KR20200039334A

KR20200039334A - 이무수물 분석 방법

Info

Publication number: KR20200039334A
Application number: KR1020180119108A
Authority: KR
Inventors: 김소연; 이준석; 최범규; 김병현
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CN111512153A; EP3719492B1; EP3719492A1; WO2020071868A1; KR102399555B1; JP2021509471A; US20210072203A1; JP7048021B2; EP3719492A4; US11327059B2

Abstract

본 발명은 이무수물 분석 방법에 관한 것으로서, 반응성이 높고 용해도가 낮은 이무수물(dianhydride)을 안정적으로 분석할 수 있다. 또한, 반응 생성물에 의하여 분석 결과가 교란되는 문제점을 최소화함으로써 정확도를 향상시킬 수 있다.

Description

이무수물 분석 방법{ANALYSIS METHOD FOR DIANHYDRIDE}

본 발명은 이무수물 분석 방법에 관한 것이다.

이무수물(dianhydride)은 반응성이 높은 카복실산 유도체(carboxylic acid derivatives) 중 하나로, 물, 알코올(alcohol), 아민(amine) 등과 쉽게 반응하는 특성을 가지며, 화학 구조의 고리가 열리는 반응(ring opening reaction) 등 원래의 구조가 상실됨으로 인하여 기존의 통상적인 크로마토그래피 방법을 이용한 정성, 정량 분석이 어려운 경우 일반적으로 적정법(titration) 등의 방법으로 분석을 진행하여 왔다. 그러나, 적정법은 이무수물의 상호전환(interconversion)으로 생성되는 산(acid)의 산도(acidity)가 높은 경우 적정 종점(titrate end point)를 교란하여 정량에 어려움이 있고, 분석 대상 물질이 함유하는 산(acid), 염기(base)가 정량을 방해하는 등 다수의 분석 한계점이 있다.

이와 같은 종래의 방법들은 반응성이 높은 이무수물의 순도를 분석하는 과정 중, 열 또는 수분과 같은 외부 환경의 영향으로 인하여 고리 구조가 열리는 현상이 발생하여 정확한 순도를 파악하기 힘들고, 이무수물 화합물의 판상의 구조로 인하여 컬럼과 상호작용(interaction)이 낮아 화합물이 컬럼 내에 충분히 머무르지 못한다는 단점이 있다.

그러므로, 반응성이 높은 이무수물에 대한 순도를 분석하는 안정적인 분석 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 이무수물의 함량을 분석할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은

이무수물에 아민 화합물을 첨가하는 단계;

용매로서 무수 화합물을 첨가하여 무수 반응시키는 단계; 및

무수 반응 후, 반응물에 포함된 미반응 아민 화합물을 정량하는 단계를 포함하는, 이무수물 분석 방법을 제공한다.

또한, 상기 반응물은 HPLC로 분석할 수 있다.

또한, 아민 표준 물질을 3 내지 10개의 농도로 설정하여 상기 미반응 아민 화합물 농도와 상기 반응물의 HPLC 크로마토그램 피크 면적과의 관계식을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관계식으로부터 상기 반응물에 포함된 미반응 아민의 양을 계산하고, 상기 미반응 아민의 양으로부터 반응에 참여한 아민의 양을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 반응에 참여한 아민의 양으로부터 반응에 참여한 이무수물의 양을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 아민 화합물은 아닐린(aniline), 나프틸아민(naphthylamine) 또는 이들의 조합일 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 무수 화합물은 무수 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)일 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 아민 화합물의 농도 설정을 위한 표준 물질 용매는 무수 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 무수 디메틸 포름아미드(dimethyl formamide, DMF), 무수 메탄올(anhydrous methanol), 무수 벤젠(anhydrous benzene) 및 무수 에테르(anhydrous ether)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 이무수물과 아민 화합물의 몰 비는 1:2 내지 3일 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 이무수물은 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA), 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride, PMDA), 1,3-디메틸사이클로부탄-1,2,3,4-테트라 카복실산 이무수물(1,3-dimethyl cyclobutane -1,2,3,4- tetracarboxylic dianhydride, DMCBDA) 및 1,2,3,4-부탄테트라카복실산 이무수물(1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, BT-100)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

일구현예에 따르면, HPLC 이동상은 아세토니트릴(acetonitrile, ACN), 물, 메탄올(methanol) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

일구현예에 따르면 HPLC 이동상의 용리 조건으로,

분석 개시 0분 시점에 아세토니트릴(acetonitrile, ACN) 20%, 물 80%이고,

20분 시점에 아세토니트릴 60%, 물 40%이 되도록 농도 구배를 적용할 수 있다.

일구현예에 따르면, HPLC 컬럼으로 실리카(silica) 컬럼을 사용할 수 있다. 구체적으로, 실리카 컬럼은 탄소 충진(carbon packing)된 실리카 기반의 역상 컬럼일 수 있다.

일구현예에 따르면, HPLC 크로마토그램(chromatogram)을 광 다이오드 어레이(photodiode array, PDA)로 280nm에서 분석할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기와 같은 방법을 적용한 시스템을 제공할 수 있다.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명은 반응성이 높고 용해도가 낮은 이무수물(dianhydride)을 안정적으로 분석할 수 있다. 또한, 반응 생성물에 의하여 분석 결과가 교란되는 문제점을 최소화함으로써 정확도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시예 1에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 미반응 아민 화합물 농도와 크로마토그램 피크 면적과의 관계식을 나타내는 그래프이다.
도 3는 실시예 1에 따른 분석 개요에 따라 이무수물의 순도를 계산하는 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 2에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 3에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 비교예 1에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 비교예 2에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 비교예 3에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 비교예 4에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 비교예 5에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예 6에따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 비교예 7에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 비교예 8에 따른 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서에 사용된 용어 "첨가"는 본 명세서 내에 "주입, 유입, 투입"과 함께 혼용하여 기재될 수 있으며, 고체, 액체, 기체 물질 또는 열 등을 필요한 곳으로 흘러 들여보내거나 넣는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

이하, 본 발명의 구현예에 따른 이무수물 분석 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

반응성이 높은 이무수물을 정량적으로 파악하여 순도를 분석하기 위하여 아민(amine) 반응을 기반으로 하는 유도체화 방법을 도입하였다. 이무수물에 과량의 아민 화합물을 첨가하여 아미드(amide) 또는 이미드(imide) 형태로 전환시킨 후, 미반응 아민 화합물의 양을 측정함으로써 간접적으로 정량 및 순도를 분석할 수 있다.

구체적으로 본 발명은, 이무수물에 아민 화합물을 첨가하는 단계;

일구현예에 따르면, 상기 무수 반응시키는 단계에서 플라스크 등에 플레임 드라이(flame dry)를 실시하여 내부에 수분을 모두 제거할 수 있으며, 용매 및 도구의 수분을 제거할 수 있는 일반적인 방법이라면 제한되지 않고 적용할 수 있다.

상기 반응물에 포함된 미반응 아민 화합물은 고성능액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC)로 분석할 수 있다. 이 때, HPLC 이동상으로는 예를 들어, 아세토니트릴(acetonitrile, ACN), 물, 메탄올(methanol) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 용리 조건은 예를 들어, 분석 개시 0분 시점에 아세토니트릴(acetonitrile, ACN) 20%, 물 80%이고, 20분 시점에 아세토니트릴 60%, 물 40%이 되도록 농도 구배를 적용할 수 있다. HPLC 컬럼으로는 실리카(silica) 컬럼을 사용할 수 있으며, 구체적으로 탄소 충진(carbon packing)된 실리카 기반의 역상 컬럼을 사용할 수 있고, 구체적으로 예를 들면, C18(4.6mm ID X 50mm L, particle size: 3um) 등을 포함할 수 있다.

일구현예에 따르면, HPLC에 따른 크로마토그램(chromatogram)은 광 다이오드 어레이(photodiode array, PDA)로 이용할 수 있고, 예를 들어 230 내지 300nm의 파장으로 분석할 수 있고, 예를 들어 280nm 파장에서 분석하는 것이 효율적일 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 반응물에 포함된 미반응 아민 화합물의 농도를 계산하기 위하여, 아민 표준 물질을 이용할 수 있다. 상기 표준 물질은 시료 중의 성분을 분석하여 그 함유량 또는 농도를 구하는 경우 그 척도가 되는 물질을 의미한다. 표준 물질은 화학적으로 변질되지 않고 순수한 상태의 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어 상기 아민 표준 물질의 농도를 3 내지 10개, 3 내지 5개로 설정하여 이무수물과 미반응한 아민 화합물의 농도를 구할 수 있다.

또한 반응물에 포함되어 있는 미반응 아민의 양을 계산하기 위하여, 표준 물질을 이용하여 얻은 미반응 아민 화합물 농도와 크로마토그램 피크 면적(chromatogram peak area)과의 관계식을 나타낼 수 있다. 상기 관계식으로부터 상기 반응물에 포함된 미반응 아민의 양을 계산할 수 있다. 계산된 미반응 아민의 양으로부터 반응에 참여한 아민의 양을 계산할 수 있다. 상기 반응에 참여한 아민의 양으로부터 최종적으로 반응에 참여한 이무수물의 양을 계산할 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 아민 화합물은 아닐린(aniline), 나프틸아민(naphthylamine) 일 수 있고, 예를 들어 아닐린일 수 있다.

또한, 상기 아민 표준 물질은 무수 테트라하이드로퓨란(anhydrous tetrahydrofuran, THF), 무수 디메틸 포름아미드(anhydrous dimethyl formamide), 무수 메탄올(anhydrous methanol), 무수 벤젠(anhydrous benzene), 무수 에테르(anhydrous ether) 등 아민 화합물을 용해시키는 유기용매일 수 있고, 예를 들어 테트라하이드로퓨란을 사용할 수 있다.

일구현예에 따르면, 이무수물과 상기 아민 화합물은 무수 화합물 용매 존재 하에서 무수 반응을 시킬 수 있고, 상기 무수 화합물은 무수 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 등을 사용할 수 있다.

일구현예에 따르면, 무수 반응 후 HPLC 분석 샘플 제조 시, 무수 반응물에 무수 아세토니트릴(acetonitrile, ACN), 무수 디메틸 포름아미드(dimethyl formamide, DMF), 무수 아세트산(acetic acid), 무수 아세톤(acetone), 무수 벤젠(benzene), 무수 사염화 탄소(carbon tetrachloride), 무수 사이클로 헥산(cyclohexane), 무수 사이클로 펜탄(cyclopentane), 무수 디클로로 에탄(dichloroethane), 무수 디클로로 메탄(dichloromethane), 무수 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide), 무수 디옥산(dioxane), 무수 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 무수 디에틸 에테르(diethyl ether), 무수 메탄올(methanol), 무수 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 무수 테트라클로로 에탄(tetrachloro ethane)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어 무수 DMF 를 첨가할 수 있다.

일구현예에 따르면 상기 이무수물에 아민 화합물을 첨가하는 단계에서, 이무수물을 간접 정량하기 위하여 과량의 아민을 투입하여야 하므로, 2.0eq 이상의 아민을 첨가할 수 있다. 예를 들면, 이무수물과 아민 화합물의 몰 비는 1:2 내지 3, 예를 들면 1:2.1 내지 2.5, 예를 들면 1:2.1 내지 2.3일 수 있다.

본 발명에 따라 분석 가능한 이무수물 종류는 크게 제한되지 않으나, 예를 들면, 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride), 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride, PMDA), 1,3-디메틸사이클로부탄-1,2,3,4-테트라 카복실산 이무수물(1,3-dimethyl cyclobutane -1,2,3,4- tetracarboxylic dianhydride, DMCBDA) 및 1,2,3,4-부탄테트라카복실산 이무수물(1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, BT-100)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 이무수물의 아민 유도체화 반응으로 아민의 양을 계산하여 이무수물의 간접 정량 및 순도를 분석하는 방법으로, 이무수물의 높은 반응성을 역이용하는 것으로, HPLC 역상(reverse phase)에서도 분석이 가능하다. 또한, 이무수물과 미반응한 아민 화합물을 측정하여 이무수물의 정량 및 순도를 분석하는 것이므로 반응 생성물인 아미드(amide) 또는 이미드(imide)에 의하여 분석 결과가 교란되는 문제점을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기와 같은 방법을 적용한 시스템을 제공함으로써 이무수물의 정량분석 및 순도 분석을 용이하게 실시할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

실시예 1: 1,2,3,4-부탄 테트라카복실산 이무수물(1,2,3,4-butane tetracarboxylic dianhydride, BT-100)

화합물을 첨가하기 전에 반응기 내에 진공 건조(vacuum dry)를 실시하여 수분을 제거하였다. 250ml 둥근 바닥 플라스크에 BT-100 1.0g, 증류 아닐린(fresh distilled aniline) 1.02g 및 무수 N-메틸피롤리돈(anhydrous N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 21.89g을 넣고 50℃에서 교반하면서 24시간 동안 아민 유도체화 반응을 진행하였다. 고성능액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC) 분석을 위한 샘플로 상기 반응 용액 0.18g을 무수 디메틸포름아미드(anhydrous dimethylformamide, DMF) 2g에 넣어 준비하였다.

BT-100 화합물의 아민 유도체화 반응 과정을 구조식 1에 나타내었다.

[구조식 1]

HPLC 분석은 Waters 사의 HPLC 시스템(e2695 separations module, 2998 photodiode array detector)를 사용하였고, 컬럼(column)은 Shiseido 사의 Capcellpak C18(4.6mm ID X 50mm L, particle size: 3um)을 40℃에서 사용하였다. 이동상으로는 아세토니트릴(acetonitrile, ACN, HPLC용, J.T. Baker)과 초순수(MILLIPORE 사, Mili-Q, 18.2MΩ)를 탈기한 후 ACN/H₂O의 비율을 20분 동안 20/80(v/v)에서 60/40(v/v)까지 농도 구배를 주고, 유속 1mL/min으로 설정하였다. 분석 샘플은 10uL를 주입하였고, 크로마토그램(chromatogram)은 포토다이오드 어레이 검출기(photodiode array detector, PDA)를 이용하여 280nm에서 측정하였으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다.

아닐린 표준 용액으로서 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)을 0.5, 0.1 및 0.05mg/mL의 3가지 농도로 선정하여 반응물 내의 미반응 아닐린의 농도를 확인하였다. 미반응 아닐린의 농도와 크로마토그램 피크 면적(chromatogram peak area)과의 관계식을 도 2에 나타내었다. 도 2의 관계식으로부터 미반응 아닐린의 농도(mg/ml)를 밀도 값(0.944g/ml)을 사용하여 질량으로 환산하였다.

실시예 1에 따른 이무수물 분석 방법의 개요에 따라 이무수물의 순도를 계산하는 과정을 도 3에 나타내었다.

최종적으로 계산되는 BT-100의 순도는 94.8%로 확인되었다.

실시예 2: 1,3-디메틸 사이클로부탄-1,2,3,4-테트라 카복실산 이무수물(1,3-dimethyl cyclobutane -1,2,3,4- tetracarboxylic dianhydride, DMCBDA)

화합물을 첨가하기 전에 반응기 내에 진공 건조(vacuum dry)를 실시하여 수분을 제거하였다. 250ml 둥근 바닥 플라스크에 DMCBDA 1.13g, 증류 아닐린(fresh distilled aniline) 1.11g 및 무수 N-메틸피롤리돈(anhydrous N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 10.76g을 넣고 50℃에서 교반하면서 24시간 동안 아민 유도체화 반응을 진행하였다. 고성능액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC) 분석을 위한 샘플로 상기 반응 용액 0.0684g을 무수 디메틸 포름아미드(anhydrous dimethyl formamide, DMF) 2.0067g에 넣어 준비하였다.

DMCBDA 화합물의 아민 유도체화 반응 과정을 구조식 2에 나타내었다.

[구조식 2]

HPLC 분석 및 순도 계산은 실시예 1과 동일하게 하였으며, HPLC 분석 결과는 도 4에 나타내었다.

그 결과, DMCBDA의 순도는 94.6%로 확인되었다.

실시예 3: 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA)

화합물을 첨가하기 전에 반응기 내에 진공 건조(vacuum dry)를 실시하여 수분을 제거하였다. 250ml 둥근 바닥 플라스크에 BPDA 1.47g, 증류 아닐린(fresh distilled aniline) 1.13g 및 무수 N-메틸피롤리돈(anhydrous N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 11.05g을 넣고 50℃에서 교반하면서 24시간 동안 아민 유도체화 반응을 진행하였다. 고성능액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC) 분석을 위한 샘플로 상기 반응 용액 0.0799g을 무수 디메틸 포름아미드(anhydrous dimethyl formamide, DMF) 2.0031g에 넣어 준비하였다.

BPDA 화합물의 아민 유도체화 반응 과정을 구조식 3에 나타내었다.

[구조식 3]

HPLC 분석 및 순도 계산은 실시예 1과 동일하게 하였으며, HPLC 분석 결과는 도 5에 나타내었다.

그 결과, DMCBDA의 순도는 99.6%로 확인되었다.

구체적으로, 실시예 1 내지 3의 이무수물 함량 분석 시 사용된 상수값을 표 1에 정리하였고, 계산 과정을 표 2에 정리하였다.

비교예 1: 1,2,3,4-부탄 테트라카복실산 이무수물(1,2,3,4-butane tetracarboxylic dianhydride, BT-100) 간접 정량

BT-100의 반응 용매로서 non-anhydrous N-메틸피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)을 사용하였고, HPLC 분석 이동상으로 무수 아세토니트릴(acetonitrile, ACN, anhydrous, 시그마 알드리치)과 초순수(MILLIPORE 사, Mili-Q, 18.2MΩ)를 탈기한 후 ACN/H₂O의 비율을 5/95(v/v)에서 100/0(v/v)까지 농도 구배를 주고, 10분 간 측정하였다. 크로마토그램(chromatogram)은 포토다이오드 어레이 검출기(photodiode array detector, PDA)를 이용하여 203nm에서 측정하였으며, 이외에는 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 그 결과는 도 6에 나타내었다.

도 6에 나타난 바와 같이, 비교예 1과 같은 분석 조건에서는 아닐린(aniline)의 머무름 시간(retention time)이 지나치게 빨리 형성되면서 용매 피크와 겹치는 현상을 보이므로 순도 분석에 적절하지 않음을 확인할 수 있다.

비교예 2: 1,2,3,4-부탄 테트라카복실산 이무수물(1,2,3,4-butane tetracarboxylic dianhydride, BT-100) 간접 정량

HPLC 조건에 따른 변화를 확인하기 위하여 이동상에 염을 첨가하였다. 구체적으로, HPLC 이동상으로서 ACN(trifluoroacetic acid, TFA 0.1%)/H₂O(TFA 0.1%)을 사용하고, PDA를 이용하여 203nm에서 측정하였으며, 3100 질량 검출기(mass detector)를 이용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 질량 검출기의 모드(mode)는 ES+ 모드로, Capillary 3kV, ES Cone 30V, Source temperature 150℃, Desolvation temperature 350℃, Cone gas flow 60L/hr, Desolvation gas flow는 600L/hr로 설정하여 사용하였다. 그 결과는 도 7에 나타내었다.

도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 2와 같은 조건에서는 아닐린의 피크가 검출되지 않으므로 아닐린 간접 정량법으로서는 적합하지 않음을 알 수 있다.

비교예 3: 1,3-디메틸 사이클로부탄-1,2,3,4-테트라 카복실산 이무수물(1,3-dimethyl cyclobutane -1,2,3,4- tetracarboxylic dianhydride, DMCBDA) 간접 정량

비교예 2와 동일한 방법으로 HPLC 분석 및 검출을 진행하였으며, 그 결과는 도 8에 나타내었다.

도 8에 나타난 바와 같이, 비교예 3과 같은 조건에서는 아닐린의 피크가 검출되지 않으므로 아닐린 간접 정량법으로서는 적합하지 않음을 알 수 있다.

비교예 4: 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA) 간접 정량

비교예 2와 동일한 방법으로 HPLC 분석 및 검출을 진행하였으며, 그 결과는 도 9에 나타내었다.

도 9에 나타난 바와 같이, 비교예 4와 같은 조건에서는 아닐린의 피크가 검출되지 않으므로 아닐린 간접 정량법으로서는 적합하지 않음을 알 수 있다.

비교예 5: 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA) 직접 분석

HPLC 이동상으로 HPLC용 아세토니트릴(acetonitrile, ACN, 시그마 알드리치) 및 HPLC용 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF, 시그마 알드리치)를 사용하고, 시료를 DMF(HPLC grade)에 1mg/mL의 농도로 완전히 용해시킨 뒤, 컬럼에 2uL 주입하여 크로마토그램을 얻은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 측정을 진행하였다. 그 결과는 도 10에 나타내었다.

도 10에 나타난 바와 같이, 물 대신 DMF를 사용한 비교예 6의 HPLC 분석 조건에서는 이무수물(dianhydride)의 순도 분석이 불가능하다. BPDA를 직접 측정하여 순도를 분석하는 방법으로, DMF 대신 물을 사용하면 이무수물의 원구조가 깨짐을 알 수 있다.

비교예 6: 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA) 직접 분석

HPLC 컬럼으로 Shiseido 사의 capcellpak cyano(4.6mm ID X 150mm L, particle size: 3um)를 이용하였고, 이동상으로 ACN(HPLC용, J.T.Baker) 및 DMF(HPLC용, Thermos fisher)를 사용하였으며, 시료를 DMF 에 1mg/mL의 농도로 완전히 용해시킨 뒤, 10uL를 주입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

그 결과는 도 11에 나타내었다. 도 11에 나타난 바와 같이, HPLC용 용매에 미량으로 존재하는 물에 의한 영향으로 실험 시간이 증가할수록 무수 용매를 사용할 때보다 이산염기(diacid)의 양이 증가함을 확인할 수 있으므로, HPLC grade 일반 용매를 용리액(eluent)으로 사용하는 방법은 적절하지 않음을 알 수 있다.

비교예 7: 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA) 직접 분석

HPLC 컬럼으로 Thermo fisher 사의 acclaim surfactant(4.6mm ID X 150mm L, particle size: 5um)를 사용하였고, 이동상으로 무수 ACN(anhydrous, 시그마 알드리치) 및 무수 DMF(anhydrous, 시그마 알드리치)를 사용한 것을 제외하고 비교예 5와 동일한 방법으로 진행하였다.

그 결과는 도 12에 나타내었다. 도 12에 나타난 바와 같이 acclaim surfactant 컬럼을 사용한 조건에서는 이무수물의 순도 분석이 불가함을 확인할 수 있다.

비교예 8: 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA) 직접 분석

HPLC 컬럼으로 Shiseido 사의 capcellpak cyano(4.6mm ID X 150mm L, particle size: 3um)을 사용하였고, 이동상으로 클로로포름(chloroform, HPLC용, J.T.Baker) 및 DMF(HPLC용, Thermo fisher)를 탈기한 후 클로로포름/DMF의 비율을 90/10으로 10분 동안 유속 1.0mL/분으로 한 것을 제외하고 비교예 5와 동일한 방법으로 진행하였다.

그 결과는 도 13에 나타내었으며, 도 13에 나타난 바와 같이, Shiseido 사의 capcellpak cyano(4.6mm ID X 150mm L, particle size: 3um)을 사용하고, 이동상으로 클로로포름(chloroform, HPLC용, J.T.Baker)을 사용하는 조건에서 이무수물의 순도 분석이 불가함을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

이무수물에 아민 화합물을 첨가하는 단계;
용매로서 무수 화합물을 첨가하여 무수 반응시키는 단계; 및
무수 반응 후, 반응물에 포함된 미반응 아민 화합물을 정량하는 단계를 포함하는, 이무수물 분석 방법.
제1항에 있어서,
상기 반응물을 HPLC로 분석하는 단계를 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제2항에 있어서,
아민 표준 물질을 3 내지 10개의 농도로 하여 상기 미반응 아민 화합물 농도와 상기 반응물의 HPLC 크로마토그램 피크 면적과의 관계식을 계산하는 단계를 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제3항에 있어서,
상기 관계식으로부터 상기 반응물에 포함된 미반응 아민의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제4항에 있어서,
상기 미반응 아민의 양으로부터 반응에 참여한 아민의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제5항에 있어서,
상기 반응에 참여한 아민의 양으로부터 반응에 참여한 이무수물의 양을 계산하는 단계를 포함하는 것인 이무수물 분석 방법.
제1항에 있어서,
상기 아민 화합물이 아닐린(aniline), 나프틸아민(naphthylamine) 또는 이들의 조합인 것인, 이무수물 분석 방법.
제1항에 있어서,
상기 무수 화합물이 무수 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)인 것인, 이무수물 분석 방법.
제3항에 있어서,
상기 아민 화합물의 농도 설정을 위한 표준 물질 용매가 무수 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 무수 디메틸 포름아미드(dimethyl formamide, DMF), 무수 메탄올(anhydrous methanol), 무수 벤젠(anhydrous benzene) 및 무수 에테르(anhydrous ether)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것인, 이무수물 분석 방법.
제1항에 있어서,
상기 이무수물과 아민 화합물의 몰 비가 1:2 내지 3인 것인, 이무수물 분석 방법.
제1항에 있어서,
상기 이무수물이 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride, BPDA), 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride, PMDA), 1,3-디메틸사이클로부탄-1,2,3,4-테트라 카복실산 이무수물(1,3-dimethyl cyclobutane-1,2,3,4- tetracarboxylic dianhydride, DMCBDA) 및 1,2,3,4-부탄테트라카복실산(1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, BT-100)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제2항에 있어서,
HPLC 이동상이 아세토니트릴(acetonitrile, ACN), 물, 메탄올(methanol) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제2항에 있어서 HPLC 이동상의 용리 조건이,
분석 개시 0분 시점에 아세토니트릴(acetonitrile, ACN) 20%, 물 80%이고,
20분 시점에 아세토니트릴 60%, 물 40%이 되도록 농도 구배를 적용한 것인, 이무수물 분석 방법.
제2항에 있어서,
HPLC 컬럼이 실리카(silica) 컬럼인 것인, 이무수물 분석 방법.
제14항에 있어서,
상기 실리카 컬럼이 탄소 충진된 실리카 기반의 역상 컬럼인 것인, 이무수물 분석 방법.
제2항에 있어서,
크로마토그램(chromatogram)을 광 다이오드 어레이(photodiode array, PDA)로 280nm에서 분석하는 단계를 포함하는 것인, 이무수물 분석 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 적용한 시스템.