BUDAPESTI MŐSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA



Hasonló dokumentumok
I. Szerves savak és bázisok reszolválása

ALKOHOLOK RESZOLVÁLÁSA ÉS ENANTIOMER KEVERÉKEK TISZTÍTÁSA. című PH.D. ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SIMON HELÉN. egyetemi tanár

A szuperkritikus szén-dioxid alkalmazásai

Szakmai zárójelentés

NÖVÉNYI HATÓANYAGOK KINYERÉSE SZUPERKRITIKUS EXTRAKCIÓVAL

DIASZTEREOMERSÓ-KÉPZÉSEN ALAPULÓ RESZOLVÁLÁS SZUPERKRITIKUS SZÉN-DIOXIDBAN

Szerves Kémia és Technológia Tanszék 2 MTA Szerves Kémiai Technológia Tanszéki Kutatócsoport

30 Műszaki Szemle 65. PÁLOVICS Emese 1, SZELECZKY Zsolt 2, FAIGL Ferenc 2, FOGASSY Elemér 2

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Ibuprofén rezolválása szuperkritikus szén-dioxid alkalmazásával. Tézisfüzet. Szerző: Lőrincz László Témavezető: Dr. Székely Edit

Növényi hatóanyagok kinyerése szuperkritikus extrakcióval

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

A Szuperkritikus Extrakció Modellezése

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Az anyagi rendszerek csoportosítása

Szén-dioxid, mint oldószer a modern iparban

Ph. D. ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Szanyi Ágnes

H-1111 Budapest, Budafoki út 8, tel: , fax: :

Szabó Dénes Molekulák és reakciók három dimenzióban

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

Forró Enikı Új enzimes stratégiák laktám és aminosav enantiomerek szintézisére címő MTA doktori értekezésének opponensi véleménye

folyadékkromatogr Pannon Egyetem, Vegyipari Mveleti Intézeti Tanszék Richter Gedeon Vegyészeti Gyár Nyrt. VIKKK II-2 téma

Általános és szervetlen kémia 1. hét

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Extrakció. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Környezetbarát és katalitikus folyamatok (oldószerek) Székely Edit BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

Összesen: 20 pont. 1,120 mol gázelegy anyagmennyisége: 0,560 mol H 2 és 0,560 mol Cl 2 tömege: 1,120 g 39,76 g (2)

Szteroid gyógyszeranyagok tisztaságvizsgálata kromatográfiás technikákkal

SZÉN NANOCSŐ KOMPOZITOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

Vezető kutató: Farkas Viktor OTKA azonosító: típus: PD

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Ph.D. értekezés tézisei TERMÉSZETES ANYAGOK KINYERÉSE SZUPERKRITIKUS EXTRAKCIÓVAL ÉS A KIVONATOK BIOLÓGIAI TULAJDONSÁGAI

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Veszprémi Egyetem, Vegyipari Mveleti Tanszék. Veszprém, 2006.január 13.

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ALKOHOLOK RESZOLVÁLÁSÁNAK VIZSGÁLATA. Ph.D. értekezés tézisei

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Közös alapvázú, rokon molekulaszerkezetű vegyületek a reszolválás folyamataiban

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

ENZIMKATALIZÁLT RESZOLVÁLÁS SZUPERKRITIKUS SZÉN-DIOXIDBAN

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

Oldhatósági számítások

Biszfoszfonát alapú gyógyszerhatóanyagok racionális szintézise

A biomassza, mint energiaforrás. Mit remélhetünk, és mit nem?

Az elválasztás elméleti alapjai

GALAKTURONSAV SZEPARÁCIÓJA ELEKTRODIALÍZISSEL

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2002

Doktori értekezés tézisei. Dalicsek Zoltán. Kémiai Doktori Iskola Vezetı: Prof. Inzelt György

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Mozgófázisok a HILIC-ban. Módszer specifikus feltétel: kevésbé poláris, mint az állófázis vagy a víz Miért a víz?

Szabó Andrea. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr. Petneházy Imre Konzulens: Dr. Jászay M. Zsuzsa

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Az extrakció. Az extrakció oldószerszükségletének meghatározása

β-aminosav származékok enzim katalizált kinetikus rezolválása

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS

1. B 6. C 11. E 16. B 2. E 7. C 12. C 17. D 3. D 8. E 13. E 18. D 4. B 9. D 14. A 19. C 5. C 10. E 15. A 20. C Összesen: 20 pont

Extraktív heteroazeotróp desztilláció: ökologikus elválasztási eljárás nemideális

Labor elızetes feladatok

Felhasználói tulajdonú főtési rendszerek korszerősítésének tapasztalatai az Öko Plusz Programban

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Környezeti analitika laboratóriumi gyakorlat Számolási feladatok áttekintése

Szuperkritikus szén-dioxid innovatív alkalmazásai

ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KAR

AMINOKARBONILEZÉS ALKALMAZÁSA ÚJ SZTERÁNVÁZAS VEGYÜLETEK SZINTÉZISÉBEN

Elméleti próba X. osztály

I/A.sz. kút műszaki adatai. Kateszteri szám: K-247 Kút melléfúrásos felújítása: Csövezett kút talpmélysége: 80 m.

5. Laboratóriumi gyakorlat

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben

Kémiai reakciók. Kémiai reakció feltételei: Aktivált komplexum:

PUBLIKÁCIÓS ÉS ALKOTÁSI TEVÉKENYSÉG ÉRTÉKELÉSE, IDÉZETTSÉG Oktatói, kutatói munkakörök betöltéséhez, magasabb fokozatba történı kinevezéshez.

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

1. feladat Összesen: 7 pont. 2. feladat Összesen: 16 pont

MEGOLDÁS. 4. D 8. C 12. E 16. B 16 pont

Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Folyadékmembránok. Simándi Béla BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék /65

Rövidítés Név Rövidítés Név. AB S-2-aminobutanol EtOAc etil-acetát. BAB S-benzilamino-1-butanol FEA R-fenil-etil-amin

1. Gázok oldhatósága vízben: Pa nyomáson g/100 g vízben

SZERVETLEN ALAPANYAGOK ISMERETE, OLDATKÉSZÍTÉS

Vegyipari műveletek m

Fluorozott ruténium tartalmú katalizátorok előállítása és alkalmazása transzfer-hidrogénezési reakciókban

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

A vízfelvétel és - visszatartás (hiszterézis) szerepe a PM10 szabványos mérésében

ROMAVERSITAS 2017/2018. tanév. Kémia. Számítási feladatok (oldatok összetétele) 4. alkalom. Összeállította: Balázs Katalin kémia vezetőtanár

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Lignocellulóz bontó enzimek előállítása és felhasználása

Átírás:

BUDAPESTI MŐSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA Optikai Izomerek Elválasztása Szuperkritikus Extrakcióval (Optical Resolution by Supercritical Fluid Extraction) Tézisfüzet Készítette: Molnár Péter Témavezetı: Konzulensek: dr. Székely Edit Dr. Simándi Béla Dr. Fogassy Elemér Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 2009.

1. Bevezetés és Irodalmi Háttér Kutatómunkámat a Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszékén végeztem. A kutatócsoportban szuperkritikus széndioxiddal végzett extrakciós mőveletekkel foglalkozunk, amelyek közül témám az optikailag aktív vegyületek enantiomerjeinek elválasztása volt. Az egymással tükörképi viszonyban álló optikai izomerek, az ún. enantiomerek jelentısségét az aszimmetrikus környezetben való eltérı viselkedésük adja. Az enantiomerek kivonhatóak például növényekbıl, vagy elıállíthatóak aszimmetrikus szintézis útján. Más esetekben az enantiomerek 1:1 arányban keletkeznek, ún. racém összetételben fordulnak elı, amely a hagyományos elválasztási mőveletekkel nem bontható meg. A kiindulási enantiomer aránytól eltérı összetételő enantiomer keverékek, illetve az optikailag tiszta komponensek elıállításának hatékony mővelete a reszolválás. A reszolválás alapja a Pasteur által kidolgozott eljárás, amely során egy királis hatás segítségével (pl. reszolváló ágens hozzáadásával) diasztereomer viszonyban álló molekulákat képezünk. Ezen molekulák már akirális környezetben is eltérı fizikai-kémiai tulajdonsággal rendelkeznek. Napjainkban a reszolválás számos változata ismert és eszköztára folyamatosan bıvül. 1,2 A szuperkritikus állapotú közeg elınye, hogy nyomásának (P) és hımérsékletének (T) egyszerő változtatásával sőrősége, és így oldóképessége széles tartományban változtatható. Kedvezı tulajdonságai miatt a szén-dioxidot elterjedten alkalmazzák szuperkritikus oldószerként (scco 2 ) homogén és heterogén fázisú reakciókban, kromatográfiás, kristályosítási illetve extrakciós elválasztási mőveletekben. 3,4 A szuperkritikus extrakcióval (SFE) végzett reszolválási technológia kidolgozása a BME Vegyipari Mőveletek és Szerves Kémiai Technológia Tanszékeinek nevéhez főzıdik. A módszer egyaránt alkalmas diasztereomer só és komplex képzés útján történı reszolválásra. A hagyományos reszolválások ismert faktorainak hatása mellett (pl. reszolválószer racém vegyülethez viszonyított mólaránya, alkalmazott szerves oldószer minısége, mintaelıkészítés ideje, hımérséklete) a szuperkritikus extrakció mőveleti paraméterei (nyomás, hımérséklet) ugyancsak jelentıs hatással lehetnek az enantiomerelválasztás eredményességére. A kölcsönhatásban lévı királis vegyületek szerkezeti hasonlóságának 1 Jacques, J.; Collet, A.; Wilen, S.H. Enantiomers, Racemates and Resolutions, Wiley, New York, 1981. 2 Kozma, D. CRC Handbook of Optical Resolutions Via Diastereomeric Salt Formation. CRC Press, Boca Raton, 2002. 3 Afonso, C.A.M.; Crespo, J.G. Green Separation Processes. Fundamentals and Applications. Whiley-VCH Publisher, Weinheim, 2005. 4 Daintree, L.S.; Kordikowski, A.; York, P. Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 351. 1

szerepe jól ismert 5, a rokon szerkezető, akirális komponensek azonban ugyancsak fontos szerepet játszhatnak a reszolválás folyamatában. Doktori munkám során célom volt a szuperkritikus extrakciós technológiával végzett reszolválási ismeretek bıvítése egy, már ismert reszolválási példán keresztül. Kísérleteimben vizsgálni kívántam a mintaelıkészítés paramétereinek hatását a szuperkritikus extrakciós lépésre és ezáltal a reszolválhatóságra. A reszolváló szerrel szerkezetileg hasonló, akirális komponens enantiomer elválasztásra gyakorolt hatását annak részletes mólarány tartományában terveztem meghatározni. Egyéb kísérleteimben új reszolválási példát is kerestem diasztereomer komplex képzés útján történı enantiomer elválasztásra, szuperkritikus szén-dioxidos extrakciót alkalmazva. 2. Kísérleti módszerek Az extrakciós készülék vázlatát a 2.1 ábra mutatja. A szén-dioxid a puffer tartályból hőtın keresztül a szivattyúba, majd a hıcserélıbe kerül, ahol nyomását és hımérsékletét a kritikus értékek felé emeljük. A szabad enantiomer keverék kioldása után a szuperkritikus állapotú szén-dioxid (scco 2 ) az extraktorból egy nyomáscsökkentı szelepen keresztül a szeparátorba jut, ahol az oldott komponensek kiválnak. A CO 2 egy atmoszférikus utószeparátoron és a gázórán keresztül távozik a rendszerbıl. 2.1 ábra. A szuperkritikus extrakciós készülék. 1. CO 2 tartály, 2. Puffer tartály, 3. Hőtı, 4. Szivattyú, 5. Hıcserélı, 6. Extraktor, 7. Szeparátor, 8. Utószeparátor, 9. Gázóra. Kísérleteimet a 2.2 ábrán bemutatott séma szerint végeztem. A mővelet három fı lépésbıl áll. A mintaelıkészítési lépésben a racém vegyület és az ekvivalensnél kevesebb mennyiségő reszolváló ágens oldataiból vagy olvadékaiból létrehozzuk a reagálatlan enantiomerek és a diasztereomer vegyületek keverékét. Az extrakciós lépésben scco 2 -dal kioldjuk a racém vegyület reagálatlan enantiomerjeit, a harmadik, megbontási lépésben pedig visszanyerjük a raffinátum enantiomer keveréket. Kísérleteim során az enantiomer tisztaság (ee) értékeket optikai forgatóképesség méréssel és királis gázkromatográfiás módszerrel határoztam meg. 5 Dalmolen, J.; Tiemersma-Wegman, T.D.; Nieuwenhuijzen, J.W.; van der Sluis, M.; van Echten, E.; Vries, T.R.; Kaptein, B.; Broxterman, Q.B.; Kellog, R.M. Chem. Eur. J. 2005, 11, 5619. 2

2.2 ábra. Reszolválás szuperkritikus szén-dioxidos (scco 2 ) extrakcióval. Az extraktum keverék termelését (Y Extr ) az extraktor tömegcsökkenése, a raffinátumét (Y Raff ) a megbontási lépés után kapott hozam alapján számítottam, mindig a racém vegyület mennyiségére vonatkoztatva. A reszolválás eredményességét (F-paraméter) az alábbi módon számítottam: F=ee Extr Y Extr +ee Raff Y Raff. A reszolválószer, ill. az akirális komponens mólarányát (mr) a szilárd mintában az adott komponens és a racém vegyület anyagmennyiségének hányadosából számítottam. A röntgen egykristály felvételek az MTA Kémiai Kutatóközpont Röntgendiffrakciós Osztályán készültek. Az adott minta látszólagos oldhatóságát (ss, m/m%) az extrakciós pontokra illesztett, módosított exponenciális egyenlet 6 paramétereibıl számoltam. Az exponenciális egyenlet: Y Extr =A [1-exp(-B CO rel 2 )]+C CO rel 2, ahol A a reagálatlan enantiomerek maximálisan elérhetı termelése, B exponenciális paraméter, C az ibuprofén só feltételezett rel oldódásának mértéke scco 2 -ban (mg só/g CO 2 ), CO 2 a racém vegyület mennyiségére vonatkoztatott szén-dioxid mennyiség (g/g). A látszólagos oldhatóság az ss = A B egyenlet alapján számolható. 3. Eredmények A disszertációban bemutatott kutatási munka a következı három részre tagolható. 3.1 A mintaelıkészítés hatása racém ibuprofén szuperkritikus extrakcióval történı reszolválása során A racém ibuprofén (IBU) enantiomerjeinek elıállítása számos alapkutatás témája. Szuperkritikus extrakcióval történı reszolválását elıször Keszei Sándor 7 vizsgálta 6 Brunner, G. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1984, 88, 887. 7 Keszei, S. Ph.D. Doktori Disszertáció, BME, 2000. 3

(R)-feniletilamin ((R)-FEA) reszolváló ágens alkalmazásával. Saját kísérleteimben azt tanulmányoztam, hogy a mintaelıkészítés egyes paraméterei, például a szerves oldószer típusa, az alkalmazott inert hordozó mennyisége, ill. oldószermentes reszolválás hogyan befolyásolják a szuperkritikus extrakcióra jellemzı paramétereket, azaz a minta látszólagos oldhatóságát (ss, m/m%), vagy a szabad enantiomer keverék kinyeréséhez szükséges széndioxid mennyiségét (CO 2 g/g), azonos extrakciós nyomás és hımérséklet mellett. A rel reszolválhatóság ugyanis ezeknek a paramétereknek ugyancsak a függvénye. A mintaelıkészítésnél eltérı polaritású oldószereket használtam: aceton (AC), diklór-metán (DKM) etanol (EtOH), etil-acetát (EtAC), metil-etil-keton (MEK), metanol (MeOH), széntetraklorid (SZK). Az extrakciós eredmények alapján megállapítható, hogy az oldószer típusa mind a szabad enantiomerek látszólagos oldhatóság értékeit, mind a szabad enantiomerek kinyeréséhez szükséges CO 2 mennyiséget jelentısen befolyásolja, ahogy azt a 3.1 ábra is mutatja. 3.1 ábra. Az eltérı polaritású oldószerek hatása a reszolválásra: a.) az 50%-os extrakciós termeléshez szükséges CO 2 mennyiség, ill. b.) a reszolválhatóság a látszólagos oldhatóság függvényében. Az alkalmazott reszolválószer mólarány: mr FEA =0,50. g/g CO 2 rel 900 800 700 600 500 400 300 200 100 a.) EtOH MEK EtAC AC MeOH SZK DKM 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ss m/m% Feltételezhetı, hogy az ss és a CO 2 rel értékekben tapasztalt eltéréseket a diasztereomerek és a reagálatlan enantiomerek kiválásának eltérı sorrendje okozza. Viszonylag apoláris oldószerekbıl (SZK, DKM) történı bepárlásnál az ionos kölcsönhatású diasztereomer sók hamar asszociálódnak és szilárd részecskéket képeznek. A további anyagkiválás során egy, a scco 2 -ben jól oldódó, szabad enantiomer keverékbıl álló réteg képzıdik a részecskék felületén. Ezen minták esetében gyors extrakció tapasztalható. A poláris oldószerekbıl (EtOH, MeOH) készített minták esetében a reagálatlan enantiomerek és a diasztereomer sók feltételezhetıen egyszerre válnak ki, és a só molekulák egyenletesebb F 0,48 0,44 0,40 0,36 0,32 0,28 eloszlása miatt elhúzódó, lassú extrakciót tapasztalunk. b.) AC MeOH EtAC EtOH MEK SZK DKM 0,24 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ss m/m % 4

Az inert hordozó, Perfil 100 TM, mennyiségének vizsgálata során (3.1 táblázat) nem tapasztaltam jelentıs reszolválhatóságot befolyásoló hatást, a hordozó mennyiségének megfelelı beállításával azonban (~0,3 g ibuprofen/m 2 eliminálhatóak és a szükséges CO 2 mennyisége lényegesen csökkenthetı. 3.1 táblázat. Inert hordozó hatása a racém ibuprofén reszolválása során. hordozó) a diffúziós gátlások Egységnyi hordozó felületre jutó IBU tömege, g/m 2 ss, m/m% CO 2 rel g/g F Anyagveszteség % 0,26 1,46 <50 0,40 0,6 0,34 0,81 75 0,40 0,2 2,10 0,52 100 0,39 1,3 4,60 0,43 676 0,36 7,3 0,44 780 0,30 13,7 3.2 Benzilamin hatása az ibuprofén reszolválására Az ibuprofén reszolválását szerkezetileg hasonló (R)-feniletilamin (FEA) és akirális benzilamin (BA) keverékével végeztem. Az akirális komponens mólarányának a reszolválhatóságra gyakorolt hatását széles tartományában, kis lépésekben való változtatással vizsgáltam. Elızetes kísérletek során azt találtam, hogy az mr FEA =0,55 reszolváló ágens mólaránynál érhetı el a legnagyobb F-paraméter; a BA-t tartalmazó minták összamin koncentrációját is erre az értékre állítottam, és ezen belül változtattam a két amin arányát (mr BA +mr FEA =0,55). A két kísérletsorozat összehasonlítását a 3.2 ábra mutatja. 3.2 ábra. Ibuprofén reszolválása: BA + (R)-FEA keverékkel, (R)-FEA reszolválószerrel. Viszonylag nagy BA mólarány esetében (mr BA >0,15; mr FEA <0,40) lényegesen rosszabb reszolválhatóság érhetı el az akirális reagens alkalmazásakor, mint nélküle. Egy F 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 keskeny mr BA tartományban (mr BA <0,15; mr FEA >0.40) azonban kismértékő, de statisztikailag szignifikáns javulást tapasztaltam. A kísérletek alapján meghatározott optimális mr BA =0,04 mólarány mellett változó reszolválószer koncentráció esetében ugyancsak kis mértékő, de megkülönböztethetıen jobb reszolválást kaptam (3.3 ábra). 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 mr FEA 5

3.3 ábra. Ibuprofén reszolválása mr BA =0,04 Optikai Izomerek Elválasztása Szuperkritikus Extrakcióval és eltérı mr FEA mólarány mellett. BA + (R)-FEA keverékkel, (R)-FEA reszolválószerrel. A javulást az extraktum és a raffinátum ee értékeinek növekedése adja, az extraktum esetében a 0<mr FEA <0,4 tartományban, a raffinátum esetében a 0<mr FEA <0,7 tartományban. Ezekben a mólarány tartományokban az enantiomer tisztaság F 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 mr FEA növekedés mértéke a benzilamin nélküli kísérletek eredményeihez képest 5-10 %. Az extrakciók során továbbá azt tapasztaltam, hogy a benzilamin kétszeres mennyiségő királis savat köt. Anyagmérleg számítások mellett egykristály röntgen szerkezet meghatározással is igazoltuk a BA : IBU = 1 : 2 arányt a kiváló sóban. Az anionos állapotú ibuprofénhez egy semleges töltéső sav molekula is kapcsolódik H-hidas kölcsönhatásokon keresztül. A tapasztalt eredmények leírására különbözı közelítéseket alkalmaztam és számítással is meghatároztam az ee, Y és F-paraméterek értékeit. A számítások során eltérı reakció sorrendet feltételeztem a sav és a két amin között. Mivel az IBU aktuális enantiomer tisztaságát a már ismert mr FEA ee összefüggés alapján határoztam meg, a számított adatok függetlenek a BA-t tartalmazó minták reszolválási eredményeitıl. A felállított négy közelítés közül a D. verzió adta a tendenciájában legjobb leírást (3.4 ábra). A D. közelítés feltételezi, hogy a FEA és a BA egyszerre reagálnak az IBU-val, a FEA az aktuális mr FEA szerint köti az enantiomereket, a BA kétszeres mennyiségben képez sót az aktuális enantiomer tisztaság szerint. 3.4 ábra. F-paraméter számítása a D. közelítés szerint. A kísérletileg meghatározott értékeket, a folytonos vonal a számítás alapján kapott F-értékeket jelöli. F 0,5 0,4 0,3 0,2 Bár a ph meghatározó faktor a 0,1 reszolválások során, az akirális komponenssel elért hatékonyabb 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 mr FEA reszolválás tartományában (0,40<mr FEA <0,55) a minták ph értéke gyakorlatilag ugyanaz. Az 6

eredmények igazolták, hogy a reszolváló szerrel szerkezetileg hasonló, akirális komponens különbözı koncentráció esetén egyaránt ronthatja vagy javíthatja a reszolválást. 3.3 transz-1,2-ciklohexándiol reszolválása borkısavval szuperkritikus extrakció alkalmazásával A kutatócsoportunkban korábban eredményesen alkalmazták a szuperkritikus extrakciót racém alkoholok enantiomerjeinek elválasztására. Ezen kísérletek folytatásaként, doktori munkám során egy teljesen új eljárást dolgoztam ki a racém transz-1,2-ciklohexándiol reszolválására (CHD) diasztereomer komplex képzésen keresztül. Oldhatósági kísérletek során megállapítottam, hogy mind a racém CHD, mind annak enantiomer keverékei oldhatóak scco 2 -ben, így a reszolválás megvalósítható a reagálatlan enantiomer keverékek és az elızetesen képzett diasztereomerek elválasztása révén. Az elıkísérletek során az optikailag tiszta (2R,3R)-borkısav (BS) eredményes reszolváló ágensnek bizonyult, míg a hasonló királis centrummal rendelkezı alkoholoknál jól bevált O,O -(2R,3R)-dibenzoil borkısav monohidrát, valamint az O,O -di-p-toluil-(2r,3r)-borkısav nem adott kielégítı reszolválást. A reszolválási eljárás során a racém vegyület és a reszolválószer alkoholos oldatát egyesítettem (mr BS =0,50), inert hordozót adtam hozzá, majd bepároltam. A szilárd mintából szuperkritikus szén-dioxiddal extraháltam az (1S,2S)-CHD enantiomereket (CO rel 2 660 g/g). Az extrakciós maradékhoz MeOH-t adtam, majd a hordozót kiszőrtem. A MeOH bepárlása után a diasztereomer vegyületeket telített Na 2 CO 3 oldattal bontottam meg. A víz bepárlása után az (1R,2R)-CHD enantiomerekben dús keveréket kloroformban történı oldással választottam el a Na-tartarát sóktól, majd bepárlás után nyertem ki. Az extrakciós nyomás és hımérséklet jelentıs befolyásoló tényezı a reszolválás során, amelyet 3 2 típusú faktoriális kísérlettervvel igazoltam a 10 MPa<P<20 MPa nyomás és 33 ºC<T<63 ºC hımérséklet tartományban. A kísérletterv középpontjában négy ismételt mérést végeztem. Az extraktum, ill. raffinátum enantiomer tisztaság és termelés értékei a nyomás és hımérséklet függvényében ellentétes lefutásúak, mindkét paraméternek (P, T) csak a lineáris tagjai szignifikánsak (3.2 táblázat). Ezzel ellentétben, a termelés és enantiomer tisztaság értékekbıl számolt F-paraméter esetében a lineáris tagok mellett a négyzetes és kölcsönhatási tagok hatása is jelentıs (3.5 ábra). 7

3.2 táblázat. Szignifikáns hatások a racém 3.5 ábra. F-paraméter a nyomás és a CHD reszolválása során. hımérséklet függvényében. Vizsgált paraméter ee Extr ee Raff Y Extr Y Raff F Szignifikáns hatások P, T, P T P, T P, T, P T P, T P, T, P 2, T 2, P T, P 2 T, P T 2, P 2 T 2 4. Tézisek 1. Igazoltam, hogy a mintaelıkészítés során alkalmazott szerves oldószer típusa jelentısen befolyásolja a szuperkritikus extrakció mőveletét és a reszolválhatóságot.[ii] a.) Valószínősítettem, hogy az eltérı polaritású oldószerbıl különbözı elrendezıdésben válnak ki a diasztereomer vegyületek, ill. reagálatlan enantiomerek. A látszólagos oldhatóság értéke növekszik és a szabad enantiomerek kinyeréséhez szükséges CO 2 mennyisége csökken, ha a mintában a diasztereomer molekulákat egy fıleg reagálatlan enantiomerekbıl álló réteg veszi körül. b.) Kísérletileg igazoltam, hogy az inert hordozó mennyiségének megfelelı beállításával a látszólagos oldhatóság értékek lényegesen javíthatóak, az extrakció gyorsítható. 2. Bizonyítottam, hogy a reszolválás során a reszolválószerrel rokon szerkezető, akirális ágens a reszolválás eredményességét pozitív és negatív irányban egyaránt befolyásolhatja. A hatás mértéke és iránya az additív komponens mólarányától függ.[iii] 3. Igazoltam, hogy a szerkezeti hasonlóság ellenére a reszolváló ágensbıl, ill. az akirális komponensbıl készített poláris molekula asszociátumok lényegesen eltérı mennyiségben tartalmazhatják a racém vegyület enantiomerjeit. Egy mól feniletilamin 8

egy mól ibuprofénnel képez sót, míg egy mól benzilamin két mól ibuprofén molekulával kristályosodik. A képzıdı sók szuperkritikus szén-dioxidban stabilak.[iii] 4. A racém transz-1,2-ciklohexándiol reszolválására teljesen új eljárást dolgoztam ki szuperkritikus extrakció alkalmasával, borkısav reszolválószerrel, diasztereomer komplexképzésen keresztül.[iv] a.) A példa megerısíti, hogy a borkısav hatékony reszolváló ágens komplexképzés útján történı reszolválásra, annak ellenére, hogy komplexképzı ágensként szubsztituált származékát használják elterjedten. b.) Igazoltam, hogy az extrakciós paramétereknek a reszolválhatóságra gyakorolt hatása akkor is összetett lehet, ha az enantiomer tisztaság és termelés értékek esetében a nyomásnak és a hımérsékletnek csak a lineáris tagjai a szignifikánsak. 5. Alkalmazási lehetıség A szuperkritikus extrakció élelmiszeripari alkalmazása közismert, kísérleteimben méretnövelési kísérletek elvégzésére nem törekedtem. Megfelelıen hatékony reszolválási rendszer esetén (pl. ciklohexándiol reszolválása borkısavval) a szuperkritikus extrakcióval végzett reszolválás egy könnyen méretnövelhetı, környezetbarát és alacsony üzemeltetési költségő technológia. A kísérleteimben bemutatott technológiai és reszolválási mőveletek közvetlen segítséget jelenthetnek a szuperkritikus extrakcióval végzett reszolválások további kutatása, ill. megvalósítása során. 6. Közlemények Nemzetközi Folyóiratban Megjelent Közlemények: I.) Székely, E.; Simándi, B.; Illés, R.; Molnár, P.; Gebefügi, I.; Kmecz, I.; Fogassy, E. Application of supercritical fluid extraction for fractionation of enantiomers. J. Supercrit. Fluids, (2004), 31, 33. (IF:2.275; idézettség: 6 független) II.) Molnár, P.; Székely, E.; Simandi, B.; Keszei, S.; Lovász, J.; Fogassy, E. Enantioseparation of ibuprofen by supercritical fluid extraction. J. Supercrit. Fluids, (2006), 37, 384. (IF: 2,037; idézettség: 2 független) III.) Molnár, P.; Bombicz, P.; Varga, Cs.; Bereczki, L.; Székely, E.; Pokol, Gy.; Fogassy, E.; Simandi, B. Influence of benzylamine on the resolution of ibuprofen with (+)-(R)-phenylethylamine via supercritical fluid extraction. Chirality (2008) Accepted article. DOI: 10.1002/chir.20655 (IF:2,436*) 9

IV.) Molnár, P.; Thorey, P.; Bánsághi, Gy.; Székely, E.; Poppe, L.; Tomin, A.; Kemény, S.; Fogassy, E.; Simándi, B. Resolution of racemic trans-1,2-cyclohexanediol with tartaric acid. Tetrahedron: Asymmetry. (2008), 19, 1587. (IF: 2,634*) * 2007-es adat Nemzetközi Konferencia Közlemények: V.) Székely, E.; Simándi, B.; Molnár, P.; Bálint, J.; Kmecz, I.; Fogassy, E.; Kozma, D.; Kassai, Cs. Separation of alcohol enantiomers via complex formation followed by supercritical fluid extraction. High Pressure in Venice 4 th International Symposium on High Pressure Process Technology and Chemical Engineering, 22 nd -25 th September 2002. Venice, Italy, in Bertucco A. (ed.): Proceedings of 4 th International Symposium on High Pressure Process Technology and Chemical Engineering, (2002), 959-964, ISBN 88 900 77514. VI.) Simándi, B.; Székely, E.; Kmecz, I.; Fogassy, E.; Molnár, P.; Sawinsky, J. Separation of enantiomers by supercritical fluid extraction. ECCE, 4th European Congress of Chemical Engineering, 21 st -25 th September (2003), Granada, Spain. VII.) Székely, E.; Molnár, P.; Simándi, B.; Keszei, S.; Fogassy, E. Enantioseparation of Ibuprofen by supercritical fluid extraction. 7 th International Symposium on Supercritical Fluids, 1 st -4 th May (2005), Orlando, Florida, USA. VIII.) Molnár, P.; Lovász, J.; Székely, E.; Simándi, B.; Keszei, S.; Fogassy, E. Influence of added achiral compound on the resolution of (+/-)-ibuprofen via supercritical fluid extraction. 17 th International Congress of Chemical and Process Engineering; CHISA, Separation Processes, Prague, Czech Republic, 27 th -31 st August (2006), 2, 265, ISBN 80 86059 456. Szóbeli Elıadás IX.) X.) Tunyogi, T.; Simándi, B.; Székely, E.; Molnár, P.; Szatzker, G. Reverse Dutch resolution of chiral alcohol enantiomers by supercritical fluid extraction. 17 th International Congress of Chemical and Process Engineering; CHISA, Separation Processes, Prague, Czech Republic, 27 th -31 st August (2006), 2, 263, ISBN 808605945 6. Molnár, P.; Székely, E.; Tunyogi, T.; Simándi, B.; Fogassy, E. Comparison of Dutch resolution techniques using supercritical extraction. 5 th International Symposium in Chemical Engineering and Pressure Processes (EFCE Event 661), Segovia, Spain, 24 th -27 th June (2007), 81. Szóbeli Elıadás XI.) Thorey, P.; Habulin, M.; Knez, Z.; Székely, E.; Molnár, P.; Simándi, B. Production of enantiomerically pure compounds by biocatalysis in non- 10

aqueous solvent or resolution by supercritical CO 2 extraction. 11 th European Meeting on Supercritical Fluids. Barcelona, Spain, 4 th -7 th May (2008), 337. ISBN: 2 905267 58 5. Hazai Folyóiratban Megjelent közlemények: XII.) Székely, E.; Molnár, P.; Simándi, B.; Fogassy, E.; Kemény, S.; Pokol, Gy. Királis alkoholok reszolválása szuperkritikus szén-dioxidos extrakcióval. Olaj, Szappan, Kozmetika, 51, (2002), 30. HU ISSN 0472 860 2. XIII.) Székely, E.; Simándi, B.; Molnár, P.; Kmecz, I.; Fogassy, E. Enantiomerek elválasztása szuperkritikus szén-dioxidos extrakcióval. Olaj, Szappan, Kozmetika, 54, (2005), 175. HU ISSN 0472 860 2. XIV.) Molnár, P.; Székely, E.; Simándi, B.; Keszei, S.; Lovász, J.; Fogassy E. Ibuprofen reszolválása szuperkritikus extrakcióval: a mintaelıkészítés hatásának vizsgálata. Olaj, Szappan, Kozmetika, 54, (2005), 197. HU ISSN 0472 860 2. XV.) Molnár, P.; Thorey, P.; Bánsághi, Gy.; Székely, E.; Tomin, A.; Poppe, L.; Kemény, S.; Fogassy, E.; Simándi, B. transz-1,2-ciklohexándiol reszolválása szuperkritikus extrakcióval. Olaj, Szappan, Kozmetika, 58, (2009), 88. HU ISSN 0472-8602. XVI.) Hatházi, A.; de paz Barragan, E.; Molnár, P.; Székely, E.; Vida, L.; Fogassy, E.; Simándi, B. Racém mentol reszolválása szén-dioxidos extrakcióval. Olaj, Szappan, Kozmetika, 58, (2009), 93. HU ISSN 0472-8602. Hazai Konferencia Közlemények: XVII.) Székely, E.; Molnár, P.; Simándi, B.; Fogassy, E.; Kemény, S. Királis alkoholok reszolválása szuperkritikus szén-dioxidos extrakcióval. Szuperkritikus oldószerek analitikai és mőveleti alkalmazása, Budapest, Május 23. (2002), 12, ISBN 963 420 598 4. XVIII.) Molnár, P.; Székely, E.; Simándi, B.; Fogassy, E. Környezetbarát technológia racém transz-2-klór-ciklohexán-1-ol reszolválására. Mőszaki Kémiai Napok `03, Veszprém, Április 8-10. (2003), 113, ISBN 963 7172 99 8. Szóbeli Elıadás XIX.) Molnár; P.; Székely, E.; Simándi, B.; Keszei, S.; Fogassy, E. (±)-Ibuprofen enantiomerjeinek elválasztása szuperkritikus állapotú szén-dioxiddal. Szuperkritikus Oldószerek Analitikai és Mőveleti Alkalmazása, Budapest, Május 19. (2005) 19, ISBN 963 420 841 X. Szóbeli Elıadás 11

XX.) XXI.) XXII.) XXIII.) Molnár, P.; Székely, E.; Simándi, B.; Keszei, S.; Fogassy, E. Racém ibuprofén reszolválása szuperkritikus extrakcióval. Vegyészkonferencia, Hajdúszoboszló, Július 28-30. (2005), 118, ISBN 963 9319 46 5. Szóbeli Elıadás Tunyogi, T.; Simándi, B; Székely, E.; Molnár, P.; Szatzker, G. Királis alkoholok reszolválása szuperkritikus szén-dioxidban fordított holland módszerrel. Mőszaki Kémiai Napok `06, Veszprém, Április 25-27. (2006), 9, ISBN 963 9495 86 7. Molnár, P.; Tunyogi, T.; Székely, E.; Simándi, B.; Varga, Cs.; Bereczki, L.; Fogassy, E. A szuperkritikus szén-dioxidos extrakció alkalmazása a holland reszolválásban. Centenáriumi Vegyészkonferencia, Sopron, Május 29- Június 1. (2007), 285, ISBN 978 963 9319 68 4. Szóbeli Elıadás Molnár, P.; Thorey, P.; Bánsághi, Gy.; Székely, E.; Madarász, J.; Szilágyi, I.; Poppe, L.; Tomin, A.; Kemény, S.; Fogassy, E., Simándi, B. transz-1,2- Ciklohexándiol reszolválása szuperkritikus szén-dioxiddal. Szuperkritikus oldószerek analitikai és mőveleti alkalmazása, Budapest, Május 22. (2008), 23, ISBN 978 963 420 950 8. Szóbeli Elıadás 12