Étude des formes cristallines pures et mixtes : contributions au polymorphisme

Abstract

De nombreux composés chimiques peuvent exister sous différentes formes cristallines appelées polymorphes, possédant la même composition mais des structures et propriétés physiques distinctes. Ce phénomène, connu sous le nom de polymorphisme, joue un rôle particulier notamment dans le domaine pharmaceutique, où la solubilité, la stabilité et les propriétés mécaniques d’un principe actif dépendent fortement de sa forme cristalline. Dans cette thèse, nous avons exploré différentes stratégies visant à générer et caractériser de nouvelles formes solides de composés d’intérêt agrochimique et pharmaceutique. Nos travaux se sont d’abord concentrés sur l’utilisation innovante de cristaux mixtes comme germes d’ensemencement pour favoriser la cristallisation d’un nouveau polymorphe d’un composé ionique, illustrée notamment à travers des systèmes à base de paraquat. Nous avons ensuite élargi notre approche en étudiant en profondeur les polymorphes du riluzole, un médicament utilisé contre la sclérose latérale amyotrophique (SLA), révélant des formes insoupçonnées et analysant leurs empilements moléculaires. Enfin, une série d’analogues fluorés et non fluoré du riluzole a été synthétisée et analysée afin d’étudier l’impact du fluor sur les interactions cristallochimiques, les empilements et les comportements de conformation dans les structures mixtes. Ces travaux, à l’interface entre chimie organique, cristallographie et science des matériaux, mettent en lumière l’intérêt de combiner différentes approches pour explorer la richesse structurale des formes solides. Many chemical compounds can exist in different crystalline forms, known as polymorphs, which share the same composition but differ in structure and physical properties. This phenomenon, called polymorphism, plays a particularly important role in the pharmaceutical field, where the solubility, stability, and mechanical properties of an active pharmaceutical ingredient strongly depend on its solid-state form. In this thesis, we explored various strategies to generate and characterize new solid forms of agrochemical and pharmaceutical interest. Our work initially focused on the innovative use of mixed crystals as seeding agents to promote the crystallization of a new polymorph of an ionic compound, as illustrated through paraquat-based systems. We then broadened our approach by conducting an in-depth study of the polymorphs of riluzole, a drug used to treat amyotrophic lateral sclerosis (ALS), revealing unexpected forms and analyzing their molecular packing. Finally, a series of fluorinated and non-fluorinated analogues of riluzole was synthesized and examined to investigate the impact of fluorine on crystal interactions, packing arrangements, and conformational behavior in mixed structures. This research, at the intersection of organic chemistry, crystallography, and materials science, highlights the value of combining multiple approaches to probe the structural diversity of solid forms.