547.464.3-269.3 : 541.653

DEDOUBLEMENT OPTIQUE DE L'ACIDE BROMOSULFOACI~TIQUE 1)

PAR MM.

H. J. BACKER ET H. W. MOOK.

L'acide chlorosulfoacetique a ete dedouble a l'aide de la methode de la ,,cristallisation froide" ') .

Les difficultes rencontrees dans les essais anterieurs pour obtenir cet acide a 1'ktat actif ") etaient causees par la grande vitesse de la racemisation des composes actifs, surtout en presence de bases.

L'acide bromosulfoacetique, dont la synthese et les proprietes ont ete decrites rkemment '), nous a paru un exemple bien approprie pour appliquer la mEme methode de dedoublement et pour etudier i'influence de I'halogene sur la tendance de racemisation.

En effet, le dedoublement a reussi en faisant cristalliser a basse tempkrature les bromosulfoacetates de plusieurs alcaloides.

Les produits cristallises, transformes prudemment en sels d'ammo- nium, ont ete soumis a l'examen polarimetrique.

C'est ainsi que la strychnine et la cinchonidine ont fourni un sel ammoniacal levogyre, tandis que l'enantiomorphe dextrogyre a ete obtenu a I'aide de brucine, de quinidine et de yohimbine.

Le pouvoir rotatoire des acides actifs est superieur a celui des sek et dans la mEme direction.

L'emploi des alcaloides strychnine et brucine est recommandable pour la separation des acides-d et -1, respectivement. O n fait rkagir, en solution &endue. le bromosulfoacetate de sodium avec l'acetate de I'alcaloide.

Pour faire recristalliser le sel d'alcaloide on le decompose a Oo par addition d'ammoniaque en ayant bien soin que la reaction reste neutre, on &pare par filtrage l'alcaloide qu'on dissout ensuite dans I'acide acetique Ctendu et on reunit les deux solutions de I'alcaloide et du bromasulfoacktate.

Le sel de strychnine etait pur deja apres la premiere recristallisation. La separation de I'acide levogyre a demand6 plusieurs recristalli-

sations du sel de brucine.

') Voir Verslag Akad. Wetenschappen Amsterdam 34, 87 (1925) et H. W. Mook,

') Backer et Burgers, 1. Chem. SOC. 127, 233 (1925). 3, Pope et Read, J. Chem. SOC. 93, 794 (1908); 105, 811 (1914). ') Ce Recueil 44, 1056 (1925).

These de doctorat. Groaingue 1927.

i65

Nous avons encore employe une autre methode de dedoublement, opposee a celle que nous venons de decrire.

Par evaporation d'une solution renfermant le sel d'un alcaloide et d'un acide actif, le composant dont le sel est le moins soluble se separe le premier. Lorsque I'acide dissous se racemise aisement, il eut possible que par evaporation prolongke le sel du meme composant se depose tou jours.

La litterature signale plusieurs exemples d'une telle activation. Les premieres observations de ce genre sont probablement celles dc

Erdmann ') et de Tanret ') sur l'isomerisation du lactose et du glu- cose par evaporation totale de leur solution aqueuse.

Pope et Peachy 7 , ont obtenu l'enaatiomorphe dextrogyre de leur compose stannique par evaporation de son camphresulfonlate et plus tard on trouve encore dans la Iitterature quelques exemples d'une telk activation *) . La vitesse de racemisation des sels de I'acide bromo- dfoacetique est suffisamment klevee a 1 OOo pour permettre I'appli- cation de cette methode. E n effet, I'activation de I'acide bromosulfo- acetique reussit par I'intermedia~re du sel de brucine. O n n'atteint pas le but en faisant bouillir une solution du bromo-

sulfoacktate de brucine, jusqu'a ce qu'une certaine quantite de sel ait cristallise, puisque la separation des cristaux et die la liqueur-mere

iM1

50°

$ 40° - 2 Lo) -

30° c 0

2 +d

200

100

675 650 625 600 575 550 525 500 pp longueur d'onde

Dispersion rotatoire de l'acide bromosulfoacetique et de ses sels neutres. a. Acide libre. ion monovalent '0,s. CHBr . CO,H b. Sel neutre, ion divalent ' 0 3 S . CHBr . CO,'

~~

s, Ber. 13. 2180 (1880). Bull. SOC. chim. [3) 15, 352 (1896).

') Proc. Chem. SOC. 16, 42. 116 (1900). n, Mills et Bain, ). Chem. SOC. 97, 1866 (1910): Werner, Brr. 45, 3061 (1912):

Louchs et Wutke. Ber. 46, 2420 (1913): Leuchs, Ber. 54, 830 (1921).

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demande trop de temps pour eviter la cristallisatian de l'autre enan- tiomorp he.

Cependant, brsqu'on fait evaporer la solution au-dessus de looo lentement et prudemmeat selon la methode decrite plus loin, on par- vieat a obtenir une transformation complete de l'acide racemique en acide actif.

Chose remarquable, c'est le composant dextrogyre que fournit cette ,,cristallisation chaude" du sel de brucine, tandis que la cristallisation froide du mCme sel donne l'enantiomorphe levogyre.

Doac, un seul et m6me alcaloYde peut servir a la separation des deux eaantiomorphes a I'etat pur.

Les valeurs du pouvoir rotatoire de I'acide dextrogyre, ayant ete mesurees a plusieurs reprises, ont servi a tracer les courbes de la dis- persion rotatoire. Ces courbes montrent nettement que la rotation de l'acide libre s'abaisse jusqu'a la moitie par neutralisation, c'est-a-dire que le poluvoir rotatoire de I'ion monc~valmt '0 ,s. CHBr . CO,H est le double de celui de I'ion divalenlt '0,s . CHBr . CO,'.

A la temperature ordinaire la racemisation de l'acide bromosulfo- acetique n'est pas tres rapide. Par contre, les solutions alcalines de I'acide actif se racemisent instantanement.

Une etude plus approfondie de cette racemisation fera I'objet d'un memoire special.

Partie experimentale.

Separation du composant dextrogyre par ,,cristallisation froide" du sel d e strychnine.

Le sel neutre de strychnine se prepare par double dkomposition d'un bromosulfoac6tate soluble et de I'acetate de strychnine. I1 cris- tallise avec 4 molecules d'eau en petites aiguilles, qui, essorees, for- m a t une masse feutr& tres luisante.

Substance 0.4798 g.: perte B 105O 0.0356 g. Subst. 0.4908 g.: perte 0.0357 g.

&H30sBrS . 2 C,,H,,O,N, . 4 H,O (959.45). Glcule: ,, 7.51. Trouve: H,O 7.42, 7.27.

Substance sechee 1.166 g.: 2.619 m. h u h . de NaOH (phenolphtaleine). - Trouve: Poids equiv. 445.2;

GH306BrS. 2 CsIH,,OsN1. Glcuk: ,, *, 443.7. Apes quelques experiences prkliminaires le sel du composant droit

pur a ete obtenu ainsi: Une solution de 15.3 g. (40 m.mol.) du bromosulfoac&tate de ba-

ryum C,HO,BrSBa . 1gH,O dans 1 litre deau a kt.6 mtlangee avec une solution de 26.7 g. (80 m.mo1.) de strychnine dans 1 litre d'eau et 6 5 7 cm8. d'acide acetique. Le lendemain 7 g. du sel de strychnine (a peu pres un cinquieme de

la quantitk totale) s'etaient deposes. Une partie de ce produit, transformee en sel ammoniacal, a ete

soumise a I'examen polarim6trique. On a recrivtallist le sel de strychnhe en le dkomposant k Oo par

I'ammoniaque et en le reprecipitant par I'acetate de strychnine, ope- ration qu'on a repCt6e deux fois.

La rotation du sel ammoniacal n'a plus change a p e s la premiere recristallisation.

Un lavage de ce sel de strychnine a I'eau froi,de, destine a l'elimi- nation des parties les plus wlubles, n'a pas eu d'influence sur le pouvoir rotataire du sel ammoxxiac~al, tandis que le m6me traitement a fait monter la rotation d'un echantillon moins pur jusqu'a celle du produit pur.

L'acide bromosulfoacetique dextrogyre et ses sels. On obtient le sel ammoniacal par dtcompositi'on du sel de strychnine

a Oo avec la quantite theorique d'ammoniaque aqueuse, en ayant soin que la reaction vis-a-vis de la phenolphtaleine reste neutre. La solution, filtree et epuiske quatre fois par son volume egal de chloroforme, a kte examinee dans un appareil de polarisation selon Lippich.

d-bromosulfoac6tafe d'ammonium. 0.00758 mo1.g. dans 100 an3. La concentration a ete control& par evapo-

Longueur d'onde 'h(pj*) 656 589 546 516 486 Rotation observee I 0°.161/2 0.23'/, 0.30 0.37 0.42

Les tentatives de preparer le sel actif de baryum en dkomposant le sel de strychnine par la baryte ont echoue 5 cause de la grande tendance de racemisation du sel en presence d'ions hydroxyle.

C'est pour cela que nous avons dCcompos6 le sel de strychnin,e ( 1 gr.) par I'iodure dbe baryum cristallise (0.6 gr.). Apres filtrage de l'iodhydrate de strychnine, on ajoute une goutte d'ammoniaque diluke st 'on epuise au chloroforme les restes 'de strychnine. La rotation etait plus faible que celle du derive dammonium; cela indique que le sel barytique n'etait pas optiquement pur. I1 doit avoir renferme une partie environ du sel levogyre sup quatre parties du sel d,extrogyre.

ration. Tube de 2 dm.

Rotation moleculaire [MI 1 lo 15.5 20 24 2a

Sel barytique dextrogyre en partie racemique. Concentration: 0.00522 mo1.g. dans 100 cm'. Tube de 2 dm.

A 589 535 495 a + 00.10 0.17 0.20

[MI + 9O.6 16.3 19.2

L'acide dextrogyre actif a ete obtenu en acidifiant la solution du sel actif d'ammonium.

Acide d-bromosulfoacetique. 21.5 cm3. de la solution du sel ammoniacal actif de concentration moleculaire

0.00758 ont Cte traites par 2 EmJ. d'acide sulfurique 8 n. Concentratian de I'acide actif 0.00693 mo1.g. dans 100 cma. Tube de 2 dm.:

x 656 589 546 516 486 x + OO.3 1 0.45 0.56 0.66'/9 0.78

[MI + 2 2 O . 7 32.5 40.4 48.0 56.3 Le mtme acide a encore ete prepark par decomposition du sel dex-

trogyre de baryum, decrit ci-dessus. Ayant precipitk exactement le

baryum par l'acide sulfurique, on a endeve l'acide iodhydrique pro- venant de l'exch de l'iodure de baryum a l'aide d'acide iodique cris- tallis6 et die chloroforme.

Les valeurs ne peuvent pas Etre egales a cell'es de I'acide pur, puisque lc sel de baryum a renferme encore du sel racemique.

Acide-d, en partie racemiaue. ConcenGation: 0.00485 mo1.g. dans 100 cm'.: 2 dm.

I. 589 535 495 a + 00.22 0 31 0.40

IMI + 22O.7 32.0 41.2

Separation du composant livogyre a f'aide de brucine. Le bromosulfoacetate neutre de brucine se depose en traitant u rn

solution du bromosulfoacetate de baryum par deux molecules d'acetate de brucine.

Ce sel cristallise en petites aiguilles courtes, s'agglomerant concen- triquement en flocons caracteristiques. Elles renferment 4 molecules d'eau, dont une partie s'echappe a l'air.

Afin de titrer le sel de brucine, on le decompose par un excts de soude caustique. La brucine ayant Cte essoree a la trompe et epuisee au chloroforme, on dose l'excts de soude par titrage a I'acide sulfu- rique en presence de phenolphtaleine.

Substance 1.2618 8.: perte de poids a 105O 0.0844 g. Subst. 0.5577 g . : Trouve: H,O 6.69, 6.40.

GH305BrS . 2 CIJH,,04N, . 4 H,O (1079.53). Calcule: ,, 6.67. Substance stchee 0.5060 8.: kquiv. de base 1.008.

C.9H30SBrS . 2 C.93H9,04NP. Calcult : ,, ,, 503.7.

perte 0.0357 g.

Trouvt: poids kquiv. 502.

La brucine dormant avec l'acide gauche un sel moins soluble qu'avec I'acide droit, elle peut servir a la separation du compose levogyre.

Comme la solubilite des deux sels ne differe que peu, il est recon- mandable d'eliminer d'abord unle partie de l'acide droit a l'aide de strychnine avant de preparer le sel de brucine.

7.65 gr. (20 m.mol.) du bromosulfoacetate de baryum, trait& avec ]'acetate de strychnine, ont depose, dans le volume d'un litre. 4.8 gr. du sel de strychnine.

L'eau-mere, decomposee a l'ammoniaque, filtree a la trompe et additionnee d'une solution de 15 gr. (32 m.mol.) de brucine cristallisee dans un litre d'eau avec dte l'acide acetique, a depose en trois heures 1.5 gr. du sel de brucin'e, sait environ un dixieme de la quantite con- tenue dam le volume de 2 litres. On a lave le sel deux fois avec 50 cm*. d'eau, de sarte qu'il est rest6 1 gr.

Le sel ammoniacal, obtenu en decomposant le sel de brudne par I'ammoniaque et en epuisant I'alcaloYde au chloroforme, a montre une rotation moleculaire de la mgme valeur absolue que 1'antipod)e.

Les petits Ccarts peuverut reposer sur des erreurs d'experience, puisque ces mesures ont ete faites dans un polarimetre moins precis que les mesures de I'acide dextrogyre, qui ont servi a etablir les courbes de la dispersion rotatoire.

469

1-Bromosalfoac6tate dammonium. Solution de 9.62 m.g. de sel ammoniacal par cm’. ou 0.00380 mo1.g. dans

100 cm’. Tube de 2 dm. 1 589 533 2 -00.12 -0.17

[MI - 16’ -22 L’acide actif s’obtient en decomposant le sel ammoniacal par I’acide

sulfurique. Acide Lbromosulfoacetique.

20 cm’. d’une solution du sel ammoniacal, contenant 9.62 m.8. par cmS., additionnes d‘un cm’. d‘acide sulfurique 2 n. ont donne I’acide. Concentration : 0.00362 mo1.g. dans 100 cm3.

1~ 589 533 486 2 -00.22 -0.30 - 0.40

[MI - 30 -4 1 -55 Une autre preparation, pas tout-a-fait pure, a ete examinee encore

pour deux autres longueurs d’onde. Apres correction pour les 5 % du sel antipode presents dans ce produit, on obtient les chiffres suivants.

A 589 560 533 510 486 [MI - 30’ - 36 --42 -46 -55

Skparation d e I’acide destrogyre par ..cristallisation chaude” d u sel de brucine.

On introduit dans un flacon-Kjeldahl la solution de bromosulfo- acetate de brucine et on place le flacon dans un bain de paraffine dont on maintient la temperature a l l O o . Le long col du flacon Kjeldahl sert de refrigerant, de sorte que

l’haporation s’accomplit lentement. Vers la fin on introdvit un courant d’air dans le flacon pour eviter que I’eau condensee ne retombe sup le rCsidu.

Des que l‘eau est chassee, on refroidit le residu, que l’on decompose ensuite a froid par I’ammoniaque. Apres extraction de la brucine au chloroforme on examine le sel ammoniacal.

C’est le sel dextrogyre de I’acide-d que ce dedoublement a chaud nous a fourni.

Concentration 0.00435 mo1.g. dans 100 cm’.: tube de 2 dm. aD = OO.12, zE = OO.17. [MID = + 14O, [MI8 = + 19O.5.

Ces valeurs s’accordent bien avec les rotations obtenues lors de la cristallisation froide du sel de strychnine:

[MI, = + 1 5 O . 5 , [MIE = 4- 20°.

Aperp des rCsultats.

1. L’acide bromosulfoacetique, compose analogue a I’acide chloro- sulfoacetique ktudie auparavant, a ete dkdouble en enan,tiomorphes optiques.

470

L a ,,cristallisation froide” du sel de strychnine a fourni I’acide dextrog yre. Le sel de brucine a donne par ,,cristallisation froilde” l’acide levogyre

et par ,,cristalli~sation chaude” (evaporation totale h chaud) l’acide dextrogyre.

2. Rotation moleculaire des acides actifs et de leurs sels neutres. XY-4 656 589 546 516 486 Acide 22O.7 32.5 40.4 48 56.3 sel 110 15.5 20 24 28

3. La racemisation des acides actifs et de leurs sels n’est pas rapide a la temperature ordinaire. La presence de bases accelere Cnormbent la rackmisation.

G r o n i n g u e, labor. d e chimie organique d e l’universitt!.

(ReGu le 13 janvier 1928).