CZ308513B6 - Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů - Google Patents
Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308513B6 CZ308513B6 CZ2019-178A CZ2019178A CZ308513B6 CZ 308513 B6 CZ308513 B6 CZ 308513B6 CZ 2019178 A CZ2019178 A CZ 2019178A CZ 308513 B6 CZ308513 B6 CZ 308513B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- enantiomers
- mixture
- layer
- solution
- membrane
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 50
- HBAQYPYDRFILMT-UHFFFAOYSA-N 8-[3-(1-cyclopropylpyrazol-4-yl)-1H-pyrazolo[4,3-d]pyrimidin-5-yl]-3-methyl-3,8-diazabicyclo[3.2.1]octan-2-one Chemical class C1(CC1)N1N=CC(=C1)C1=NNC2=C1N=C(N=C2)N1C2C(N(CC1CC2)C)=O HBAQYPYDRFILMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 22
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 11
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- SSJXIUAHEKJCMH-PHDIDXHHSA-N (1r,2r)-cyclohexane-1,2-diamine Chemical compound N[C@@H]1CCCC[C@H]1N SSJXIUAHEKJCMH-PHDIDXHHSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims description 20
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 11
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 9
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 38
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N tryptophan Chemical compound C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 8
- 102100028735 Dachshund homolog 1 Human genes 0.000 description 7
- 101000915055 Homo sapiens Dachshund homolog 1 Proteins 0.000 description 7
- SSJXIUAHEKJCMH-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,2-diamine Chemical compound NC1CCCCC1N SSJXIUAHEKJCMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical class C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 6
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- FXSJKCBPLCLPKR-UHFFFAOYSA-N (3-azaniumylphenyl)azanium;benzene-1,3-dicarboxylate Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1.OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 FXSJKCBPLCLPKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000030453 Drug-Related Side Effects and Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000003939 Membrane transport proteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000301 Membrane transport proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 206010070863 Toxicity to various agents Diseases 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 238000011914 asymmetric synthesis Methods 0.000 description 1
- 231100000693 bioaccumulation Toxicity 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000007012 clinical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- YMHQVDAATAEZLO-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,1-diamine Chemical compound NC1(N)CCCCC1 YMHQVDAATAEZLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 231100000613 environmental toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000009061 membrane transport Effects 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002059 nanofabric Substances 0.000 description 1
- 239000002547 new drug Substances 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004237 preparative chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/24—Dialysis ; Membrane extraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/38—Liquid-membrane separation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B57/00—Separation of optically-active compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Kompozitní membrána, která obsahuje mikrovlákennou termoplastovou vrstvu ze směsi polyethylenu a polypropylenu a nanovlákennou vrstvu z polymeru vybraného ze skupiny zahrnující polyamidy, polyurethany, polymočoviny a jejich směsi, které společně tvoří laminát, a polymer nanesený na vláknech a obsahující chirální monomerní jednotky odvozené od trans-1,2-diaminocyklohexanu a achirální monomerní jednotky odvozené od chloridu vícesytné achirální karboxylové kyseliny a 1,3-diaminobenzenu, přičemž polymer tvoří vnější vrstvu membrány. Řešení dále popisuje použití kompozitní membrány pro chirální separace, a způsob přípravy této membrány. Je popsán způsob obohacování kapalných směsí enantiomerů nebo roztoků směsí enantiomerů o jeden enantiomer, nebo separace enantiomerů, a zařízení pro provádění tohoto způsobu.
Description
Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů
Oblast techniky
Vynález se týká kompozitní membrány pro chirální separace, a způsobu přípravy této membrány. Dále se vynález týká způsobu obohacování kapalných směsí enantiomerů nebo roztoků směsí enantiomerů o jeden enantiomer, nebo separace enantiomerů, a zařízení pro provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Jednotlivé enantiomery chirální látky mohou mít v chirálním prostředí živého organismu výrazně odlišné účinky. Jeden z enantiomerů tak může mít účinek nižší, žádný, zcela opačný, nebo může být pro organismus i toxický. V současné době tak sílí tlak regulačních orgánů na charakterizaci účinků obou enantiomerů nových léčiv a používání enantiomemě čistých léčivých přípravků namísto racemických směsí. Studie z oblasti environmentální toxikologie přinesly důležité poznatky v chirální toxikologii, které ukazují závislost na enantiomemím složení s ohledem na bio-akumulaci, perzistenci a toxicitu. Separace jednotlivých enantiomerů vedoucí k maximalizaci klinických účinků nebo ke snížení toxicity léku je tak zásadní pro zvýšení celkové bezpečnosti léčiv. Jeden z přístupů k opticky čistým enantiomerům je založen na vývoji asymetrické syntézy pouze jednoho z enantiomerů; druhý pak využívá separaci směsi obou enantiomerů. Ve srovnání s enantioselektivními krystalizačními procesy nebo preparativní chromatografií mají procesy separací pomocí membrán výhodu zejména z ekonomického hlediska.
Pertrakce je jednou ze separačních metod používaných pro separaci kapalných směsí. Její princip je podobný principu extrakce kapaliny. Při extrakci kapaliny je původní směs a extrakční činidlo v přímém kontaktu a separační proces je založen na rozpustnosti látky v obou fázích, tj. na distribučním poměru. V obou případech jsou obě média dodatečně oddělena neporézní polymemí nebo kapalnou membránou, která zprostředkovává transport jednotlivých složek mezi nimi.
Oddělování směsí pomocí pertrakce není rovnovážným procesem, ale je řízeno kinetikou membránových separačních procesů a je založeno na jiné rychlosti transportu membránou pro každou složku směsi. V současné době jsou velmi běžným typem membrán pro pertrakci kapalné membrány. Ty mohou být rozděleny do několika typů, v závislosti na jejich struktuře a způsobu přípravy. Velmi významnými kapalnými membránami jsou zejména zakotvené kapalné membrány, kde membránová fáze (kapalina) je udržována v pórech mikroporézního nosného materiálu kapilárními silami. Tyto membrány se běžně používají pro separaci látek z jednoho vodného roztoku do druhého, zatímco samotná membrána obsahuje organické rozpouštědlo mobilizované v polymemím nosiči. Také systémy s opačným uspořádáním, tj. dvě nevodné fáze oddělené membránou obsahující vodu, se často používají. Dále se někdy používá separační systém, kde je kapalina membrány mobilizována mezi dvěma neporézními filmy neselektivně propustnými pro přepravované látky [Kislik, V. S., Introduction. In Liquid Membranes - Principles and Applications in Chemical Separations and Wastewater Treatment, Elsevier: 2010], Dalšími používanými typy kapalných membrán jsou například polymemí inkluzní membrány nebo gelové kapalné membrány. Kromě kapalinových membrán lze použít také neporézní polymemí membrány, jako jsou membrány ze silikonového kaučuku.
Jednou z největších výhod pertrakce je zejména flexibilita membrán, snadnost jejich přípravy, možnost eliminace některých hlavních problémů extrakce kapalinou, jako je například nežádoucí interakce toxických extrakčních činidel se separovanou směsí, nebo tvorba emulzí. Navíc, na rozdíl od extrakce, lze použít u petrakce i přenos látek z jednoho vodného roztoku do druhého.
- 1CZ 308513 B6
Tnvrstvá membrána na laminovaném nosiči byla použita pro odstranění solí z vody [Yalcinkaya B, Yalcinkaya F, Chaloupek J.; Optimisation of thin film composite nanofiltration membranes based on laminated nanofibrous and nonwoven supporting material. Desalin Water Treat 2017;59:19-30.; Yalcinkaya B, Yalcinkaya F, Chaloupek J.; Thin Film Nanofibrous Composite Membrane for Dead-End Seawater Desalination. J. Nanomater 2016;2016:1-12.]. Tyto odsolovaci membrány však nebyly vhodné ani nebyly určeny pro dělení enantiomerů nebo obohacování směsí enantiomerů.
Úkolem předkládaného vynálezu je poskytnout membránu, postup a zařízení pro dělení směsí enantiomerů a/nebo obohacení směsi jedním z enantiomerů, které budou mít vysokou kapacitu a účinnost při efektivním průběhu dělení směsi.
Podstata vynálezu
Efektivní dělení směsí enantiomerů řeší membrána, způsob a zařízení podle vynálezu, které jsou popsány dále.
Předmětem předkládaného vynálezu je kompozitní membrána, obsahující
- mikrovlákennou termoplastovou vrstvu;
- nanovlákennou vrstvu z polymeru vybraného ze skupiny zahrnující polyamidy, polyurethany, polymočoviny a jejich směsi,
- polymer nanesený na vláknech a obsahující alespoň jeden typ chirálních monomemích jednotek a alespoň jeden typ achirálních monomemích jednotek, a popřípadě směs chirálních a achirálních monomerů nanesenou na vláknech, přičemž polymer tvoří vnější vrstvu membrány.
Vlákny se zde rozumí nanovlákna a mikrovlákna. Mikrovlákna mají typicky průměr v rozmezí 1 až 100 mikrometrů, s výhodou 5 až 50 mikrometrů, výhodněji 10 až 20 mikrometrů. Nanovlákny se rozumí vlákna o průměru 1 až 1000 nm, výhodněji 10 až 700 nm.
Mikrovlákenná vrstva je vytvořena z termoplastu. Výhodně je mikrovlákenná vrstva vytvořena ze směsi polyethylenu a polypropylenu, v hmotnostním poměru polyethylempolypropylen v rozmezí 10:90 až 50:50, výhodněji 10:90 až 30:70.
Mikrovlákenná vrstva slouží jako nosič dalších složek, a termoplasty jí propůjčují vhodné mechanické vlastnosti. Ve výhodném provedení, kdy je mikrovlákenná vrstva vytvořena ze směsi polyethylenu a polypropylenu, má polypropylen funkci stabilizačního polymeru, zajišťujícího pevnost a strukturní stabilitu, a polyethylen zajišťuje flexibilitu a při tepelném slisování (laminaci) je lepivou složkou zajišťující termoplasticitu.
Nanovlákenná vrstva je vytvořena z polymeru vybraného z polyamidů, polyurethanů, polymočovin a jejich směsí. Nanovlákenná vrstva je nejvýhodněji připravena z nanovláken polyamidu, zejména polyamidu 6 (polykaprolaktamu).
Zejména na nanovlákenné vrstvě je nanesen polymer zodpovědný za chirálně-selekční aktivitu membrán. Protože nanovlákenná vrstva má typicky velký povrch, zajišťuje její použití zvýšení kapacity. Ve spojení s mikrovlákennou vrstvou má nanovlákenná vrstva vysokou účinnost pro dělení směsi enantiomerů, a přitom je stabilní i při dlouhodobém používání.
Nanovlákenná vrstva je vytvořena z polymeru, který lze zvláknit a který lze laminovat. Pro proveditelnost metody je důležité, aby zvlákňování i laminaci bylo možno provádět reprodukovatelně, a to uvedené polymery splňují.
-2CZ 308513 B6
Mikrovlákenná vrstva a nanovlákenná vrstva s výhodou společně tvoří laminát. Laminátem je zde míněn výsledek laminace, tj. společného tepelného ošetření vrstev při současné aplikaci tlaku.
Polymer obsahující alespoň jeden typ chirálních monomemích jednotek a alespoň jeden typ achirálních monomemích jednotek je složkou, která se hlavně podílí na chirální separaci. Ve výhodném provedení obsahuje polymer alespoň dva typy achirálních monomemích jednotek a alespoň jeden typ chirálních monomemích jednotek.
S výhodou je polymerem obsahujícím alespoň jeden typ chirálních monomemích jednotek a alespoň jeden typ achirálních monomemích jednotek polyamid. V takovém provedení mohou být achirálními monomery chlorid vícesytné karboxylové kyseliny (tj. karboxylové kyseliny s alespoň dvěma karboxylovými skupinami) a amin s alespoň dvěma aminoskupinami, a chirálním monomerem může být chirální amin s alespoň dvěma aminoskupinami. Monomemí jednotky polymeru jsou odvozeny od uvedených monomerů, tedy jedná se o jednotky vzniklé z monomem při polymerizační reakci.
V jednom výhodném provedení jsou achirálními monomemími jednotkami jednotky odvozené od dichloridu benzen-1,3-dikarboxylové kyseliny a jednotky odvozené od 1,3-diaminobenzenu, a chirálními monomemími jednotkami jsou jednotky odvozené od íra«5-l,2-diaminocyklohexanu. Chirálními a achirálními monomery jsou v takovém případě .S'..S'-l.2-diaminocyklohcxan. 1,3diaminobenzen adichlorid benzen-l,3-dikarboxylové kyseliny.
Dále je předmětem vynálezu způsob přípravy kompozitní membrány, při němž se na mikrovlákennou vrstvu z termoplastu, s výhodou tvořenou kopolymerem polyethylenu a polypropylenu v hmotnostním poměru polyethylempolypropylen v rozmezí 10:90 až 50:50, například ve formě tkaniny, nanese nanovlákenná vrstva z polymeru vybraného ze skupiny zahrnující polyamidy, polyurethany, polymočoviny a jejich směsi, tyto dvě vrstvy se podrobí laminaci za vzniku laminátu, a následně se laminát vloží do prvního roztoku obsahujícího chirální monomer (rovněž nazývaný chirální selektor) a popřípadě i první achirální monomer, přičemž chirální a první achirální monomer spolu nereagují za vzniku polymeru, a následně se laminát z prvního roztoku vyjme a vloží do druhého roztoku obsahujícího druhý achirální monomer, který reaguje s chirálním monomerem a prvním achirálním monomerem, je-li přítomen, za vzniku polymeru, přičemž druhý roztok je nemísitelný nebo omezeně mísitelný s prvním roztokem. Tento postup polymerizace odpovídá polymerizaci na rozhraní fází.
Nanovlákenná vrstva může být připravena například elektrostatickým zvlákňováním, a může být na mikrovlákennou vrstvu položena, nebo zvlákňována přímo na jejím povrchu.
Laminaci se rozumí tepelné ošetření vrstev při současné aplikaci tlaku. Laminace se s výhodou provádí při teplotě v rozmezí 110 až 150 °C, výhodněji při teplotě v rozmezí 125 až 135 °C, po dobu alespoň 30 sekund, výhodněji po dobu alespoň jedné minuty, nej výhodněji po dobu 90 sekund. Tlakem je přitlačení obou vrstev k sobě, například tlakem v rozmezí 5 až 50 N/cm.
Ve výhodném provedení, kdy je chirálním monomerem .S'..S'-l.2-diaminocyklohcxan. prvním achirálním monomerem je 1,3-diaminobenzen, a druhým achirálním monomerem je dichlorid benzen-l,3-dikarboxylové kyseliny, může být polymerace prováděna následovně: Připraví se dva roztoky - organický, vzniklý rozpuštěním dichloridu benzen-l,3-dikarboxylové kyseliny v nepolárním rozpouštědle (s výhodou alkanu, jako je hexan), a vodný, kdy se ve vodě rozpustí 1,3-diaminobenzen a chirální selektor S,S-1,2-diaminocyklohexan. Každý z roztoků má s výhodou celkovou koncentraci monomeru nebo směsi monomerů v rozmezí 0,2 % až 2,0 % w/v. Vlastní polymerace se provádí takto: suchá laminovaná tkanina se ponoří do míchaného vodného roztoku, načež se ponechá odkapat za pokojové teploty, a následně se ponoří do organického roztoku dichloridu kyseliny 1,3-benzendikarboxylové. Poté se kompozitní membrána vyjme a suší
-3CZ 308513 B6 v sušárně, načež je připravena k použití. Je výhodné, pokud se hotová membrána po vysušení organického rozpouštědla uvede do kontaktu s vodou, aby neztratila hydrofilní vlastnosti.
Poměr prvního achirálního (např. 1,3-diamino benzenu) a chirálního (např. .S'..S'-l.2-diamino cyklohexanu) monomeru a monomemí jednotky pak určuje selektivitu při dělení optických izomerů, dosahovanou průchodem membránou. S výhodou je poměr chirálního monomeru a prvního achirálního monomeru, například .S'..S'-l.2-diamino cyklohexanu a 1,3-diamino benzenu, v rozmezí 5:95 až 80:20. Výhodněji je v rozmezí 5:95 až 15:85 nebo v rozmezí 30:70 až 50:50.
Dalším předmětem vynálezu je způsob separace směsi enantiomerů a/nebo obohacení směsi jedním z enantiomerů, kdy se kapalná směs enantiomerů nebo roztok směsi enantiomerů uvede do kontaktu s kompozitní membránou podle vynálezu. Obvykle se pak odebírá směs či enantiomer, který projde membránou, tedy permeát.
S výhodou se způsob separace enantiomerů nebo obohacení enantiomerem provádí v pertrakčním uspořádání.
Dále je předmětem vynálezu zařízení pro provádění separace směsi enantiomerů a/nebo obohacení směsi jedním z enantiomerů, které obsahuje dvě komory oddělené membránou podle vynálezu. S výhodou jsou obě komory opatřeny míchacími zařízeními.
Kompozitní membrána podle vynálezu je připravíte Iná s nízkými ekonomickými náklady, zároveň však umožňuje rychlou, reprodukovatelnou a efektivní separaci enantiomerů nebo obohacování směsi jedním z enantiomerů.
Vynález je dále ilustrován v následujících příkladech provedení. Příklady mají výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezují.
Objasnění výkresů
Obr. 1 znázorňuje schematicky vrstevnatou strukturu kompozitní membrány. (A) - nosná vrstva, tedy mikrovlákenná vrstva; (B) - nanovlákenná vrstva spojená s nosnou vrstvou laminací; (C) vnější vrstva polymeru vzniklého polymerací chirálního monomeru a achirálních monomerů.
Obr. 2 schematicky znázorňuje uspořádání petrakčního experimentu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1: Příprava kompozitní membrány
Nosná polymemí mikrovlákenná (průměr mikrovláken v rozmezí 10 až 100 mikrometrů) termoplastová tkanina ze směsi polyethylenu a polypropylenu v hmotnostním poměru 20/80; 18 g/m2, se překryje eletrostatickým zvlákněním připravenou nanotkaninou z polyamidu 6 (2 g/m2, průměr nanovláken 117 ± 26 nm). Zvláknění se provádí na komerčním zařízení firmy Elmarco, s.r.o. z roztoku polyamidu 6 (12% w/v) ve směsi kyseliny mravenčí a octové v poměru 1:1. Zvláknění se provede za následujících podmínek. Vzdálenost elektrod: 180 mm, vlhkost v pracovním prostoru: 30 %, posun drátové (odpařovací) elektrody: 245 mm/s, posun přijímací elektrody: 405 mm/s, posun podložky: 1,5 mm/s. Mikrovlákenná a nanovlákenná vrstva se na sebe položí, obě vrstvy se laminují, to jest přitlačí k sobě při teplotě v rozmezí 125 až 135 °C po dobu 90 sekund tlakem 15 N/cm. Vlastní membrána se připraví metodou polymerizace na rozhraní fází následujícím postupem. Připraví se dva roztoky - organický, vzniklý rozpuštěním dichloridu benzen-l,3-dikarboxylové kyseliny v hexanu, a vodný, kdy se ve vodě rozpustí 1,3-diaminobenzen (mc/íí-fcnylcndiamin. dále je používána zkratka MPD) a chirální selektor 5,5-1,2
-4CZ 308513 B6 diaminocyklohexan (dále je používána zkratka DACH). Každý roztok měl celkovou koncentraci v rozmezí 0,2 % až 2,0 % w/v. Suchá laminovaná tkanina se ponoří do míchaného vodného roztoku na dobu 60 sekund, načež se ponechá odkapat za pokojové teploty po dobu 5 minut, a poté se ponoří do organického roztoku dichloridu kyseliny 1,3-benzendikarboxylové v hexanu na dobu 90 sekund. Poté se tkanina vyjme a vysuší v sušárně při 100 °C po dobu 10 minut. Je vhodné pak tkaninu vložit do vody, aby se nesnížily hydrofilní vlastnosti membrány.
Na obrázku 1 je schematicky znázorněna vrstevnatá struktura kompozitní membrány. Vrstva (A) je tvořena mikrovlákennou tkaninou. Vrstva (B) je tvořena nanovlákennou tkaninou, laminací je spojená s první nosnou vrstvou. Konečně poslední vrstva (Cl je tvořena produktem reakce dichloridu dikarboxylové kyseliny s dostupnými aminoskupinami.
Příklad 2: Obohacování modelového racemického roztoku tryptofanu metodou pertrakce
D,L-tryptofan o čistotě > 99 % byl zakoupen od společnosti Sigma-Aldrich. Roztok o celkové koncentraci 0,1 % hmota, racemického D,L-tryptofanu byl připraven v deionizované vodě a následně analyzován kapalinovou chromatografri.
Zařízení pro pertrakční experimenty je znázorněno na obr. 2. Obsahuje nerezovou kruhovou celu o průměru 5,8 cm a šířce 6 cm. Ve středu je cela rozdělena na dvě komory (nástřikovou a permeátovou komoru) membránou 7 o průměru 2,5 cm, ukotvenou v kotouči z nerezové oceli. Každá komora byla opatřena magnetickým míchadlem 6, poháněným elektromotorem 3 s rotuj ícím magnetem 2. Každá komora byla rovněž opatřena vstupem 5 pro plnění a výstupem 4 pro odběr, každý vstup a výstup je s výhodou opatřen šeptem. Dále je cela opatřena temperačním pláštěm, temperovaným ethanolem přiváděným z kryostatu 1. Pokusy byly prováděny při konstantní teplotě 25 °C, udržované pomocí temperačního pláště pertrakční cely s čerpáním ethanolu.
Chirální membrána (není-li uvedeno jinak, byla použita membrána připravená postupem podle příkladu 1) byla vykrojena do požadovaného tvaru těsně před začátkem experimentu za použití kulatého řezacího razníku o průměru 3 cm a pak upevněna mezi dvě části nerezového disku pomocí šroubů. Cela byla poté uzavřena z obou stran a komory byly naplněny - pravá komora stripujícím roztokem - permeátová komora (deionizovaná voda) a levá komora nástřikem (racemická směs ve vodě) současně, takže osmotický tlak byl udržován stejný na obou stranách membrány. Obě komory byly vybaveny magnetickým míchadlem potaženým teflonem a neustále míchány s použitím vnějších rotačních magnetů. Vzorky pro analýzu složení byly v pravidelných časových intervalech odebírány přes septa (1 ml) z permeátové komory pertrakční cely, a (1 ml) z nástřikové komory pertrakční cely jednorázovými sanitárními injekčními stříkačkami; první hodinu častěji (0, 5, 15, 30, 60 min), pak v různých hodinových intervalech v závislosti na rychlosti dělení. Odběr vzorků byl proveden nejdříve ze stripovacího roztoku a potom z přívodu. Zatímco byl vzorek odebírán, byla další jehla prostrčena přes septum druhé komory, aby se zabránilo změně osmotických tlaků v komoře. Vzorky byly poté analyzovány kapalinovou chromatografri (HPLC) následovně: chirální kolona Chiralpak ZWIX (+) (150x3mm, ID, 3 pm), mobilní fáze methanol/voda 99/1% v/v, kyselina mravenčí (50 mM), diethylamin (25 mM), průtok 0.5 ml/min izokraticky, detekce UV-DAD, 254 nm. Enantiomemí obohacení je v následujících příkladech uvedeno po dosažení rovnovážného stavu.
Příklad 3 - srovnávací
Bylo provedeno měření podle příkladu 2 s použitím kompozitní membrány připravené postupem podle příkladu 1, přičemž byl při přípravě membrány vynechán chirální selektor (MPD/DACH = 100/0).
Vstupní roztok byl racemický roztok D,L-tryptofanu (tj. D-50/L-50). Poměr enantiomerů tryptofanu v permeátu v rovnováze: D-51/L-49. Tento příklad je srovnávací a ukazuje, že bez přítomnosti chirálního selektoru v membráně nedochází k enantiomemímu obohacování.
-5CZ 308513 B6
Příklad 4
Bylo provedeno měření podle příkladu 2 s použitím kompozitní membrány připravené postupem podle příkladu 1, přičemž hmotnostní poměr monomerů ve vodném roztoku byl MPD/DACH = 90/10. Vstupní roztok byl racemický roztok D,L-tryptofanu (tj. D-50/L-50). Poměr enantiomerů tryptofanu v permeátu v rovnováze: D-80/L-20.
Příklad 5
Bylo provedeno měření podle příkladu 2 s použitím kompozitní membrány připravené postupem podle příkladu 1, přičemž hmotnostní poměr monomerů ve vodném roztoku byl MPD/DACH = 80/20. Vstupní roztok byl racemický roztok D,L-tryptofanu (tj. D-50/L-50). Poměr enantiomerů tryptofanu v permeátu v rovnováze: D-60/L-40.
Příklad 6
Bylo provedeno měření podle příkladu 2 s použitím kompozitní membrány připravené postupem podle příkladu 1, přičemž hmotnostní poměr monomerů ve vodném roztoku byl MPD/DACH = 70/30. Vstupní roztok byl racemický roztok D,L-tryptofanu (tj. D-50/L-50). Poměr enantiomerů tryptofanu v permeátu v rovnováze: D-65/L-35.
Příklad 7
Bylo provedeno měření podle příkladu 2 s použitím kompozitní membrány připravené postupem podle příkladu 1, přičemž hmotnostní poměr monomerů ve vodném roztoku byl MPD/DACH = 60/40. Vstupní roztok byl racemický roztok D,L-tryptofanu (tj. D-50/L-50). Poměr enantiomerů tryptofanu v permeátu v rovnováze: D-75/L-25.
Příklad 8
Bylo provedeno měření podle příkladu 2 s použitím kompozitní membrány připravené postupem podle příkladu 1, přičemž hmotnostní poměr monomerů ve vodném roztoku byl MPD/DACH = 50/50. Vstupní roztok byl racemický roztok D,L-tryptofanu (tj. D-50/L-50). Poměr enantiomerů tryptofanu v permeátu v rovnováze: D-62/L-38.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Kompozitní membrána, vyznačující se tím, že obsahuje- mikrovlákennou termoplastovou vrstvu ze směsi polyethylenu a polypropylenu, v hmotnostním poměru polyethylempolypropylen v rozmezí 10:90 až 50:50;- nanovlákennou vrstvu z polymeru vybraného ze skupiny zahrnující polyamidy, polyurethany, polymočoviny a jejich směsi,- přičemž mikrovlákenná vrstva a nanovlákenná vrstva společně tvoří laminát,- polymer nanesený na vláknech a obsahující chirální monomemí jednotky odvozené od trans-1,2diaminocyklohexanu, achirální monomemí jednotky odvozené od chloridu vícesytné achirální karboxylové kyseliny a achirální monomemí jednotky odvozené od 1,3-diaminobenzenu, přičemž polymer tvoří vnější vrstvu membrány.
- 2. Kompozitní membrána podle nároku 1, vyznačující se tím, že mikrovlákenná vrstva je vytvořena ze směsi polyethylenu a polypropylenu, v hmotnostním poměru polyethylen polypropylen v rozmezí 10:90 až 30:70.
- 3. Kompozitní membrána podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nanovlákenná vrstva je připravena z nanovláken polyamidu, s výhodou polyamidu 6.
- 4. Způsob přípravy kompozitní membrány podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se na mikrovlákennou vrstvu ze směsi polyethylenu a polypropylenu v hmotnostním poměru polyethylen polypropylen v rozmezí 10:90 až 50:50 nanese nanovlákenná vrstva z polymeru vybraného ze skupiny zahrnující polyamidy, polyurethany, polymočoviny a jejich směsi, tylo dvě vrstvy se podrobí laminaci za vzniku laminátu, a následně se laminát vloží do prvního roztoku obsahujícího íra«5-l,2-diaminocyklohexan a 1,3-diaminobenzen, a následně se laminát z prvního roztoku vyjme a vloží do druhého roztoku obsahujícího chlorid vícesytné achirální karboxylové kyseliny, který reaguje s /ram-l.2-diaminocyklohcxancm a 1,3diaminobenzenem za vzniku polymeru, přičemž druhý roztok je němí site Iný nebo omezeně mísíteIný s prvním roztokem.
- 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že laminace se provádí při teplotě v rozmezí 110 až 150 °C, výhodněji při teplotě v rozmezí 125 až 135 °C, po dobu alespoň 30 sekund, výhodněji po dobu alespoň jedné minuty, nej výhodněji po dobu 90 sekund.
- 6. Způsob separace směsi enantiomerů a/nebo obohacení směsi jedním z enantiomerů, vyznačující se tím, že se kapalná směs enantiomerů nebo roztok směsi enantiomerů uvede do kontaktu s kompozitní membránou podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, v pertrakčním uspořádání, a získá se permeát.
- 7. Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 6, vyznačující se tím, že obsahuje dvě komory oddělené membránou podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, s výhodou jsou obě komory opatřeny míchacími zařízeními.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-178A CZ308513B6 (cs) | 2019-03-24 | 2019-03-24 | Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-178A CZ308513B6 (cs) | 2019-03-24 | 2019-03-24 | Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2019178A3 CZ2019178A3 (cs) | 2020-10-14 |
| CZ308513B6 true CZ308513B6 (cs) | 2020-10-14 |
Family
ID=72747319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-178A CZ308513B6 (cs) | 2019-03-24 | 2019-03-24 | Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308513B6 (cs) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010109490A1 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Council Of Scientific & Industrial Research | A method for preparation of enantioselective composite membrane |
| WO2013118148A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-15 | Council Of Scientific & Industrial Research | "l-enantiomers selective membrane for optical resolution of alpha-amino acids and process for the preparation thereof" |
-
2019
- 2019-03-24 CZ CZ2019-178A patent/CZ308513B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010109490A1 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Council Of Scientific & Industrial Research | A method for preparation of enantioselective composite membrane |
| WO2013118148A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-15 | Council Of Scientific & Industrial Research | "l-enantiomers selective membrane for optical resolution of alpha-amino acids and process for the preparation thereof" |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| INGOLE, Pravin G.; BAJAJ, Hari C.; SINGH, Kripal. Membrane separation processes: Optical resolution of lysine and asparagine amino acids. Desalination, 2014, 343: 75-81, ISSN: 0011-9164 * |
| YALCINKAYA, Baturalp; YALCINKAYA, Fatma; CHALOUPEK, Jiri. Thin film nanofibrous composite membrane for dead-end seawater desalination. Journal of Nanomaterials, 2016, ISSN: 1687-4110 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2019178A3 (cs) | 2020-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Preparation and characterization of a novel thermally stable thin film composite nanofiltration membrane with poly (m-phenyleneisophthalamide)(PMIA) substrate | |
| DK177144B1 (en) | A liquid membrane suitable for water extraction | |
| JP5619867B2 (ja) | エナンチオ選択性複合膜の製造方法 | |
| WO2011151314A1 (en) | Membrane suitable for blood filtration | |
| Chen et al. | Membrane-based technologies in the pharmaceutical industry and continuous production of polymer-coated crystals/particles | |
| CN112535955B (zh) | 一种脱色膜及其制备方法和应用 | |
| CN111346526B (zh) | 一种中空纤维纳滤膜及其制备方法 | |
| JP2011255312A (ja) | 順浸透装置および順浸透法 | |
| CA2083388A1 (en) | Support chiral liquid membrane for separation of enantiomers | |
| US20170080391A1 (en) | Highly efficient reverse osmosis filter | |
| Yang et al. | Ionic cross-linked poly (acrylonitrile-co-acrylic acid)/polyacrylonitrile thin film nanofibrous composite membrane with high ultrafiltration performance | |
| KR20160140798A (ko) | 새로운 중합체 및 멤브레인 제조를 위한 공정 | |
| Son et al. | Chiral separation of d, l‐serine racemate using a molecularly imprinted polymer composite membrane | |
| CZ308513B6 (cs) | Kompozitní chirální membrána, způsob její přípravy a způsob obohacování směsí enantiomerů | |
| Ingole et al. | Preparation, characterization and performance evaluation of separation of alcohol using crosslinked membrane materials | |
| JP2009091535A (ja) | 光学活性ポリマー | |
| US20150005530A1 (en) | L-enantiomers selective membrane for optical resolution of alpha-amino acids and process for the preparation thereof | |
| WO2014095959A1 (en) | Membrane construction with fiber layers for blood filtration | |
| KR20170090816A (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물, 이를 이용한 수처리 분리막의 제조방법 및 수처리 분리막 및 수처리 모듈 | |
| Demeuse | Production and applications of hollow fibers | |
| JP3246760B2 (ja) | 光学分割膜及びそれを用いた光学分割方法 | |
| CN103272486A (zh) | 一种表层含杯芳烃结构的复合膜 | |
| WO1996011894A1 (en) | Process for separating enantiomers from a racemic mixture | |
| GB2233248A (en) | Enantiomer enrichment by membrane processes | |
| KR20170081505A (ko) | 다공성 지지체 및 이를 포함하는 역삼투막 및 수처리 모듈 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220324 |