4-Klórmandulasav reszolválása gáz-antiszolvens kristályosítási technika alkalmazásával
Enantiomertiszta vegyületek előállítását a vegyipar számos ágazata igényli, mivel az egyes enantiomerek élettani hatása erősen eltérő lehet. Gyakran kedvezőbb a sztereoszelektív szintézis helyett az optikailag aktív vegyületet reszolválással előállítani. Erre kínálnak lehetőséget a diasztereomer sóképzésen alapuló elválasztások, ezen belül is innovatív lehetőségként a szuperkritikus közegben végzett kristályosítás. A szén-dioxid oldószerként, vagy kicsapószerként történő alkalmazása a szerves oldószerek használatát csökkenti, illetve új módszerek kidolgozására ad lehetőséget.
TDK munkám során a számos szerves kémiai szintézis intermediereként, valamint reszolválószerként is használt 4-klórmandulasav az irodalomban eddig nem ismert antiszolvens diasztereomer sóképzésen alapuló reszolválását dolgoztam ki az előkísérletektől a továbbtisztíthatóság vizsgálatáig. A reszolváló ágensként használt (R)-1-feniletánamint félekvivalens mennyiségben adagoltam. A diaszteromer sót a reakciókomponensek metanolos oldatából, szén-dioxid hozzáadásával, gáz-antiszolvens technikával kristályosítottam, majd az elreagálatlan, oldatban maradó sav-enantiomert és a szerves oldószert szén-dioxid átáramoltatásával távolítottam el az autoklávból.
Fázisegyensúlyi méréseket végeztem a reszolválási kísérletek során alkalmazható bemérési koncentrációk feltérképezésére, ezután látóüveges autoklávban figyeltem meg a kristályképződést. A szén-dioxid hozzáadása után a kristálykiválás azonnal megkezdődik, és a kristálynövekedéssel együtt folytatódik az egy órás keverési idő alatt.
Részletesen tanulmányoztam a nyomás, a hőmérséklet és az oldószerek (a szén-dioxid és a metanol) tömegarányának hatását a reszolválásra. 160 bar nyomáson, 40 °C hőmérsékleten, 7,5-es oldószerarány mellett a raffinátumként nyert (R)-(R) só enantiomertisztasága (ee) egy lépésben meghaladta a 70%-ot, 70%-os termelés mellett. A reszolválási rendszer nyomása (120 200 bar tartományban) és hőmérséklete (35–55°C tartományban) csak kismértékben befolyásolja a reszolválás hatékonyságát, legnagyobb szerepe az oldószeraránynak van. Az enantiomerkeverék átkristályosítással továbbtisztítható, egy második reszolválási lépésben 90% enantiomertisztaságot értem el.
A kristályos diasztereomer só képződését a raffinátumokban röntgen-pordiffrakciós elemzéssel igazoltam. A raffinátumok kristályszerkezete az enantiomertisztaságtól függetlenül megegyezett. Ennek ellenére a pásztázó elektronmikroszkópiával megvizsgált mintákban a kristályok formája és mérete egymástól jelentősen eltért a kristályosításnál alkalmazott paraméterek hatására.
szerző
konzulensek
-
-
Zodge Amit
Ph.D. hallgató, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék
