Enantioselective separation of chiral compounds using aqueous biphasic systems and solid-liquid biphasic system

Abstract

Tipicamente, apenas um dos enantiómeros é responsável pelo efeito pretendido de um fármaco, sendo que o outro pode levar a respostas menos potentes ou até mesmo indesejadas. As entidades reguladoras praticam políticas restritas em relação à comercialização de fármacos como misturas racémicas. Assim, a indústria farmacêutica tem enfrentado desafios relacionados com o desenvolvimento de métodos para produção de fármacos oticamente puros. No entanto, e considerando a dificuldade acrescida na produção de enantiómeros puros por síntese direta, a síntese de misturas racémicas seguida da sua purificação surge como uma alternativa mais barata, simples e flexível. Os sistemas aquosos bifásicos (SABs) e os sistemas de duas fases sólida-líquida (SDFSL) são técnicas alternativas mais biocompatíveis que têm sido utilizados como técnicas de separação enantiosseletiva de fármacos e/ou aminoácidos com enantiosseletividades bastante promissoras. Para além disso, apresentam benefícios de custo, rapidez, simplicidade e versatilidade de operação e possibilidade de aumento de escala. Este trabalho foca-se no desenvolvimento de SABs e SDFSL constituídos por seletores quirais que possam atuar simultaneamente como solvente. Numa primeira abordagem o objetivo foi desenvolver novos SABs quirais, mais biocompatíveis, simples e eficientes. Para tal, SABs constituídos por açúcares, aminoácidos e líquidos iónicos quirais foram aplicados na resolução enantiomérica de ácido mandélico racémico. O sistema mais promissor, composto por [C1Qui][C1SO4] + K3PO4, obteve um excesso enantiomérico de -33.4%. Numa segunda abordagem, foi possível criar uma alternativa mais simples e mais eficiente recorrendo a SDFSL. Com estes sistemas, foi obtido o valor mais elevado de excesso enantiomérico deste trabalho, de 49.0%, através da precipitação enantiosseletiva do R-ácido mandélico por interação com [N4444][D-Phe].

Conventionally, only one of the enantiomers is responsible for the intended effect of a drug, whilst the other may lead to a less potent or even undesired response. Regulation entities are very strict regarding the commercialization of racemic drugs. Thus, pharmaceutical industry has been facing challenges related to the creation of methods to produce optically active drugs. However, considering the increased difficulty in the production of pure enantiomers by direct synthesis, the synthesis of racemic mixtures followed by their purification appears as a cheaper, simpler and more flexible alternative. Aqueous biphasic systems (ABS) and solid-liquid biphasic system (SLBS) are more biocompatible alternatives that have been used to separate racemic drugs and amino acids with promising enantioselectivities. Furthermore, these are cost-effective, quick, simple and operationally flexible. This work intended to develop ABS and SLBS using chiral selectors that can simultaneously act as solvents. In a first attempt, chiral ABS of better biocompatibility, simplicity and efficiency were developed. For that purpose, ABS constituted by sugars, amino acids and chiral ionic liquids (CILs) were applied for chiral resolution of racemic mandelic acid (MA). The most promising ABS was a system composed of [C1Qui][C1SO4] + K3PO4 which yielded the maximum enantiomeric excess of -33.4%. In a second approach, it was possible to create a simpler and more efficient technique resorting to SLBS. The enantiomeric excess value of 49.0% was achieved, by the enantioselective precipitation of the R-MA caused by interactions with [N4444][D-Phe].