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Monitoring of the Optical Purity for Dexibuprofen by HPLC
Monitoring of the Optical Purity for Dexibuprofen by HPLC
Journal of the Korean Chemical Society. 2005. Jun, 49(3): 283-287
Copyright © 2005, The Korean Chemical Society
  • Received : December 01, 2004
  • Published : June 20, 2005
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재정 류
미경 전
규성 허
정아 김
정구 황
귀임 문
현숙 오

Abstract
키랄 의약품들의 두 거울상 이성질체들은 종종 서로 다른 약리작용을 보여준다. 비스테로이드계 진통소염제인 이부프로펜은 하나의 키랄 중심을 갖는 키랄 의약품으로서, (S)-이부프로펜(덱시부프로펜으로 불림)이 (R)-이성질체 보다 효과적이며, 최근 우리나라에서 이 덱시부프로펜이 상용화되었다. 본 연구에서는 Chiralcel OD 칼럼을 키랄 정지상으로 그리고 헥산, 이소프로판올, 초산의 100:1:0.1 혼합용액을 이동상으로 사용하여 국내에서 상용화된 16개의 덱시부프로펜 시료의 광학순도를 조사하였다. 실험 결과 대부분 99% 이상의 높은 광학순도를 보여주었으며, 이때 상대표준편차도 상당히 작은 값을 보였다.
Keywords
서 론
키랄 화합물을 구성하는 두 개의 거울상 이성질체 중 하나의 거울상 이성질체만이 원하는 생리활성을 나타내고 다른 거울상이성질체는 원하지 않는 활성을 나타내는 경우가 많다. 1 - 3 비마약성, 비스테로이드계 진통소염제로 현재 널리 이용되고 있는 2-arylpropionic acid 계통의 화합물들은 (S)-이성질체가 주된 약리작용을 나타내며, (R)-이성질체의 경우, 체내 대사과정에서 (S)-이성질체로 전환되는 과정에서 간장장애(hepatotoxity)를 유발하는 것이 많이 알려져 있다. 4 그러나 많은 의약품들은 순수한 광학 이성질체만을 포함하는 제품으로 얻는 것이 어렵기 때문에 이성질체들이 혼합된 라세미 혼합물로 사용되는 실정이다.
본 연구의 실험 대상 물질인 (R,S)-이부프로펜[(±)-(R,S)-2-(4-isobutyl phenyl) propionic acid]( . 1 )은 대표적인 비스테로이드 계통의 진통 및 소염제로서 류마티즘, 암 등의 진통제 외에 여러 가지 용도로 널리 사용되는 치료약이다. 5 이부프로펜(ibuprofen)의 순수한 (S)-이성질체가 라세미 이부프로펜에 비해 우수한 약리 효능을 나타내므로 라세미 형태의 이부프로펜을 분리하는 것이 필요하다. 4 이부프로펜은 많은 나라에서 라세미 혼합물 상태로 시판되고 있으나 국내에서는 광학적으로 순수한 (S)-이성질체가 이미 시판되고 있다. 따라서 국내에서 시판되는 (S)-이부프로펜(덱시부프로펜)의 품질을 확인하여 양질의 의약품을 생산토록 유도하기 위해서는 이들 의약품의 신속하고 정확한 광학순도 모니터링이 필요하다.
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Structure of (R)- and (S)- ibuprofen. (a) (R)-ibuprofen (b) (S)-ibuprofen (dexibuprofen).
광학이성질체의 광학순도를 측정하는 방법으로는 편광을 이용하는 방법 6 과 NMR을 이용하는 방법, 7 크로마토그래피를 사용하는 방법 등이 있다. 8 그러나 편광이나 NMR을 이용하는 방법은 오차범위가 넓어 정밀측정이 어려우며, 크로마토그래피법은 측정이 간편하고 정밀하기 때문에 많이 사용된다. 본 연구와 유사한 연구로서 이부프로펜과 같은 아릴프로피온산 계열의 비스테로이드성 소염진통제(NSAID)를 다양한 키랄 유도체화 시약으로 유도체화 한 상태에서 간접법으로 시행한 예가 많고, 9 - 11 몇몇 키랄칼럼 제조 회사에서 유도체화하지 않은 몇몇 비스테로이드계 소염진통제(NSAID)들을 분리한 예를 보고한 바도 있다. 12 - 14 본 연구에서는 Chiralcel OD 칼럼을 키랄 정지상으로 그리고 헥산, 이소프로판올, 초산의 100:1:0.1 혼합용액을 이동상으로 사용하여 국내에서 상용화된 16개의 덱시부프로펜 시료의 광학순도를 조사하였다. 그리고 이때 각 시료들을 각각 3회 이상 분석하여 각 광학순도 데이타들의 상대 표준편차(relative standard deviation; RSD) 값도 구하였다.
실 험
- 기기 및 시약
본 실험에서 사용된 HPLC기기의 펌프는 JASCO사(일본)에서 제조된 PU-2080 Plus Intelligent HPLC Pump를 사용하였고, 자외선 검출기로는 JASCO사에서 제조된 UV-2075 Plus Intelligent UV/Vis Detector, 광회전도 검출기로는 JASCO사에서 제조된 OR-2090 Plus Chiral Detector를 사용하였다.
Merck사(독일)의 HPLC급 헥산, 이소프로판올을 이 동상으로 사용하였고, 초산 등 그 밖의 시약은 Aldrich사(미국)로부터 구입한 특급 시약을 사용하였다. 시료로는 시판 중인 9개 제약회사의 덱시부프로펜 제제 16종을 구입하여 시료명을 각각 A1-A16으로 나타내었고, 이때 각 시료별 제조사명의 영문이름 첫 한 두글자를 괄호에 옮기면 다음과 같다. A1(S), A2-A3(HU), A4-A5(J), A6-A7(D), A8(HB), A9(T), A10(K), A11-A14(A), A15-A16(HP). HPLC 분석용 시료를 제조하기 위하여 먼저 300 mg의 시료를 취하고, 이들을 각각 잘 부수어 3N HCl 100 mL와 100 mL CH 2 Cl 2 로 녹인 후, 유기층에서 추출하였다. 추출한 용액내 물을 무수 MgSO 4 로 제거시킨 후 농축하고, 일회용 스포이드에 실리카겔을 채워 제작한 short path column을 통과시켜 강하게 머무는 화학종을 제거한 용액을 시료 용액으로 사용하였다.
키랄 HPLC 실험
- 라세미 이부프로펜의 분리 확인
키랄 칼럼 제조회사의 자료를 토대로 일본 Daicel사에서 제조된 Chiralcel OD 컬럼을 라세미 이부프로펜의 분리용 키랄 컬럼으로 사용하였고, 14 분리 확인 및 분리순서 확인용 시료로는 Aldrich사에서 구매한 광학적으로 순수한 것과 라세미 형태의 이부프로펜을 각각 순도 99%의 것을 구매하여 실험에 이용하였다. 전개용매로는 헥산 : 이소프로판올 : 초산의 100 : 1 : 0.1 혼합 용액을 사용하였고, 용매 흐름속도는 1.0 mL/min으로 실험하였으며, 시료주입량은 10 μL, 검출기의 UV 흡광영역은 254 nm을 이용하였다.
- 덱시부프로펜의 광학 순도 측정
라세미 이부프로펜의 광학분할에 사용된 분석조건을 사용하여 16종의 덱시부프로펜 시료들을 각각 3회 이상 분석하여 그 결과에 대한 평균값으로 광학순도 값을 얻었고, 이때 그 값들에 대한 상대 표준편차 값을 계산하였다.
결과 및 고찰
- 라세미 이부프로펜의 분리 확인
라세미 이부프로펜의 분리에 효과적인 분석조건을 결정하기 위하여 키랄 칼럼 제조회사들의 라세미 이부프로펜 분리 예 12 - 14 를 조사하여 실제 실험을 실시한 결과 각 칼럼 제조회사에서의 분석 결과와 적지 않은 차이가 나타났다. 이러한 차이점은 본 연구실에서 보유하고 있는 상업용 키랄 칼럼의 변질이 주된 원인으로 생각되었지만 간혹 제조사의 응용 자료보다 더 좋은 결과를 얻은 적도 있는 이전의 경험으로 볼 때 제조사들의 분석 자료들은 그대로 믿기보다 실제 확인이 필요하다. 분석결과 Chiralcel OD 컬럼을 사용하여 이동상으로 헥산 :이소프로판올 : 초산의 100 : 1 : 0.1 혼합 용액을 사용하였을 때 기준선 분리가 잘 이뤄지는 것을 확인하였다( . 2 ).
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Separation of racemic ibuprofen on Chiralcel OD Column, Mobile phase; hexane : isopropanol : CH3COOH=100:1:0.1, Flow rate; 1.0 mL/min.
한편, 크로마토그램 상의 두 이성질체의 절대배열을 결정하기 위해 광학적으로 순수한 물질로 절대배열을 조사한 결과 14.47 min에 (R)-이부프로펜이, 15.92 min에 (S)-이부프로펜이 깨끗이 분리됨을 확인 할 수 있었다.
- 시판되는 덱시부프로펜 시료들의 광학순도 모니터링
현재 국내에서 판매되고 있는 덱시부프로펜 의약품들의 광학순도를 측정하기 위하여 9개 제약회사 16개의 덱시부프로펜을 입수하여 유기층에서 추출한 후 유도체화 과정 없이 직접 시료로 사용하였다. 키랄 칼럼은 Chiralcel OD column을 이용하였고, 이동상으로 헥산 : 이소프로판올 : 초산의 100 : 1 : 0.1 혼합 용액을 사용하였으며, 이때 용매 흐름속도를 1.0 mL/min으로 하였다. 각 시료들을 각각 3회 이상씩 크로마토그래피 분석을 실시하여 크로마토그램 상의 면적 비를 토대로 그 평균값을 구하였다. 16개의 시료를 분석한 데이터 중에서 높은 광학순도와 낮은 광학순도를 보인 두 개의 시료에 대한 크로마토그램을 . 3 에 나타내었다.
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Examples for separation of dexibuprofen samples on Chiralcel OD column. (a) Sample A7 (b) sample A16. Eluent; hexane : isopropanol : CH3COOH=100:1:0.1, Flow rate; 1.0 mL/min, injection volume; 10 μL, Detection; UV 254 nm.
. 3 의 (a)는 시료 A7을 3회 측정한 것 중의 하나를 나타낸 것이고, (b)는 시료 A16을 3회 측정 한 것 중의 하나를 나타낸 크로마토그램이다. . 3 (a)에서 볼 수 있듯이 14.83 min에 (R)-이부프로펜이, 16.16 min에 덱시부프로펜이 각각 0.07 : 99.91로 분리되어 99.8%의 광학순도를 보였다. 또한 다른 두 번의 데이터에서도 R : S이성질체의 비율이 각각 0.08 : 99.92, 그리고 0.07 : 99.93 로 나타나 이들의 상대 표준편차가 0.7%로 아주 작은 값을 보여서 정밀한 광학순도 값을 보여주었으며, 실험결과 얻은 A7의 평균 광학순도는 99.8%이었다. 또한 . 3 (b)에서 보여진 바와 같이 14.41 min에 (R)-이부프로펜이, 15.68 min에 덱시부프로펜이 각각 0.62 : 99.38으로 분리되어 98.8%의 광학순도를 보였다. 또한 다른 두 번의 데이터에서도 R : S이성질체의 비율이 각각 0.62 : 99.38, 그리고 0.59 : 99.41로 나타나 이들의 상대 표준편차가 1.7%로 비교적 작은 값을 보여서 정밀한 광학순도 값을 보여주었으며, 실험결과 얻은 A16의 평균 광학순도는 98.8% 이었다. 이와 같은 방법으로 구한 16개 시료들의 분석 결과를 1 에 정리하였다.
Optical purity data of commercially available dexibuprofens
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1See experimental part 2Average ratio of (R)-isomer : (S)-isomer
1 에서 볼 수 있듯이 98.6-98.8%의 광학순도를 보인 A9, A10, A15, A16 4개의 시료를 제외한 모든 시료들의 광학순도가 99% 이상의 아주 높은 값을 보였다. 이때 상대 표준 편차(RSD)로 조사한 이 모든 데이터들의 측정오차도 0.6-4.8% 대로 상당히 낮은 값을 보여 측정 데이터들의 신뢰도가 매우 큼을 알 수 있다.
결 론
국내에서 시판되고 있는 광학 이성질의약품 덱시부프로펜의 광학순도를 측정하기 위하여 키랄 칼럼 제조회사들의 자료를 토대로 덱시부프로펜의 거울상이성질체 혼합물인 이부프로펜의 광학분리를 실시하여 기준선 분리가 되는 분석 조건을 확인하였다. 이 분석 조건을 이용하여 국내 9개 제약회사에서 제조한 16개의 덱시부프로펜 시료의 광학순도를 크로마토그램상에서 피크의 면적비로 계산한 결과, 우리나라에서 시판되고 있는 덱시부프로펜을 원료로 하는 대부분의 의약품들이 99.0% 이상의 광학순도를 보여주고 있음을 확인할 수 있었다. 이때 실험 결과와 함께 얻은 각 측정값들의 상대 표준편차도 5.0% 미만의 작은 값을 보여주었으므로 실험방법에 대한 신뢰성도 매우 큼을 알 수 있었다.
본 연구를 통해 키랄 HPLC 방법을 이용하여 국내에서 생산 중인 덱시부프로펜의 광학순도 모니터링을 손쉽게 할 수 있음을 보여주었고, 연구결과 우리나라에서 생산되는 덱시부프로펜의 광학순도는 매우 높은 것으로 판명되었다. 따라서 본 연구는 양질의 덱시부프로펜 생산을 유도하는 데 기여할 수 있고, 나아가서 양질의 키랄 의약품을 개발하고, 생산하는 데에 적쟎은 도움이 될 것으로 믿는다.
본 연구는 식품의약품안전청의 지원으로 수행되었습니다.
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