비극성 용매중에서 crown ether를 이용한 유기화합물의 산화에 관한 연구

곽규범 원광대학교 대학원 화학과 1982 국내석사

아실화된 chitin/chitosan 유도체의 합성 및 물리적인 특성에 관한 연구

곽규범 圓光大學校 2012 국내박사

본 연구는 chitin과 chitosan의 지방족 카복실산 유도체를 합성하는데 그 목적이 있다. 일반적인 유기 용매에 잘 녹는 이러한 유도체들은 생의학 및 재료 과학 분야에서 다양하게 응용할 수 있도록 쉽게 가공되거나 더 수식화가 가능하다. 그러므로 chitin과 chitosan 유도체에 대한 물리적인 성질도 실험하였다. 이러한 chitin과 chitosan의 유도체를 얻기 위해서 chitin 혹은 chitosan의 두 개의 하이드록시기와 글리코사민 단위에 있는 아미노기에 O- 또는 N-아실화 반응을 검토하였다. 알킬 사슬이 짧거나 중간 크기를 가진 직선사슬 카복실산의 아실화 반응은 trifluoroacetic anhydride(TFAA)와 카복실산의 반응으로부터 얻은 혼성 무수물을 사용하여 진행하였다. DMF, DMSO 및 benzyl alcohol 등과 같은 용매에 녹을 수 있는 생성물을 얻기 위한 반응과 반응물의 수득률은 TFAA와 chitosan의 몰비에 의해 결정되는 것으로 나타났다. 특히 출발물질인 카복실산의 탄소수가 증가하면 수득률이 감소하였다. 한편, 고리형 알킬기가 들어 있는 카복실산은 카복실산, TFAA 및 phosphoric acid를 이용한 새로운 반응 조건을 사용하였다. 반응은 온화한 조건에서 반응물을 한번에 넣어 진행하였고 1-2 정도 치환된 chitin과 chitosan 유도체를 좋은 수득률(65-95%)로 얻을 수 있었다. 이러한 방법은 직선사슬 카복실산, 고리형 카복실산 그리고 benzoic acid를 사용한 경우에 잘 일어났고, 산염화물과 산무수물을 사용한 방법과 비교하여 반응 시간이 짧고, 더 경제적이며 수분에 훨씬 안정하다는 장점이 있음을 알 수 있었다. 각 반응으로부터 얻은 생성물에 대한 용해도를 HCO2H, AcOH, MeOH, EtOH, benzyl alcohol, DMF, DMSO, THF, acetone, CH2Cl2 및 CHCl3 등과 같은 유기용매에서 실시하였다. 대부분의 반응 생성물은 DMF와 DMSO에서 잘 녹는 것으로 나타났고, 일반적으로 몇 가지를 제외하고 다른 용매에서는 용해도가 감소하였다. 합성된 화합물 중에서 chitosan의 사이클로알킬 에스터가 가장 좋은 용해도를 보였다. 일반적으로 chitosan 유도체의 경우, 사용한 카복실산의 탄소 사슬의 길이가 증가함에 따라 용해도가 증가함을 나타내었다. 반면에, 합성된 chitin과 chitosan 유도체들에 대한 열안정성 실험을 DSC, TGA 및 DTG 등을 사용하여 알아보았다. DSC 자료로부터 유도체들이 chitin과 chitosan 자체 보다도 열적 안정서이 약간 낮아짐을 알 수 있었다. 유도체들에 대한 조직 형태를 SEM을 이용하여 실험하였다. Chitosan 자체는 표면이 기공이 없는 매끄러운 형태를 나타내지만, 그 유도체는 약간 금이 있는 둥근 형태의 구조를 취하고 있음을 알 수 있었다. 결론적으로, 다양한 chitin과 chitosan의 카복실산 유도체를 TFAA, 카복실산 그리고 phosphoric acid로부터 얻은 혼성 무수물을 이용하여 합성하였다. 이러한 반응에서 얻은 chitin과 chitosan 유도체들은 유기 용매, 특히 DMF와 DMSO에 잘 용해되었고 수득률도 비교적 높았다. 아실화된 chitin과 chitosan 유도체들의 열적 안정성은 chitin과 chitosan 자체 보다도 약간 떨어지는 결과를 얻었다. 합성된 유도체들의 유기 용매에 대한 용해도, 가공성 그리고 수분에 대한 안정성등은 의료, 화장품, 포장 재료 그리고 관 크로마토그래피와 같은 산업 분야에 응용이 가능하리라 사료된다. The aim of this work is to synthesise aliphatic carboxylic acid derivatives of chitin and chitosan, which are soluble in common organic solvents so that they can be either easily processed or further modified for various applications in the field of biomedical and material science, and to investigate their physical properties. In order to get such derivatives of chitin and chitosan, was envisaged O- or N- acylation of two hydroxyl groups and an amino group on the glycosamine unit of chitin or chitosan. For linear carboxylic acids with short to medium size of chain length the acylations were peformed using mixed anhydrides obtained from trifluoroacetic anhydride and carboxylic acid. The reaction gave products soluble in organic solvents such as DMF, DMSO, benzyl alcohol, and the reaction yields were turned out to be dependent upon molar ratio of TFAA and chitosan. The yields were decreased with increasing number of the carbon atoms in the carboxylic acids. For some carboxylic acids containing a cyclic group, however, was used a new reaction system using TFAA, carboxylic aicd, and phosphoric acid. The reaction was found to be operated as one pot reaction in mild condition to give the acylated chitins or chitosans with 1-2 degree of substitution in good yields(65-95%). The method worked well for linear aliphatic acids, cyclic aliphatic acids, and benzoic acid and found to have some advantages in terms of shorter reaction, more economical, no sensitivity to moisture, compared to methods using carboxylic acid chlorides or anhydrides. Much less amount of reagents is required than in the reaction without using phosphoric acid. The solubility of the products from each reaction was tested in HCO2H, AcOH, MeOH, EtOH, benzyl alcohol, DMF, DMSO, THF, acetone, CH2Cl2, and CHCl3. Most of the products tested showed good solubility in DMF and DMSO, but as a rule, nearly insolubility in other solvents with a few of exception. The best solubility, among the synthesised compounds, was observed in the cycloalkyl esters of chitosan. In case of chitosan, the solubility in organic solvents was, in general, improved with increasing the length of the carbon chain in the carboxylic acids. In the meantime, studies on thermal stability of the acylated chitosans and chitins were carried out by using DSC, TGA, and DTG. The DSC data released the fact that the derivatives has less stability than chitosan or chitin itself. The morphological characteristics of the derivatives were also studied by using SEM. The surface identified by a SEM showed that chitosan itself has regular structures with smoothness without pores, but the surfaces of the derivatives do irregular structures with some of cracked spherical shape. In conclusion, various carboxylic acid derivatives of chitin and chitosan were synthesised using mixed anhydrides derived from trifluoroacetic anhydride, carboxylic acid, and phosphoric acid or without phosphoric acid. The reactions gave the acylated chitins or chitosans, soluble in organic solvents, especially in DMF and DMSO, in good yields. Investigation into thermal stability revealed that both of the acylated chitins and chitosans have less stability than their native forms. From the good solubility of the derivatives together with easiness of scalability and non-sensitivity of the reactions to moisture, it is expected that both of the synthetic methods and the synthesised compounds will find useful applications in the field of medical science, cosmetics, materials for wrapping, and materials for column chromatography etc.. especially for industry.

The signal transduction mechanisms mediated by FcγRs in murine T cells

곽규범 Univ. of Iowa 1995 해외박사

비세포 리셉터 (이하 BCR)로부터 유발된 신호전달 기전은 BCR이 IgG항체 리셉터 (이하 FcgRⅡb1)와 결합되었을때 정지된다. 티 세포 리셉터 (이하 TCR)는 구조적이나 기능적으로 BCR 과 많은 유사성을 띄고 있다. 또한 FcgR Ⅱb1이 일군의 티세포에 발현하는 점에 착안하여 우리는 TCR과 FcgRⅡb1이 연 결되었을 때 TCR로부터 시작되는 신호전달과정이 어떻게 조정되는지를 보았다 감마 델타 티 세포 융합주인 DG2 세포에 TCR과 FcgRⅡb1을 상시 발현하는 것을 발견했으며, TCR과 FcgRⅡb1을 같이 연결했을때 세포내 칼슘의 농도를 TCR만 결합시켰을때에 비교해 더 많이 증가 시켰으나 PIPLC-감마 1의 타이로 신기의 인화는 증가되지 않음을 발견했다. 세포내 칼슘농도의 증가는 TCR과 FcgRⅡb1을 각기 결합시켰을때와 FcgRⅡb1이 존재하지 않는 감마 델타 티세포 에서는 관측되지 않았다. 동일한 조건에서 BCR과 FcgRⅡb1을 같이 결합시켰 을 때는 세포내 칼슘의 농도를 줄임을 보였다. 그러므로 신호전달에 관련된 ITAM그룹을 갖고 있는 TCR이나 BCR이 FcgRⅡb1에 연결되었을때 그 영향은 티 세포와 비 세포가 서로 다름을 보였다. ITAM 그룹은 TCR, BCR 뿐만 아니라 인간의 FcgRⅡa (이하 hu-FcgRⅡa)의 세 포내 꼬리부분에도 존재한다. hu-FcgRⅡa와 TCR을 통한 신호전달이 한 세포 내에서 같은지 다른지를 hu-FcgRⅡa가 쥐의 티세포에서 표현되도록 만든 형질 변환쥐 (transgenic mice)를 이용해 조사했다. 형질전환된 쥐와 되지 않은 쥐의 타이무스 세포를 분리해 TCR이나 hu-FcgRⅡa 를 각각 결합시켰을 때 세 포내 칼슘농도 및 PIPLC-감마 1의 인산화가 증가했다. TCR을 결합시켰을 때 두 그룹의 쥐에서 분리한 타이무스 세포는 인테페론 감마를 생산했고 세포분 을 보였으나, hu-FcgRIIa를 결합시켰을때는 두 그룹 모두에서 인트페론을 생 산이나 세포분열을 보이지 않았다. 이로서 ITAM그굽을 갖고 있는 서로다른 리셉터들이 FcgRIIb1과 연결되었을때에 신호전달기전이 서로 달리조절됨과 같 은 세포내에 두 가지 다른 ITAM그굽에서 유발된 신호기작이 서로 다름을 증명 했다. BCR-induced signaling events are inhibited when the BCR are simultaneously co-crosslinked with the FcyRII@l. Because of the structural and functional similarities between the BCR and TCR, and because Fc'yRIIPl are also expressed on some T-cells, we tested whether the intracellular signaling events that occur in T-cells following crosslinking TCR were 'influenced when TCR and FqRIIfil were simultaneously co-crosslinked. We found that co-crosslinking TCR and FcyRII~l on DG2 cells, a fl TCR hybridoma, enhanced [Ca2+li but did not alter tyrosine phosphorylation of PIPLC-y1. Enhanced intracellular signaling was not observed under conditions in which crosslinking resulted in receptor clusters that contained TCR or FcyRIIPl, but not both. The enhanced effect observed when Fc~II~l and TCR on DG2 cells were co-crosslinked was not observed with a y6 TCR+ FcyRIIfll' hybridoma. Co-crosslinking FcyRII~l and BCR on a murine B-lymphoma inhibited the early signaling events triggered by crosslinking BCR alone. Therefore, we showed that the interactions between ITAMs of the BCR, or ITAMs of the TCR and FcyRIIPl are not the same. We tested whether the human FcyRIIa expressed on murine T cells, which has a ITAM on its cytoplasmic tail, can induce T cell responses similar to those induced through the TCR. Multiple ITAMs in the TCR/CD3 complex are involved in T cell activation. The hu-FcyRIIa transgenic mice express the hu-FcyRIIa transgene only on T cells. Thymocytes of the transgenic mice and non-transgenic litter mates were treated with anti-CD3 or anti-hu-FcyRIIa antibodies. Both antibodies induced PIPLC-y1 phosphorylation and [Ca2+]i flux in thymocytes isolated from transgenic mice. However, anti-hu-FcyRIIa antibody did not induce PIPLC-71 phosphorylation and [Ca2+]i flux in thymocytes isolated from non-transgenic litter mates. Anti-CD3 antibody induced IFN-'y production and proliferation on cells isolated from transgenic mice but, interestingly, anti-hu-FcyRIIa antibodies did not. We showed that the 1TAM.s in different molecules may interact differently with the FcyRIIPl in different cells. Also, different ITAMs can induce different cellular responses even within the same cell.