Electrospinning of Cellulose Carbamates for enantioselective membrane Filtration

Electrofilage de carbamates de cellulose pour la filtration sur membrane énantiosélective Les énantiomères purs, tels que les médicaments, sont généralement produits par synthèse asymétrique ou séparation chirale. La synthèse asymétrique est coûteuse, tandis que les méthodes de séparation chirale (telles que la chromatographie, la cristallisation et la séparation cinétique) sont reconnues pour être discontinues et réalisées à des échelles analytiques. Avec la demande croissante des énantiomères purs, leur production à grande échelle revêt une importance scientifique et économique. Les polysaccharides et leurs dérivés ont été largement utilisés comme sélecteurs chiraux en chromatographie liquide à haute performance. Malgré leur capacité à discriminer des nombreuses molécules chirales, ces sélecteurs sont typiquement immobilisés sur du gel de silice et utilisés en chromatographie comme phases stationnaires. Mon projet de thèse explore la séparation chirale par filtration membranaire énantiosélective, une stratégie prometteuse pour une séparation continue à grande échelle. J'ai synthétisé une série de dérivés de carbamates phényliques de cellulose par addition directe des isocyanates à la cellulose en présence de pyridine anhydre. Les carbamates benzylés, produits par une approche de synthèse modulaire utilisant le phénylcarbonate de cellulose et des amines comme réactifs, ont été fournis par des collaborateur. L'électrofilage a été utilisé pour produire des membranes à base de carbamates de cellulose. L'électrofilage est la méthode de choix pour produire des membranes ayant un rapport surface/volume élevé, une porosité ajustable et de fortes propriétés mécaniques. En ajustant les paramètres d'électrofilage tels que la tension, le débit, la concentration de la solution et le poids moléculaire des carbamates de cellulose, des membranes avec des diamètres de fibres à l'échelle nanométrique ont été obtenues. Les systèmes de solvants contenant une concentration plus élevée de solvant moins volatil, comme le N,N-diméthylformamide, ont conduit à des fibres plus fines avec une surface spécifique plus élevée que les systèmes solvant contenant une concentration élevée de solvants volatils tels que l'acétone, le tétrahydrofurane ou le chloroforme. L'augmentation de l'hygrométrie dans la chambre d'électrofilage a conduit à des fibres poreuses et a modifié la morphologie externe des fibres par un mécanisme de séparation de phase induite par la vapeur. J'ai examiné la perméation énantiosélective de six mélanges racémiques à travers les membranes électrofilées par des expériences de perméation liquide-liquide et de filtration. Le diamètre des fibres de la membrane a eu peu d'impact sur l'énantiosélectivité, contrairement à notre hypothèse initiale selon laquelle les membranes avec des diamètres de fibres plus petits présenteraient une énantiosélectivité plus élevée. Parmi les six mélanges racémiques, le propranolol a montré l'excès énantiomérique le plus élevé, soit 65 % après 24 cycles de filtration. J'ai calculé les énergies de liaison de conformations et de positions des énantiomères générées de manière aléatoire dans des complexes avec des sélecteurs chiraux en utilisant des simulations de docking moléculaire. Pour les énantiomères du propranolol avec le tris(3,5-diméthylphénylcarbamate) de cellulose, le docking a montré une énergie plus basse pour l'énantiomère avec un temps de rétention plus long, tandis que l'inverse a été observé pour les énantiomères du naproxène. Nous avons besoin d'une meilleure compréhension des conformations des cellulose de carbamate pour rationaliser la sélectivité des énantiomères.