Etude MagnCtique des sels alcalins de quelques amino acides

MAURICE A. BERNARD, NICOLE BOIS ET MICHELLE DAIREAUX Laboratoire de Chimie Mine'rale B - Groupe de Cristallographie et Chimie du Solide, E.R.A. 305 - U.E.R. de Sciences - Universite' de Caen - 14032 Caen Cedex -France

Requ le 9 juin 1975

MAURICE A. BERNARD, NICOLE BOIS et MICHELLE DAIREAUX. Can. J . Chern. 53,3167 (1975). Nous avons determine par la rnethode de Faraday les susceptibilites magnetiques molaires des

sels alcalins M(NH2-RXOO) de quelques amino acides. (R = -CH,-, >CH-CH,,

CH3

Nous en deduisons par la methode de Veiel les susceptibilites magnetiques des anions (NH2- R X O O - ).

MAURICE A. BERNARD, NICOLE BOIS, and MICHELLE DAIREAUX. Can. J . Chern. 53, 3167 (1975).

Using the Faraday method molar magnetic susceptibilities of the alkali metal salts

\ /CHI M(NH2-RX00)of several amino acids (R = <Hz-9 /CH-CH3, >CHXH

y 3 \CHI'

\ I \ \cH~cHz)ZXH~,,CH-CH-CH~-CH~,,CH~CH~)~-CH~ / have been determined.

Using theVeiel method, the magnetic susceptibilities of the anions (NH,-RXOO-) were deduced.

Introduction I Dans le cadre d'une ttude gtntrale sur les / glycinates mttalliques, nous avions dktermint j les susceptibilitts magnktiques des glycinates i alcalins (1). Nous avons ttendu ce travail aux / sels alcalins des amino acides suivants:

les a-alaninates (amino-2 propanoates) COO

I M(NH,--6 H-CH,); les valinates (amino-2

M(NH2',CH-CH<CH3); les norvalinales COO CH3

(amino-2 pentanoates)

M N H 2 ; ~ ~ - ~ ~ 2 - ~ ~ 2 - ~ ~ 3 ; les Goo )

isoleucinates (amino-2 methyl-3 pentanoates)

M N H 2 ; ~ ~ - ~ ~ - ~ ~ 2 - ~ ~ 3 (coo I

I 1 CH3

leuclnates (amino-2 hexanoates)

M = Li, Na et K .

Nous nous sommes limitts aux amino acides de commercialisation courante (c'est pourquoi nous n'avons pas envisagt l'ttude de sels d'amino acides dont la chaine carbonte serait formte de quatre carbones) et nous avons essay6 de re- grouper un amino acide simple avec ses homo- logues suptrieurs. Par exemple, l'a-alanine, la nomaline et la norleucine, sont les homologues suptrieurs de la glycine.

Priparation des produits L'action de la glycine sur les nitrates alcalins dissous

dans l'ammoniac liquide permet d'isoler les glycinates alcalins (2). Ce mode operatoire n'est pas generalisable aux sels alcalins des autres amino acides.

Nous les avons is016 par la reaction de Voss et Guttman (3), c'est a dire par action de I'amino acide sur une solution diluee du metal dans l'ammoniac. Ces reactions sont particulierement violentes, la coloration carac- teristique du metal dans l'ammoniac liquide disparait rapidement et un prCcipit.5 tr6s fin, blanc, difficile a fil- trer, apparait progressivement.

Nous avons ainsi prepare les sels de lithium, sodium et potassium de I'a-alanine, la valine, la norvaline, l'iso- leucine et la norleucine. Ces produits blancs, pulv6rulents et tres hygroscopiques, n'ont pas ete, a notre connais-

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

XA

VIE

R U

NIV

ER

SIT

Y o

n 11

/11/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

CAN. J. CHEM. VOL. 53, 1975

TABLEAU 1. Susceptibilitks magnktiques molaires des amino acides

xi,, x lo6 h x lo6 (en c.g.s.) (&AxA) x lo6 (en c.g.s.)

sance, signales dans la littkrature, a I'exception de I'a- alaninate de sodium mentionnk sans precision sur sa preparation (3). Les pourcentages expkrimentaux en carbone, hydrogene, azote et mktal des composks prk- parks sont en bon accord avec les pourcentages thko- riques correspondants.

Dispositif expirimental Les susceptibilitks magnktiques de ces composks ont

kt6 dkterminks par la methode de Faraday avec une balance de Cahn. Les mesures ont kt6 effectuks avec un champ de 3000 G sur un Bchantillon de poudre. La rkfkrence utilisk a kt6 le mercurithiocyanate de cobalt dont la susceptibilitk magnktique est de +16.23 x (en c.g.s.) a 298 K par gramme de substance.

RCsultats et discussion De'termination des susceptibilite's magne'tiques

molaires des amino acides e'tudie's Nous n'avons trouvt dans la litttrature que

les susceptibilitts magnttiques molaires de l'cl- alanine, de l'isoleucine et de la valine (4). Pour combler cette lacune, nous avons dttermint les susceptibilitts magnttiques molaires de la nor- valine et de la norleucine. Tous ces composts sont diamagnktiques.

Nous avons ensuite essay6 de calculer thto- riquement ces susceptibilitts magnttiques. En effet, pour les composts d'apr6s Pascal et al. (5) :

n, = nombre d'atomes de susceptibilitk X , dans la molkcule; h est un terme correctif dkpendant de la nature des liaisons. Les susceptibilitts mag- nttiques des tlkments ont t t t emprunttes i la systtmatique de Pascal et al. (6, 7 ) . L'increment de structure h a t t t calcult pour les amino acides considtrts.

Nous avons rassemblt dans le tableau 1 les valeurs des susceptibilitts magnttiques molaires, les calculs thkoriques de XnAxA et les valeurs de h. Dans le cas de la glycine, les rtsultats sont empruntts i un travail anttrieur (8). Une ttude critique des rtsultats nous permet d'estimer que I'erreur commise sur les valeurs dttermintes est toujours inftrieure i 1%.

De'termination des susceptibilite's magne'tiques molaires des sels alcalins

Nous avons dttermint i 298 K les suscepti- bilitts magnttiques molaires des sels alcalins des amino acides ttudits. Tous ces sels sont dia- magnktiques.

Les valeurs des susceptibilitts magnttiques molaires sont donntes dans le tableau 2. Elles rtsultent chacune de la moyenne d'au moins 10 mesures. Ces valeurs sont d'ailleurs en assez bon accord avec les valeurs thtoriques que nous avons pu calculer en adoptant les increments dttermints prtctdemment.

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

XA

VIE

R U

NIV

ER

SIT

Y o

n 11

/11/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

BERNARD ET AL.: ETUDE MAGNETIQUE DE QUELQUES AMINO ACIDES 3169

TABLEAU 2. Susceptibilitks magnktiques molaires des sels alcalins des amino acides

xhi x lo6 (en c.g.s.)

La principale cause d'erreur est due au fait que les sels alcalins avec lesquels nous optrons sont particuli6rement hygroscopiques. Nous devons effectuer rapidement les pesCes pour limiter au maximum l'incertitude sur nos mesures qui ont CtC effectuCes sous une atmos- ph6re inerte. Dans ces conditions optratoires, nous estimons la prCcision A 1% environ.

TABLEAU 3. Susceptibilith magnktiques des anions (NHZ-R-COO-)

XM X 106 (NH2-R-COO-) R (en c.g.s.)

DPtermination des susceptibilites magnetiques des anions (NH2-R-COO - )

Afin de dCterminer la susceptibilitt magnttique de l'anion (NH2-R-COO-), nous avons employC la mtthode de Veiel (9). D'apr6s Veiel, en effet lorsque la susceptibilitt molaire est portCe sur un graphique en fonction du numCro atomique du mttal pour un groupe d'C1Cments donnC du tableau ptriodique, on obtient une droite. Nous avons constatt en portant les valeurs trouvCes pour les sels de lithium, sodium et potassium des amino acides que celles-ci ttaient pratiquement aligntes. Dans le cas de la glycine, nous avons Cgalement le sel de rubi- dium qui est le seul sel de rubidium que nous avons pu isoler (8). L'ordonnCe A l'origine pour

chacune des droites donne la valeur de la sus- ceptibilitk de l'anion (NH2-R-COO-). Les rCsultats obtenus sont consignts dans le tab- leau 3.

De plus, nous constatons que ces droites sont parall6les elles ont une pente de -0.77. Nous pouvons ttablir une relation permettant d'estimer

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

XA

VIE

R U

NIV

ER

SIT

Y o

n 11

/11/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.

3170 CAN. J. CHEM. VOL. 53, 1975

TABLEAU 4. Estimation des susceptibilitks magnttiques molaires des sels de rubidium et de cbium des amino

acides ktudib

xhI x lo6 (en c.g.s.) R M estimks

\ ,CH-(CHZ)I-CHI

Rb -112.9 10 20 40 CS -126.7

30 Rb Li Na K numero

atomique du metal

FIG. 1. Susceptibilitts magnttiques molaires des sels alcalins des amino acides en fonction du numkro atomique meSUres magnttiques. Les valeurs rassem- du mktal correspondant: bltes dans le tableau 4. Notons que cette mithode

pourrait tgalement permettre a'estimer les sus- \ (1) -CH2-; (2) ,CH-CH,; ceptibilitts magnttiques molaires d'autres amino

acides (par exemple des amino acides dont la

\ /CH3 \ chaine carbonee serait formte de quatre car-

(3) ,CH-CH, ; (4) ,CH-(CH2),-CH3; bones). CH3

CH3 \ I \ 1. N. BOB. Thtse Doctorat &-Sciences Physiques,

(5) ,,CH-CH-CH2-CH3; (6) ,,CH-(CH2)3-CH3 Caen. 1972. 2. M. A. BERNARD, A. BUSNOT et N. DECKER. Bull. SOC.

les susceptibilitts magnttiques molaires des sels Chim. Fr. 7,2475 (1970). alcalins des amino acides (NH,-R-COOH). 3. W. VOSS et R. GUTTMANN. Ber. 63,1726 (1930).

4. Handbook of chemistry and physics. Chemical Rub- XM(NH~RCOO) = ~ ( N H ~ R C O O - ) - 0-772 ber Publishing Company, USA. 1973-1974.

5. P. PASCAL, A. PACAULT et J. HOARAU. C.R. 233,1078 Z = numiro atomiaue du metal. (1951).

NOUS avons de ceite f a ~ o n determini les sus- 6. p. PASCAL. C.R. 158,1895 (1914). ceptibilitts magnttiques molaires des sels de :: ~ , ~ ~ ~ ~ i ~ ~ ~ s ~ ; ~ ~ ~ $ , " " ~ ; C K E R . BulI.Soc. rubidium et de cesium. En effet, ces composts, Chim. Fr. 12,4271 (1970). t r b difficiles 9 isoler sont tellement hygros- 9. P. N. SELWOOD. Magnetochemistry. Interscience copiques qu'ils ne peuvent donner lieu 9 des Publishers, N.Y. 1956. p. 74.

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

XA

VIE

R U

NIV

ER

SIT

Y o

n 11

/11/

14Fo

r pe

rson

al u

se o

nly.