Dédoublement de l'acide butanoloïque 2. et recherches sur les dérivés actifs de cet acide ; Étude numérique sur la formule transformée de MM. Thorpe et Rücker

Thesis

Reference

Dédoublement de l'acide butanoloïque 2. et recherches sur les dérivés actifs de cet acide ; Étude numérique sur la formule

transformée de MM. Thorpe et Rücker

JORDAN, Charles

JORDAN, Charles. Dédoublement de l'acide butanoloïque 2. et recherches sur les dérivés actifs de cet acide ; Étude numérique sur la formule transformée de MM.

Thorpe et Rücker. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 1895

DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:27115

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:27115

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THÈSES

PRÉSENTÉES

A LA FACULTÉ DES SCIENCES

DE L'UNIVERSITÉ DE GENÈVE

POUR OBTENIR

LE GRADE DE DOCTEUR ÈS SCIENCES PHYSIQUES

PAR

M. CHARLES JORDAN

Chimiste diplômé de l'Ecole Polytechnique fédérale de Zurich

Jre THÈSE. DÉDOUBLEMENT DE L'ACIDE BUTANOLOÏQUE 2.

ET RECHERCHES SUR LES DÉRIVÉS ACTIFS DE CET ACIDE.

2me THÈSE.-ETUDE NUMÉRIQUE SUR LA FORMULE TRANSFORMÉE DE MM. THORPE ET RÜCKER.

~

GENÈVE

IMPRIMERIE N. HAUSSMANN, RUE DU MONT-BLANC, 3

1895

La Faculté des Sciences autorise l'impression des présentes thèses) sans exprimer d'opinion sur les propositions qui y sont contenues.

Le Doyen:

G. OLTRAMARE.

GENÈVE, le 17 Avril 1895.

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Ce travail, entrepris d'après les conseils de M. le Pro- fesseur Ph.-A. GuYE, a été exécuté dans le laboratoire de chimie de l'Université de Genève, pendant le semestre d'été 1.894 et le semestre d'hiver 1894-95.

Qu'il me soit permis d'exprimer à M. le Professeur Ph.-A. GuYE toute ma reconnaissance pour l'intérêt et les utiles conseils qu'il n'a cessé de me prodiguer pen- dap.t le cours de mes recherches.

Charles JORDAN.

PREMIÈRE THÈSE

DÉDOUBLE)IENT DE L'ACIDE BUTANOLOÏOUE 2.

ET

RECHERCHES SUR LES DÉRIVÉS ACTIFS DE CET ACIDE

INTRODUCTION

Depuis 18 7 4, époque à laquelle MM. Lebel et Van't Hoff ont énoncé les lois fondamentales relatives au carbone asymétrique, l'étude théorique des corps actifs a été abandonnée jusqu'en 1891, époque à laquelle M. Ph.-A. Guye a publié son mémoire sur la dissymétrie moléculaire ^1). Il a montré dans ce travail que le centre de gravité de la molécule d'un corps à carbone asymétri- que est situé en dehors des six plans de symétrie du té- traèdre qui représente ce carbone, et il a fait voir que le produ~t des distances de ce centre de gravité aux six plans de symétrie, soit le produit d'asymétrie

P

==

^d1 • d_{2 •} d_{3 •} d_{4 •} d_{5 •} d₆

peut servir de mesure au pouvoir rotatoire auquel ^il doit être proportionnel. En effet, lorsque le carbone

t) A?'chives de Genève 1891 et Ann. Ch. Ph: 1892.

- R -

devient symétrique, le centre de gravité se trouve au moins dans un de ces plans de symétrie. On aura alors:

p =o.

D'autre part, si P n'est pas nul et si le centre de gra- vité passe d'un côté à l'autre d'un des plans de symétrie, le produit d'asymétrie changera de signe; c'est le cas des isomères optiques.

Pour établir cette formule, on a supposé successivement:

1 o Que les centres de gravité des quatre masses a, b, c et d occuper les quatre sommets du tétraèdre.

·wc

d

Le produit d'asymétrie devient dans ce cas:

(a- b) (a- c) (a-d) (b- c) (b-d) (c - d) .

P

=

^(l sm a)6

(a+ b

+

^c

+

^d)6

Mais, d'après l'hypothèse même du schéma tétraédri- que, les centres de gravité de ces quatre masses ne sont pas réellement sur les quatre sommets du tétraèdre;

cette formule n'est donc qu'approximative; cependant, dans un grand nombre de cas, eUe donne de bons résul- tats.

- 9 -

2° Que les centres de gravité de ces quatre masses ne sont pas aux sommets du tétraèdre, mais à des dis- tances différentes l. m, n et p de son centre de figure, quoique dans les plans de symétrie.

La formule devient alors:

(al-bm)(al-cn) (al-clp) (bm-cn) (bm-dp) (cn-dp) .

P

=

^(sma)6

(a+ b +c + d)⁶

3° Que les centres de gravité de ces masses sont à des distances différentes du centre et sur des droites formant avec les plans de symétrie des angles ^{a., a}2 , ••••

aG, f3t· f32, ••. , f36, Î1 1, Y2 , ... , Y6 J'!, J'2 , ... , 0'6.

Dans ce cas, nous avons pour valeur de la distance di

al sin a,- bm sin f3i +(en sin y₁ + ^dp sin d'.) d 1

= __ __;__ ___ ____:: _ ___;___

(a+h

+

^c+d)

Pour simplifier la formule, on pose:

al sin a i = Ai bm sin f31

=

^B1

(en sin Yi + dp sin d'1 )

=

^K1

Les termes K₁ ^, K₂ ^{, •.• ,} K ₆ ont été appelés termes cor- recH(s.

La formule générale sera dans ce cas:

p

=

^(A1^-B.+K.)(A2^-C2^+K2^)(A:~-D3^+Ks)(B4-C4^+KJ(B5^-D5^+K5^)(C6^-D6^+K6⁾ (a+ b + c + d)B

Si l'on se rapproche du tétraèdre .régulit:r, les angles r et ^d' tendent vers 0° et les angles ^a et ^f3 vers 54°; 44'.

2

- 1 0 -

Cette formule dépend d'un trop grand nombre d'in- connues pour être employée à des vérifications œexpé- riences. Cependant, quand on possédera un assez grand nombre de données expérimentales, elle pourra servir à déterminer la disposition exacte des groupes dans la molé- cule. A défaut de mieux, on a donc été obligé de raisonner jusqu'à présent sur la formule approchée, et voici une

des conclusions importantes qu'on en tire.

En augmentant la valeur de a, nous voyons que P augmente : Pour a

==

b: P ==o. Pour a== b + ~: ^:1 ~: étant très petit, nous avons une valeur positive de P. Donc, P s'accroît en même temps que a.

On voit, d'autre part, que pour une valeur très grande de a, les autres groupes étant constants, P tendra vers o_ Pour a== oo , nous aurons:

. (a-b) (a - c) (a - d) as 1

hm = - = - = 0 .

(a

+

^b + c

+

^{cl)6 a6 a3}

Par conséquent P passe par un maximum ^1). Si les pre- mières valeurs de a sont suffisamment grandes, P décroîtra immédiatement, sans passer par un maximum.

On a d0montré, depuis, que toutes les séries homolo- gues étudiées passent par un maximum ou qu'elles dé- croissent immédiatement, ce qui vérifie la formule.

La formule approximative elle-même permet de cal- culer, dans plusieurs cas, le maximum à un ou deux termes près.

l.) M. Guye, comptes rendus, 1893.

- 11 -

Ce passage par une valeur maximum, en tant que conséquence d'une formule, a un grand intérêt; car toutes les autres propriétés des corps homologues vont en croissant ou en décroissant continuellement, sans présenter de maximum.

Pour étudier les passages par un maximum, nous ne devons cependant comparer que des séries homologues, ayant des termes correctifs de même nature, et dont les perturbations sont de même ordre, de façon à pouvoir négliger ce terme correctif.

MM. Ph.-A. Guye et M. Gautier ont trouvé l'année dernière une nouvelle loi sur l'indépendance des effets optiques des carbones asymétriques.

Ils ont démontré que dans une molécule contenant plusieurs carbones asymétriques, chacun d'eux agit comme si le reste de la molécule était inactif.

Ils ont vérifié en premier lieu cette loi dans le cas du méthylebutane 2. oxyméthylebutane 2.

H H

1 1

CH_{3 -} CH_{2 -} C - OH_{2 -} 0 - CH_{2 -} C - CH₂ - CH₃

1 1

CH³ CH³

puis "dans celui du méthylebutanoate 2. de méthobutyle 2.

et du dérivé méthobutylique de l'éthanoloate de métho- butyle. ¹)

On voit, par ce qui précède, que les corps actifs peu- vent être l'objet de plusieurs vérifications expérimen- tales dont il· est nécessaire de multiplier les exemples.

1) Comptes rendus, Octobre 1894, Bull. soc. chim., 1894 et 1895.

-- 12 -

Le présent travail a donc été entrepris non seulement en vue d'étudier les dérivés des acides butanoloïques 2.

actifs qui n'ont pas encore été préparés, mais encore avec l'idée de voir comment ils se comportent au point de vue des énoncés théoriques qui viennent d'être rap- pelés; soit changement de signe, séries à maximum, su- perpositions des effets des carbones asymétriques.

On se demandera peut-être pour quelle raison nous avons choisi pour sujet de nos recherches l'acide buta- noloïque 2 ., dont la préparation à l'état de racémique est déjà assez laborieuse; à première vue, il semble en effet que les dérivés de l'acide propanoloïque 2., beaucoup plus faciles à obtenir, eussent présenté le même intérêt. Voici les raisons qui nous ont guidé dans ce choix.

Parmi les corps actifs hydroxylés étudiés jusqu'à présent, comme le butanol 2., le pentanol 2., l'hexanol 2., le propandiol 1. 2., le méthylebutanol 2. 1., etc., plu- sieurs sont caractérisés par deux groupes de poids ato- miques approximativement égaux. Ex. : le méthyle== 15, et l'hydroxyle= 17; l'éthyle= 29 et le méthylol = 31;

lors donc que des anomalies se produisent dans les lois des changements de sjgne, elles laissent tonjouFs un doute; on est, en effet, en droit de se demander si elles ne sont pas apparentes et ne proviennent pas de notre ignorance sur la grandeur relative des actions produites par ces groupes à masses presque égales. L'acide butanoloïque 2. et ses dérivés sontàl'abri de cette objec- tion; les quatre masses reliées au carbone asymétrique,

- 1 3 -

1. 17. 29. 45., ne peuvent laisser aucun doute sur leurs actions relatives.

Ce corps présente, en outre, la propriété de se prêter facilement à des substitutions faites à volonté dans le groupe le plus lourd et dans le second moyen.

PARTIE EXPÉRIMENTALE

Etude de la préparation de l'acide butanoloïque 2.

On connaît plusieurs méthodes pour préparer cet acide:

1° Méthode de M Naumann ^1). Elle consiste à chauffer à 1

ooo

au bain-marie, en tube scellé, des quantités équimoléculaires de brome et d'acide buta- noïque jusqu'à disparition de la couleur du brome. On chasse ensuite l'acide bromhydrique par l'anhydride car- bonique; puis on distille jusqu'à 160° pour enlever l'acide butanoïque non transformé. On sature l'aciùe bromobu- tanoïque 2. par la soude, et on le décompose avec l'acide sulfurique étendu. On extrait ensuite à l'éther, qui est ensuite chassé au bain-marie, puis on ajoute un excès de carbonate de zinc et de l'eau; on fait bouillir le mélange, on filtre et l'on concentre la solu- tion jusqu'à ce que le butanoloate 2. de zinc commence à cristalliser. Lorsque la cristallisation est complète, on le dissout dans 1'eau et on le décompose avec l'hydrogène

') Ann. 1-19, 115.

- t 5 -

sulfuré. On filtre et l'on évapore la solution qui renferme l'acide libre.

2° MM. Friedel et 111achuca ont transformé l'acide bromobutanoïque en acide butanoloïque avec l'oxyde d'argent et l'eau. Le sel d'argent est décomposé par l'hydrogène sulfuré; on purifie l'acide ainsi obtenu avec le carbonate de zinc comme précédemment.

3° 1lféthode de M. Markowniko( ^1). Elle consiste à transformer l'acide butanoïque en chlorure à l'aide du trichlorure de phosphore; le produit, additionné d'un peu d:iode, est ensuite traité par un courant de chlore sec pendant six heures. Le chlorure de chlorobutanoyle 2.

ainsi obtenu est purifié par distillation fractionnée, on décolore la partie qui passe entre 115° et 150° avec du mercure et l'on distille de nouveau. L'acide chlorobuta- noïque pur passe entre 12 9° et 13 2°.

La réaction marche ·mieux si, au lieu de chlorer le chlorure de butanoyle on le traite par le brome.

Le chlorure de chlorobutanoyle ou de bromobutanoyle donne avec l'eau l'acide chlorobutanoïque 2. On fait ensuite bouillir cet acide avec un excès de baryte, jusqu'à ce que, après une demi-heure d'ébullition, la réaction alcaline persiste.

Le butanoloate de baryum est précipité par l'acide sulfurique étendu. On extrait ensuite l'acide libre par l'éther et on le purifie comme auparavant.

4° llf. Guthzeit a obtenu cet acide en chauffant l'acide

1) Ann., 153, 235.

- 1 6 -

méthylebutanoldioïque 2. 2. 1. ( éthyletartronique) à 180°;

de l'anhydride carbonique se dégage et il reste l'acide butanoloïque 2. ¹)

5° On peut enfin préparer cet acide à l'aide du pro- panai que l'on traite par le méthanenitrile. Il se forme le butanolnitrile 2. Cette réaction est analogue à celle qui donne le phène-éthylolnitrile par réaction du mé- thanenitrile avec le phène-méthylal.

On ajoute au nitrile formé le double de son volume d'acide chlorhydrique fumant, et l'on chauffe à 140°. Il se forme de l'acide chlorobutanoïque qui se transforme en acide butanoloïque 2. lorsqu'on le chauffe avec des alcalis.

Nous avons essayé d'abord la méthode de M. Markow- nikof. On a chauffé 190 gr. de chlorure de butanoyle avec la quantité équimoléculaire de brome (143 gr.), au bain-marie, pendant douze heures. On a obtenu 2 62 grammes de chlorure de bromobutanoyle (80

°/

₀ de la quantité théorique). A côté de ce corps, il s'est formé un résidu cristallin soluble dans l'eau, dans l'éther et la po- tasse, et dont le point de fusion est à 80°.

A 1 00 gr. de chlorure de bromobutanoyle, on a ajouté un excès de baryte et l'on a fait bouillir pendant une demi-heure. Puis on a précipité la baryte par l'acide sulfurique étendu, on a filtré et extrait à l'éther. L'acide butanoloïque 2. étant très soluble clans l'eau, on a dû répé- ter cette extraction une trentaine de fois. Après avoir

1) Ann., 209, 234.

- 17 --

chassé l'éther, l'~cide a été transformé en sel de zinc. On a obtenu 25 gr. de sel de zinc pur.

La seconde méthode que nous avons essayée a pour point de départ le propanal, que nous avons préparé de la façon suivante, d'après les indications de MM. Bou- veault et Rousset ¹), pour la préparation du méthylebu- tanal 2. 1.: on a chauffé au bain-marie, à 90°, 190 gr.

de propanol dans un ballon à distiller, puis on a ajouté goutte à goutte un mélange oxydant composé de 315,4 gr.

de bichromate de soude, · 6 6, 7 gr. d'eau et 9 82 gr.

d'acide sulfurique concentré. Le propanal formé distille avec du propanol et un peu d'eau. On le sèche avec du carbonate de potassium et l'on fractionne. L'aldéhyde passe à 8f,o, de 85° à 100° on a encore obtenu 46 gr.

de propanol non transformé. En distillant le résidu avec les vapeurs d'eau, 10 gr. de propanol ont été encore retirés; enfin, en traitant par l'éther, on a extrait du mélange oxydant 2 gr. de propanol.

Avec cette méthode, le rendement a été le suivant:

Propanal, 83 gr. . . 43.5

°/

₀

Propanol non transformé, 46 gr. . 24.2

°/

0

Propanol régénéré du mélange oxydant, 12 gr ..

Perte.

6.3

°/o

26. ⁰

/o

Pour transformer le propanal en nitrile, on a traité 50 gr. de propanal avec 56 gr. de cyanure de potassium

i) Bull. de la soc. de chim., 1894. 300.

- 1 8 -

et un peu d'eau. On a ajouté ensuite 84 gr. d'acide chlorhydrique à 3 8

°/

0 en refroidissant. Le nitrile ainsi formé a été décomposé en le faisant bouillir pendant deux heures avec son volume d'acide chlorhydrique con- centré. Puis on a ajouté un excès de soude; enfin, on l'a décomposé par un excès d'acide sulfurique étendu, Pacide buta.noloïque 2. a été extrait par l'éther une trentaine de fois; puis, transformé en sel de zinc et pu- rifié par cristallisation, on a obtenu de très belles ai- guilles; mais le rendement était très mauvais (9 gr.).

Préparation de l'acide butanoloïque 2.

En présence d.e ces résultats, la première méthode a été seule mise en œuvre pour préparer l'acide butano·- loïque 2. dont nous avions besoin. En partant de 1.900 gr.

de chlorure de bromobutanoyle 2. (que nous avons fait faire dans la fabrique Curchod, à Nyon), nous avons obtenu 300 gr. de sel de zinc qui ont été dissous dans l'eau et traités par l'hydrogène sulfuré. On a ensuite filtré et évaporé la solution. 17 5 gr. d'acide butano- loïque 2. pur ont été obtenus après cristallisation. Ce corps fond à 44°, sublime à 60°, se décompose à 225°

sans distiller; il est hygroscopique et se transforme facilement en lactone.

- 1G-

Essais préliminaires de dédoublement de l'acide butanoloïque 2.

en acide gauche et en acide droit.

Ces essais ont été exécutés d'après la méthode de M. Pasteur, basée sur les différences de solubilité, dans certaines conditions de température, des sels formés par les modifications gauche et droite d'un acide racémique avec des alcaloïdes fortement actifs.

Le sel le moins soluble cristallise, et les eaux-mères contiennent l'autre modification mélangée avec du racé- mique. On a fait des essais systématiques avec différent~

alcaloïdes : la strychnine, la quinine, la cinchonine et la brucine.

Essai avec la strychnine.

( c ²¹ Hzz oz Az'2)

On a pris pour cet essai environ 10 gr. d'acide buta- noloïque. On les a dissous dans nOO cm³ d'eau. Pour déter- miner la teneur exacte· en acide, on a . titré 1 0 cm ³ de cette solution avec de l'ammoniaque; on a trouvé 11,4 gr.

La solution contenant l'acide a été ~hauffée à 70°, e~ l'on a ajouté peu à peu la quantité équimoléculai.re de stry- chnine (3 6, 6 gr.). (Une molécule de strychnine, comme tous

- 2 0 -

ces alcaloïdes, se combine avec une molécule d'acide ).Il est resté 1,1 gr. de strychnine insoluble. On a filtré et con- centré jusqu'à ce que la cristallisation commence. Celle- ci réussit beaucoup mieux à basse température.

Pour séparer les cristaux des eaux-mères, on filtre à la pompe. Les cristaux, une fois séchés, ont été dissous dans l'eau. La strychnine est précipitée par de l'ammonia- que en excès. On a filtré et concentré la solution con- tenant le sel d'ammoniaque, et l'on en a déterminé le pou- voir rotatoire.

Pour les essais préliminaires, on a pris un tube de

2 dm. de longueur et l'on a obtenu pour ce liquide:

aD = -0,077

Les eaux mères ont été concentrées, ce qui a produit une nouvelle cristallisation. Le sel obtenu a été traité comme le précédent.

Les mesures polarimétriques ont donné pour l

=

^{2 dm.}

a D = - 0,045

Ces deux premières cristallisations semblent indiquer un commencement de séparation; mais il est peu pro hable, car les eaux-mères qui devraient être dextrogyres sont encore levogyres; en effet, précipitées par l'ammoniaque comme auparavant, on a obtenu pour le pouroir rota- toire: pour l= 2 dm:

aD = -0,05

- 2 1 -

Il ne s'est donc produit aucun dédoublement; les deux modifications sont également solubles dans les conditions de l'expérience.

Essai avec la cinchonine.

C¹⁹ H²² As² 0

On a dissous environ 7 gr. d'acide dans 2 50 cm³ d'eau.

On a titré comme précédemment et l'on a trouvé 5,44 gr.

d'acide. La quantité équimoléculaire de cinchonine ajoutée est de 15,5 gr.; 2,5 de cet alcaloïde sont restés insolu- bles. On a concentré la solution en vue de provoquer une cristallisation, mais sans résultats. En concentrant, on n'a obtenu qu'une masse sirupeuse. Les butanoloates de cinchonine sont trop solubles, pour que la cinchoniEe puisse être employée au dédoublement de cet acide.

Essai avec la quinine.

czo H24 Az2 Q2 + 3 H2 0

Environ 10 gr. d'acide ont été dissous dans 15 0 cm ³ d'eau. La quantité dissoute a été déterminée par titra- tian (9,05 gr.). On a chauffé cette solution à 80° et l'on a ajouté peu à peu la quantité de quinine correspon- dante (30,5 gr.); qui s'est entièrement dissoute. On a concentré la solution et on a obtenu une belle cristallisa- tion.

- 22 ---

Elle a été décomposée, puis examinée au polarimètre comme auparavant.

Pour l= 1 dm.

aD

= -

^0,635

La sPconde cristallisation obtenue des eaux-mères a donné pour Z= 0,5 dm.

aD = -0,80

Les eaux-mères elles-mêmes décomposées, ont donné une déviation négative; pour l= 0,5 dm.

a D = - 0,965

Toutes les déviations étant de même sens, il est peu probable que le dédoublement ait eu lieu; ces déviations doivent être attribuées à la quinine qui est assez soluble dans l'eau.

Essais avec la brucine.

C23 fl26 Az2 04

+

⁴ az ⁰

Nous avons d'abord déterminé la solubilité de la bru- cine dans l'eau et le pouvoir rotatoire de cette solution.

Dans ce but, on a dissous de la brucine à chaud. En làissant refroidir à 16°, une partie s'est déposée par cristallisation. On a filtré et l'on a évaporé à siccité

- 2 3 -

2 50 cm ³ de cette solution dans une capsule de platine.

On a obtenu 0₁2 6 9 gr. de brucine correspondant à 1,076 gr. de brucine par litre à 16°. La déviation pola- rimétrique due à cette solution est pour l=::. 2 dm.

aD = -0,14

Pour 8,5 gr. d'acide, on a employé 3 6,5 gr. de bru- cine et l'on a opéré comme précédemment. On a obtenu quatre cristallisations successives de butanoloate de brucine qu'on a examinées au polarimètre.

La première cristallisation a donné pour l=::. 0,5 dm.

a D = - 0,57

ce qui correspond dans le tube de 2 dm. à - 2,28°.

Le pouvoir rotatoire d'une solution de brucine dans l'eau est pour la même longueur l =::. 2 dm.

a D = -0,14

Ces premiers résultats permettent donc de regarder le dédoublement comme très probable. Les observations suivantes démontrent qu'il s'est effectivement produit.

Pour la deuxième cristallisation : l =::. 0,5 dm.

a D = -0,99

Pour la troisième cristallisation : l -::::::::. 0,5 dm.

aD= - 0,165

- 24 --

Pour la quatrième cristallisation : l ::.: 0,5 dm.

aD=+ 0,05

Enfin on a décomposé les eaux-mères par l'ammonia- que et l'on a examiné la solution ammoniacale au polari- mètre.

Pour l

==

^{6 dm.}

aD=+

^0,66

Dédoublement systématique de l'acide butanoloïque 2. par la brucine.

On a opéré avec 105,7 gr. d'acide que l'on a divisé en trois parties pour les traiter séparément.

Pour contrôler la marche du dédoublement, on a fait sur chaque cristallisation un essai polarimétrique avec 2 gr. de sel de brucine et cela dans des conditions tou- jours identiques et de la manière suivante:

On a dissous ces 2 gr. dans 15 cm ³ d'eau à 9 0°. On a ensuite ajouté 15 cm³ d'eau à 15° et 5 cm³ d'ammo- niaque concentrée. La brucine s'est précipitée. Après une heure, on a :filtré à travers un :filtre sec et l'on a examiné le liquide filtré au polarimètre.

- 25 --

PREMIÈRE P AB.TIE. 18,7 gr. d'acide ont été tran~­

formés en sel de brucine et celui-ci a été abandonné à la cristallisation ; par concentrations successives, on a obtenu trois dépôts, dont le premier a été de nouveau soumis à des cristallisations fractionnées et a donné aussi trois dépôts. Cette dernière expérience a démontré que l'acide actif obtenu au moment de la toute première cristallisation peut être considéré comme pur et exempt de racémique. Voici, du reste, les diverses observations faites:

La première fraction de la première cristallisation a donné comme déviation polarimétrique: pour l

=

2 dm

aD = -0,39

La deuxième fraction de la première cristallisation a donné : pour l

=

^{2 dm}

aD =- 0,39

Ces deux résultats prouvent que la séparation de ces deux parties est complète, et qu'elles ne contiennent pas de sel racémique.

La troisième fraction de la première cristallisation a donné : pour l

=

^{2 dm}

aD = -0,30

Cette portion doit déjà contenir du sel racémique.

3

- 2ü-

On a examiné de la même manière la deuxième cris- tallisation. Les mesures polarimétriques ont donné: pour l= 2 dm

aD ==- 0,05

Cette partie est donc presque entièrement racémique.

Quant à la troisième cristallisation, elle a _donné un corps droit dont le pouvoir rotatoire est: pour l

=

^{2 dm}

aD==+ 0,167

L'expérience a montré qu'il n'était pas avantageux de pousser la cristallisation plus loin, car le sel étant très soluble et les eaux-mères déjà sirupeuses, de nouvelles concentrations auraient probablement pour résultat de provoquer une décomposition partielle de la substance.

On a par conséquent conservé les eaux-mères de la troisième cristallisation pour les traiter ultérieurement.

Une DEUXIÈME PARTIE de 13 gr. d'acide butano- loïque a été traitée comme la première. On a obtenu trojs cristallisations consécutives et examiné 2 gr. de chacune d'elles comme précédemment.

Voici les résultats polarimétriques de ces trois cris- tallisations :

, Première cristallisation : l

=

^{2 dm}

aD ==-0,39

- :27- Deuxième cristallisation : l

=

2 dm

aD

=-

0,29

Troisième cristallisation : l

==

^{2 dm}

aD = - 0,005

Les eaux-mères ont été conservées telles qu'elles étaient pour éviter la décomposition.

Enfin, on a transformé une TROISIÈME PARTIE ùe 7 4 gr. d'acide butanoloïque en sel de br.ucine, et on l'a également dédoublée par cristallisation fractionnée. On en a obtenu cinq cristallisations successives et l'on en a examiné 2. gr. de chacune d'elles, comme auparavant.

Les mesures polarimétriques on.t donné:

Première cristallisation: pour l

==

^{2 dm}

aD = -0,39

Deuxième cristallisation : pour l

==

2 dm

aD = -0,39

Troisième cristallisation : l

==

^{2 dm}

aD = -0,38

Quatrième cristallisation : l

=

^{2 dm}

aD = -0,07

Cinquième cristamsation : l

==

^{2 dm}

aD

=

+ 0,16

- 2 8 -

Les eaux-mères de cette dernière partie ont été réu- nies aux eaux-mères des deux parties précédentes.

Comme les dernières cristallisations de cha.eune des trois parties étaient déjà dextrogyres, les eaux-mères devaient probablement contenir une grande quantité de corps droit. Elles étaient malheureusement trop concen- trées et surtout trop colorées pour en faire la vérifica- tion directe au moyen du polarimètre. Nos recherches ultérieures ont démontré que cette présomption était cependant juste.

Voici le tableau des résultats obtenus pour le dédou- blement de l'acide butanoloïque 2.

PREMIÈRE PARTIE.

Première fraction : an

= -

^0,39

Première cristallisation } Deuxième ))

Deuxième cristallisation . Troisième cristallisation . Eaux-mères .

DEUXIÈM~ PARTIE.

Première cristallisation . Deuxième cristallisation . Troisième cristallisation . Eaux-mères .

Troisième ))

)) = -0,39

)) = -0,30 )) = -0,05 )) =+0,17

ctD = -0,39 )) = -0,29 )) = -0,01

TROISIÈME PARTIE.

Première cristallisation . Deuxième cristallisation . Troisième cristallisation . Quatrième cristallisation.

Cinquième cristallisation.

Eaux-mères ·.

2~ -

• a D = -0,39

)) =-

0,39

JJ ==-0,38

)) =

-0,07 )) +0,16

Ce tableau montre que le dédoublement de l'acide butanoloïque 2. s'effectue très bien avec la brucine; car six cristallisations différentes ont donné le même résultat pour l'acide gauche, en moyenne - 0.3 9 pour l ::=. 2 dm.

Ce chiffre permet de calculer le pouvoir rotatoire du butanoloate 2 .l d'ammoniaque, au moyen de la formule générale:

V a

[a ]o = lP.

^D

Dans laquelle V représente le volume du liquide et p le poids de la substance dissoute.

Nous avons opéré sur 2 gr. de butanoloate 2. l de brucine, ce qui correspond à 0,483 gr. de butanoloate

2. l d'ammoniaque, dissous dans 35 cm³ de liquide.

[a] _

0,39 X 35

D - - 2 X 0,483 = - f3_,g

C'est le pouvoir rotatoire du sel d'ammonium.

- 3 0 -

On a réuni les cristallisations qui ont donné le même pouvoir rotatoire et l'on a obtenu 186 gr. de butano- loate 2. l de brucine.

Les cristallisations intermédiaires ont été conservées pour de nouvelles expériences de dédoublement.

Préparation des deux acides butanoloïques actifs libres.

Pour obtenir l'acide gauche, on a décomposé 17 4 gr.

de sel gauche de brucine, correspondant à 3 6 gr. d'acide gauche, par un excès d'ammoniaque; on a filtré pour enlever la brucine, on a ajouté ensuite un excès de baryte, puis on a chassé l'ammoniaque par l'ébullition. L'excès de baryte a été précipité par un courant d'acide carbo- nique et séparé par. filtration. Pour obtenir le butano- loate 2. l de baryum, on a évaporé la solution au bain- marie, et l'on a desséché le sel sous le dessiccateur. Il. a fourni à l'analyse le résultat suivant:

Substance employée 0.1955 gr.

Sulfate de baryum 0. 13 0 5 )) Baryum correspondant 0.076 >)

C'est-à-dire, 39 Oj0, au lieu de 40

°/

₀ indiqué par la théorie.

- 3 1 -

Pour isoler l'acide libre, on a décomposé le sel gauche de baryum par l'acide sulfurique titré.

La solution étant assez colorée, on n'a pu déter- miner le pouvoir rotatoire de cet acide; du reste, il forme très facilement des lactones et f:On pouvoir rotatoire n'est probablement pas constant. On sait qu'il s'agit là d'un fait général pour les acides alcools ¹).

On a préparé de la même manière l'acide droit en partant des eaux-mères des cristallisations de sel de brucine. Celui-ci est mélangé de racémique. Il importait donc de déterminer la proportion d'acide droit et de ra- cémique dans la substance. A cet effet, on a préparé l'éther méthopropy li que 1. de l'acide droit et de l'acide gauche. (Cette préparation sera indiquée plus loin.)

Le pouvoir rotatoire de l'éther gauche est:

[a]D ==- 7,7

Celui de l'éther droit retiré des eaux-mères est:

[a

]D

==

+

5,7

Ces deux chiffres montrent que la séparation, même en ce qui concerne l'acide droit, est déjà très avancée. Il en résulte que les eaux-mères des sels de brucine conte~

naien t en effet :

100 ⁵

7 ,,

^{'~ == 7 4 °10} d'acide actif droit.

Pour pouvoir comparer les pouvoirs rotatoires des éthers de l'acide droit, tel que nous l'avons entre les

1) Van't Hoff, Lagerung, etc., 1894.

- 3 2 -

mains, avec ceux de l'acide gauche, il suffira de multi- plier par~,~ , c'est-à-dire par: 1,35 les pouvoirs rota- toires des éthers droits tels que les donne l'observation.

Méthodes, appareils et formules employés.

Comme on disposait d'une quantité restreinte de substance active et qu'il importait, d'autre part, d'en préparer le plus grand nombre possible de dérivés, nous avons cherché une méthode de travail qui permette d'uti- liser toute notre matière première, en évitant surtout les pertes de substances que nécessitent de nombreuses et fréquentes analyses.

Nous croyons y être parvenu de la façon suivante:

Dès qu'un dérivé était préparé, nous en avons contrôlé la pureté par la mesure de sa réfraction moléculaire; si cette constante concordait avec la valeur calculée, le dérivé était ensuite étudié au point de vue de son acti- vité optique; si, au contraire, la réfraction ·moléculaire ' observée s'écartait trop de la valeur théorique, le corps était soumis à une nouvelle distillation, et cela, jusqu'à ce que l'accord entre les deux valeurs puisse être consi- déré comme satisfaisant. En général, la différence entre les deux valeurs n'a pas dépassé en moyenne 0,3; on sait que pour des substances chimiquement pures à l'ana-

- 33-

lyse, cette différence peut atteindre 0,10 à 0,20, du moins avec les composés saturés de carbone, hydrogène et oxygène.

Les mesures réfractométriques constituent donc un moyen de contrôle très précis, dont on n'a pas encore fait assez usage dans les laboratoires; elles demandent une bien petite quantité de substance qui se retrouve presque intégralement ¹), l'opération se fait en fort peu de temps, trois quarts d'heure au plus, y compris la dé- termination de la densité et tous les calculs.

Les mesures d'indice ont été faites au moyen de l'appa- reil de Pulfrich, avec une lampe à sodium. C'est un instrument très précis. Il donne exactement les minutes d'arc, ce qui correspond à une erreur de une ou deux unités de la quatrième décimale de l'indice de réfraction.

La réfraction moléculaire est égale d'une part à:

nZ _ 1 ~

R M.

=

ⁿ² + ^{2 cl}

où n est l'indice de réfraction, d la densité et M le poids moléculaire; et, d'autre part, à la somme des réfractions atomiques, lesquelles sont déterminées exactement pour un certain nombre de corps simples ²).

') On verra plus loin que nous avons préparé trente dérivés des acides butanoloïques actifs, ce qui représente, au bas mot., une cinquantaine de mesures de réfractions moléculaires, si l'on tient compte des déterminations non publiées. Les mèmes con- trôles effectués pat· L'analyse auraient exigé 10 gr. d'acide actif et auraient pris beaucoup plus de temps.

2) Agencla du Chimiste, 1895.

- 3 4 -

Pour déterminer le poids moléculaire, on a déterminé le volume moléculaire qui est égal d'une part au poids moléculaire di visé par la densité ~ ; et, d'autre part, à la somme des volumes atomiques, augmentés d'une cons- tante correspondant au changement de volume produit par la combinaison. La formule de M. Traube, ¹⁾ pour les corps ne contenant que de l'oxygène, de l'hydrogène et du carbone, est:

M .

Vm = d = 10.m.C + 3,05nH + 1.p.O'+ 4.q. 0"+ 6.r.0'"+ 25,7

Dans cette formule, on suppose la densité prise à 15°.

m, n, p, q, r représentent les nombres d'atomes dans la molécule.

0' représente l'oxygène d'hydroxyle.

0'' ⁾⁾ 0"' ⁾⁾

)) ))

de carbonyle.

de l'éther.

Il peut y avoir une différence de quatre unité3 entre le volume moléculaire, calculé et observé.

La formule donnant le poids moléculaire résout par conséquent les questions de polymérisation. Elle sert, en outre, à contrôler la pureté du corps.

Les pouvoirs rotatoires ont été déterminés avec le polarimètre à pénombre de Lippich, dont les erreurs ne dépassent pas ¹ !too de degré. C'est cette précision qui a permis d'employer des tubes de 0,1 dm de longueur et de 0,5 cm³·de capacité. La flamme employée était celle

du sodium~

1) Berichte der Chem. Ges., 189q. 410.

- 3 5 -

Le pouvoir rotatoire est, pour les liquides:

[a]n

=Td aD

formule danS laquelle aD est la déviation Observée, l la longueur du tube et d, la densité du liquide.

Pour déterminer les densités, on s'est servi de tubes capillaires d'environ 0,15 cm ³ de capacité. L'erreur commise ne dépasse pas une unité de la troisième déci- male. Les mesures de densité ont été faites autant que possible à 15°. Pour les déterminations à des tempéra- tures différentes, on a ramené les résultats à 15° à l'aide de. la formule:

cl- _ 8, 09 Te - T cl

r -3,09 Te- To ⁰

dans laquelle Te est le point d'ébullition absolu; T et T0

sont les températures correspondant aux densités dT et d0• Cette formule fait l'objet de notre seconde thèse

- 3 6 -

1. Ethers de l'acide butanoloïque 2. actif.

(1) Butanoloate 2. l d'éthyle.

H

1

CH³• CH²• C. CO. 0 CH²• CH³

1

O.H

On a mélangé 3 gr. de butanoloate 2. l de baryum très finement pulvérisé avec 10 gr. d'éthanol. On a fait passer dans ce mélange refroidi un courant d'acide chlorhydrique sec pendant douze heures; la solution saturée d'acide chlorhydrique a été abandonnée pen- dant douze heures au repos pour compléter l'éthérifi- cation. On a ensuite ajouté de l'éther, décanté le liquide du chlorure de baryum formé que l'on a lavé encore deux fois à. l'éther, puis fractionné plusieurs fois par distil- lation pour recueillir un produit à point d'ébullition constant.

L'éther pur a passé entre 165° et 170°.

Propriétés : .Réfraction moléculaire

t

=

^{15o d}15

=

0,978 (obs.) nD

=

^1,4101

R M observée 33,44.

R M calculée 33,14

Volume moléculaire

Pour M

=

¹³²

Pouvoir rotatoire

37 ~

Observé 134,9

Calculé 133,3

t = 150 l

=

^{0,1 dm d}15

=

0,978 (obs.) [alD=-1,9

aD= - 0,19

(2) Butanoloate 2. l de méthopropyle 1.

H

1

CH³.CH².c.co.o CH²CH.CH³

1 1

OH CH₃

On a mélangé 18 gr. de sel l de baryum avec 54 gr.

de méthylepropanol l. et l'on a traité ce mélange comme précédemment.

Le point d'ébullition de cet éther est 197°.

Propriétés:

Réfraction moléculaire

t

=

15 ^d15

=

0,965 (obs.) nD

=

^1,4251

R M observée 42,40

Volume moléculaire

Pour M

=

¹⁶⁰

Pouvoir rotatoire

t

=

^{15 l}

=

^{0,1 dm}

a D = - 0,74

R M calculée 42,32

Observé 165,8

Calculé 165,5

dl₅

=

0,965 (obs.) '[et]D=-7,7

- 3 8 -

(3) Butanoloate 2. l de butyle 1.

H

1

CH³CH²C.CO.O CH²CH²CH²CH³

1

OH

On a traité comme ci-dessus 3 gr. de sel l de baryum avec 1 0 gr. de butanol. 1.

L'éther distille entre 197° ·et 203°.

Propriétés:

Réfraction moléculaire

t

=

^{15 d15}

=

0,982 (obs.) R M observée

41,78

Volume mol~culaire M

=

¹⁶⁰

Pouvoir rotatoire

Observé 162,9

nD = 1,4267 R M calculée

42,32

Calculé 165,5

t

=

^{15 l}

=

^{0,1 dm}

a D = -0,95

d₁₅

=

0,982 (obs.)

[ et]D

^{= -9,7}

(4) Butanoloate 2. l de méthobutyle 2. 1. r

H

1

CEP.CH².C.CO 0 CH²CH CH²CH³

1 1

OH CH³

La préparation de cet éther a été faite d'une manière identique aux précédentes, avec 3 gr. de sell de baryum

- 3 9 -

et 10 gr. de méthylebutanol 2. 1. racémisé, et dont le pouvoir rotatoire était réduit pour

l = 1 dm à aD =.- 0,05

Le point d'ébullition de ce corps est 2l)9°.

Propriétés ;

Réfraction moléculaire

t = 18o cl₁₅ = 0,930 (obs.) d₁₈ = 0,949 (cale.) nD= 1,4282 R M observée

/~7 ,20

Volume moléculaire

Pour M

=

¹⁷⁴

Pouvoir rotatoire

t

=

^{18o l}

=

^{0,1 dm}

a D = -0,81

R M calculée 46,92

Observé 183,1

Calculé 181,6

d₁₈

=

0,949 (cale.)

[a ]n

= - 8,5 ·

(5) Butanoloate 2. l d'heptyle 1.

H

1

CH³CH²C. CO. 0. CH²CH²CH²CH²CH²CH²CH3 .

1

OH

Cette préparation est identique aux précédentes; En partant d'un mélange de 3 gr. de sel l de baryum et de 10 gr. d'heptanol 1.

Le point d'ébullition est à 245°.

- 4 0 -

Proprietés : . Réfraction moléculaire

t

=

^{15 d11, _:_ 0,928 (obs.) nD}

=

^1,4347

R M calculée R M observée

56,76

Volume moléculaire

Pour M

=

²⁰²

Pouvoir rotatoire

t

=

^{15o l}

=

^{0.1 dm}

a D = - 0,527

Observé 217,7

56,12

Calculé 213,8

cl15

=

^{0,928 (obs.)}

[a ]D

= -6,1

(6) Butanoloate 2. l d'octyle 1.

H

1

CH3 • CH2 • C. CO. 0. CH^{2 •} CH2 • CH2 • CH^{2 •} CH^{2 •} CH^{2 •} CH^{2 •} CH³

1

OH

On est parti pour cette préparation de 3 gr. de sel l de baryum et de 1 0 gr. d'octanol 1.

Point d'ébullition: 255°.

Propriétés : Réfraction moléculaire

t

=

^{18o d}15

=

^{0,916 (obs.) d}18

=

^{0,914 (cale.) nD= 1,4313}

R M observée 61,24

R M calculée 60,78

Volume moléculaire

Pour M

=

²¹⁶

Pouvoir rotatoire

-41

Observé 235,9

Calculé 229,9

t

=

^{18o l}

=

^{0,1 dm cll8}

=

^0,914

aD ___.:_- 0,48

[a ]D

= -5,3

(7) Butanoloate 2. r de méthobutyle 2. 1. a

H

1 .

CH³• CH2 • C. CO. 0. CH²CH. CH²CH³

1 1

OH CH³

On est parti de 2 gr. d'acide butanoloïque 2. racé- mique et de 10 gr. de méthylebutanol 2. 1. actif, dont le pouvoir rotatoire était :

[a

]D = - 4,4

On a traité ce mélange comme pour les autres éthers.

Point d'ébullition: 207°.

Propriétés:

Réfraction moléculaire

t

=

^{17° d}15

=

0,938 (ohs.) cl₁₇

=

0,937 (cale.) nD

=

^1,4232

R M observée 47,33

R M calculée 46,92

4

17oluuae uaoléculaire

Pour M

=

¹⁷⁴

Pouvoir rotatoire

-42

Observé 185,6

Calculé 181,6

t = 17°

aD =+0,14

l = 0,1 dm dl7

=

^0,937

[ alD

⁼ + ^1,5

(8) Butanoloate 2. l de méthobutyle 2. 1. a

H

CH³• CH²• c. 1 co. 0. CH²CH.CH²• CH³

1 1

OH CH³

On a préparé cet éther couame les précédents, en partant de 10 grauames de méthylebutanol 2. 1. actif

([ a]o ==-

4.4) mélangé avec 3 gr. de sell de baryum.

Point d'ébullition : 208°.

Propriétés : Réfraction moléculaire

t

=

^{15o d}15

=

0,944 (obs.) nD

=

^1,4263

R M observée 47,26

17olume uaoléculaire

Pour M = 174

Pouvoir rotatoire

R M calculée 4.6,92

Observé 184,4

Calculé 181,6

t

=

^{15° l = 0,1 dm d15 = 0,944}

c~D = -0,69 [ct]D =-7,3

- 4 3 -

(9) Butanoloate 2. d de méthobutyle 2~ 1 . . a

H

CH3 • CH2 • C. CO. 0. CH1 ²CH. CH²CH³

1 1

OH . CH³

On est parti de 4 gr. de sel d de baryum mélangé à 12 gr. de méthylebutanol 2. 1.

a([a]o =-

4.4).

Point d'ébullition : 21 0°.

Propriétés : Réfraction moléculaire

t

=

^15o dio= 0,963 nD = 1,4288 R M calculée

46,92 R M observée

46,54

Volume moléculaire

Pour M

=

¹⁷⁴

Pouvoir rotatoire

Observé 180!6

Calculé 181,6

t

=

^15o l

=

^{0,1 dm d15}

=

0,963

aD=+ 0,78 [a]D=+8,1

- 4 4 -

(10) Butanoloate 2. d de méthopropyle 1.

H

1

CH³CH²C. CO. 0. CH² CH. CH³

1 1

OH CH³

La préparation a été effectuée en partant d'un mé- lange de 29 gr. de sel d de baryum, et 60 gr. de méthyle- propanol 1.

Point d'ébullition : 19 6°.

Propriétés : Réfraction moléculaire

t

=

^{15° cl15}

=

0,944 (obs.) nD

=

^1,4182

R M observé 42,69

Volume moléculaire

Pour M

=

¹⁶⁰

Pouvoir rotatoire

t

=

^{15u l = 0,1 dm}

aD

=

^0,54

R M calculé 4:2,32

Observé 169,4

Calculé 165,5

d₁₅ = 0,944 (obs.)

[a ]n = +

5,7

Calculé pour l'éther droit complètement actif, on a:

[a ]n = +

^7,7