Desenvolvimento de membranas poliméricas enantiosseletivas utilizando partículas tipo-Pirkle para resolução de compostos quirais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Vedovello, Priscila
Orientador(a): Paranhos, Caio Marcio lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17995
Resumo: The formation of chiral compounds during the synthesis of new drugs and other substances, which are administered clinically in the form of racemic mixture, is amply described in the literature. The therapeutic activity of these compounds is strongly dependent on their spatial rearrangements, leading to different pharmacodynamic and pharmacokinetic properties, in which one isomer may produce the desired therapeutic activities, while the other may be inactive or even produce toxic effects. Alternatives to bypassing the formation of chiral compounds include stereoselective synthesis and post-synthesis separation. This work aimed to develop low-cost hybrid polymeric membranes with high chiral resolution capability. Mesoporous materials (MCM-41) obtained from rice husk biomass by the hydrothermal method and by the post-synthesis grafting method were evaluated for their chiral selection capacity. Pirkle-type selectors were grafted into MCM-41 and these materials were incorporated in a polymeric membrane. The Pirkle-type chiral selector was characterized by thermogravimetric analysis (TGA), nuclear magnetic resonance, 1H NMR and 13C NMR and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to confirm the structure. The samples were characterized by FTIR and nitrogen adsorption-desorption. MCM-41 exhibited type IV isotherms and type H1 hysteresis, good thermal stability, uniform mesopore size distribution, and high surface area. The functionalization of MCM-41 caused a decrease in the surface area, observed by the technique of adsorption-desorption of N2. FTIR and nitrogen adsorption-desorption analysis, confirmed the presence of Pirkle-type selectors within the MCM-41 structure. MCM-41-Pirkle membranes showed preferential retention activity over one enantiomer, (S)-Pirkle Alcohol. MCM-41-Pirkle membranes showed good permeation enantioselectivity (α = 1.28) when compared to other studies. The membranes containing MCM-41-(S,S)-Whelk-O®1 showed excellent retention for the xanthonic compound XEA, with a high permeation selectivity compared to the other selector tested (α = 16.78). As evidenced by permeation and sorption assays of different enantiomeric compounds, this study demonstrates that membranes containing mesoporous materials anchored with chiral selectors can be an effective tool for the separation of enantiomers.
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The therapeutic activity of these compounds is strongly dependent on their spatial rearrangements, leading to different pharmacodynamic and pharmacokinetic properties, in which one isomer may produce the desired therapeutic activities, while the other may be inactive or even produce toxic effects. Alternatives to bypassing the formation of chiral compounds include stereoselective synthesis and post-synthesis separation. This work aimed to develop low-cost hybrid polymeric membranes with high chiral resolution capability. Mesoporous materials (MCM-41) obtained from rice husk biomass by the hydrothermal method and by the post-synthesis grafting method were evaluated for their chiral selection capacity. Pirkle-type selectors were grafted into MCM-41 and these materials were incorporated in a polymeric membrane. The Pirkle-type chiral selector was characterized by thermogravimetric analysis (TGA), nuclear magnetic resonance, 1H NMR and 13C NMR and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to confirm the structure. The samples were characterized by FTIR and nitrogen adsorption-desorption. MCM-41 exhibited type IV isotherms and type H1 hysteresis, good thermal stability, uniform mesopore size distribution, and high surface area. The functionalization of MCM-41 caused a decrease in the surface area, observed by the technique of adsorption-desorption of N2. FTIR and nitrogen adsorption-desorption analysis, confirmed the presence of Pirkle-type selectors within the MCM-41 structure. MCM-41-Pirkle membranes showed preferential retention activity over one enantiomer, (S)-Pirkle Alcohol. MCM-41-Pirkle membranes showed good permeation enantioselectivity (α = 1.28) when compared to other studies. The membranes containing MCM-41-(S,S)-Whelk-O®1 showed excellent retention for the xanthonic compound XEA, with a high permeation selectivity compared to the other selector tested (α = 16.78). As evidenced by permeation and sorption assays of different enantiomeric compounds, this study demonstrates that membranes containing mesoporous materials anchored with chiral selectors can be an effective tool for the separation of enantiomers.A formação de compostos quirais durante a síntese de novos medicamentos e substâncias afins, que são administrados clinicamente na forma de mistura racêmica, é amplamente descrita na literatura. A atividade terapêutica destes compostos é fortemente dependente de seus rearranjos espaciais, que leva a diferentes propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas, sendo que um isômero pode produzir as atividades terapêuticas desejadas, enquanto o outro pode estar inativo ou até mesmo produzir efeitos tóxicos. As alternativas para se contornar a formação dos compostos quirais incluem a síntese estereosseletiva e a separação pós-síntese. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de membranas poliméricas híbridas de baixo custo com elevada capacidade de resolução quiral. Materiais mesoporosos (MCM-41) obtidos a partir da biomassa de casca de arroz pelo método hidrotérmico e pelo método de enxerto pós-síntese foram avaliados quanto a sua capacidade de seleção quiral. Seletores tipo-Pirkle foram enxertados no MCM-41 e estes materiais foram incorporados em uma membrana polimérica. O seletor quiral tipo Pirkle foi caracterizado por análise termogravimétrica (TGA), ressonância magnética nuclear, RMN 1H e RMMN 13C e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) para confirmação da estrutura. As amostras foram caracterizadas por FTIR e adsorção-dessorção de nitrogênio. O MCM-41 exibiu isotermas do tipo IV e histerese do tipo H1, boa estabilidade térmica, distribuição uniforme de tamanho de mesoporos e alta área superficial. A funcionalização do MCM-41 causou uma diminuição na área superficial, observada pela técnica de adsorção-dessorção de N2. Este resultado, juntamente com FTIR e análise de adsorção-dessorção de nitrogênio, confirmou a presença dos seletores tipo-Pirkle dentro da estrutura do MCM-41. Membranas contendo MCM-41-Pirkle mostraram atividade de retenção preferencial sobre um enantiômero, (S)-Álcool de Pirkle. As membranas contendo MCM-41-Pirkle apresentaram boa enantiosseletividade de permeação (α = 1,28) quando comparadas a outros estudos. As membranas contendo MCM-41-(S,S)-Whelk-O®1 apresentaram uma excelente retenção para o composto xantônico XEA, com uma seletividade de permeação elevada comparada ao seletor outro seletor testado (α = 16,78). Como comprovado pelos ensaios de permeação e sorção de diferentes compostos enantioméricos, este estudo demonstra que membranas contendo materiais mesoporosos ancorados com seletores quirais pode ser uma ferramenta eficaz para a separação de enantiômeros.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)2017/18331-42019/09037-0porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessMaterial mesoporosoMembranas poliméricasSeparação quiralCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDESCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICADesenvolvimento de membranas poliméricas enantiosseletivas utilizando partículas tipo-Pirkle para resolução de compostos quiraisDevelopment of enantioselective polymer membrane containing chiral selector Pirkle-type for resolutions of chiral compoundsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17995/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52ORIGINALTese_Priscila Vedovello.pdfTese_Priscila Vedovello.pdfTese Priscila Vedovelloapplication/pdf13265048https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17995/1/Tese_Priscila%20Vedovello.pdf5fe63517795b7a4097205404e5a728f0MD51TEXTTese_Priscila Vedovello.pdf.txtTese_Priscila Vedovello.pdf.txtExtracted texttext/plain369102https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17995/3/Tese_Priscila%20Vedovello.pdf.txt5eb7da8206734e923a718b8a35347bbeMD53THUMBNAILTese_Priscila Vedovello.pdf.jpgTese_Priscila Vedovello.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9610https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17995/4/Tese_Priscila%20Vedovello.pdf.jpgf9db1d972df6e1db74e1f8693c32721fMD54ufscar/179952023-05-11 03:20:58.779oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17995Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T13:06:11.387366Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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