Elaboration of original stationary phases for high-performance liquid chromatography : synthesis, characterization and evaluation of the chromatographic properties

• Auteur / Autrice : Mélanie Mignot
• Direction : Valérie Peulon-Agasse, Pascal Cardinael
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime)2000-...)
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Heinisch, Deirdre Cabooter

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie physique et théorique

Chimiométrie

Silice

Phase stationnaire (chromatographie)

Chromatographie en phase liquide à hautes performances

Résumé

To achieve high throughput or high efficiency in chromatography, one can think about High-Temperature or Ultra-High-Performance Liquid Chromatography. Nevertheless, such efficient approaches require a dedicated instrumentation that is costly. Since a few years, the core-shell technology (i. E. Superficially porous particles) is of crucial interest as it combines high efficiency with low-pressure, allowing to work with conventional HPLC instrument. The development of different stationary phase chemistries give access to orthogonal and/or complementary separation mechanisms that are useful for difficult separation or to increase the peak capacity for instance with a second dimension. Developments are still in progress to offer a wide range of core-shell stationary phases to meet the needs of analytical scientist. This work is focused on the preparation of conventional reversed-phase stationary phases, and of non-conventional stationary phases, following three main steps. First, we developed a robust and efficient grafting protocol under microwave irradiations, and we studied the effect of thermal pretreatment on the final stationary phases. Then, the modified particles were completely characterized through a various and complementary set of analytical techniques. For the polar embedded aromatic stationary phase, molecular modeling through density functional theory calculations helped understanding the chromatographic results. The final step corresponded to the evaluation of the chromatographic properties of the stationary phases. By selecting the suitable test depending on the surface chemistry and the properties to be evaluated, the stationary phases developed were compared with those commercially available. Multivariate data analyses were carried out to define groups of columns and situate them in relation to those available on the market. Finally, the stationary phases developed during this thesis represent a wide range of columns.

Pour gagner en rapidité et en efficacité de séparation, la chromatographie Ultra Haute Performance et Haute Température sont des approches intéressantes. Cependant, elles nécessitent d’utiliser un appareillage dédié et couteux. Depuis quelques années, la technologie « core-shell » (c'est-à-dire des particules superficiellement poreuses) suscite grand intérêt car elle permet d’atteindre de hautes efficacités sans générer trop de pression et ne requiert donc pas d’investir dans un nouvel appareillage. La combinaison de mécanismes de séparation orthogonaux et/ou complémentaires dépend de la chimie de surface des phases stationnaires. Elle permet de résoudre certains challenges analytiques ou d’augmenter la capacité de pics par exemple en travaillant avec une seconde dimension. Des développements sont toujours en cours pour offrir une gamme étendue de phases stationnaires « core-shell » qui réponde aux besoins des scientifiques. Le coeur de ce travail porte sur la préparation de phases stationnaires conventionnelles en chromatographie à polarité des phases inversées, mais également de phases non conventionnelles, suivant 3 grandes étapes. D’abord, un protocole robuste et efficace sous micro-ondes a été mis en place, et l’effet du prétraitement thermique de la silice sur les phases stationnaires a été étudié. Ensuite, le greffage a été caractérisé via une combinaison de techniques analytiques. La modélisation de la phase stationnaire aromatique à groupement polaire intercalé par la théorie de la fonctionnelle de la densité électronique a permis de mieux comprendre les résultats chromatographiques. La dernière étape correspond à l’évaluation des propriétés chromatographiques des phases stationnaires. En sélectionnant le test adapté aux propriétés à évaluer, les phases stationnaires ont pu être comparées aux phases commerciales. Le traitement de données par chimiométrie a permis de définir des ensembles de colonnes et de les situer par rapport à celles disponibles commercialement. Au final, les phases stationnaires développées durant cette thèse représentent une large gamme de colonnes.