Efficient Membrane-Based Affinity Separations for Chemical Applications

Promovendus/a: Gilles Van Eygen

Promotor(en): Prof. dr. ir. Bart Van der Bruggen, Prof. dr. Patricia Luis Alconero

Chirale amines spelen een belangrijke rol in de geneeskunde en landbouw, ze worden aangetroffen in bijna de helft van de kleine medicijnen en een vijfde van de landbouwchemicaliën. Het maken van deze amines vereist zowel ouderwetse chemie als nieuwere methoden met speciale enzymen. Maar hier zit het probleem: de reactie om ze te maken gaat niet altijd vlotjes - er zijn meestal meer componenten aan de startkant dan aan de productkant. Door het product meteen weg te halen zodra het wordt gemaakt (dat heet in situ productverwijdering), kunnen we de reactie voor de gek houden om meer product te maken, en zo de balans onze kant op te schuiven. Een manier om dit te doen is door gebruik te maken van ondersteunde vloeistofmembranen (SLM). Stel het je voor als een natte papieren handdoek: de handdoek is het membraan, doordrenkt met een speciale vloeistof. Net zoals een natte papieren handdoek gemakkelijk vlekken verwijdert, pakt de vloeistof in het membraan bepaalde dingen vast en scheidt ze van de rest. Maar er zijn nog steeds een hoop uitdagingen te overwinnen op dit gebied. Daarom duikt deze scriptie diep in de belangrijkste obstakels om SLM's voor chirale amines beter te maken, waarbij verschillende trucjes worden uitgeprobeerd zoals het veranderen van de vloeistof (of het oplosmiddel) en de papieren handdoek (of het membraan) om te zien wat het beste werkt. Terwijl reguliere oplosmiddelen ons een snelle scheiding geven, is het proces niet erg stabiel. Ionische vloeistoffen (IL's) vertellen een ander verhaal - ze bestaan uit geladen deeltjes in plaats van reguliere moleculen, een beetje zoals vloeibare zouten. Ze maken het proces stabieler maar langzamer. Diepe eutectische solventen (DES's) zijn een ander type oplosmiddelen - je kunt ze maken door twee vaste stoffen te mengen tot een vloeistof. Ze geven ons een snellere scheiding dan IL's, maar ze zijn minder stabiel. En de materialen die we voor de membranen gebruiken maken ook een groot verschil. Verschillende vormen van deze membranen zijn belangrijk - sommige werken beter uitgerekt, terwijl andere beter zijn gesponnen in kleine vezels. Computersimulaties kunnen ook helpen bij het kiezen van de juiste oplosmiddelen, maar er is nog steeds een kloof tussen wat we voorspellen en wat er daadwerkelijk gebeurt. Een ding is zeker: de eigenschappen van de solventmoleculen veranderen het proces aanzienlijk. De computer kan ons opnieuw helpen om uit te zoeken hoe verschillende omstandigheden van invloed zijn op hoe goed het proces werkt, en het lijkt erop dat vlakke membranen beter zijn dan buisvormige. Hoeveel product er in de mix zit en hoe zuur of basisch het is, is ook erg belangrijk om dit proces goed te laten werken in het echte leven. Over het algemeen lijken deze nieuwe membranen veelbelovend voor het scheiden van chirale amines, maar het kiezen van de juiste oplosmiddelen en membranen blijft de grootste uitdaging voor het krijgen van de beste resultaten.