Vývoj chirálních membrán pro enantioselektivní separace
Chirální separace zůstává zásadní výzvou v průmyslových odvětvích, jako je farmacie, agrochemie nebo potravinářství, kde enantiomery vykazují rozdílné biologické nebo senzorické účinky. Membránová separace enantiomerů je slibnou technikou, avšak její použití v praxi je stále omezeno nízkou účinností nebo produktivitou separace a složitou výrobou enantioselektivních membrán. Tato práce zkoumá dva škálovatelné přístupy k přípravě enantioselektivních membrán. První zahrnuje funkcionalizaci komerčních aniontových výměnných membrán polyaniontovým sulfobutylether-β-cyklodextrinem s využitím iontových interakcí k vytvoření stabilních, selektivních membrán v jednostupňovém procesu. Tyto membrány jsou testovány v koncentračně-hnaném procesu za různých experimentálních podmínek zahrnující studium vlivu teploty, koncentrace a složení rozpouštědla na separaci N-boc-D,L-tryptofanu. Enantioselektivní transport je umožněn selektivní komplexací v kavitách cyklodextrinů, což vede k procesu řízenému sorpcí. Metoda funkcionalizace membrán je rozšířena syntézou cyklodextrinových polyelektrolytů, které nabízejí modulární strategii nanášení enantioselektivních vrstev vrstvu po vrstvě. Druhá strategie zkoumá iontově výměnné membrány se smíšenou matricí (MMM), které obsahují chinidinem funkcionalizovaný silikagel, osvědčený chirální chromatografický materiál, zabudovaný do polymerních matric z poly(vinyliden fluoridu) a poly(etylen-co-vinylalkoholu). Techniky fázové separace vyvolané nerozpouštědlem v kapalné či parní fázi umožňují přípravu membrán s vysokým plněním chirálním silikagelem až do 55 %. Tyto membrány vykazují relativně vysokou separační účinnost N-(3,5-dinitrobenzoyl)-R,S-leucinu. Jejich porézní struktura umožňuje separaci řízenou preferenční sorpcí a jejich rychlá regenerovatelnost umožňuje prakticky kompletní rozdělení enantiomerů v pěti separačních stupních kaskádového koncentračně-hnaného procesu a přibližně ve dvaceti stupních pomocí dead-end filtrace. Celkovým výsledkem této práce jsou modulární membránové platformy s potenciálem pro praktickou, škálovatelnou separaci enantiomerů.