Deracémisation du chlorate de sodium avec et sans l’influence du dithionate de sodium

Deracemization of sodium chlorate with or without the influence of sodium dithionate

• Auteur / Autrice : Manon Schindler
• Direction : Gérard Coquerel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 13/03/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2000-...)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Malo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Coquerel, Sylvie Malo, Woo-Sik Kim
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elizabeth A. Hillard, Elias Vlieg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chlorate de sodium

Nucléation

Croissance cristalline

Racémisation

Séparation

Énantiomères

Mots clés libres

Déracémisation

Chlorate de sodium

Dithionate de sodium

Impureté

Réacteur Couette Taylor

Nucléation secondaire

Croissance cristalline

Deracemization

Sodium Chlorate

Sodium Dithionate

Impurity

Couette Taylor Reactor

Secondary nucleation

Crystal growth

Résumé

Dans le domaine pharmaceutique, la séparation des énantiomères est souvent effectuée par des méthodes de cristallisation. L’avantage de la déracémisation est la possibilité d’obtenir un rendement théorique de 100% grâce à la conversion du contre énantiomère en l’énantiomère désiré en solution. Le mécanisme de la déracémisation par cycles de température (TCID), a été étudié dans ce manuscrit. Les recherches se sont concentrées sur le développement d’un procédé de TCID pour NaClO3. Ce composé modèle pour la déracémisation est achiral à l’état solvate, ce qui permet de se focaliser sur les mécanismes de cristallisation impliqués dans le procédé de déracémisation. Après la caractérisation complète de l’état solide de Na2S2O6, ce composé a été utilisé comme une impureté nonchirale dans le procédé de TCID du NaClO3 et a permis de mettre en évidence le rôle important de la nucléation secondaire dans le procédé. Ainsi, le succès du TCID dépend d’un bon équilibre entre la croissance des cristaux et la nucléation secondaire. A des fins industrielles, les réacteurs du type Couette Taylor sont des appareils prometteurs pour le développement de procédés de déracémisation en continu. Les premiers tests de déracémisation réalisés dans ce type de réacteur ont montré que la brisure de symétrie et la déracémisation du NaClO3 ont été réalisés avec succès. Néanmoins, le ≪ recyclage de cristaux ≫, soit par attrition soit par la nucléation secondaire, doit être amélioré pour obtenir un procédé de déracémisation plus performant avant de considérer l’implémentation d’un procédé en continu.

In the field of pharmaceutical chemistry, crystallization based methods are used to obtain pure enantiomers. The advantage of deracemization is the conversion of the unwanted enantiomer into the desired enantiomer by means of racemization in liquid phase, giving rise to a theoretical yield of 100%. The mechanism of Temperature Cycling Induced Deracemization (TCID) process, still matter of debate, has been investigated in this thesis. Research was focused on the development of the TCID process for sodium chlorate (NaClO3). This model compound is achiral at the solvated state which enables to focus investigation on crystallization mechanisms involved during deracemization. After the full solid state characterization of sodium dithionate (Na2S2O6), this compound has been used as a nonchiral impurity in the TCID process of NaClO3 and highlighted the key role of secondary nucleation in the process. Thus, the success of the TCID process depends on the right balance between growth and secondary nucleation. From an industrial perspective, the Couette Taylor reactor has been considered as a promising device for the development of continuous deracemization process. Attempts to deracemize NaClO3 in this kind of reactor showed that symmetry breaking and deracemization of NaClO3 were successful. Nonetheless, crystal recycling, via either attrition or secondary nucleation, has to be improved to enhance deracemization process before considering the execution of continuous process.