Séparations chirales par CPL, CPS et CPG

Les séparations chirales ont une grande importance dans des domaines variés :

• pharmacologique (l’activité d’une molécule thérapeutique peut varier d’une configuration absolue à une autre ; le cas le plus tragique fut celui de la thalidomide utilisée comme sédatif chez la femme enceinte dont l’une des formes s’est avérée tératogène) ;

• agrochimique (de nombreux herbicides et pesticides possèdent un ou plusieurs centre(s) d’asymétrie et l’une des formes peut être plus active que l’autre ; son utilisation permettrait de diminuer les quantités épandues et ainsi la pollution) ;

• arômes et parfums...

Aussi n’est-il pas surprenant que le contrôle de la pureté optique et l’étude des propriétés des énantiomères deviennent une nécessité, en particulier pour les molécules médicamenteuses.

Différentes techniques de détermination de la pureté optique ou énantiomé-rique existent, elles peuvent être séparées en deux groupes selon que la séparation effective des énantiomères est réalisée ou non.

Les méthodes sans séparation non développées ici sont la polarimétrie (utilisant la propriété pour un composé chiral de faire tourner le plan de polarisation de la lumière), la RMN (on distingue les méthodes indirectes consistant à dériver les énantiomères en diastéréoisomères des méthodes directes consistant à utiliser un solvant chiral comme le (R) - (I) - 2,2,2-trifluoro-1-phényléthanol ou un réactif optiquement actif type complexe de lanthanide, la dilution isotopique, la calorimétrie et enfin les techniques enzymatiques.

Les méthodes avec séparation sont la recristallisation fractionnée et les chromatographies. La recristallisation fractionnée a longtemps été la technique de choix pour préparer des composés optiquement purs. Cette méthode est basée sur des différences de comportement thermodynamique des deux antipodes d’un racémique : en présence d’un agent résolvant chiral, ils donnent des complexes ayant des solubilités distinctes. Elle présente certains inconvénients : longue à mettre en œuvre, elle n’est pas à l’abri d’erreurs résultant de vitesses de réaction différentes, de la racémisation du réactif chiral ou de racémisation lors de l’étape finale de libération du réactif chiral.

Les développements des chromatographies en phase gazeuse (CPG) puis en phase liquide (CPL) et plus récemment en phase supercritique (CPS) ont permis la mise au point de techniques de plus en plus performantes. Les propriétés physico-chimiques de deux énantiomères sont identiques sauf lorsqu’ils sont placés dans un environnement dissymétrique. Ce dernier peut être obtenu avant la colonne chromatographique (méthode 1) ou dans la colonne chromatographique par l’intermédiaire de la phase mobile (méthode 2) ou de la phase stationnaire (méthode 3).

Méthode 1 : les énantiomères sont transformés chimiquement en diastéréoisomères et séparés ensuite avec des phases stationnaires et mobiles achirales.

Méthode 2 : un agent chiral est ajouté à la phase mobile dans laquelle vont se former des complexes diastéréoisomères labiles.

Méthode 3 : la séparation repose sur la formation de complexes diastéréoisomères labiles entre chaque énantiomère et la phase stationnaire chirale : la sélectivité de la séparation chirale est alors directement liée à la différence de stabilité des complexes ainsi formés.

Ce sont ces trois méthodes qui seront développées dans cet article après avoir défini les notions utiles à leur compréhension.