Action du bromure de cyanogène sur le noyau pyridinique

VOL.

12 (1955)

ACTION

ANALl’TICA

DU

CHIMICA

ACTA

239

BROMURE DE CYANOGfiNE PYRIDINIQUE l?TUDE

SUR

LE

NOYAU

SPECTROPHOTOMtiTRIQUE par

PIERRE

Labovatoire

de Physique

DOUZOU

ET

de l’Inspectio,t

ANNE-MARIE

Technique

LE

CLERC

des Strbsistances.

Paris (France)

IE;TIIODUCTION

Les nombreuses difficult& quc soul&w le dosage s~)ectrophotomCtriquc dcs principaux ddriv& de l’acidc nicotinique nous ont incites B entrcprcndrc une etude systcmatiquc de la rtinction de Kiinig. Lcs r&ultuts acquisl offrant la possibiiite d’une explication des processus dc la reaction, nous avons poursuivi un travail d’identification des dcrivk obtcnus, en vuc d’approfondir le mfcanismc de l’action du bromurc de cyano@nc. R&action de Klinig

Cette r&action sur laquelle repose le dosage chimique de l’acide et de l’amide nicotiniques s’effectue, selon les auteurs, cn une ou dcux &apes: I Action du bromure de cyanoghne, 2 Copulation du produit form@ avec une amine aromatique. En se limitant B la premiere partie, suivant les conditions du milieu et en particulier le pi, les bandes d’absorption different en position et en intensitC*~a~4. I1 en resulte une specificite et une rcproductibilite incertaines. RIAXIMR

D’ABSORPTION

Acide nicotinique HUGHES b’IUELLEH VACHER

3720 A 4080 A 3524 A

Amide

nicotinique 3520 A 3980 A 392s A

On peut, a jdovi, soupgonncr le role determinant du pH, qui se trouve corrobore par le fait qu’en utilisant la rdaction pr&onis@c par VACHER, de la quantite de tampon Q pH 5.9 ajoutCe depend la reproductibilitc’ dcs dosages. Bibliographic

p.

247.

P: ti%U,

240

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LE CLERC

(1955)

Telles sont les raisons qui nous ont amen& Q Ctudier les courbes de virage (Tableau I) des principaux d&iv& des acides pyridinecarboxyliques en fonction du pH, et & prkiser les conditions de reproductibilit6 des dosages de l’acide et de l’amide nicotiniquesr. RIkSULTATS EXPfiRIMENTAUX

Nous rapellerons (Tableau I) les resultats obtenus selon le protocole suivant: la solution, tamponnee h PH 5.9, est chauffee 2 min h So0 en presence de bromure de cyanoghne; apr&s refroidissement, le PH est modifie entre les valcurs 2 et 13, et parfois plus (reaction de CHAUDHURI~). TABLEAU Forme

A (acide)

h*

d**

Pyridine a-Picolino y-Picoline #?-Picoline

3230 3250 3500 -

o-047 0.025

0.015 -

I e

Formc I3 (neutre) AM

d

3990 4080 4010 3925

I.8 0.08 0.29 0.56

p’Ic

5

-

-

3950 3955

0.019 0.030

I.96 1.1

4050 3900 392.5

0.40 2.1

IO7.4

Amide nicotimque

35x5 3225

2.42

4.7

Coramine Quinoleine

3100 -

0.375 -

3960 3900

2.18 0.028

4

2.6-Lutidine Collidine Acide isonicotoniAc3;fee

nicotinique

osition du maximum d’absorption +*‘H es coefficients d’absorption d sont de I cm.

Forme ‘hf

d

3690 3735 2;:;

I .2 0.038 0.018 0.05

3700 3700

en angstrGms rapport& B IO &g/ml

C (alcaline)

-

0.01 I 0.013

3730 0.26 3700 I.94 3500 I .38 fluorescence 1.81 3630

sous une Bpaisseur

On constate : I. Quc les d&iv& correspondant h la reaction en milieu acide (d&iv&’ I) obdissent aux mt?mes lois. Les maxima d’absorption sont voisins, situ& entre 3000 et 3250 A, sauf en ce qui concerne l’acide nicotinique et la y-picoline dont le coefficient d’extinction est variable et parfois negligeable (‘Tableau I). En solution dans la soude h 3 %, on obtient des d&iv& II absorbant vers 3700 A et non fluorescents. Une exception, le d6rivc que forme l’amide nicotinique dont le maximum d’absorption se situe & 3500 A et qui est fluorescent. 2. Des differences sont cependant h noter dans les rkultats pr&Sdents: La forrne acide des d&iv& I a une intensite faible, sauf en ce qui concerne les Bibliographic

$.

247.

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12 (1935)

ACTION

DU

BrCN

SUR

LE

NOYAU

PYRIDINIQUE

241

d&iv& substituk en position 3. Le coefficient d’absorption est maximum pour l’acide nicotinique : 1.96 3. Les courbes de virage obtenues en fonction du PH peuvent Gtre &s&es en trois groupes: le groupe de celles pour lesquelles la valeur du pK varie entry 4 et 5 (pyridine, nicotinamide, coramine), le groupe de celles pour lesquelles la valeur du pK est voisin de IO (acide nicotinique) et enfin celui pour lequel le pK est indistinct (derives de la pyridine substituk en dehors de la position 3). Telles sont les conclusions que l’on peut degager de la pr@sente C-tude. BTI'DE

DE

LA

tiAcT10~

En vue d’approfondir le m&anisme de la &action et de determiner la structure dcs d&iv& &xli&, nous avons essay6 dc les isoler. La principale difficult6 rcncontrCe provicnt de leur solubiliti: dans l’eau, plus forte que celle des produits de base. Nous avons nCanmoins pu faire cristalliscr un derive de l’amide nicotiniquc et un d&ive de la quinoleine.

(a) On ajoute peu a peu unc solution de bromure de cyanogene a IO y0 dans une solution d’amidc nicotinique h zo o/0 port&e B 80” C. Le pri baisse graducllement au tours de la rciaction. Lorsque le prr atteint 2.5, on observe une prkipitation massive, en meme tcmps que la coloration jaune intense vire a l’orang&. Les aiguilles qui se ferment sont cssorccs et recristallisees par dissolution dans la soude A 2 %, dkolor&es par addition de noir animal ct reprkipitees par une solution d’acidc chlorhydrique 4N. On essore et on lave les aiguilles jusqu’a l’absence de la reaction dcs ions Cl-. (b) Le d&iv6 de la quinol&nc est obtcnu de meme, mais, en raison de la faible solubilite de la qu.inolGine clans l’cau, on cmploic une solution saturee a 80” C. Le d&iv& obtenu cristallise en magnifiqucs aiguilles incolores.

D&rive dc l’amide nicotinique : F D&-i& de la quinoldine: F A9tnlyse

(non corrigc) (non corrigc)

62t!mentaive

D&iv& de l’amide

nicotinique : C 0 I-I

N Bibliographic

$5.

2 47.

50.2 O/O 20

4.46 25.17

= =

269” C 128' C

I’.

242

DOUZOU,

A.-&S.

LE

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CLERC

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Cette composition correspond h la formule brute: C,H,N,02, celle de l’amide nicotinique 6tant C,H,N20. La tencur en azotc correspond h ccllc indiqu&c par HRUSSIP. c 69.60 y0 Dfrivd de la quinol&nc: N 16.28 I-1 5.38 0 8.74 Cctte composition correspond S la formule brute: C,,H,N,O, cellc de la quinoleine &ant C,,H,N. L’analyse de ccs deux d&iv& prouvc (I) la fixation globale d'HCN et d’0, (2) Ia non-fixation du home. rlnnlyse spectva2lltoto7~t~~riqlcc

cr. v.

Le dfriv& dc l’amide nicotiniquc, a notre surprise, nc donne pas lc spcctrc U.V. rcncontrB dans la reaction hsbitucllc. De plus, on n’observe plus aucunc fluorcsccnce lorsque l’on 5c place dans lcs conditions quc definit CHAUDHUI~~. TAULEAU -__

. .._-..A.-..-_________

-_--

Procluit de rhction )‘M

Forme

w5dc

Formc basique Hydrolyse alcaline

II Produit

lmbituel ---

A nt

d

3215 A

1.9

cl

3225 A

1.x

3025 3500

2.42

plC =

1.38

Amide

4.7

is016

3765 3470

Nicotiniqve

BrCN

pIi = 2.95 2.5

9.3

ACTION DU BrCN

VOL. 12 (1955)

SUR LE NOYAU PYRIDINIQUE

243

Les spectres de ces deux d&iv& ne different que par le maximum d’absorption en milieu alcalin et par le pH de demi-neutralisation. On peut supposer un rearrangement de la molkule. Dans le cam du deriw? de la quinoleine, on n’observe rien de semblable. dans la r&ion 3x0~4000 A. Forme acide: pas d’absorption basique: maximum h 3goo A, d = 0.028, pK voisin dc Iz. Forme 1.2-

n

ll.3

lU0.6Ob0.40.2/,

4000 Fig. Analyse

A

2. Amide

3600

nicotinique:

‘2”

h in

2ecfo

A

produit de reaction

rsolb.

IR

.*..

Les analyses ont 6te effectu&s au laboratoire de M. LECOMTE, directeur de Rechcrches, Sorbonne. sur des poudres ou des melanges, soit avec de la Vaseline, soit avec de l’hexachlorobutad&Ie.

. I

I

I

3365 3165 2786 Fig. Bibliographic

p.

247.

I

2200

1661 1618

3. Spectre I.R.

1393

12OO

de I’amide

1124

1030

cm -’

nicotinique.

830

244

P. DOUZOU,

A.-M.

LE

CLERC

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12

(1955)'

Dans les deux cas, on relk?vcl’apparition d’une bande d’absorption ?t 2224 cm-f dans le spectre du d&iv6 de l’amide nicotinique et B 2233 cm’” dans celui du d&iv6 de la quinol&ne, bande due au groupement C s N.

I

I

I

34563350

Fig.

I

4.

Spcctre

I.R.

I

ItI

I

I

II

I

1747 1576r413j 1291 f328

2224

clu cl&-iv6 de l’amicle

nicotinique.

D&iv4 de l’amide nicotinique: Le maintien de nombreuses bandcs dues au noyau pyridiniquc paraft indiquer que cc dernier subsiste. Une bande B 1747 cm-l indique la presence d’un C=O cyclique et une bande A 1148 cm-l une substitution en m&a, done la pr&ence du groupement C z N sur l’azote. La bandc A 3455 cm-l semble indiquer la prCsence d’un OH. On serait done en pr6sence d’une I-cyanonicotinamidipyridone ou d’un corps trhs voisin. Le point de fusion du corps, zGg”, et son spectre U.V. peuvent Mre

Fig.

5. Spectre

Bibtiog~uplric

p.

I.R. 247.

do la quinoldine

(R. B. BARNES,

Infrared

Spectvoscopy,

p. 98).

ACTION DU BrCN SUR LE NOYAU PYRIDINIQUE

VOL. 12 (1955)

245

rapprochds de ceux observes par PULLMAN’ pour la T-methylnicotinamide-2-pyridone (zz~~, 3300 A). D&iv& de la quinoleine: On ne rel&ve pas de bande Q 3500 cm-l. Celle Q 1661 cm-l parait faire partie des trois bandes que l’on rencontre deja dans cette region dans le cas de la quinoMine. Dans la r&ion de 1200 cm-l, on observe une bande & 1177 cm-r due r‘l = C-O et une autre a 1050 cm-l due B OH. Des bandes a 750 cm-l et 780 cm-l rev&lent une trisubstitution voisine, done le C zs N sur l’azotc.

4000

---

Fig. G. Spcctre I.R. du cl&iv4 de la quinol6inc.

CONCLUSIONS A. L’btude dcs courbes de viragc des principau.u dkivds de l’acide nicotinique permct de ddtcrminer les domaines de pn permettant d’cffectuer les dosages avec une absoluc garantie de reproductibilite. La spdcificite peut 4tre obtenue: (I) pour l’acide nicotinique, par la mesure de l’absorption Q 3515 A en milieu de p~ 2-3. En prEscnce d’amide nicotinique, cc pIr est le seul qui convienne pour l’application de la m&thode de photomdtrie h&@rochrome en bande &roite de VACHE 1~. (2) pour l’amide nicotinique, par le dosage par fluorescence en milieu t&s alcalin . B. 11 n’existe pas plus d’unanimite dans l’interpretation de la reaction du bromure de cyanogene que nous n’en avions rencontre sur les conditions de dosage. C’est que la plupart des auteurs ont deduit leurs formules de l’analyse de la BibliO~YC+hiC

#'. 247.

I’. DOUZOU, A.-M. LE CLERC

246

VOL. 12 (1955)

r&action au sein meme de la solution. Seul, BRUSSE avait is016 le produit que donne l’amidc nicotinique, et il scmble bien clue celui que nous avons obtenu c’cst la raison pour soit identique au sien. Scs r&sultats dtaicnt fragmcntaires; laquelle nous avons pro&d& aux rechcrches prkddentes. D&s l’abord, on peut, au vu des courbes de virage en fonction du pr.1, par la mise en Cvidence des formes r&vcrsibles, exclure 1’hypothGse d’une large ouverture du noyau pyridiniyue. Ensuite, sans rejeter cat&gori
I,u prdscnte dtude a pour objet lcs conditions de sphcificitB et de rcproductibillt6 requises pour le dosage spcctrophotomdtrique des d&iv& de l’acide nicotinique. Les courbcs de viragc de ces d&xv&, obtenucs en fonction du PH. permettent de pr6coniscr dcs m&hodcs rGpondant aux conditions 6numCMes cl-dessus. La deuxit\me pax-tic du travail a trait au roccssus par lequel le bromure de cyanogene rend possible l’absorption ou la f Puorescencc. A cet effet, le produit clc rbuction de l’nmidc nicotituquc, is014 a BtB annlysd. L’analyse quantitative, les spcctres U.V. ct I.R., nous am&nent 2. des hypoth0ses sur l’attaque du noyau pyridiniquc. SUMMARY The ob’ect was to study the conditions of specificity and .L. . of this investigation reproduce lhty required for the spectrophotomctric determination of nicotinic acid derivatives. The end-point curves of these derivatives, obtained as a function of pli, make it possible to cl~oosc the methods which correspond to the conditions enumerated above. The second part of the work deals with the process by which cyanogen bromide enables absorption or fluorescence. For this purpose, the isolated reaction product of the nicotinic amide was analyscd. The quantitntlvc analysis, the ultraviolet light and infrared spectra lead us to the theory that the pyridine ring is attacked. Bibliogvaphie

p.

247.

.

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DU

BrCN SUR LE NO~AU

247

PYRIDINIQUE

ZUSAMMENFASSUNG Die vorliegendc Arbeit befasst sich mit den Bcdmgungen fur die erforderhche Spezifitiit und Reproduktibilitilt der spektrophotometrischen Bestimmung der Derivate der Nikotinsaure. Die Kurven fur die Fiirbung dieser Derivate, welche man in Funktion verschiedencr pr+Werte erhdlt, ermdglichen die Wahl von Methoden, welche den genannten Erfordernisscn entsprcchen. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit dem Vorgang, durch welchen das Bromcyan die Absorption oder die Pluoreszcnzmessung crmdglicht. Zu diesom Zwecke wurdc das isoherte Rcaktionsprodukt des Nikotins;iureamid analysiert. Die quantitative Analyse, die Ultravioletuncl Infrarotspektren frihrcn uns zur Annahme, dass der Pyridmring angegriffen wird. BIBLIOGRAPI-lIE r 2 3 4 0 6 7

A. M. LE CLERC ET P. Douzou, Compi. vend., 23G (~953) 2ooG. D. E. HUGHES, Biochem. J., 45 (1949) 24. Assoc. Sci. Ed., 40 (1951) A. MUELLER ET S. H. Fox,J. Am. Phavm. M. VACIIBR ET 0. TOUNICEIOX, Bull. sot. cirim. biol.. 31 (1949) 944. 1). K. CHAUDHURI ET E. I
513.

lc 13 scptembre

1954