Développement d'un nouveau modèle UNIFAC pour la prédiction de la solubilité

Abstract

La cristallisation de la solution d'un ingrédient pharmaceutique actif nécessite la connaissance de la solubilité dans tout l’intervalle de température étudié au cours du procédé. Cependant, lors du développement d'un nouvel ingrédient actif, cette donnée est souvent manquante. Sa détermination expérimentale est possible mais fastidieuse. La méthode de contribution du groupe UNIFAC peut être utilisée pour prédire cette propriété physique. Plusieurs modifications de ce modèle ont été proposées depuis son développement en 1977, UNIFAC modifié de Dortmund, UNIFAC Pharma modifié, KT-UNIFAC, …. Dans cette étude, une nouvelle version du modèle UNIFAC est développée, en considérant la dépendance linéaire des paramètres d’interaction avec la température comme dans UNIFAC Pharma modifié, et la décomposition des groupes structurels tels que définis par le modèle KT-UNIFAC de premier ordre. Une nouvelle méthode, adoptée pour l'estimation des paramètres d'interaction avec une grande précision, est également présentée. Cette méthode est basée sur l'utilisation de la méthode de simplex de Nelder-Mead en effectuant tous les calculs de solubilité pour les différents systèmes binaires soluté/solvant simultanément et en changeant à chaque fois la fonction objective durant la phase d’optimisation. Cette procédure est essentielle pour la réussite de ce modèle. La méthode de simplex de Nelder-Mead, codée dans le logiciel Matlab, est convertie puis utilisée dans Visual Basic (VBA). Excel est alors utilisé comme interface pour le programme d'ajustement. Des données relatives à environ 250 systèmes binaires ont été impliquées dans l'estimation de 228 paramètres d'interaction. Ces nouveaux paramètres ont ensuite été utilisés pour calculer le coefficient d'activité et la solubilité de nombreuses molécules dans différents solvants à différentes températures. Le modèle proposé donne de meilleurs résultats que ceux données par le modèle UNIFAC original et montre un bon accord entre la solubilité expérimentale et la solubilité calculée.