Caractérisation des DM-β-CDs

Les Me-β-CDs sont sans doute les CDs modifiées dont la caractérisation a fait l’objet du plus grand nombre de publications et de nombreuses techniques ont été employées (RMN, SM, CCM, CPG, CPL, CPS, EC) [52]. Certains de ces travaux seront cités dans le chapitre 2 pour la caractérisation d’une Me-β-CD de faible DS.

Dans ce paragraphe, nous illustrerons la caractérisation des Me-β-CDs en nous focalisant sur les travaux effectués sur les DM-β-CDs utilisées dans le chapitre 3 et 4 : la DM-β-CD de DS 1,8 de Wacker et la DM-β-CD de DS 2,1 de Ikeda.

La DM-β-CD Wacker a été analysée pour la première fois en CPG en 1993 [53]. Afin de rendre les constituants du mélange plus volatils, ceux-ci subissent une étape de silylation avant l’analyse. Le chromatogramme obtenu (figure 1.15) montre que le mélange contient un grand nombre de dérivés.

Figure 1.15. Analyse CPG de la DM-β-CD Wacker après silylation par CPG.

Conditions : colonne méthylphénylpolysiloxane OV-17 de 13 m x 0,27 mm ; température : 350 à 370 °C à 2 °C/min, 3 min à 370 °C ; gaz vecteur : hydrogène à 0,05 MPa. D’après [53].

L’hétérogénéité du mélange est confirmée par l’analyse de cette DM-β-CD en SM (figure 1.16) [54]. Le mélange contient plus de 7 dérivés de DS différents. Plusieurs techniques d’ionisation (ESI, MALDI, APCI) sont utilisées pour déterminer le DS moyen et il est montré que celui-ci varie très peu d’un lot à l’autre.

Figure 1.16. Spectre MALDI-SM de la DM-β-CD Wacker (adduits sodium).

Conditions : Matrice : acide dihydroxybenzoïque ; tension d’accélération : 4,6 kV ; Accumulation de 150 tirs laser. D’après [54].

La caractérisation des DM-β-CDs en CPL a fait l’objet de plusieurs travaux, notamment au laboratoire [52]. Il a été montré que le choix de la colonne

CHAPITRE 1 – Etude bibliographique

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riche possible. Ainsi, pour la chromatographie à polarité de phase inversée, parmi plusieurs colonnes de silice greffées octadécyle ou phényle, les plus sélectives se révèlent être celles qui présentent des interactions polaires renforcées (avec les silanols résiduels) [55, 56].

Ces méthodes chromatographiques sont ensuite couplées à l’ESI-SM afin d’identifier les différents pics (figures 1.17 et 1.18) [52].

Figure 1.17. Chromatogramme reconstitué de la DM-β-CD Wacker.

Conditions : colonne Nucléosil 50-5-C8 ; phase mobile H2O/ACN 80/20 ; débit : 1 mL/min. Liquide additionnel en sortie de colonne : éthanol/acétate d’ammonium à 40 mM (90/10) à 5 µL/min. Source TurboIon Spray. D’après [52].

Figure 1.18. Chromatogramme reconstitué de la DM-β-CD Ikeda.

Conditions : identiques à la figure 1.17 sauf phase mobile : H2O/ACN 66/34. D’après [52].

Ces chromatogrammes reconstitués montre que ces deux DM-β-CDs sont très différentes l’une de l’autre. La DM-β-CD Wacker contient un grand nombre de dérivés ayant des DS et des temps de rétention différents. Au contraire, la DM-β-CD Ikeda ne contient que deux dérivés principaux, proches l’un de l’autre. Cela permet d’avoir une première évaluation de la sélectivité des méthodes de méthylation utilisées pour obtenir ces CDs modifiées.

Le couplage de l’ESI-SM a aussi été réalisé en CPS, qui permet d’obtenir d’autres sélectivités et d’autres empreintes chromatographiques complémentaires de celles obtenus en CPL [57, 58]. Les conclusions quant à la composition de chacune des deux DM-β-CDs sont les mêmes : la DM-β-CD Wacker est un mélange beaucoup plus hétérogène que la DM-β-CD Ikeda. De plus, il est montré que cette dernière est méthylée de façon symétrique. La figure 1.19 montre en effet que la fragmentation du dérivé portant 14 groupes méthyle produit principalement des unités glucose ayant chacune deux groupes méthyle.

Figure 1.19. Spectre de masse des ions fils obtenus par SM/SM de l’ion de m/z 1349 ([14Me-β-CD+NH4]⁺) de la DM-β-CD Ikeda.

Conditions : source TurboIon Spray utilisée en mode positif. D’après [58].

Une autre méthode de caractérisation consiste à effectuer l’hydrolyse acide des DM-β-CDs afin d’en obtenir les différentes unités glucose (non méthylées et mono-, di- et triméthylées). Celles-ci peuvent ensuite être séparées par CPL, CPG ou CPS et leurs temps de rétention sont comparés à celui de standards [51, 59]. Il est ainsi

CHAPITRE 1 – Etude bibliographique

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Au final, ces différentes méthodes d’analyse ont montré que la DM-β-CD Wacker possède un profil de substitution très large puisque le mélange est constitué d’environ 8 dérivés de DS différents et que la substitution est effectuée de façon aléatoire en positions 2, 3 et 6 des unités glucose. Au contraire, la DM-β-CD Ikeda ne comporte essentiellement que deux dérivés majoritaires (les CDs portant 14 et 15 groupes méthyle) dont la substitution a préférentiellement lieu sur les positions 2 et 6 [51, 52].

On peut donc constater que l’analyse des DM-β-CDs a fait l’objet de nombreux travaux et que les différentes méthodes utilisées donnent des informations complémentaires. Les mélanges commerciaux de DM-β-CDs peuvent donc être caractérisés de façon très fine.

III. CONCLUSIONS

Nous avons vu dans ce chapitre que les CDs et leurs dérivés sont utilisés dans de nombreux domaines d’applications.

Toutefois, la synthèse des CDs modifiées conduisant le plus souvent à des mélanges de plusieurs dérivés aux propriétés différentes, il est nécessaire de mettre au point des méthodes permettant d’analyser ces mélanges le plus finement possible.

Une fois caractérisées, les CDs peuvent être employées pour effectuer des séparations chirales en EC ou en CPL par exemple. Elles présentent en effet de nombreuses qualités et sont parmi les sélecteurs chiraux les plus employés.

Enfin, elles possèdent la capacité de complexer de nombreuses molécules et d’en modifier ainsi les propriétés physicochimiques, ce qui en fait des molécules très attractives pour de nombreuses industries.

Notons enfin que les CDs sont produites à partir d’une ressource renouvelable ce qui laisse penser qu’elles seront disponibles à des prix raisonnables pour longtemps encore.