162 RECUEIL (1958) 77

547.68

HYDROCARBURES POLYCYCLIQUES AROMATIQUES l ) .

VIII. Sur deux homologues monomkthylCs du naphto[ 2,3-a]pyrhe,

PAR

N. P. BUU-HOT. DENISE LAVIT, PIERRE JACQUIGNON et ODILON CHALVET

(Institut du Radium, Universite de Paris, France).

On decrit la synthee de deux homologues monom6thyles du naphto [2,3-a] pyrene. Le IO-rn~thylnaphto[2,3-a] pyrene a ete pkpar6 par la reaction d'Elbs A partir du 3-(2,5dirn6thylbenzoyl) p y r h e ; d'autre part, la forrny- lahon du naphto [2.3-a] pyrene conduit principalement a un aldehyde qui. d'apres le calcul des indices de valence libre effedue selon la m6thode des cornbinaisons lineaires d'orbitales atomiques, doit Ctre le 6formylnaphto- [2,3-a]pyrene; cornme sous-produit de la reaction, on obtient un peu de 7-formylnaphto [ 2.3-a] pyrene. La reduction du derive 6-formy16 fournit le 6-m6thylnaphto[2,3-a]pyrene, lequel peut Ptre forrnyle a son tour pour donner le 7-forrnyl-6-rn6thylnaphto [ 2,3-a] pyrene.

Alors que le 3,4-benzopyrene et certains dibenzopyrenes sont des hydrocarbures fortement cancerogenes 2 ) , le naphto[ 2.3-a] pyrene ( I ) a ete reconnu inactif de ce point de vue 3), et ce fait n'a pas manque de susciter de nombreuses tentatives d'explication, basees en particulier sur la theorie Clectronique 4 ) . Avant toutefois de pouvoir Ctre siir que cette structure ( I ) ne constitue pas un squelette ,,carcinophile", c'est-a-dire pouvant conduire a des molecules cancerogCnes par des substitutions adequates 5), i l etait necessaire d'examiner au point de vue biologique le comportement des homologues du naphto[2,3-a]pyrCne, en particulier

1) 7*me partie: N . P. Buu-Hoi. D. Laoit et P. Jacquignon, Rec. trav. chirn. 76. 962 (1957).

2 , voir par exemple, A. Lcassagne, F. Zajdela, N . P . Buu-Hoi' et H. Chalvet, Compt. rend. 245, 273 (l957). J . L. Harfwell, "Survey of Compounds which have been tested for Carcinogenk Activity", U.S. Public Health Service (Washington D.C., 1951).

3) 1. W. Cook et C. L. Hewetf, J. Chem. SOC. 1933. 403. 4 ) cf. A. et B. Pullman, "Les theories electroniques de la Chimie organique" (Masson,

6) P. et 9. Daudef et N . P . Buu-Hoi. Acta Unio Intern. contra Cancrum 7. 91 (1950). Paris 1952).

Hydrocarbures polycycliques arometiques. VIII. 77 ( 1958) .RECUEIL 463

des derives methyl+%; rappelons ce sujet que le cas du 1,2-benzanthra- cene est particulierement demonstratif de cette necessite. puisque cet hydrocarbure est considere comme etant extrCmement peu actif ou mCme inactif, alors que par introduction de radicaux methyles places en des positions convenables, on aboutit h des corps dont le pouvoir cancerogene est considerable 6 ) .

\ I : R = H 1 1 1 . R =CH3

Une des rnethodes que nous avons utilisees pour aboutir a un derive methyle du naphto[ 2,3-a]pyrene est la reaction de pyrolyse d'Elbs, pratiquee sur le 3-( 2,5-dimet,hyl~benzoyl)pyrene (111). cetone que l'on prepare aisement par la reaction de Friedel-Crafts 2 partir du pyrene. du chlorure de 2,5-drmethylbenzoyle, et du chlorure d'aluminium. La pyro- lyse de cette cetone s'est effectuee aisernent et sans perte du radical methyle, pour donner, avec de bons rendements, le 1 O-methylnaphto- [2,3-a] pyrcne (11), hydrocarbure de couleur orangee, et de proprietes voisines de celles de son homologue inferieur.

Une methode perrnettant d'introduire des radicaux rnethyles dans les positions miso-anthrachiques des hydrocarbures polycycliques consiste a soumettre ces hydrocarbures a une reaction de formylation au moyen de N-rnethylformanilide en presence d'oxychlorure de phosphore, puis a reduire I'aldehyde ainsi obtenu par la methode de Kishner- Wolf! 7 ) .

Dans la molecule du naphto[2,3-a]pyrene, il existe 3 'de ces positions mCso-anthraceniques: les positions 6 . 7, et 12: le calcul du diagramme moleculaire, realis6 au moyen de la methode des comibinaisons lineaires d'orbitales atomiques, et a il'aide de machines a calculer, montre que c'est le sommet 6 auquel correspond l'indice de valence libre ole plus eleve, puis vient ensuite le sommet 7, et enfin, le sommet 12; quant aux indices de liaison, c'est la liaison 4.5 qui a l'indice le plus eleve. D'apres ces resultats theoriques. on devait s'attendre ii ce

e, cf. J. W. Cook, G. A. D. Haslewood, C . L. Hewett, I . Hieger, E. L. Kennaway et W . V . Meyneord. Am. J . Cancer 29. 222 (1937): L. F. Fieser et M . Newman. J. Am. Chem. SOC. 58, 2376 (1936).

') cf. N . P. Buu-Hoi' et D. Lavif. Rec. trav. chirn. 75 , 1194 (19561.

164 N. P. Buu-Hoi, Llenise Lava. Pierre Jacquignon et Odilon Chalvet,

que la formylation du naphto [ 2,3-a] pyrene fournisse principalement le 6-formylnaphto [ 2.3-a] pyrene ( IV) , accompagne eventuellement de fai-

0 461 0 5¶8 0.536 0.155

Diagramme moleculaire du naphto[2.3-a] pyrhe. 8 )

bles quantites de 7-forrnylnaphto[ 2,3-a]pyrene (V) . L'experience a confirme entiecement ces previsions: la structure ( IV) de ]'aldehyde F. 252'. forme en quantite prepondkrante, a ete confirmee par une oxydation chromique, qui a fourni un corps different de la naphto[2.3-a]-

CHO CHO (IV) (V)

pyrene-7, 12-quinone a laquelle on aurait abouti si le radical formyl etait place soit en position 7. soit en position 12; quant a ]'aldehyde F. 263' obtenu en petites quantites comme sous-produit de la reaction, on peut lui assigner la structure (V) avec d'autant plus de certitude que la position 12 est soumise a un fort empkhement sterique analogue celui qui, cher le 1.2-benzanthrac&ne, existe autour de la position 9 laquelle ne peut Ctre forrnyleeo).

La rduction de ]'aldehyde (IV) par la ,methode lde Kishner-Wolff modifiee selon Huang-Minlon, nous a fourni le 6-mkthylnaphto [ 2,3-a] - r/\I ()PI a+(j / /\A \B q,;$

CH3 CHO CH, (VI) (VIU

8 ) 0. Chalvet et J. Peltier. Resultats non publiis. 0) L. F. Fieser et J. L. Hartwell, J. Am. G e m . Soc. 60, 2555 (1938).

Hydrocarbures polycycliques aromatiques. VIIl. 77 ( 1958) RECUEIL 465

pyrtne (VI); cet hydrocarbure peut a son tour Ctre formyle, ce qui conduit au 7-formyl-6-mkthylnaphto [2.3-a]pyrene (VII).

Les deux mkthylnaphto[2.3-a]pyrenes (11) et (VI) font actuelle- ment I'objet d'etudes biologiques dans notre Institut.

P a r t i e e x p e r i m e n t a l e

Le iiaphto[2.3-a]pyrene se pr6pare B partir du p y r h e soit par la methode I'anhydride phtalique. soit par .pyrolyse du 3-o-toluoylpyrene l o ) , la seconde methode etant la meilleure. La pyrolyse. effectuee sur des portions de 7 a 8 g de cetone, donne 16 h 17% de rendement en naphto[2,3-a]pyrene (F. 270'; recristallise du xylene); I'acide sulfurique donne une halochromie violet f o n d .

O n chauffe au bain-marie bouillant pendant 4 heures un melange de 3 g de l'hydrocarbure, 2 g de N-methylformanilide. 2.2 g d'oxychlorure de phosphore, et 10 ml d'o-dichlorobenzene: on ajoute ensuite 30 ml d'une solution aqncuse concentrec d'ace:ate dc sodium. ajoute 20 ml d'odichlo- robenzene, et chauffe 30 minutes a I'ebullition. Le precipite brun violace obtenu aprcs entrainement du solvant a la vapeur d'eau est lave I'eau. seche. et traite par 300 ml d e toluene bouillant. La fraction non dissoute est recristallis6e d a m le chloro- benzene, ce qui fournit des pr imes rouge brun, fondant a 252' (par chauffage pro- longe. le produit commence 2 se ramollir vers 245'); le filtrat toluenique, concentre sous vide. fournir un pr2cipite que l'on recristallise 3 fois dans le chlorobenzene. cc qui donne encore une petite quantite de produit F. 252'. Le rendement en 6-formyl- naphto[2,3-a]pyrene. F. 252'. est de 1.7 g; l'acide sulfurique produit avec ce corps une halochromie violette.

Formylation du naphto[2,3-a]pyr6ne.

T r o w 6 : C 90.5 : H 4.5 Calc. pour CzaH140 (330.39): C 90.87; H 4.27.

L'oxydation par l'acide chromique en milieu acerique fournit une quinone difierentc du 3,4-phtaloylpyrene, et donnant avec I'acide sulfurique une coloration vert bleute intense. Dans les eaux-meres de cristallisation de l'aldehyde (IV), on recupere. apres evaporation, m e portion plus soluble, qui. recristallisee plusieurs fois dans le xylene, fournit des aiguilles rouge brun (0.1 g) de 7-formylnaphto[2.3-a]pyrene (V) . F. 263O (par chauffage prolong6 ]*air, le produit se ramollit a partir dc 256'): le point de fusion du melange avec I'isomere F. 252' est environ 210'. La coloration avec SO.,Hz est 6galement violette.

Trouv6 : C 90.3 ; H 4.6 Calc. pour C 2 ~ H i r 0 (330.39): C 90.87; H 4.27.

6-Mithylnaphto[2,3-a]pyrPne (VI). On broie dans un mortier 1.6 g de 6-formyl- naphto [ 2.3-a Jpyrene avec quelques ml de di6thyleneglycol pour avoir une suspension fine, dilue avec 300 ml de di6thyleneglycol. et chauffe ce melange avec 3 g d'hydrate d'hydrazine pour former I'hydrazone, qui forme un precipite rouge clair. On ajoute alors 3 g de potasse caustique, et chauffe au reflux 30 minutes (routes ces operations sont faites dans I'obscurite): apres refroidissement, on dilue B I'eau, essore le preci- pit6 jaune brun form6, le seche. et le recristallise 2 fois dans le xylene. Rendement:

1") 1. W. Cook et C. L. Hewett. Ioc. cit.; E. Cler, Ber. 69, 1684 (1936).

466 N. P. Buu-Hoi et co's. Hydrocerbures polycycliques erometiques. VIII.

1.2 g de prismes oranges, F. 214O, donnant avec I'acide sulfurique une halochromie bleu fonce virant rapidement au vert.

Trouve Calc. pour CzaHie (316.41): C 94.90; H 5.09.

6-Pormyl-l-rnCthylnaphto[2~~a]pyrhc (VII) . On chauffe au bain-marie bouillant pendant 4 a 5 heures un melange de 0.9 g de I'hydrocarbure precedent, 0.6 g de N- methylforrnanilide, 0.7 g d'oxychlorure de phosphore et 5 ml d'o-dichlorobenzene; apres addition de 10 ml d'une solution aqueuse concentree d'acetate de sodium, on chauffe au reflux pendant 30 minutes, entralne I'o-dichlorobenzene B la vapeur, lave le resldu solide a I'eau. et le seche. Par recristallisation repetee d a m le chlorobenzene. on obtient 0.3 g de fines aiguilles rouge bordeaux. F. 232O, donnant avec I'acide sulfurique une halochromie violette virant rapidement au vert.

: C 93.7 : H 5.2

Trouve : C 90.1 ; H 4.8 Calc. pour CneHieO (344.42): C 90.66; H 4.68.

3- (2,5-Dimhthylbcazoyl)pyr&ae (III) . L'acide 2,5-dim6thylbenzoique a ete prepare par oxydation, au moyen dhypobromite de sodium, de la 2.5-dimethylacetophenone que l'on obtient pure et avec de bons rendements, par une reaction de Friedel-Crafts a partir du p-xylhe, du chlorure d'acetyle. et du chlorure ferrique. A une solution refroidie dans I'eau g l a d e ) de 25 g de py-rene et 21 g de chlorure de 2.5-dimethyl- benzoyle dans 225 ml de benzene dethiophene anhydre, on ajoute, par petites portions et en agitant. 18.5 g de chlorure d'aluminium, et abandonne le melange pendant une nuit a la temp6rature ordinaire. Aprts le traitement habitue], on obtient 27 g de cetone, cristallisant de I'6thanol sous forme de fines aiguilles jaune psle, F. 99O. donnant avec I'acide sulfurique une coloration rouge sang (par cristallisation dans le benzene, on obtient des cristaux solvates fondant & 55O et se resolidifiant ensuite pour fondre ti nouveau a 99').

Trouve : C 89.5 : H 5.5 Calc. pour C,,H,,O (334.39) : C 89.79; H 5.43.

lO-M€thylnephto[2,3-a]p~~e (II). O n chauffe a I'ebullition douce dans un tube de pyrex recourbe et pendant 30 minutes des portions de 8 g de la cetone precedente: le residu de la pyrolyse, distill6 sous vide, est recristallise 2 fois dans le xylene. Rende- ment: 0.8 g de belles ,paillettes jaune d'or, F. 254". donnant avec I'acide sulfurique une halochromie vlolette.

Trouve Calc. pour CnaHie (316.38): C 94.90; H 5.10.

Ce travail a ete effectut grace a une subvention accord& par le U.S. Department of Health, Education, and Welfare (National Institutes of Health. Public Health Ser- vice): nos remerciements vont aux autorites de ces organismes.

: C 94.7 : H 5.3

(ReGu le 18 Juillet 1957).