Vers une meilleure compréhension de l'enrichissement préférentiel. Un cas d'étude : le Fumarate de DL Arginine dans un mélange 50/50 eau/éthanol.

par Clément de Saint Jores

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Pascal Cardinael et de Gérard Coquerel.

Soutenue le 27-02-2019

à Normandie , dans le cadre de École doctorale normande de chimie (Caen) , en partenariat avec Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2000-...) (laboratoire) et de Université de Rouen Normandie (Etablissement de préparation de la thèse) .

Le président du jury était Frédéric Guillen.

Le jury était composé de Pascal Cardinael, Gérard Coquerel, Frédéric Guillen, Alain Berthod, Rui Tamura, Najla El Gharbi-Hamza.

Les rapporteurs étaient Alain Berthod, Rui Tamura.


  • Résumé

    L’enrichissement préférentiel (PE) est un procédé de brisure de symétrie spontanée non-usuel développé par le groupe du Pr Tamura à la fin des années 90. En commençant avec une solution avec un léger excès énantiomèrique et une haute sursaturation, le système dévie de la cristallisation classique, en conditions stagnantes (hors équilibre) vers une solution très enrichie et des cristaux légèrement enrichis dans le contre énantiomère. L’objectif de cette thèse est d’évaluer le procédé de PE avec le cas d’étude du Fumarate d’Arginine dans un mélange eau/éthanol, pour obtenir une meilleure compréhension de son mécanisme. Les principaux résultats de ce travail peuvent être résumé ainsi :– En réalisant un suivi temporel conduit par l’arrêt d’expérience à 11 différents temps le PE apparaît être un procédé continu ;– Les expériences de diffraction des rayons X montrent que les transitions polymorphiques ne sont pas requises pour le procédé de PE, différentes phases ou successions de phases peuvent conduire à des résultats identiques de PE ;– Des échanges entres énantiomères de la solution mère et des cristaux déposés ont été démontrés par addition de L-Arginine marquée comme contre énantiomère durant des expériences commençant avec un excès de D-Arginine. Pour conclure ce manuscrit un mécanisme révisé du PE comme procédé continu est proposé. Les critères pour faire fonctionner le PE sont réduits à quatre : i) une forte différence de solubilité entre les énantiomères purs et le composé racémique ; ii) le composé racémique doit avoir un domaine de solution solide ; iii) le système doit rester stagnant durant tout le procédé ; iv) la composition initiale doit être dans une zone appropriée du diagramme de phase (pour le cas du Arg-Fum : un e.e. < 12% et un β ≥ 4).

  • Titre traduit

    Towards a Deeper Understanding of Preferential Enrichment. A Case Study : DL Arginine Fumarate in Ethanol-Water 50-50 Mixture


  • Résumé

    Preferential Enrichment (PE) is an unusual spontaneous symmetry breaking phenomenon developed by Prof. Tamura’s group in the late nineties. Starting with a slightly enriched in one enantiomer, highly supersaturated solution, this out of equilibrium process permits the system to deviate from standard crystallization, in stagnant conditions, in order to obtain a highly enriched mother liquor and deposited crystals slightly enriched in the opposite enantiomer. The objective of this thesis is to assess the process of PE with the case study of Arginine Fumarate in water/ethanol mixture to obtain a better understanding of its mechanism. The main results of this work can be summarized as:– Using time monitoring performed by stopping experiments at 11 different times, PE appeared as a continuous process;– In situ X-Ray powder diffraction experiments showed that polymorphic transitions are not required for PE, different phases or successions of phases can achieve identical results of preferential enrichment;– Exchanges between enantiomers of mother liquor and the deposited crystals were demonstrated by addition of labeled-L-Arginine as counter enantiomer during experiments starting with an excess of D-Arginine.To conclude this work a revised mechanism for PE as a continuous process is proposed. Criteria to achieve PE are reduced to four: i) a strong difference of solubility between pure enantiomers and racemic compound; ii) the racemic compound should crystallize with a solid solution domain; iii) the system should stay stagnant during the complete process; iv) the initial composition should be in the appropriate zone of the phase diagram (e.g. for Arg-Fum system a e.e. < 12% and a β ≥ 4).


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Informations

  • Sous le titre : Vers une meilleure compréhension de l'enrichissement préférentiel. Un cas d'étude : le Fumarate de DL Arginine dans un mélange 50/50 eau/éthanol
  • Détails : 1 vol. (151 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 109 références
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