름으로}

1998

^년

유럽에서개발되었다

.

^7,8)

Glaxo

의항천식제로사용되던

racemic albuterol(

유럽에서는

salbutamol

^로알려짐

)

^도

Sepracor

^{회사에 의해}

(

^R

)-(-)-albuterol (levalbuterol)

^이

Xopenex

^{라는이름으로}

1999

^{년미국에서개발}

되었으며대표적인 집중력강화제와

ADHD

치료제로쓰이는

methylphenidate(Retalin)

^도

Novatis

^와

Celgene

^{회사에 의해}

(

^R

,

^R

)-(+)-methylphenidate(dexmethylphenidate)

^가

Focalin

^라는

이름으로

2001

^{년미국에서}

chiral switch

^{되어시판되고있다}

.

^9,10)

Racemic drug

이

chiral switch

된가장이상적이면서대표적인 것은세계에서가장많이팔리는의약품중하나인위궤양치료제 의

omeprazole(Losec, Prilosec)

의 경우이다

. Racemic drug

인

omeprazole

은실제로

(

S

)-enantiomer

만이생리활성을나타내므 로

AstraZeneca

^에서

1998

^년이

single enantiomer

^{만으로특허}

를얻어

2002

년

racemic drug

의특허권이만료되기전인

2000

년부터

esomeprazole(Nexium)

라는이름의새로운

chiral drug

으로시판하고있다

.

^{이외에도세계의유수한제약회사에서이}

미시판되고있는많은

racemic drug

들을

single enantiomer

로 전환하고자하는많은실례가보고되고있다

.

^8,10,11)

위의경우와달리

racemic drug

^의

chiral switch

^{의실패의예}

로는

20

여년동안우울증치료제로

Eli Lilly

가개발하여시판하 여온

racemic fluoxetine(Prozac)

이있다

. 1996

년

Sepracor

라는 작은회사에서

(

^S

)-(+)-fluoxetine

^과

(

^R

)-(-)-fluoxetine

^에대해각

각편두통과우울증치료제로특허를제출함으로큰이슈가되었 고그후에

Sepracor

^와

Eli Lilly

^가각각의

enantiomer

^를신의약

품으로개발을진행하였지만

2000

^년

phase 2

^{에서안전성문제}

와지적재산권문제로개발을보류하였다

.

^10-12)

Chiral switch

^를위한

chirotechnology

^{기술과여러광학분할}

분석법

1983

^년부터

20

^{년동안현재전세계적으로시판되고있는의}

약품중에서

chiral drug

^은약

60%

^{정도를차지하고있다}

.

^그가

운데순수한하나의거울상이성질체형태로판매되는의약품은

40%

^{이하이고아직도}

20%

^{이상의의약품이두거울상이성질체}

가반반씩혼합되어있는

racemic drug

^{형태로판매되고있다}

.

⁶⁾

그러나

1991

년이후로부터전세계적으로시판되도록허용된의

약품가운데

racemic drug

^{의비율이점차줄어들어가고있다}

. Racemic drug

^{에서순수한하나의}

enantiomer

^만의

drug

^을개발

할경우

,

이것을신규의약품으로간주했기때문에제약회사에 서 이미 알고있는

racemic drug

^{의 성질을기초로 한}

chiral switch

를통한신의약품개발에대한매우큰관심이있어왔다

.

⁷⁾

Chiral switch drug

으로성공적으로진행할목적으로신물질혹 은신약개발과관련된전세계의의약학및화학계에서는광학 적으로순수한

optical active

물질을합성하는연구와더불어

racemate

로부터

enantiomer

를분리해내는

chiral resolution

과광 학활성물질의순도를

(enantiomeric purity)

^{정확하게측정할수}

있는분석기술등을포함하는

chiral separation technology

를확 보하기위한노력에심혈을기울였다

.

^1-3)원하는생리활성을나 타내는하나의광학이성질체만을얻고자하는광학활성화합물 의 비대칭합성

,

광학활성 물질의

enantiomeric purity

측정

,

absolute stereochemistry

의결정등

chiral

화합물과관련된모 Fig. 1 −

Typical examples of chiral switches of racemic drugs.

든기술을

chirotechnology

^{라일컫는데}

,

^{이가운데가장핵심적}

인기술은광학활성물질을제조하는기술과획득한광학활성물 질의광학순도를측정하는기술이다

.

특히전자의경우비대칭 합성방법을통해광학활성물질을획득한다고해도후자의분석 기술을통해

enantiomeric purity

를측정하는것이필수적이기 때문에후자의키랄분석기술은더욱핵심적이고도기초적인분 석학문의영역이라말할수있다

.

광학분할분석법을통하여

enantiomeric purity

를측정하는방 법으로는

1) polarimeter

를이용하는분석

2) NMR

키랄분석

(Europium

^{유도체등을이용한}

chiral lanthanide shift

^시약

, 1- (9-anthryl)trifluoroethanol

같은

chiral solvating agent, Mosher's reagent

등을 이용

) 3) Chiral HPLC, Chiral GC

를 사용하는

chromatographic

^키랄분석

4) Chiral capillary electrophoresis

등여러가지방법이있다

.

^2,13-17)그러나

polarimetry

경우

, 1980

년도전에는고전적인방법으로많이사용되었으나지금은거의

사용되지않으며

NMR

^{분광기기를이용한키랄분석방법은오}

차범위가넓어정밀측정이어려운단점이있어일반적으로적용 하기는어려움이있다

. Chiral GC

^의경우

chiral separation

^영역

에서가장먼저시작된연구영역으로분석물질이휘발성인경우 매우탁월하게적용할수있으나그외의경우에는시료성질의 한계를 가지고 있으며

chiral capillary electrophoresis

경우

chiral HPLC

^{에서사용하고있는}

chiral selector

^{를이용하여최}

근들어분석법이개발되고있는분야이다

. Chiral HPLC chromatography

^분석법

다른여러가지키랄분석법가운데

HPLC

에서

chiral column

을이용한

racemate

^{의광학분할분석법은기기사용이간편하고}

chiral

^물질의

enantiomeric purity

^{를정확하고빠르게측정하는}

정보를제공할뿐만아니라

LC-MS

분석으로미량의대사물질

분석에 적용하기에용이하며또한각

enantiomer

^의

absolute

stereochemistry

^{를 결정할정보를 제공할 수도 있기 때문에}

stereochemistry

와관련된문제점들을해결할수있는가장좋 은방법으로인식되고있어가장많이사용되어져왔다

.

^15-17)

특히

HPLC

를이용하는키랄분석의가장큰장점중의하나는

preparative liquid chromatography

상에서대용량

chiral column

을사용하여

chiral resolution

^{을실시하는경우}

, enantiomeric purity

가아주높은

,

각각의

enantiomer

를동시에얻을수있기 때문이다

.

또한용량이작은

chiral coulmn

을사용하여

biological activity

^{를테스트할수있을정도의소량의순수한}

enantiomer

만을얻을수있기때문에이방법은새로운

chiral drug

을개발 하는과정에서아주유용하게사용될수있다

.

즉얻어진소량의 각각의순수한

enantiomer

^{를사용하여각각의}

enantiomer

^의

biological activity

를시험하고그결과에따라

chiral drug

으로서 의성공가능성을진단한후원하는

biological activity

를나타내

는하나의

enantiomer

^{만을대량으로얻을수있는다른방법}

(

^예

를들면

asymmetric synthesis

^이나

kinetic resolution, enzymatic resolution,

발효법등

)

을개발하는것이시간과개발비를대폭적 으로절약하는방법이된다

.

또한

chiral drug

의경우에는소량의

optical impurity

라도원 하지않는독성을나타낼수있기때문에

chiral drug

을개발

,

생 산하는과정에서얻어지는모든

chiral

^{중간체와최종의}

chiral drug

의

enantiomeric purity

를확인하는것뿐만아니라생체내 에서 일어나는

chiral drug

의

pharmacokinetic(PK)

또는

pharmacodynamic(PD)

^{결과를측정하고이에관련된}

chiral drug

의

mechanism

을규명하는것이필요하다

.

이를위해

HPLC

에 서

chiral column

을사용하여

chiral drug

의생체내실험시료를 간단한전처리과정후직접

enantiomeric purity

^{를측정하거나}

chiral drug

의 대사물질을 분석할 수 있는 장점이

liquid

chromatography

의특성상다른어느분석기술보다도유용한면

으로활용될수있다

.

^3,15)

HPLC

^용

chiral column

^{의종류와특징}

1980

^년초에

chiral HPLC column

^{이상품화된이후로부터매}

우다양한

HPLC

용

chiral column

이개발되었다

.

이들

chiral column

은키랄선택자

(chiral selector)

를합성하여만든

chiral column

^{과자연계에존재하는고분자나}

protein

^{등의천연물질이}

나합성고분자를키랄선택자로하여만든

chiral column

으로크

게구분할수있다

. Table I

^{에는현재상품화되어시판되고있는}

주요

chiral column

^{을소개하였는데여기에서는실제적으로학}

계나산업체에서가장 많이사용하는

column

을중심으로그

chiral column

^{의특성과개발그리고그응용범위에대해기술하}

고자한다

.

^15-18)

Pirkle type(brush type) chiral column

⁻

Chiral separation

영역의개척자로가장먼저이스라엘

Emanuel Gil-Av

^교수에의

해

1960

^년대에

amino acid

^{유도체를이용한}

chiral GC column

을개발하여시작하였지만

HPLC chiral column

의경우

,

선구자 적인역할로미국일리노이주립대학의

William H. Pirkle

^교수

에 의해

1980

년에 처음 개발한

Pirkle type column

이다

.

^18,19)

Pirkle type column

은

chiral selector

가

silica gel

과같은지지체 에마치칫솔에서와같이배열되었다해서

brush type column

이라불리우기도한다

. Pirkle

은

chiral recognition

의상호성개 념을

(reciprocal principle)

아주유용하고적절하게이용하여여 러종류의

chiral column

^{을개발하였다}

.

^{19)사용한키랄선택자}

(chiral selector)

는전하이동착물

(charge transfer complex)

을형 성하는 π

-acidic

또는 π

-basic

성질을가지는작은분자의유기화 합물이므로

(+)

^와

(-)

^의

chiral selector

^를이용한

(+)

^와

(-)

^의

chiral column

을모두가질수있어

elution order

를원하는대 로바꿀수있는장점이있다

.

또한대부분의

Pirkle type column

의 경우

, chiral selector

를

silica gel

과 같은 고체지지체에

covalent bonding

^시킴으로

column

^{자체가상당히안정할뿐만아}

니라어떤 용매도

mobile phase

^{로사용할수있어}

preparative separation

실험을실시할때나in situ반응의실제적실험에서 상당한장점이있다

.

^또한

chiral selector

^{가실험실에서합성가}

능한분자량이작은유기화합물이기때문에

chiral column

^상에서

chiral separation

이일어날때의

chiral recognition mechanism

을

NMR

^이나

X-ray

^{연구를통해직접적으로관찰하기가용이한}

면이있다

. Chiral recognition mechanism

을밝힘으로이를바 탕으로효과적인

chiral selector

를고안하여맞춤식

(tailor-made) chiral column

^{을개발할수있기때문이다}

.

²⁰⁾

미국의

Regis Technologies(www.registech.com)

에서시판하 는여러가지의

Pirkle type column

^중에서

Whelk-O column

^은

소염진통제로쓰이는

ibuprofen

^이나

naproxen

^같은

NSAIDs

^계

통의광학분할에탁월하다

.

^20,21)또한미국의

Regis Technologies

에서상품화되어있는α

-Burke

^과

Pirkle 1-J column

^{은고혈압과}

협심증치료제로쓰이는 β

-blockers

^{의광학분할에매우유용하}

다

.

^21-23)일반적으로

Pirkle type column

은전하이동착물형성을

chiral mechanism

^{으로하고있기때문에광학분할하고자하는}

분자내에π

-acidic

또는 π

-basic group

을가지고있거나혹은그 러한작용기를가지는유도체로만들어서사용한다

.

²¹⁾

Fig. 2

는

Pirkle type column

^중

Whelk-O

^와

Pirkle 1-J

^{의고정상 구조와}

Table I −

Commercially available HPLC chiral columns

Chiral columns derived from synthetized chiral selectors of small molecules

Type Chiral selector Chiral HPLC column Supplier

Pirkle type (Brush type)

π

-acidic type: DNB amino acids or

small molecules Phenylglycine, Leucine,

^β

-Gem 1,

^α

-Burke, Pirkle 1-J DACH-DNB

Regis

π

-basic type: small molecules Naphthylleucine

π

-acidic and

π

-basic type: small molecules Whelk-O, ULMO

DNB amino acids Sumichiral OA series (2500, 3200, 4000) Sumika Crown ether

type Binaphthyl 18-crown-6 derivative Crownpak CR(+)/CR(-) Daicel

18-Crown-6 tetracarboxylic acid derivative ChiroSil RCA(+)/SCA(-) RS Tech Chiral ligand

exchange type Amino acids or small molecules Chiralpak WH, Chiralpak WM,

Chiralpak WE, Chiralpak MA(+) Daicel Chiral columns derived from chiral selectors of polymer products

(natural or synthetic polymer and protein etc)

Type Chiral selector Chiral HPLC column Supplier

Polysaccharide type

Cellulose ester derivatives Chiralcel OJ. OB, OA, OK

Daicel Cellulose carbamate derivatives Chiralcel OD, OC, OG, OF Chiralcel OD-R,

OJ-RH (Reversed phase) Chiralpak IB, Chiralpak IC Amylose carbamate derivatives Chiralpak AD, AS

Chiralcel AD-RH, AS-RH (Reversed phase)

Chiralpak IA Cyclodextrin

type

β

-CD(Cyclodextrin)

γ

-CD

α

-CD

Cyclobond I Cyclobond II

Cyclobond III Astec

Natural protein type

AGP (

^α1

-Acid glycoprotein) Chiral AGP/EnantioPac Chrom Tech/Pharmacia

BSA (Bovine serum albumin) Resolvosil BSA-7 Macherey-Nagel

HSA (Human serum albumin) Chiral HSA Chrom Tech

CBH (Cellobiohydrolase) Chiral CBH Chrom Tech

Synthetic polymer type

Poly(triphenylmethyl methacrylate) Chiralpak OT(+) Daicel

Poly(diphenyl-2-pyridylmethyl methacrylate) Chiralpak OP(+) Daicel

Tartaric acid derived polymers Kromasil Chiral DMB, TBB Akzo Nobel Macrocyclic

antibiotic type

Vancomycin CHIROBIOTIC V

Astec

Ticoplanin etc CHIROBIOTIC T, CHIROBIOTIC TAG

Ristocetin A CHIROBIOTIC R

Pirkle 1-J

에서 β

-blockers

을광학분할하는대표적크로마토그램 을보여주고있다

.

Crown ether type chiral column

⁻

Crown ether type column

은

host-guest chemistry

로노벨화학상을수상한

Donald J. Cram

^{교수에의해}

1979

^{년소개되었으며24)그중가장대표적}

인

chiral column

으로

1987

년

Shinbo

에의해개발되어일본의

Daicel company

에서

(www.chiraltech.com) Crownpak CR

이라 는이름으로상품화되었다

.

^25,26)

Crownpak CR

^의

chiral selector

는

binaphthyl group

과 함께 분자내의

chiral crown ether

의

chiral cavity

를가지고있으며이것과일차아미노기를가지는

racemic

^{화합물사이의}

host-guest stereoselective complexation

을통하여광학분할을일으킨다

.

^24,25)이

column

은아미노산을 포함한일차아미노기를가지는

racemic

^{화합물의광학분할에}

매우효과적으로이용되고있다

.

^그러나

Crownpak CR

^의경우

HPLC C

18고체지지체에

chiral selector

로쓰이는

chiral crown ether

^를

coating

^{시키기때문에}

15% methanol/water

^이내의이

동상만사용해야하는본질적인약점을가지고있다

.

^그러므로

15% methanol/water

이상의용매나

methanol

이아닌다른용 매를사용할경우

, chiral selector

^{가씻겨나가}

column

^이손상되

는 문제가있다

.

^따라서

hydrophobicity

^{가 큰화합물이경우}

elution

이되지않거나분석시간이매우길어지는단점을보인

다

.

^26-28)

Fig. 3

^{은해외시장판매를목적으로국내기술로개발되어}

FDA

^{허가를받은국내최초의신약이라불리우는제}

4

^세대항

생제인

racemic Gemifloxacin(LB20304a)

^의

Crownpak CR(+)

에서의광학분할의결과이다

.

²⁷⁾

Crown ether chiral selector

^가

coating

^{되어있는단점을보}

완하기위해

1998

^{년부터국내에서}

silica gel

^에

covalent bonding

시킨새로운

crown ether type column

을개발하였다

.

^28-33)새로 개발한

crown ether column

^의경우

, (+)-(18-crown-6)-2,3,11,12- tetracarboxylic acid

로부터 출발하여

silica gel

에

covalent

bonding

시켰기때문에어떤이동상에도손상되지않으면서사용

할수있는장점이있고앞에서언급한

Crownpak CR

^과같이

Fig. 2 −

Structures of Pirkle type columns and chromatograms of enantiomer separation of

^β

-blockers on Pirkle 1-J.

Fig. 3 −

Structure of Gemifloxacin (LB20304a) and chromatogram of

enantiomer separation on Crownpak CR(+).

일차아미노기를가지는

racemic

^{화합물의광학분할에매우유}

용하다

.

^이는특히

preparative separation

^이나

hydrophobicity

^가

큰화합물의광학분할에서

Crownpak CR

보다더욱우수한효과 를보여주는것으로평가되고있다

.

^현재이

chiral HPLC column

은국내벤처회사

(RS Tech Corp.: www.rstechcorp.com)

를통하 여상품화하여

(+)-(18-crown-6)-2,3,11,12-tetracarboxylic acid

로부터유도된

ChiroSil RCA(+)

^와

(-)-(18-crown-6)-2,3,11,12- tetracarboxylic acid

로부터유도된

ChiroSil SCA(-)

라는이름으 로시판하고있는데두개의

chiral selector

가서로

enantiomer

인관계로

ChiroSil RCA(+)

^와

ChiroSil SCA(-)

^{를각각사용함}

으로

elution order

를원하는대로바꿀수있는데이는실제적 인분석과정에서매우유용한장점이있다

.

^28,33이들

ChiroSil column

^은미국의

Regis Technologies(www.registech.com/chiral/

index.htm)

뿐만아니라유럽의여러

chiral column

회사에공급 하고있다

. Fig. 4

는국내에서개발하여시판하고있는

ChiroSil column

^{의고정상구조와}

racemic diphenylalanine

^을

Crownpak

CR

과

ChiroSil SCA

에서광학분할하여비교한크로마토그램이

다

.

²⁸⁾

Amino acid

^중하나인

diphenylalanine

^은

hydrophobic

^한

성질을가지고있기때문에

Crownpak CR

^{에서이동상을아무리}

조절한다해도분석시간은

1

시간이상으로매우길게나타나지 만

ChiroSil SCA

에서

5

분이내에광학분리됨을볼수있다

.

게

Fig. 4 −

Structure of the crown ether type ChiroSil HPLC column and chromatograms of enantiomer separation of racemic diphenylalanine on Crownpak CR(+) (the left) and ChiroSil SCA(-) (the right).

Fig. 5 −

Structures of cellulose and amylose derived columns.

다가

Crownpak CR

^{에서는매우긴분리시간에도부분분리만}

얻어지나

ChiroSil column

에서는짧은분리시간에도

base-line separation

되는탁월한광학분할이이루어진다

.

Cellulose

^와

amylose

^{유도체를이용한}

chiral column

^{− 자}

연에서쉽게구할수있는천연고분자로써

cellulose

와

amylose

의다당류유도체를키랄선택자로사용하여

1984

^년

Nagoya

^대

학의

Okamoto

^{교수에 의해개발되어 일본}

Daicel

^회사에서

(www.chiraltech.com)

판매되고있는

column

이대표적이다

.

이 영역에서가장많이사용되고있는

column

^으로

normal phase

^에

서사용하는

Chiralcel OD, Chiralpak AD

^{등이있으며}

reversed phase

에서사용하도록개발된

Chiralcel OD-R, Chiralpak AD- RH

^가있다

(Fig. 5).

^{16,26,34)다당류유도체유형의컬럼들은다양}

한종류의

racemic

^{화합물을광학분할하는데매우유용한데특}

히방향족고리를가지고있는화합물인경우에더욱효과적이다

.

그러나

chiral selector

^로

cellulose

^와

amylose

^유도체를

silica gel

^{의지지상에}

coating

^{하였기때문에}

normal HPLC

^로사용할

경우

,

이동상으로

hexane

과

alcohol

만을

(

주로

2-propanol)

사용 해야하고기타다른용매들을

(

^특히

chlorinated solvents)

^사용

할경우

chiral selector

^가

coating

^{된것에서씻겨나가}

column

^이

손상되어지는결정적인단점이있다

.

특히

preparative separation

을수행할경우

,

^{제한된용매사용으로인한분석물질의용해도}

문제가발생될수있으며또한

coating

^되어진

chiral selector

^가

흘러나와잔류물질로남아있지않음을확인하는작업이필요하 다

.

또한

Pirkle type column

이나

crown ether type column

과 달리

chiral selector

^{가천연물로부터유래한거대고분자물질이}

기때문에한쪽

enantiomer

형태만존재함으로

elution order

를원하는대로바꾸지못하는본래적인단점과

chiral recognition

mechanism

^{이복잡하고이를규명하기에쉽지않은단점이있}

다

.

³⁴⁾최근에

chiral selector

를실리카에

coating

한컬럼의단점 을보완하기위하여공유결합으로지지한

Chiralpak IA, IB, IC

컬럼을 상품화하였다

.

^{35-38)이들컬럼들은}

normal HPLC

^에서

hexane

과

alcohol

같은이동상의용매에제한되지않고여러종 류의용매를이동상과분석물질용매로제한없이사용할수있

기때문에비대칭합성반응중간에직접적인

on-line

^분석이나

preparative separation

분석에매우유용하다

.

Cyclodextrin

^{을 이용한}

chiral column

⁻

Chiral selector

로

cyclodextrin

^{을이용하여}

1984

^년미국

Armstrong

^{교수에의해개발}

되어

Cyclobond

라는상품명으로

Astec

회사에서

(www.astecusa.com)

시판되고있는

chiral column

^이다

.

^16,39,40)이

chiral column

^의유

형은분석하고자하는

racemic

^의두

enantiomer

^와

cyclodextrin

이입체선택적인내포화합물을형성하여광학분할하는것으로 알려져있다

. Chiral cavity

의크기에따라α

-,

β

-,

γ

-cyclodextrin column

^{이있으며그중 β}

-cyclodextrin

^{이나그유도체를}

silica gel

에공유결합한

column

이

Cyclobond I

의이름으로가장많이 사용되고있다

. Cyclodextrin

^유형의

column

^은

reversed phase

의이동상에서일반적으로사용되는데그경우 분석물질에

aromatic ring

이최소한하나이상존재해야만광학분할이원활하

게이루어지며

cyclodextrin

^의

chiral cavity

^{크기와분석물질의}

방향족크기가서로잘맞아야광학분리를기대할수있다

.

^40)또

한

chiral selector

가

silica gel

의지지상에공유결합으로연결되 어있어어떤종류의용매를사용해도되는장점이있다

.

^이들

chiral selector

^{들도천연물로부터유래한}

cyclodextrin

^이사용되

기때문에

elution order

를원하는대로바꾸지는못하나거대고 분자물질은아니기때문에

(MW 1300

^이하

) cyclodextrin

^을이용

한

chiral recognition mechanism

을규명하는데가끔사용되기 도한다

(

단이들의

chiral selector

순도에유의해야한다

.).

Natural protein

^{을 이용한}

chiral column

^{− 천연 단백질}

(natural protein)

을이용한

chiral column

은혈장단백질인

AGP (

α₁

-acid glycoprotein),

소의혈청알부민

(bovine serum albumin)

인

BSA,

^{인간혈청알부민}

(human serum albumin)

^인

HSA,

^셀룰

로오스를 가수분해하는효소

(cellobiohydrolase)

의

CBH,

인간 혈청알부민

(human serum albumin)

인

HSA,

계란 흰자의

glycoprotein

^인

OVM(ovomucoid protein)

^{등과같은천연단백}

질을

chiral selector

로이용한다

.

이들을

silica gel

에고정시킨

column

으로 각각

Chiral AGP(EnantioPac), Resolvosil BSA-7,

Chiral HSA, Chiral CBH, ES-OVM

^이름으로

Chrom Tech

^등

의회사에서

(www.chromtech.se)

^{시판하고있는데}

1983

^년스웨

덴의

Hermansson

에의한

Chiral AGP

가대표적인

column

으로 다양한구조의

chiral drug

^{을분리하므로가장많이사용되고있}

다

.

^16,41-42)천연단백질은

L-amino acid

의

peptide

결합에의하여

이루어진고분자물질로특수한

3

차구조를가지는천연

chiral

물 질이므로그특수한구조의단백질와분석하려는

racemic

^의두

enantiomer

와입체선택적인상호작용에의해광학분할이이루어

진다

. Natural protein

을 이용한

chiral column

은

reversed

phase

^{의이동상에서사용되는데단백질의특성상용매}

, pH,

^완

충용액의종류등이동상의조건에따라매우민감하게광학분할 의결과가달라지기때문에적절한분석조건의선택이매우중

요하다

.

^{41,42)일반적으로}

natural protein

^을이용한

chiral column

은다른컬럼에비해안정성이떨어지는단점과

capacity

가낮기

때문에

preparative separation

에사용하기는부적합하다

. Macrocyclic antibiotics

^을이용한

chiral column

⁻

Macro- cyclic antibiotics

을이용한

chiral column

은

vancomycin, tico- planin, ristocetine A

^{등과 같은}

macrocyclic glycopeptides

^를

chiral selector

^{로이용하여}

silica gel

^{에공유결합으로연결한}

column

으로

CHIROBIOTIC V, CHIROBIOTIC T, CHIROBIOTIC R

의상품명으로

Astec

회사에서시판되고있다

.

^17,39,41)

Cyclo- dextrin

^{과달리이들}

chiral selector

^는

3~4

^{개의깊지않은}

cavity

를가지고있으면서

18~28

개의

chiral center

를가지고있기때 문에

cyclodextrin

^유형의

column

^보다빠른

kinetic

^{성질의입체}

선택적인내포화합물을형성하여빠른광학분리를가져온다

.

^39,41)

이동상으로일반적으로

reversed phase

를사용하는데분석물질 과

column

^에따라

normal phase

^{에서더좋은광학분할을보이}

는경우도있다

.

결 론

지금까지의약품개발과분석에관련되어

chiral drug

의일반적 인내용과제약회사에서

racemic drug

^의

chiral switch

^실례그

리고

chiral drug

의광학분할에대한

chirotechnology

의기술에 대해살펴보았다

.

특히

chirotechnology

기술에서

chiral HPLC

column

^{을이용한키랄분석기술그리고현재가장많이사용하}

고있는

chiral HPLC column

을중심으로그특성과응용범위에 대해살펴보았다

. Chiral

물질은의약품뿐만아니라농약

,

화장 품

,

^향료

,

^{식품첨가물}

,

^{전자재료등에서도광범위하게이용되고}

있기때문에

chiral

물질의광학분할기술은

21

세기를선도할의 약학

,

화학분야의고부가가치 산업이라말할 수있다

.

특히

chirotechnology

^{분야의경우}

,

^{비대칭합성방법을통한키랄물질}

제조법과함께크로마토그라피를이용한광학분할분석기술은 현재국내자체기술만으로도세계시장에경쟁력있고전세계적으

로널리쓰이는고부가가치의

chirotechnology

^{기술을확보할수}

있는가능성이높기때문에

chiral

^{물질의연구와관련된학계와}

산업체에서이분야에대한보다전문적인연구와노력이요청 되고있다

.

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