DIX- HUITIÈME LEÇON

DERIVES AZOTES CRISTALLISAMES DES MATIÈRES ALBUMINOÏDES. CLASSIFICATION.

Après avoir fuit l’étude des matières albuminoïdes , végétales et animales, et des produits généralement amorphes qui, tels que la nucléine, la chitine, la colloïdine, le protagon, les pigments, etc., en dérivent directement mais restent comme elles amorphes et répondent à une composition très complexe, nous allons aborder l’histoire des substances azotées cristallisables, substances qui se rattachent certainement aux albuminoïdes, mais qui représentent des dérivés simplifiés par une suite de dédoublements successifs résultant d’hydratations et d’oxydations successives dans l’économie animale.

Nous classerons ces substances en trois familles :

(a) . Les urèides, substances qui par leurs dédoublements méthodiques en présence des réactifs hydratants donnent toutes de l'urée ou les éléments de l'urée, au nombre de leurs dérivés. Ces corps sont des diimides ou des tétrimides, des diamides ou des tétramides; ils sont généralement neutres ou acides.

(b) . Les leucomaïnes, corps à fonctions franchement basiques, contenant l’azote sous forme d’amidogène AzIL, ou d’irnidogène AzH. Généralement les leucomaïnes ne sont pas aptes à s’hydrater pour donner directement des sels ammoniacaux.

( c ) . Les acides amidés qui par leur hydratation donnent des sels ammoniacaux. Ces corps sont tantôt franchement acides, comme l’acide hippurique, tantôt, comme la leucine ou le glycocolle, ils jouissent à la fois de fonctions acides et basiques.

LES URÈIDES

On retire des tissus ou liquides végétaux et surtout animaux, et l'on sait aussi produire aujourd’hui artificiellement par les procédés de laboratoire, un certain nombre de corps azotés cristallisables, qui jouissent tous de la propriété de donner de l’urée lorsqu’on les soumet à une hydratation méthodique, quelquefois à une hydratation et à une oxydation simultanées. On considère généralement les molécules de ces corps comme dérivant d’une ou de plusieurs molécules d’urée, dans lesquelles des radicaux d’acides, monovalents ou polyvalents, seraient venus remplacer un ou plusieurs atomes d’hydrogène (voir t. II, p. 560).

URÉIDES. 203

Par leurs dédoublements réguliers, tantôt ces uréides reproduisent irectement de l’urée et un nouvel uréide moins complexe; tantôt de urée et un acide non azoté. Voici des exemples :

CsH4Az403 + 211*0

Acide urique.

Diuréide. . Juus :

C4H4Az20 +

Acide dialurique.

= C4H4Az20 + CIl*Az20

Acide dialurique. Urée.

= C3H404 + CH4Az20

Acide tartronique. Urée.

Jono-uréide.

C4H2Az204 + 2H20 = C3H205 + CH4Az20

Alloxane. Acide mésoxalique. Urée.

Les uréides se rencontrent surtout dans le règne animal ; on en a onstaté toutefois chez les végétaux, l’acide urique en particulier. Leur rincipal dédoublement en urée et corps plus simples montre qu’ils onstituent les termes de passage entre les albuminoïdes d’une part, urée et les acides sécrétés ou emmagasinés par les animaux de autre.

On les divise en mono-uréides et diuréides.

Les mono-uréides telles que l’alloxane, G'dPAz'O4, l’hydantoïne, 3Il4Az202, etc., ont généralement deux atomes d’azote par molécule, llles dérivent d’une seule molécule d’urée :

CO

/ AzH2 \AzH2

rn / AzII-CO \ \ AzII-CO /

CO

Urée (Type).

Alloxane

ou mésoxalylurée.

/ Azlt -CO CO ' i x AzII-CO

Ilydantoïne ou glycolylurée.

En se dédoublant les mono-uréides ne peuvent donner qu’une aolécule d’urée et un acide n’appartenant plus à la série des uréides, ’est-à-dire impropre à donner a son tour de l’urée par son hydraation.

Les diuréides, telles que l’allantoïne, C4H6Az403, possèdent au moins juatre atomes d’azote par molécule. Elles dérivent de deux molécules i’urée :

CO

/ AzH2 \ AzH2

CO

/ Azll2 \ AzH2

2 molécules d’urée.

CO

CO

/ AzH2

X AzI1 \ Cil / AzH / |

Allantoïne ou glyoxyldiuréide.

En se dédoublant par hydration, les diuréides peuvent donner de urée et une mono-uréidc elle-même apte cà produire de l’urée par lérivation régulière. C’est ainsi que nous avons vu plus haut que l’acide nuque est apte à se transformer, en deux phases successives, d’abord

en urée et acide dialurique, acide qui se dédouble à son tour en urée et acide tartronique.

Les uréidcs naturels sont généralement cycliques : dans ces composés existe un radical acide, le plus souvent bivalent, qui vient remplacer deux atomes d’hydrogène empruntés à chacun des deux radicaux Azlls

de la molécule type d’urée CO ( A^â, ainsi qu’on le voit dans les schémas

ci-dessus donnés de l’alloxane, de l’hydantoïne et de l’allantoïne; de telle sorte que l’uréide constitué forme une chaîne fermée. Il existe aussi des uréides très simples non cycliques : on en a dit un mot tome II;

page 560. Telles sont l’acétylurée, CO‘( phénylacétylurée,

CO ( Mais il ne sera pas ici question de ces uréides non cycli-

ques, qui ne se rencontrent pas chez les êtres vivants.

Les uréides complexes produits par les animaux, et les corps artificiels analogues, sont connus et étudiés surtout depuis les travaux classiques de Liebig et Wœhler, Strecker, Baeyer, E. Grimaux et E. Fischer. L'acide urique fut le premier de ces corps bien connu et régulièrement dédoublé; il est resté le type des uréides, et tous les autres peuvent d’ailleurs en dériver. C’est donc par lui que nous allons commencer l’histoire de ces importants composés.

C5H4Az403

L'acide urique fut découvert par Scheele en 1775. Il le retira des calculs urinaires et lui donna le nom d'acide litliique. On retrouva peu après cet acide dans les urines normales, dans le sang, dans les concrétions des artères et des reins, dans les dépôts tophacés des goutteux et des rhumatisants, les excréments des oiseaux et des serpents. Fourcroy lui donna le nom qu’il porte. Liebig et Wœhler tirent connaître sa composition et ses transformations principales dans un mémoire célèbre (Voir sa traduction aux Annales de chimie et de physique, année 1838, LXVIII, 225). Ils reconnurent dès cette époque qu'il donnait par son oxydation Vallanloïne, substance alors déjà découverte dans la liqueur allantoïque. Ils décrivent dans ce même travail, comme dérivés de l’acide urique : l’alloxane, 1 alloxantine, 1 acide dialurique, l’acide parabaniquc, l’acide oxaluriquc, les acides alloxanique et mésoxalique, la murexidc, et beaucoup d’autres corps (I).

En 1861, Baeyer (Ann. der Chem, und Pharm., 41' série, CXXM1,

(M Dans cct important travail, les deux grands chimistes écrivent ces mots : <t La philosophie chimique conclura de nos recherches que la production dans nos laboratoires de toutes les matières organiques en tant qu’elles n’appartiennent plus à l’organisation est non seulement probable mais certaine. Nous ferons un jour du sucre, de la salicinc, de la morphine. »

I et 199, etCXXX, 150. — Ann. Chim. Phys., 5e série, LXII1, 468 et 4e série, III, 477, et IV, 478) compléta l’étude des dérivés de l’acide urique, et les divisa en trois classes : uréides , diuréides et acides uramiques ou uréides acides. Des dédoublements méthodiques de ces corps il déduisit leurs rapports naturels entre eux et avec les corps connus et établit leur constitution. Une série de synthèses ingénieuses sont venues confirmer ou rectifier ces premières conceptions: celles de M. Ponomarew, qui le premier fit artificiellement l’acide parabanique, celles de M. E. Grimaux qui a reproduit l’allantoïne, l’acide barbiturique et les principaux corps de la série urique, celles de M. Horbaczewski qui est arrivé à faire artificiellement l’acide urique lui-même.

Préparation. — L’acide urique se dépose souvent dans les urines.

II peut former aussi dans les reins et la vessie des calculs dits muraux , constitués de couches alternatives de cet acide et d’oxalate calcaire. On le trouve le plus souvent à l’état d’urates dans les urines fie l’homme; il y augmente après une grande fatigue, par l’usage du café, du chocolat, du champagne, au cours des affections rhumatismales ou fébriles.

On peut extraire l’acide urique des excréments de serpents, des calculs urinaires, de la fiente de poule ou de pigeon, du guano, etc. A cet effet, ces matières sont épuisées à chaud par de l’acide chlorhydrique étendu de 4 à 5 volumes d’eau qui dissout les sels ammoniacaux, les phosphates et carbonates de calcium et de magnésium, beaucoup de matières organiques diverses, et met en même temps l’acide urique en liberté. Cet acide très peu soluble reste dans le résidu qu’on lave avec de nouvel acide chlorhydrique faible puis avec de l’eau, enfin qu’on met à bouillir avec de la potasse caustique étendue de 40 à 50 fois son poids d’eau. Celle-ci dissout l’acide urique. On ajoute «à ce moment à la liqueur un peu de chaux caustique et l’on brasse pour précipiter diverses matières, tandis que l’urate potassique reste dissous. On filtre et précipite enfin l’acide urique par l’acide chlorhydrique. Pour l’avoir plus pur on peut traiter sa solution alcaline par un courant d’acide carbonique jusqu’à ce que l’urate acide de potasse, qui se dépose d’abord à l’état gélatineux, ait pris un aspect grumeleux et tombe au fond du vase. Ce sel est recueilli, lavé à l’eau froide, redissous dans une solution diluée de potasse, et précipité enfin par l’acide chlorhydrique qui sépare l’acide urique.

Propriétés. — L’acide ainsi préparé forme des paillettes blanches satinées, répondant à la formule C5H*Az403 lorsqu’il est sec. Ces cristaux sont orthorhombiques. S’il a été précipité lentement par un acide d’une solution froide et étendue, et si l’acide est impur, il forme des cristaux souvent volumineux, colorés en brun, réunis en rosaces irré-

gulières en tonnelets (fig. 14), etc. Ils répondent alors à la lormule C5H*Az'03, 211*0. Cet hydrate perd peu à peu son eau à la température ordinaire. Ce fait explique les divers aspects de l’acide urique dans

les préparations qu’on observe au microscope (fig. 14; 15; 16; 17 ; 18).

L’acide urique n’a ni odeur ni saveur.

Il ne se dissout que dans 15 000 parties d’eau à 10° et dans 1900 d’eau bouillante. Un litre d’eau acidulée à d’acide chlorhydrique en dissout seulement 0gr,040, quantité dont il est bon toutefois de tenir compte dans les dosages. L’acide urique est insoluble dans 1 alcool et dans l’éther. Il se dissout dans les alcalis , en particulier dans la potasse , et mieux encore dans la lithine, et même dans son carbonate : une partie de ce

Fig. ». - Acide urique bÿtaH. ^ ^ g(| parües chau()e

dissout 4 parties d’acide urique, observation importante, sur laquelle

Fig. 15. — Acide urique. Fig. 16. — Acide urique hydraté.

Fig. 17. — Acide urique hydraté déposé dans les urines.

on s’appuie pour admettre l’efficacité des eaux lithinées dans le traitement du rhumatisme, de la goutte, de la lithiase urique.

L’acide urique se dissout aussi en assez forte proportion dans le bicarbonate et l’acétate de potassium, le borax, le phosphate, le lactate de sodium et même , à chaud , dans les sulfates et les chlorures alcalins.

Chauffé à l’état sec, il se décompose sans fondre en dégageant de l’acide cyanhydrique et donnant un sublimé (l’acide cyanurique mêlé de carbonate et de cyanate d ammonium, de biuret, etc. Il reste un résidu charbonneux, tondu avec la potasse en excès, il dégage de l’ammoniaque et laisse du carbonate, de l’oxalate, du cyanure et du cyanate potassique.

Ce corps est un acide, car il s’unit aux bases et donne des sels ; ses

Fig. 18. — Autre aspect île l’acide urique hydraté déposé spontanément dans l’urine humaine.

solutions chaudes et concentrées rougissent le tournesol; mais c’est un acide très faible qui ne déplace que très incomplètement l’acide carbonique des carbonates. Sa constitution remarquable nous expliquera celte particularité.

Soumis à l’action de l’hydrogène naissant, en présence de l’amalgame de sodium et de l’eau, l’acide urique se transforme successivement en xanthine et hypoxanthine ( Slrecker et Reinecke ) :

1° CsH4Az303 + U2 = C5H4Az402 + II20

Acide urique. Xanthine.

2° ' C3lI4Àz403 + 2 H2 == C3H4Az40'2 -f 2H20

Acide urique. Hypoxanthine.

Ces deux substances l’accompagnent souvent dans l’économie.

L’acide iodhydrique à 160° l’hydrate; il en résulte de l’ammoniaque, de l’acide carbonique et du glycocolle CrIPAzO2.

(PH4Az403 + 5 H -O = C2II5Az02 + 5C02 + 5Azïï3(>)

Acide urique. Glycocolle.

Dans toutes ces réactions, nous voyons l’édifice de l’acide urique se maintenir dans ses lignes principales, ou se détruire complètement sans qu’il se forme de l’urée. L’hydratation ménagée et surtout l’oxydation de l’acide urique vont la faire apparaître.

Si l’on fait bouillir longtemps l’acide urique avec de l’eau, il se dédouble en un acide uréique nouveau, l’acide dialurique, C4IPAz'20\ et en urée CH*Az20 (Marinier de la Source) :

C5H4Az403 + 2 II-O = C4H4Az204 + CH4Az20

Acide urique. Acide dialurique. Urée.

Si sur de l’acide urique suspendu dans l’eau froide on fait agir du brome, de l’acide nitrique ordinaire froid, du chlorate de potasse et de l’acide chlorhydrique, de l’ozone, ou de l’hypobromite de soude à froid, il s’oxyde et se dédouble en alloxane et en urée :

CBH4Az403 + IPO + O = C4H-Az204 + CII4Az20

Acide urique. Alloxane. Urée.

L’acide urique peut aussi s’oxyder sans que l’urée ou ses éléments se séparent de sa molécule. Bouilli avec du bioxyde de plomb et de l’eau, il donne de l’allantoïne :

C5H4Az403 + PbO2 + H°-0 = C4H°Az403 + G03Pb

Acide urique. Allantoïne.

C) Suivant Esbach, l’iodurc d’ammonium on solution, transformerait aussitôt à chaud 1 acide urique en acide oxalique (?)

mais, par une oxydation plus avancée cette allantoïne se dédoublera elle-même en urée CH4Az20 et en acide oxalique C204H2 :

C4Il°Az403 + 2 II-O + O = 2Cll4Az20 + C*0*H2.

La formation de l’acide uroxanique C5II8Az406 par oxydation au moyen de l’oxygène de l’acide urique dissous dans la potasse, est un autre exemple de ces réactions où 1 acide urique conserve la totalité

de son azote, et, dans ce cas, de son carbone.

Lorsqu’on chauffe à sec à 100° des urates neutres ou basiques de plomb ou d’argent avec de l’iodure de méthyle, on obtient divers acides uriques méthylés : deux acides monométhylés C4HJ(CIP)Az403 et un acide diméthylé C5IP(ClI3)2Az403. On sépare les deux acides monométhylés en faisant bouillir le produit privé de plomb avec de l’ammoniaque tant que l’odeur de cette dernière persiste. L’acide diméthvlé seul se précipite. On connaît aussi un acide triméthylurique et un acide tétraméthyl urique C5(CH5)4Az40\ Nous tirerons parti tout à l’heure de ces observations, dues à E. Fischer, pour établir la constitu-

tion de l’acide urique.

Urates. — L’acide urique donne des urates neutres et des urates acides en s’unissant aux bases. Les urates neutres de potassium, de sodium et de lithium sont seuls solubles ; l’urate d’ammonium n’existe pas. Les autres urates neutres sont insolubles. Les urates acides de potassium, sodium et ammonium sont peu solubles; les urates terreux sont très peu solubles. Les autres tout à fait insolubles dans l’eau.

Les urates et l’acide urique, même mêlés à beaucoup d impuretés, sc reconnaissent facilement : 1° Par la faible solubilité de l’acide urique que les acides les moins énergiques précipitent de ses solutions alcalines, et qui sous le microscope forme des cristaux caractéristiques (p. 206): 2° Par la réaction de la mureodde : si l’on prend le produit que 1 on soupçonne être de l’acide urique ou contenir un urate, et que dans une petite capsule de porcelaine on le chauffe avec un peu d’acide azotique, il se dégage des-vapeurs nitreuses et il reste un résidu rougeâtre qui se colore en beau pourpre lorsqu’on le soumet à l’action de ammoniaque très étendue. C’est le purpurale d ammonium ou murexide dont la production caractérise

l’acide urique. ?

Urates. — Urate d'ammoniaque. — Il n’y a pas de

sel neutre. L 'urate acide répond à C‘H (AzlP)AzvO’. se dissout à 25° dans 1 600 fois son volume d eau. On le rencontre dans les excréments des reptiles et des oiseaux. Il forme dans les urines fébriles des sédiments puheiu lents, amorphes, grumeleux (0g. 19). - Vurate neutre de potassium.

Fig. 19. — Urate acitle d’ammoniaque.

Fig. 20. — Groupe de cristaux d’urate d’ammoniaque cristallisé de l’eau bouillante.

C*H*K*Az403 est soluble dans 44 parties d’eau froide. Il attire l’acide carbonique de l’air qui le décompose. L ’urate acide CsH3KAz403 se prépare en traitant l’urate neutre

par l’acide carbonique; il se </,"/'/■/ v- -/■

dépose en flocons. 11 se dissout dans 75 parties d’eau bouillante et 800 d’eau froide ; sa •solution est neutre; le sel ammoniac la précipite. — L ’urate neutre de sodium C5H2Na2Az403 est en mamelons solubles dans 77 parties d’eau froide et 75 d’eau bouillante. L’acide carbonique, même celui de l’air, le transforme en urate acide 1 C'H’NaAz'O1, formé de mamelons et groupés en étoiles (fig. 21) solubles dans I 200 parties d’eau à 15" et dans 125 p. d’eau bouillante. Sa solution est précipitée par les bicarbonates alcalins, ainsi que par les sels de baryum et d’argent.

Cet urate acide se rencontre souvent dans les • sédiments urinaires sous forme de sphéroïdes ou de glomérules hérissés d’aiguilles, groupées autour d’un centre (fig. 21). — V urate de calcium neutre C5H2CaAz403 se dissout dans 1500 parties d’eau froide. L’urate acide (C0M°Àz4O)2Ca , 2 IPO se prépare en versant du chlorure calcique dans l’urate acide de potassium. Il exige 605 parties d’eau froide pour se dissoudre. Ses. aiguilles groupées en mamelons se rencontrent souvent dans les calculs urinaires.

Synthèse et fsomérics de l’acide urique. — HorbaCZeWskl a réalisé la synthèse totale de l’acide urique en chauffant à 250°, par portions de quelques décigrammes seulement à la fois, un mélange de glycoeolle et d’urée jusqu’à ce que la masse fondue se colore en jaune et devienne trouble. 11 est arrivé plus tard au même but en chauffant un mélange d’amide trichlorolactique et d’urée (Bull. Soc. chim.,1 LVIII, 668):

C3H4Cl3Az02 + 2 CH4Az20 = I120 + HCl + AzIPCl + C5H4Az403

Arnide trichlorolactique. Urée. Acide urique.

On obtient ainsi 15 pour 100 de la quantité théorique d’acide urique.

La synthèse par le glycoeolle s’exprime par l’équation :

C3H5Az03 + 5 CU4Az20 = 2IHO + 5AzIl3 + C«II4Az4Û3.

A. Gautier. — Chimie biologique.

Fig. 21. — Urate acide de soude.

a, aiguilles groupées ; b, masses sphériques.

c210 SÉRIE URIQUE.

Dans les deux cas, pour séparer l’acide urique, on reprend la masse fondue par l’eau alcaline, on ajoute un excès de sel ammoniac et d’ammoniaque et l’on précipite l’acide par un mélange de mixture magnésienne et de nitrate d’argent ammoniacal. L’urale d’argent est décomposé par l’acide nitrique étendu. Le précipité argentique lavé à l’eau ammoniacale est décomposé par le sulfure de potassium qui donne du sulfure d’argent et de l’urate de potassium ; on filtre, on acidulé d’acide chlorhydrique et l’on concentre; l’acide urique se précipite.

On avait déjà tenté de préparer l’acide urique par d’autres moyens ;

ils avaient donné les acides suivants :

(a) Acide iso-urique C3H4Az403. Môlder a obtenu cet isomère en

faisant bouillir Yalloxantine C‘II‘Az’0' (Voir plus loin) avec la cyana-

mide. L’on a :

C8lI4Az407 + Az=C- AzII2

Alloxantine. Cyanamide.

C5H4Az403 -f C4H2Az204

Acide Alloxane.

iso-urique.

Il est très peu soluble dans l’eau. Les acides le séparent cà l état aélatineux de ses solutions alcalines. 11 précipite en noir par le nitrate

d’argent. .

(b). Acide pseudo-urique C3HcAz404. Cet acide diffère de 1 acide urique

par IDO en plus. On l’obtient en traitant la murexide ou l’uramile C4H3Az503 (Voir p. 222) en solution concentrée par le cyanate de potassium (. Baeyer ). L’acide chlorhydrique précipite du mélange l’acide pseudo-urique sous forme d’une poudre cristalline C°IiaKAz404,II 0. se forme suivant l’équation :

C4II5Az303 + COAzII = C5H6Az404

Uramile. Acide Acide

cyanique. pseudo-urique.

Constitution de meidc urinuc. - On a vu plus haut que l’acide urique se dédouble par simple hydratation en acide dialurique et uree. Or l’acide dialurique donnant à son tour en s’hydratant de 1 uree et de l'acide tartronique, COU -CH . OH-CO'H, ne saurait avoir que la consti-

tution :

/ AzH -CO \ Cü N AzII -CO/

Cil. OU

Cet acide dialurique dont nous venons de fixer la structure provenan lui-même de l’acide urique par hydratation et formation simultanée d’urée, on conçoit qu’il pourrait réciproquement donner 1 acide urique par une réaction inverse, ce qu’explique bien le schéma suivant :

'AzII-CO

CO' Cil - IOH'Tu! AzII - C 1 0 -Tl*] Az

xAzfI-CO

Acide dialurique. Urée.

/AzII - CO / i

2H*0 + CO CH-AzIT-C=Az

xAzII-CO

Acide urique.

La constitution si bien établie de l’acide dialurique, rapprochée de cette simple constatation que l’acide urique donne en s’hydratant l’acide dialurique et l’urée, suffit donc pour établir la structure de l’acide urique, structure qui va nous rendre compte de toutes les propriétés de ces corps : En effet : 1° Elle explique son acidité et sa bibasicité, les deux atomes H des 2 AzII compris entre deux CO étant toujours doués d’aptitudes basiques.

2° Elle montre que deux autres atomes d’hydrogène, l’un celui du CH placé entre les 2CO (en CO-CII-CO), l’autre appartenant au groupe AzII uni au cyanogène CAz, puissent être remplacés par des groupes CH3, d’où les 4 dérivés méthylés de l’acide urique obtenus par E. Fischer.

5° Elle explique aussi très facilement la synthèse de l’acide urique par l’amide trichlorolacticjue et l’urée :

CO

AzII II

CO . AzH*