1026 RECLIEIL (1958) 77

547.466 : 545.37

ETUDE POTENTIOMETRIQUE EN MILIEU NON AQUEUX DE QUELQUEs AMINO*ACIDES N-TRITYLES ET

N-BENZYLES PAR

MAURICE LEGRAND, VLADIMIR DELAROFF et PA'UL BOLLA

(Services de Recherches Roussel-Udaf, Paris).

Les derives N-trityles ou N-benzyles des amino-acides &ant insolubles dans I'eau. il est possible d'operer dans un melange de solvants organiques renfermant 1 "/d d'eau pour &termher des potentiels de demi-neutrali- sation. Les variations de ces potentiels correspondent sensi,blement a celles des constantes d'equilibre acido-basique.

Les valeurs de dEL ainsi mesurtks permettent, en ,particulier, de deter- miner la position des substituants trityles ou benzyles introduits sur des a.odiamino acides.

Les proprietes physico-chimiques des a-amino-acides peuvent Etre modifiees par I'introduction de substituants sur les azotes. Ce pheno- mene est particuli6rement marque dans le cas des derives N-trityles et Ndbenzyles recemment decrits par Velluz, Arniard et leurs collabora- teurs 1 ) . La mesure des constantes d'equilibre acido-basique de ces composes nous a perrnis d'estimer l'influence des groupes trityles ou benzyles et de degager quelques renseignements d'ordre structural dans le cas d'acides diamines dont les azotes etaient partiellement substitues.

La mesure potentiometrique des pK en milieu aqueux est pratique- ment impossible avec les N-trityl ou Ndbenzyl amino-acides, en raison de leur insolubilite. Toutefois, en utilisant un solvant organique mixte ne contenant qu'une faible quantite d'eau, la solubilitC devient suffisante et le milieu permet des determinations potentiometriques reproductibles

I'aide du couple electrode de verre-electrode au calomel. Dans des conditions experifmentales bien definies, le potentiel de demi-neutrali- sation est suffisamment independant des concentrations pour admettre

l ) L. Vefluz, G. A m i d et coll., Bull. soc. d i m . 1954, 1012. 1449; 1955, 191, 201, 1464; 1956, 97; 1957, 1133, 1373.

Etude potentiomefrique en milieu non aqueux, etc. 77 (1958) RECLEIL 1027

que ses variations correspondent en premiere approximation a celles de la constante d'equilibre acido-basique des corps etudies.

Le solvant a ete choisi en s'inspirant des travaux de Palit et coll. *). I1 consiste en un melange de propylene glycol, de chloroforme et d'isopropanol ( 4 : 4 : 1 en volume) additionne de 1 % d'eau.

La standardisation de l'electrode de verre a ete obtenue a l'aide de deux tampons A et B prepares dans le melange de solvants utilise. Nous avons verifie que les potentiels de ces tampons etaient indbpen- dants, dans une large mesure, des variations de composition d u milieu, du couple d'electrodes verre-calomel utilise et de l'addition de petites quantites d'acide ou de ibase.

Les potentiels de demi-neutralisation. Ek, ont ete releves sur les courbes potentiometriques etablies pour des solutions 2 a 5 - 10-3 M en acide amine. Ces potentiels sont independants de variations meme assez importantes de la composition du solvant, comme nous I'avons verifie dans le cas de la glycine.

Un exemple de courbe potentiometrique est represent6 par la figure 1 et les resultats obtenus pour differents amino-acides ou pep- tides et leurs derives trityles ou benzyles sont rassembk dans les tableaux I et 11.

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Fig. 1. Courbes potentiometriques en milieu non aqueux etablies B partir de 0.55 mg de glycine (trait plein) et de 2.94 mg de N-trityl glycine (tlrets).

*) S. R. Palit, M. N. Das et G. R. Somyajulu, Non aqueous titration (Indian Associatlon for the Cultivation of Science, Calcutta, 1954).

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Etude potentiorn&rique en milieu non aqueur, etc. 77 (1958) RECUEIL 1031

Selon nos essais, il apparait que la substitution du groupe a-NHp des amino-acides abaisse le potentiel de demi-neutralisation de cette fonction amine

- de 80 a 160 m V lors d'une tritylation, - de 30 a - de 90 B 130 m V lors d'une dirbenrylation.

Cet abaissement de la basicitk, qui a deja kte observe5 en milieu aqueux, montre que les groupes ~benzyles et trityles ne se comportent pas comme des substituants purement aliphatiques.

On observe simultanement un abaissement des potentiels de demi- neutralisation du groupe carboxylique. Bien que I'effet ne puisse Etre evalue de facon precise, les mesures potentiomktriques en milieu acide fort etant sujettes a caution, la chute atteint environ 100 m V lors de la tritylation et de la dibenzylation.

70 amV lors d'une monobenzylation,

Essais des diamino-acides L'interpretation des cou?bes potentiometriques est rendue plus dif-

ficile lorsque I'amino-acide presente un groupe acido-basique supplk- mentaire. C'est en particulier le cas des diamino-acides.

On sait qu'en millieu neutre un a-amino-acide existe sous la forme d'un ion aimphotere ( I ) . Lorsqu'un second groupe NH, apparait en w . il est moins soumis a I'influence du carboxyle et se trouve donc plus basique que celui situe en a. En milieu neutre, le diamino-acide est sous la forme 11. La presence de la charge + en w diminuant la basicite de I'a-NH, albaisse de 40 m V environ le EknNHlde la lysine par rapport a celui de la valine ou de la leucine.

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Par tritylation ou nbenzylation en a, on &serve les mCmes dimi- nutions de potentiels que dans le cas des a-monoamino-acides.

Si I'on substitue le groupe o-NH,. sa basicite est fortement diminuee. Nous avons pu en effet constater pour une fonction amine isolee des chutes du potentiel E, tres notables: - - 210 m V lors de la dibenzylation de la 5-mkthoxy tryptamine. Bien que n'ayant pas d'exemple de tritylamine isolke, on peut estimer

d'apres les resultats du taibleau I qu'un trityle se comporte a peu pres comme deux ibenzyles.

80 m V lors de la monobenzylation de la methylamine,

I032 , Maurice Legrand. Vladimir Delarolf e t P a u l Bolla, ~.

Dans ces conditions, il peut y avoir inversion dans l'ordre de basicite des deux groupes amines et, en #milieu neutre, l'ion amphotere peut reprendre une forme analogue a celle d'un monoamino-acide (111). Dans ce cas, le groupe o-NH, n'etant plus salifie n'a qu'un effet minime sur celui yitue en a : les valeurs de E, obtenues pour la mono- benzyl-leucine et pour l'aN, EN, EN-tribenzyl-lysine sont identiques.

111

I1 apparait donc que l'on ne doit pas attribuer d'emblee au groupe w-amine substitue le potentiel de demi-neutralisation le plus eleve. La correlation convenable est celle qui fournit des valeurs de LIE, com- prises dans les limites que nous avons definies precedemment. Nous avons pu, en particulier, appliquer cette analyse potentiometrique a l'etude des structures des monotrityl-, dibenzyl- et tribenzyl-lysines auxquelles les formules mentionnees dans le tableau I ont ete attri- buees.

L'examen des potentiels de demi-neutralisation du groupe a-amink revele que le reste de la molecule influe sur l'acidite de ce groupe et s u r la variation de cette acidite lors de la substitution. I1 pourrait donc Etre interessant d'etablir une relation entre ces potentiels et la reactivite de PNH,. Quelques essais d'hydrolyse de l'a-trityl amino dans des peptides derives de la lysine montrent en effet qu'il existe une bonne correlation entre l'acidite du groupe et la vitesse de reaction.

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P a r t i e e x p 6 r .i m e n t a 1 e.

Appareillage. Le voltmetre utilise est un ,,pH-metre Biolyon" type U2. L'electrode d e verrc.

..Biolyon" type Ab2b7, plonge directement dans la solution. L'tlectrode a u calomel est reliee a la solution a l'aide d 'un .pont contenant une solution aqueuse saturee dc chlorure de potassium.

Les titrages sont effectues sous atmosphere d'azote dans un microbecher maintenu a 25". Le reactif est introduit a I'aide d'une microburette a piston de mercure ,.Prolabo". graduee en pl.

Solvants e t riactifs.

Les solvants de qualite pure sont redistilles et. avant titilisation. degazes par

Le chloroforme est stabilise par addition d e 1 yo d'alcool. Le solvant mixte est un melange de 4 volumes d e chloroforme, 4 volumes de

propylene glycol e t 1 volume d'isopropanol qu'on prepare peu de temps avant I'ernploi. I1 doit contenir 0.5 a 1 yo d'eau.

barbotage d'azote.

Etude potentiometrique en milieu non aqueux, ctc. 77 ( 1958) R E C U E I L 1033

Les solutions isopropyliques d e potasse et d'acide chlorhydrique sont obtenufi a partir d e potasse , R P ( (Rh6ne-Poulenc) et d'acide chlonhydrique concentre RP. L a solution d e potasse. abandonnee a u repos :puis filtree, sert a preparer une solution d e potasse environ N/100 dans Ie solvant mixte.

Les tampons utilises ,pour la standardisation du voltmetre sont obtenus comme suit:

tampon A (potentiel 265 mV a 25"):

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- acide acetique RP . . . . . . . . . . . . . . - acetate de sodium .fondu . . . . . . . . . . . . -solvant mixte . . . . . . . . . .

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tampon B (potentiel 420-425 mV a 25"): - diethylamine RP . . . . . . . . . . . . . . 10 cm3 - chlorhydrate de diethylamine RP . . . . . . . . . 10.65 g -solvant rnixte . . . . . . . . . . complement a 1000 cm3

Les potentiels de ces deux solutions rest,ent constants pour des variations assez importantes des proportions des differents constituants du solvant rnixte. O n peut ajouter jusqu'a 10 volumes de l 'un des constituants a 100 volumes de tampon sans noter de variation du potentiel superieure a 5 mV. L'influence de l'eau etant plus marquee, on ne doit pas depasser une teneur de 2 a 3 "/o. Le potentiel du tampon B ne varie pratiquement pas avec la temperature; celui du tampon A par contre augmente de pres de 0.75 m V par degre entre 20 et 35' C.

Courbes potentiomitriques.

Dans 2 cm3 de solution environ N/100 de potasse, on dissout une quantite de substance telle que la potasse reste en leger exces puis on titre avec une solution isopropylique d'acide chlorhydrique N/10.

Les potentiels de demi-neutralisat,ion sont determines sur les courbes potentiometriques. Dans certains cas, les paliers correspondant a la neutralisation successive des differentes fonctions ne sont pas separes. Les pot,entiels de demi-neutralisation sont alors mesures en negligeant l'interaction eventuelle des deux paliers de neutralisation.

( R e p le 16 mai 1958)