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Page de résumé pour ULgetd-03012011-112930

Auteur : Dossou, Katina Sourou Sylvestre
E-mail de l'auteur : katinassd@yahoo.fr
URN : ULgetd-03012011-112930
Langue : Français/French
Titre : LC STEREOSELECTIVE DETERMINATION OF CHIRAL BASIC MOLECULES USING POLYSACCHARIDE-BASED CHIRAL STATIONARY PHASES AND NON-AQUEOUS POLAR ORGANIC MOBILE PHASES
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences biomédicales et pharmaceutiques
Département : Médecine - Département de pharmacie
Jury :
Nom : Titre :
BOULANGER, Bruno Membre du jury/Committee Member
CECCATO, Attilio Membre du jury/Committee Member
CHIAP, Patrice Membre du jury/Committee Member
EDORH, Patrick Membre du jury/Committee Member
FILLET, Marianne Membre du jury/Committee Member
HUBERT, Philippe Membre du jury/Committee Member
NICOLAS, Alain Membre du jury/Committee Member
VANDER HEYDEN, Yvan Membre du jury/Committee Member
CHARLIER, Corinne Président du jury/Committee Chair
CROMMEN, Jacques Promoteur/Director
Mots-clés :
  • Liquid chromatography
  • chlorinated chiral stationary phases
  • acidic additives
  • elution order
  • methode validation
Date de soutenance : 2011-03-03
Type d'accès : Public/Internet
Résumé :

Abstract of the thesis

The increasing number of analytical methods for the enantioseparation of chiral drug molecules is no doubt related to the development of more efficient tools such as chiral stationary phases (CSPs) for direct enantioresolution in liquid chromatography (LC).

In this work, the recognition ability of three new chlorine containing cellulose-based chiral stationary phases, Sepapak-2, and Sepapak-4 and Sepapak-5, towards the enantiomers of thirteen (13) chiral pharmaceuticals with widely different structures and polarities, has been studied in polar organic solvent chromatography (POSC). Since limited information is available in literature about these CSPs used with polar organic mobile phases, the influence of parameters such as temperature, the percentage of polar (methanol) or non-polar (n-hexane) organic modifier, the nature and concentration of the acidic additive, namely trifluoroacetic acid (TFA), formic acid (FA) or acetic acid (AcA), in the mobile phase, was first evaluated on Sepapak-4 using an univariate approach. In all experiments, acetonitrile was selected as the main component of the mobile phase.

The experimental design methodology was then applied for the screening of these factors (except the polar organic modifier), the nature of the basic additive in the mobile phase being included as an additional factor. The application of an optimization design (a face centered central composite design) led to the evaluation of the effects of different factors on enantioresolution for ten of the studied compounds. Furthermore, optimal conditions for the enantioseparation of these chiral molecules could be deduced and two conditions for rapid screening of chiral compounds on Sepapak-4, namely ACN/0.1% DEA/0.1% TFA/5% n-hexane and ACN/0.1% DEA/0.2% FA/5% n-hexane, were retained and tested on other drug molecules at 25°C.

A rapid screening strategy for method development including mobile phases containing TFA (0.1%), FA (0.2%) or AcA (0.2) was proposed and the behavior of the three chlorinated CSPs was compared under these conditions. The following mobile phases were tested at 25°C: ACN/0.1% DEA/0.1%TFA, ACN/0.1% DEA/0.2% FA and ACN/0.1% DEA/0.2% AcA. Sepapak-2 was found to have an intermediate behaviour leading to lower enantioresolution values compared to Sepapak-4 and Sepapak-5. On the other hand, with at maximum four experiments, it was possible to separate the enantiomers of each of the thirteen studied compounds.

In the part of the thesis devoted to the development of applications, tests were conducted in order to optimize the enantioresolution of ropivacaine, a local anesthetic, the pharmaceutical formulation of which consists of an enantiopure aqueous solution of the S-enantiomer. A reversal of the elution order of the enantiomers, related to the nature of the acidic additive, was observed on both Sepapak-2 and -4. On the contrary, no reversal of the enantiomer elution order was found when Sepapak-5 and Chiralcel OD-H, a CSP with cellulose tris (3,5-dimethylphenylcarbamate) as chiral selector, were used under the same conditions. The best chromatographic conditions for the enantiomeric purity determination of S-ropivacaine were then selected and the developed method was fully validated according to the strategy based on the use of accuracy profiles, which takes into account the total error, i.e. the estimation of the systematic and random errors of measurement results.

The second application that we have developed deals with the enantiomeric purity determination of S-amlodipine in a pharmaceutical formulation. A reversal of the enantiomer elution order caused by changes in the concentration of formic acid (FA) in the mobile phase was pointed out, using Sepapak-4 and Sepapak-2 as CSPs. Studies on the enantioseparation of amlodipine in these chromatographic systems led to the selection of the most suitable CSP and the optimal concentration of formic acid in the mobile phase with respect to the elution order (R-amlodipine eluting first) and the resolution value. The method was then prevalidated using the same approach as for S-ropivacaine.

Résumé de la thèse

Le nombre croissant de méthodes analytiques pour l’énantioséparation de molécules médicamenteuses chirales est sans aucun doute lié au développement d’outils de plus en plus performants tels que de nouvelles phases stationnaires chirales (PSC) pour l’enantiorésolution directe en chromatographie liquide (CL).

Dans ce travail, le pouvoir de résolution de trois nouvelles PSC constituées de dérivés chlorés de phénylcarbamate de cellulose, Sepapak-2, Sepapak-4 et Sepapak-5, vis-à-vis des énantiomères de treize (13) molécules thérapeutiques chirales avec des structures et des polarités très différentes, a été étudié par chromatographie en phase organique polaire (POSC). Ces PSC ayant été peu utilisées jusqu’à présent avec des phases organiques polaires, l'influence des paramètres comme la température, le pourcentage en modificateur organique polaire (méthanol) ou apolaire (n-hexane), la nature et la concentration de l’additif acide, à savoir l'acide trifluoroacétique (TFA), l'acide formique (FA) ou l'acide acétique (AcA), dans la phase mobile, a d'abord été évaluée sur Sepapak-4 au moyen d’une approche univariée. Dans tous les cas, l'acétonitrile a été choisi comme principal composant de la phase mobile.

La méthodologie des plans d’expériences a ensuite été appliquée pour le criblage de ces facteurs (sauf le modificateur organique polaire), la nature de l'additif basique dans la phase mobile étant par ailleurs incluse comme facteur supplémentaire. L'application d'un plan d'optimisation (plan central composite à face centrée) a permis l’évaluation des effets des différents facteurs sur l’énantiorésolution de dix des composés chiraux étudiés. En outre, les conditions optimales pour l’énantiorésolution de ces molécules chirales ont pu être déduites et deux conditions pour le criblage rapide de composés chiraux sur Sepapak-4, à savoir ACN/0,1% DEA/0,1% TFA/5% n-hexane et ACN/0,1% DEA/0,2 % FA/ 5% n-hexane, ont été retenues et testées sur d'autres molécules chirales à 25 °C.

Une stratégie de criblage rapide pour le développement de méthodes, incluant des phases mobiles contenant du TFA (0,1%), du FA (0,2%) ou de l’AcA (0,2%) a été proposée et le pouvoir de résolution de ces trois PSC chlorées a été comparé dans ces conditions. Les phases mobiles suivantes ont été testées à 25°C: ACN/0,1% DEA/0,1% TFA, ACN/0,1% DEA/0,2 % FA et ACN/0,1% DEA/0,2% AcA. Un comportement intermédiaire a été observé dans le cas de Sepapak-2, entraînant des valeurs d’énantiorésolution plus faibles par rapport à celles obtenues avec Sepapak-4 et Sepapak-5. Par ailleurs, il a été possible de séparer, à l’aide de quatre expériences au maximum, les énantiomères de chacun des treize composés chiraux étudiés.

Dans la partie de la thèse consacrée au développement d’applications, une série de tests ont été réalisés afin d'optimiser l'énantiorésolution de la ropivacaïne, un anesthésique local, dont la formulation pharmaceutique se compose d'une solution aqueuse de S-ropivacaïne. Une inversion de l'ordre d'élution des énantiomères de la ropivacaïne en fonction de la nature de l'additif acide dans la phase mobile a été observée sur les deux PSC, Sepapak-2 et Sepapak-4. Par contre, aucune inversion de l'ordre d'élution des énantiomères de la ropivacaïne n’a été observée lorsque Sepapak-5 et Chiralcel OD-H, dont la cellulose tris (3,5-diméthylphénylcarbamate) constitue le sélecteur chiral, ont été utilisées dans les mêmes conditions. Les meilleures conditions chromatographiques pour la détermination de la pureté énantiomérique de la S-ropivacaïne ont ensuite été sélectionnées et la méthode développée a été entièrement validée au moyen de la stratégie basée sur l'utilisation du profil d’exactitude, qui tient compte de l'erreur totale, c'est-à-dire de l'estimation des erreurs systématiques et aléatoires des résultats de mesure.

La seconde application que nous avons mise au point concerne la détermination de la pureté énantiomérique de la S-amlodipine dans une formulation pharmaceutique. Une inversion de l'ordre d'élution des énantiomères provoquée par le changement de la concentration d'acide formique (FA) dans la phase mobile a été mise en évidence, sur Sepapak-2 et Sepapak-4. L’étude de l’énantiorésolution de l'amlodipine dans ces systèmes chromatographiques a permis la sélection de la PSC la plus adéquate et de la concentration optimale d'acide formique dans la phase mobile en ce qui concerne l'ordre d'élution (la R-amlodipine éluant en premier) et la valeur de résolution. La méthode a ensuite été prévalidée en utilisant la même approche que pour la S-ropivacaïne.

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