Authors: Magdalena Kaliszczak
Source: theses.fr (ABES) (preprint, 2022-12-12)
Field: Materials Science — Materials Chemistry

Chemical polarization of the liquid-liquid interface towards controlled cocrystallization La formation contrôlée de cocristaux est un objectif important dans le developpement de médicaments. Ce travail a utilisé l'électrochimie à l'interface entre deux liquides non miscibles (ITIES) pour contrôler la formation de cocristaux. Dans la première partie, le comportement électrochimique de la caféine a été étudié au moyen de la voltampérométrie cyclique (CV) et de la voltampérométrie à courant alternatif (ACV). La caféine est un cation hydrophile donc, elle a été transférée à un potentiel hautement positif. Le transfert de la caféine (CaffH+) a été vérifié à différents pH et le pH 2 a été choisi comme étant le plus optimal pour la formation de cocristaux. L'expérience de contrôle a prouvé que le 1-hydroxy-2-naphtoïque (1H2N) ne transfére pas à l'ITIES. L'ACV a fourni des informations sur l'influence de la composition de la phase aqueuse et organique. Les valeurs ont changé lorsque CaffH+ seul, 1H2N seul et 1H2N et CaffH+ étaient présents dans la phase aqueuse. Ces résultats suggèrent que ces deux molécules sont actives au niveau interfacial. Dans la deuxième partie, la cocristallisation de Caff et 1H2N a été étudiée à l'ITIES sous polarisation chimique. L'interface a été polarisée par l'ajout d'anions hydrophobes à la phase organique. De cette façon, une cocristallisation sélective a été obtenue, comme vérifié par la diffraction des rayons X et la spectroscopie Raman. Des potentiels interfaciaux positifs ont favorisé la formation d'une forme polymorphe de cocristal de Caff : 1H2N et un potentiel négatif a inhibé la cocristallisation à l'interface liquide-liquide. Cette approche du contrôle électrochimique de la cocristallisation ouvre de nouvelles possibilités pour le développement de médicaments. Dans la troisième partie, la mesure simultanée des variations de potentiel (∆E) et de courant (I) aux ITIES, qui ont été polarisées en utilisant des cations tétraalkylammonium comme ion commun a été rapportée. Divers rapports de concentration de tétraméthyl-, tétraéthyl- et tétrapropylammonium ont été dissous dans les deux phases. Ces systèmes biphasiques ont ensuite été utilisés pour vérifier que la différence de potentiel interfacial mesurée correspondait aux calculs théoriques. Ce dispositif expérimental a ensuite été utilisé pour étudier le processus de cocristallisation interfaciale de CaffH+ hydrophile et cationique avec 1H2N lipophile. La présence de caféine dans la phase aqueuse a conduit à des valeurs de courant plus élevées, causées par le transfert de charge interfacial. De telles variations de courant ont été observées aussi bien en l'absence qu'en présence de 1H2N dans la phase organique. L'analyse du bruit du courant électrochimique a montré une nette différence entre les cellules dans lesquelles les cocristaux sont formés et celles dans lesquelles la cocristallisation est entravée, soit par un potentiel négatif, soit par un changement de pH. La méthode ECN est un outil puissant pour suivre les changements qui se produisent aux ITIES dans les expériences sur les ions communs par la mesure simultanée du potentiel et du courant. Dans la dernière partie, des cocristaux ont été formés sur les ITIES selon les conditions choisies par la méthode des plans d'expériences (DoE). Différents facteurs ont été testés : électrolytes en phase aqueuse, divers solvants et sels appliquant un potentiel positif. L'analyse XRD a montré les conditions permettant d'obtenir une phase I et une phase II presque pures. L'étude des ∆E et I simultanés et de la tension interfaciale a prouvé que le potentiel appliqué influence la cinétique du processus de cocristallisation. La méthode DoE a indiqué que le sel organique est le facteur ayant un impact actif sur la cocristallisation aux ITIES. Interface (matter) ; Polarization (electrochemistry) ; Materials science ; Engineering physics ; Nanotechnology ; Chemical engineering ; Engineering ; Chemistry ; Composite material ; Physical chemistry Crystallization and Solubility Studies ; nanoparticles nucleation surface interactions