GÉNÉRATION DU TYPE ACICE

ÎDComplet un volume d'oxygène égal nu volume d'hydrogène qui manque à ce Corbure. Peut-être cette méthode engendrera-t-elle des acides isomériques avec ceux qui résultent de l'application de la première méthode.

Il est un genre d'acides particuliers qui doivent être encore signalés ici. Ce sont ceux dont la formation résulte de deux effets juxtaposés, savoir : une substitution d'une partie de l'hydrogène par un égal volume de vapeur d'eau, dans un carbure, et une substitution simultanée d'une autre partie de l'hydrogène par un égal volume d'oxygène. De là résultent des corps à fonction mixte, capables de jouer le rôle d'acides dans certaines réactions, et le rôle d'alcools dans d'autres réactions; souvent, même, ils jouent les deux lôles à la fois.

Tel e^t, par exemple, l'acide lactique, C^H^O% en tant que dérivé de l'hydrure de propylène, C'H*, par une hvdratation et une oxydation simultanées :

Hydrure de propvlène C^HMH^Ji'H^)

Acide laclique C^H^H^O^KO*)

Ces tvpes mixtes peuvent être obtenus, en effet, en vertu d'une -ïénération expérimentale conforme à leur 2:énération théorique. Il suffit de remplacer d'abord dans un carbure, tel que C^H*, 8, 12 volumes, etc., d'hydrogène par 8, 12 volumes, etc., de vapeur d'eau, c'est-à-dire de former un alcool polyatomique, tel queC^H^'H-Q-; H-Q-), par exemple; on oxyde ensuite ces alcools, c'est-à-dire que l'on y remplace une partie de l'hydrogène par un volume égal d'oxvgène. C'est ainsi que l'on parvient à former l'adde lactique, C^H" H^O-j (0\.

On peut encore suivre une marche inverse, c'est-à-dire remplacer d'abord dans un carbure 4 volumes d'hydro-

(;l->f:n\Ti()> di rvi'f aldéhyiif. ^qg

gène par \ volunies (roxvi^ène i géiiéi-alion des acides normaux y : ainsi CMI'iir^j deviendra Cni^^jO'). Puis on remplacera dans ce premier acide 4 volumes d'hydrogène par 4 volumes d'acide chiorhydrique. C^H^ (HCl j (0*) et ceux-ci par 4 volumes de vapeur d'eau Cni''(H-0')(0*)

Nous nous sommes étendus sur les trois types carbure, alcool et acide, parce que ce sont les trois types simples et fondamentaux : ceux dont il nous reste à parler sont en réalité des types dérivés, les uns mixtes, les autres complexes, mais qui se déduisent des précédents, au point de vue de la théorie comme de l'expérience.

Soit maintenant le quatrième type, le type aldéhyde.

Les aldéhydes possèdent des propriétés mixtes qui se déduisent de leur génération expérimentale : ce sont des alcools incomplets, dérivés des alcools normaux eu veiiu d'une perte d'hydrogène opérée sans substitution.

Telle est la relation entre l'alcool ordinaire et l'aldéhvde correspondant

C4 Hi 02 = Ci Ili ( H2 02 ) — H^•

généralement à tout alcool monoatomique répond un aldéhyde

à tout alcool diatomique

répondent deux aldéhydes

Çtn JI2..-4 ( H2 02 ) ( H2 02 ) - H2, C2« H2—4 ( H2 02 ) ( 112 02 ) — 2 \\t^

etc.

Ces relations expriment à la fois la génération théo-

5oO GÉNÉRATION T)t' TYPE ALDÉHYDE.

riqiie des aldéhydes et leur généralioîi expérimentale. Elles représentent également leurs propriétés, car elles font voir que les aldéhydes doivent éprouver deux ordres de réactions, savoir :

i" Des réactions par substitution, analogues à celles des alcools et opérées entre un volume de vapeur d'eau et un volume égal d'un acide, d'un alcool, etc., quelconque.

2" Des réactions par addition. En vertu de ces réactions un volume d'alcool, d'hydrogène, d'un acide quelconque, etc., égal au volume de l'hydrogène éliminé lors de la formation des aldéhydes, peut être fixé directement sur ces mêmes aldéhydes.

Le plus souvent ces deux ordres de réactions s'accomplissent à la fois. Les composés auxquels elles donnent naissance sont formés par l'union d'un équivalent d'aldéhvùe et de 2 équivalents d'acide, d'alcool, etc., cette union ayant produit l'élimination d'un volume de vapeur d'eau égal seulement à la moitié du volume gazeux qui se fixe au même moment sur la molécule de l'aldéhyde.

J'attache quelque importance à ces déductions. En effet, jusqu'ici les propriétés des aldéhydes et surtout leur caractère diatomique apparent ont été l'écueil de la plupart des classifications. Ce caractère est surtout difficile à comprendre, lorsqu'on rapporte les aldéhydes à un type fictif, tel que le type hydrogène, comme on le fait communément. Mais la conception qui précède lève, je crois, ces difficultés.

Pour compléter ce qui concerne la génération des aldéhydes, il faudrait encore parler des types mixtes, capables de jouer à la fois le rôle d'un aldéhyde et le rôle d'un acide ou d'un alcool : je pense qu'il me suffira de les signaler.

GÉNÉRATtON DU TYPE ÉÏIIER. 5o I

Le type ètlier irolTre aiiciiiR' tlil'ticulté. Les étliers peuvent, en elTel, être déduits lliéoriquenient des earbures, un volume d'hydroi^ène étant substitué par un volume éi^al d'un aeide ou d'un aleool ([uelconquc. On peut encore les déduire des alcools, en rempla(:ant un volume de vapeur d'eau par un volume égal d'un aeide ou d'un alcool quelconque. C'est ce que montrent les formules suivantes :

Carbure. . CiH^H^). Alcool... CiHi(I1202).

Élher formiqiie <:>\\'^{C-\V- ()''),

Élher mélhylélhylique.. CUlMCMliO^).

De même les éthers polyatomiques.

Carbure. CGH2(ir2)(IP) (IP). Alcool. (\^W[Wir-){Wi>r')[WQr-).

Trlsléarine (:^W[0^ ipeoi) (C3« W^ Qi) (C^c H3g Qi),

Trlélliyline C6I12(C4I16 02)(CiH6 02)(CHlc02),

Acéloclilorliydro-

bromhydrine... C6H2(GiHiOi)(lICl)(HBr), Élhyldichlorhy-

d'rine C« 112(11 Cl) (H Cl) [OWQt'^).

Remarquons aussi qu'au lieu de remplacer dans les alcools polyatomiques la totalité de l'eau, on peut remplacer une partie seulement de la vapeur d'eau par un volume égal de vapeur acide ou alcoolique :

Monacéline C^ H^ (C^ H^ 0*) (IP 0^ ) (IP 02),

Acélochlorhydrlne C6H2(CiHiOi)(HCl)(H2 02).

Ces derniers composés conservent une fraction de propriétés alcooliques, correspondante à l'eau qui subsiste dans leur constitution.

Enfin on peut dériver de cette dernière classe d'éthers, un groupe spécial de composés incomplets, en éliminant une partie de l'eau sans substitution.

Soî GÉNÉRATION DU TYPE ALCALI.

Dans tous ces phénomènes, la génération théorique des étiiers et leur génération effective se confondent.

Le type alcali est également facile à concevoir et à former. Il peut être obtenu en substituant 4» ^■t '2 volumes (l'hydrogène par 4» ^» '^ volumes de gaz ammoniac, dans les carbures d'hydrogène :

C6H6(AzlI3),

CCHi(AzlP)(AzïF),

C6H2(AzH3)(AzH3)(AzH3),

On peut encore envisager ce type comme dérivé de la substitution de 4, 8, \i volumes de vapeur d'eau dans les alcools par le môme volume d'ammoniaque. Dans tous les cas, les propriétés fondamentales du type alcali doivent être déduites de celles de l'ammoniaque ; mais ce développement nous entraînerait trop loin. Il suffira de montrer ici l'accord qui existe ;entre la génération effective et la génération théorique des alcalis.

Pour obtenii' la mélhylammine C^H^(AzH^)

par voie d'expérience, avec le formène, il suffit de remplacer directement 4 volumes d'hydrogène du formène C-H^(H^)

par 4 volumes d'acide chlorhydrique. . . C^H^(HCl), puis cet hydracide par un volume égal

d'ammoniaque C^H^(AzH')

en prenant l'alcool méthylique comme

origine C=H-(H=0^).

On remplacera, à l'aide d'une expérience directe, 4 volumes de vapeur d'eau par 4 volumes d'hydracide, puis cet hydracide par un volume égal d'ammoniaque.

Signalons en passant les types mixtes, formés par deux réactions simultanées, savoir: une réaction génératrice d'alcali et une réaction génératrice d'alcool, d'acide ou d'aldéhvde.

GÉ>ÉRAT10N DU IVl'E RADICAL COMPOSÉ ET DU TYPE AMIDE. 5o3

Le type radical composé répond en théorie à la substitution de l'hydrogcMie dans les carbures par un volume éi!;;d d'un livdrurc nu''talli(|ue. Ainsi le formène et l'iiydiure il'arsenic engendrent l'arseniniétbyle

CMl^Ii-); CM12(AsIP).

Cette substilulion s'effectue en effet expérimentalement avec certains liydrures, tels que l'hydrure telluriquc : il suffit de remplacer l'hydrogène du carbure par un hydracide, celui-ci par de l'eau, l'eau enfin par l'hydrure métallique.

31ais en général, pour procéder à la génération expérimentale des radicaux composés, on remplace l'hydrure (qui d'ailleurs n'existe pas tt^ujours réellement) par un corps équivalent, tel qu'un alliage du métal avec le sodium. On fait agir cet alliage sur un élher iodhydrique, c'està-dire sur un dérivé régulier du carbure fondamental.

Au point (le vue que nous présentons ici, le type radical métallique se rapproche du type ammoniaque; mais à d'autres égards, c'est un type incomplet, dont l'étude nous entraînerait hors de notre sujet.

Le type amkle représente à la fois une fonction complexe et un type incomplet. Il ne dérive pas directement des carbures; mais il dérive, en théorie comme en pratique, des acides, ou plus exactement des sels ammoniacaux, privés de /|, 8, etc., volumes de vapeur d'eau. De là résultent les amides normaux, les nitriles, etc.

Les amides normaux pourraient encore être envisagés comme produits par la substitution de l'ammoniaque à la vapeur d'eau dans les acides. Cette définition représente en effet leur génération; cependant elle me paraît moins exacte, parce qu'elle les assimile à des composés complets.

Telle est la génération théorique des principaux types

5o4 TABLEAU DES MÉTAMORPHOSES DES COMPOSÉS HYDROCARBONÉS.

organiques. On voit que cette génération peut être présentée sans recourir à des types fictifs ou à des radicaux hypothétiques. En effet, nous avons réussi à la développer en envisageant uniquement des corps qui existent réellement, et en prenant comme types les fonctions mêmes qui caractérisent la Chimie organique : la génération théorique ainsi présentée concorde exactement avec la génération effective. Suivant qu'on se place à l'un ou à l'autre point de vue pour embrasser la science, chacune de ces générations peut être regardée comme le développement et la conséquence de l'autre.

Dans ce qui précède nous avons insisté surtout sur les composés que l'on obtient par une première série de transformations à l'aide des carbures d'hydrogène; ce sont les plus importants : mais il est essentiel de dire qu'ils ne comprennent pas le cadre entier des substances organiques. Ces premiers composés peuvent être regardés à leur tour comme de nouveaux points de départ pour la formation de composés d'un ordre plus compliqué. Pour concevoir la formation de ces nouveaux corps et leur dérivation régulière, laquelle se développe pour ainsi dire sans limites, il faut envisager les métamorphoses des composés hydrocarbonés dans toute leur généralité. En effet, les principes organiques sont susceptibles de deux ordres de réactions : les unes résultent de leur fonction et sont précisées par les considérations qui précèdent et par leurs conséquences; les autres se rattachent simplement à la composition et a la formule élémentaire des principes organiques, en tant que corps hydrogénés ou oxygénés, dérivés de certains autres corps oxygénés ou hydrogénés. A ce point de vue, plus général que la fonction, nous distinguerons trois ordres de phénomènes, savoir : les additions, les éliminations et les substitutions.

RÉACTUINS J'.VU ADDITION. 5o5

Commençons par les additions. Elles s'appliquent essentiellement aux eorps incomplets, e'est-à-diie lormés au moyen des composés complets, par simple élimination d'hydrogène, d'eau, etc. Réciproquement un corps incomplet peut s'unir de nouveau, et par addition pure et simple, à un corps quelconque, simple ou composé, complet ou incomplet, pourvu que le volume gazeux du corps additionnel soit égal au volume gazeux du corps éliminé primilivement.

Tel est le cas de l'éthylène, par exemple. C'est un corps incomplet, que l'on peut dériver soit du carbure C*H', par élimination d'hydrogène. . C^H** — H'" soit de l'alcool, C^H^O", par élimination d'eau C^H^O^-IPO-^

En raison de cette génération, l'éthylène est susceptible de fixer un égal volume d'hydrogène, de chlore, de brome :

OmW-, Cm''C12; CiRiBr^;

d'oxygène :

C4Hi(0i);

d'acide chlorhydrique, d'acide bromhydrique, etc. :

C4HMI1C1); CiHi(IIBr);

de vapeur d'eau :

C4Hi(H202);

de vapeur d'alcool, d'acide acétique :

CiHMCiH602); CiH4(CiHi04);

et généralement de s'unir avec un corps quelconque, pourvu que le volume gazeux de ce corps demeure toujours égal au volume d'hydrogène (ou d'eau), primitivement éliminé dans la Ibrmation de l'éthylène.

Les composés complets sont eux-mêmes susceptibles

5o6 RÉACTIONS PAR ÉLIMINATION.

(Je se prêter à des réactions par addition; c'est à la condition d'agir sur des composés incomplets, qu'ils viennent compléter. Mais deux composés complets, définis par les formules génératrices que nous avons développées tout à l'heure, c'est-à-dire dérivés du formëne par substitution équivalente, ne peuvent être ajoutés l'un à l'autre, sans qu'il y ait élimination d'éléments. Au contraire, les deux autres ordres de réactions générales, c'est-à-dire les réactions par élimination et les réactions par substitution, sont communes aux composés complets et aux composés incomplets.

Par le fait d'une élimination, un composé quelconque renfermant de l'hydrogène peut perdre 4» 8, 12 volumes d'hydrogène sans rien gagner : il engendre ainsi des composés incomplets.

De même un composé qui renferme de l'hydrogène et de l'oxygène peut perdre 4> 8. 12 volumes de vapeur d'eau, sans rien gagner; de là encore des composés incomplets. Tout ceci est facile à concevoir.

Soient enfin les substitutions. Un composé hydrogéné quelconque peut être modifié par substitution : 2, 4, G, 8 volumes d'hydrogène seront remplacés par le même volume de chlore, par exemple; ou bien [\, 8, 12, etc., volumes d'hydrogène seront remplacés par le même volume d'oxygène, de soufre, d'acide chlorhydrique, de vapeur d'eau, d'alcool, d'acide acétique, d'ammoniaque; ou bien encore une substitution analogue aura lieu sur la vapeur d'eau, etc.

Le caractère des dérivés formés par addition, élimination, substitution, peut être prévu eu général, en tenant compte à la fois de la réaction qui s'est opérée et de la fonction du composé complet qui constitue le générateur, ou duquel ce générateur dérive. Car c'est tou-

RÉ.vcTiONS r\n çibstitition. 5o7

jours à un composa coinplcl (ju'il faut rcnjoiUcr pour rxpliqucr la fonclion des dérives. En général, la substitution (le l'oxygène a l'iiydrogène produit des acides; celle de l'eau à rhydiocrnc eui'-endrc des alcools; celle de l'animonia(jue à riivdtogène développe des alcalis, etc., etc. Mais le développement de ces idées nous conduirait trop loin; il sut'tit d'en avoir signalé le principe.

Voilà le tableau théorique des métamorphoses des matières organiques, envisagées dans leur ensemble et indépendamment de leur fonction. Toutes ces métamorphoses peuvent être réalisées expérimentalement par une application convenable des méthodes générales que nous avons développées dans le cours de cette année, lorsque nous avons étudié la formation et les réactions des carbures d'hydrogène.

Cependant une réserve est ici indispensable. Ce tableau représente l'ensemble des métamorphoses que l'on rencontre en Chimie organique; mais il ne faudrait pas croire que la totalité de ces métamorphoses puisse toujours être réalisée sur un composé quelconque. Loin de là, aucun ne les présente toutes réunies. Les seuls composés qui puissent subir à la fois la plupart d'entre elles sont les carbures d'hydrogène, c'est-à-dire les composés formés de deux éléments, ce qui leur communique une stabilité exceptionnelle. En opérant sur les autres corps, on rencontre à chaque instant des conditions de stabilité, qui s'opposent à l'exécution régulière de telle ou telle métamorphose : prévue en théorie, elle ne peut s'effectuer en pratique, soit en raison de l'énergie trop grande des agents employés, soit même, et le plus souvent, en raison de quelque incompatibilité absolue, qu'une connaissance plus approfondie de la mécanique chimique permettrait sans doute de prévoir et de détiniravec certitude.

5o8 FORMULES GÉNÉRALES DES RÉACTIONS SYNTHÉTIQUES.

C'est à ce point de vue que les notions relatives aux fonctions chimiques prennent un carrictëre plus précis, comme propres à établir quel est le système général des réactions qu'il est facile d'effectuer directement sur un composé déterminé.

Plaçons-nous maintenant à un point de vue opposé à celui que nous venons de développer. Au lieu d'envisager l'ensemble des composés organiques et le tableau systématique de leurs métamorphoses, cherchons quelle marche il convient d'adopter, toutes les fois que l'on se propose d'opérer une synthèse particulière. Déduisons en un mot des généralités qui précèdent les principes et les règles qu'il faut suivre pour mettre en équation les problèmes de synthèse organique.

Les réactions synthétiques peuvent se résumer dans trois formules générales, savoir :

)" Le cycle des substitutions équivalentes;

1° Le cycle des additions ou des soustractions d'éléments;

3° Le cycle des homologues.

Ces trois formules ont un caractère commun : toutes trois consistent à établir un cercle défini de réactions, par lequel on revient au point de départ, après avoir passé par un certain nombre de transformations. Toutes les fois qu'une réaction a été opérée par voie d'analyse, ou par voie de synthèse, ou de toute autre manière, on doit chercher à produire la réaction réciproque, c'està-dire à revenir du produit transformé au produit primitif. En un mot, à tout problème direct que l'on vient de résoudre, il faut opposer aussitôt le problème inverse : la science n'est complète qu'à cette condition. Tel sera donc le caractère t^énéral de nos méthodes et de nos for-

CYCLE DES SLUSTITLTIONS ÉQUIVALENTES. 5oi)

milles. Kntrons maintenaiU dans quelques détails sur chaL'une d'elles elsur ses appliealions.

i" Le cycle des substitutions équivalentes a pour bul, étant donné un corps, de remplacer à volonté les divers éléments qu'il renferme, à l'exception du carbone, par d'autres éléments en proportion équivalente. Il s'agit, par exemple, de remplacer l'hydrogène par le chlore;, le brome, l'oxygène, le soufre, un métal, ou tout autre corps; on doit également se proposer de remplacer l'oxygène parle chlore, le brome, l'hydrogène, un métal, etc. Remarquons d'ailleurs que nous parlons ici, non de l'équivalence entre les volumes gazeux, mais de l'équivalence entre les poids des corps qui se substituent les uns aux autres.

Citons un cas particulier : soit le formène, C-II', dans ce corps nous voulons remplacer l'hydrogène par l'oxygène, par le chlore, par le soufre, de façon à obtenir la série suivante des corps écjuivalents :

formène C-H*

acide carbonique C-0''

sulfure de carbone G^S*

chlorure de carbone C-Cl'

Nous chercherons ensuite à résoudre les problèmes inverses, c'est-à-dire à régénérer le formène avec chacun des produits de sa métamorphose. Nous pourrons encore nous proposer l'objet suivant : étant donné l'un de ces corps, obtenir tous les autres.

Pour échanger dans le formène l'hydrogène contre l'oxygène, c'est-à-dire pour obtenir l'acide carbonique, il suffirait de brûler le formène. Mais ce procédé est peu convenable au point de vue théorique, attendu qu'il ne représente pas une méthode générale, applicable à tous les corps hydrogénés. La méthode générale consiste à

5lO CYCLE

prendre eomnie intermédiaires ies combinaisons chlorées. On peut, en effet, dans toute combinaison hydrogénée, substituer le chlore à l'hydrogène peu à peu, et par équivalents successifs : il suffit de faire agir directement le chlore sur le composé hydrogéné, avec le concours de la lumière.

Nous préparerons ainsi les composés suivants :

formène monocbloré C-HM^l

formène bicbloré C-H-Cl"

formène trichloré C'HCP

formène quadrichloré ou chlorure de carbone. C"CP

Cette série de corps obtenue, soumettons chacun d'eux à l'action des alcalis ou de certains oxydes métalliques, nous réussirons à remplacer le cblore par l'oxygène, de façon à obtenir un composé oxygéné correspondant.

Ainsi le formène monochloré se changera en alcool

méthylique C-H^O,nO

le formène bicbloré devrait fournir l'aldéhyde méthylique, encore inconnu. ... C-H-Qle formène trichloré engendrera l'acide for-

mique C?IiO',HO

enfin le formène quadrichloré donnera naissance à l'acide carbonique C-O'

Au lieu d'employer un oxyde, faisons agir un sulfure, nous remplacerons le chlore par le soufre et nous obtiendrons les composés sulfurés correspondants aux composés chlorés.

Voilà donc les composés chlorurés, oxygénés, sulfurés, etc., préparés au moyen d'un composé hydrogéné, el par substitution équivalente. On remarquera seulement que le chlore remplace l'hydrogène dans le formène purement et simplement; tandis que la substitution de l'oxygène à l'hydrogène est souvent accompagnée par la

ni:S SIBSTITITIONS ÉQUIVALENTES. 5l I

fixation des éléments de l'eau. Cette fixation répond à la fonction alcoolique ou à la fonction acide du composé résultant; elle est proporlionnello soit à l'atomicité des alcools, soit à la basicité des acides. Nous avons dû la siffna- 1er, mais ce n'est pas ici le lieu de s'étendre sur ce point.

Pour compléter notre cycle, il reste à renverser les réactions précédentes, c'es!-a-dire à régénérer avec ces corps oxygénés, chlorurés, etc., le composé hydrogéné correspondant, je veux dire le formène. Ce point mérite toute notre attention.

Supposons d'abord, ce qui est le cas le plus simple, que l'on veuille reproduire le formène au moyen des composés chlorés. On y réussira par l'action de l'hydrogène libre ou naissant. L'hydrogène libre réagit en effet à une température élevée sur la vapeur de ces divers composés chlorurés; en faisant passer, par exemple, les deux corps à travers un tube de porcelaine chauffé à une température inférieure au rouge, l'hydrogène déplace le chlore, et se substitue à lui, avec production simultanée d'acide chlorhydrique. Le formène se trouve ainsi régénéré.

L'hydrogène naissant produit des résultats analogues, mais avec plus de difficultés et par des degrés successifs. Si l'on traite le clilorure de carbone par l'amalgame de sodium, en présence de l'eau, on obtient du chloroforme C'HCl''. Mais on ne peut guère aller plus loin par ce procédé, bien que le contraire ait été affirmé. Ce qui a donné lieu à une illusion, dans cette circonstance, c'est le mélange des vapeurs du chloroforme avec l'excès d'hydrogène. On parvient cependant à opérer la réduction complète par une autre méthode : il suffit de chauffer les corps chlorurés à i^^ degrés, dans un tube scellé, avec de l'eau, du cuivre, et de l'iodure de potassium. L'action résulte encore ici de l'hydrogène naissant.

5l2 CYCLK DES SUBSTITUTIONS EQUIVALENTES.

Adressons-nous maintenant au composé oxygéné, et cherclions à reproduire le formène. Ce problème est plus difficile que la métamorphose du composé chloré. Il l'est surtout dans la circonstance actuelle, l'acide carijonique étant exlrêmement stable, et le formène l'étant beaucoup moins. Cependant nous avons établi comment on parvient à effectuer cette réduction fondamentale. On l'opère par deux degrés : on désoxyde d'abord l'acide carbonique, de façon à ramener cet acide à l'état d'oxyde de carbone, puis d'acide formique, c'est-à-dire d'un acide renfermant toujours la même quantité de carbone, mais moins d'oxygène que les carbonates. L'acide formique, à son tou" soumis à une action réductrice, telle que celles qui ont lieu dans la distillation sèche, reproduit enfin le formène. La transformation d'un composé oxygéné en un composé hydrogéné équivalent est moins difficile à réaliser dans la plupart des circonstances, que lorsqu'il s'agit de la transformation de l'acide carbonique en gaz des marais. On y parvient, entre autres, par le procédé suivant qui constitue une méthode générale : on remplace l'oxygène par le chlore, à l'aide d'un chlorure de phosphore; puis on substitue l'hydrogène au chlore, en faisant intervenir l'hydrogène naissant.

D'après ces résultats, il demeure établi en principe que l'on peut revenir d'un composé oxygéné au composé hydrogéné qui l'a fourni.

Sagit-il, enfin, d'un composé sulfuré, du sulfure de carbone, par exemple? Il est possible en général de retourner au composé hydrogéné correspondant, en remplaçant le soufre par l'hydrogène naissant. C'est ainsi que nous avons changé directement le sulfure de carbone, C'-'S*, en formène, C^H*.

Si ce genre de substitution ne réussissait pas immédia-

CYCLE DES ADDITIONS ET SOISTRACTIONS d'ÉLÉSIENTS. 5i3

tomont, on pouirait en tout état de canse remplacer le soufre par le chlore, à l'aide du perchlorurc de phosphore, suivant un mécanisme pareil à celui qui nous a permis de remplacer l'oxygène par le chlore. 11 suffirait ensuite, comme précédemment, de remplacer le chlore par l'hydrogène. En résumé, nous pouvons donc formuler en principe la possihilité d'effectuer sur un composé quelconque le cycle des suhstitutions équivalentes.

2° Le cycle des additions et des soustractions d' cléments consiste, étant donné un corps, à lui ajouter ou à lui enlever de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'azote, etc. ' Etablissons d'abord ce cycle pour l'hydrogène.

Pour procéder par voie d'addition, il faut partir d'un composé incomplet. Soit, par exemple, l'acétylène, (]''H- : nous avons montré comment, par des additions successives d'hydrogène, on peut transformer ce corps en éthylène, C^H', et en hydrure d'éthylène, C'H^ Réciproquement on peut, avec ces deux derniers corps, compléter le cycle, c'est-à-dire opérer par soustraction d'éléments, enlever de l'hydrogène et revenir d'abord à l'éthylène, puis à l'acétylène.

La première partie du problème a été résolue en se servant de l'hydrogène naissant : nous l'avons fait agir non sur l'acétylène libre, mais sur l'acétylène combiné à un métal, c'est-à-dire sur l'acétylure cuivreux, nous avons obtenu ainsi l'éthylène, CIV, en vertu d'une première addition. Pour pousser jusqu'au bout l'hydrogénat on, nous avons combiné l'éthylène avec le brome (ou avec l'iode), de façon à préparer un composé C*H^Br-, équivalent à l'hydrure C*H\ que nous nous proposions d'obtenir. Ce bromure nous a ramenés au problème des substitutions équivalentes, déjà traité précédemment. Nous avons montré, en effet, comment ce

5l4 CYCLE DES ADDITIONS

corps échange son brome contre de riiydrogène, sous certaines influences comparables à celle de l'hydrogène naissant.

Il faut maintenant résoudre les questions inverses, c'est-à-dire éliminer l'hydrogène que nous avons fixé tout à l'heure.

Les composés chlorés vont encore nous servir d'intermédiaires. En effet, en faisant agir le chlore sur l'hydrure d'éthylène, C''H\ on obtient l'éther chlorhydrique, C^HM^l. Cet éther, soumis soit à l'influence de la chaleur, soit a divers autres artifices, perd de l'acide chlorhydrique, HCl, et engendre l'élliylène, C*H\

L'éthylène à son tour peut reproduire Tacétylène, C*H^ : on enlève l'hydrogène excédant, soit par la chaleur, soit en vertu d'un artifice analogue au précédent. Il suffit, par exemple, de traiter l'éthylène par le brome, de façon à obtenir le corps équivalent C^H'Br, puis d'enlever à ce dernier l'acide bromhydrique :

CiII^Br = Ciir-+HBr.

Vous vovez comment le chlore et le brome nous servent à volonté, soit pour fixer l'hydrogène sur un carbure, soit pour enlever l'hydrogène à un carbure.

Ce que nous venons d'établir pour l'hydrogène pourrait être également exécuté pour l'oxygène. Nous pouvons, par exemple, ajouter de l'oxygène à l'aldéhyde, de façon à obtenir l'acide acétique :

CiHiO'-H-02 = C4H4 0i.

Avec l'acide acétique, nous pouvons préparer encore, par une nouvelle addition d'oxygène, l'acide oxvacétique :

i:t soi sTn.\f:Ti()NS d'éléments. 5i5

La conil)inaison de l'alch'liyde avec l'oxygène s'exécute ilirectement, celle de l'acide acétique avec l'oxygriie a lieu en prenant un corps chloré comme intermédiaire. En effet, on transforme d'abord l'acide acétique en acide monochloracétique, C*H'CIO\ leqiiel se transforme ensuite en acide oxyacétique, C^HH)" :

cupci 0'^ - iici + nuy- = ow^o^.

Toutes ces oxydations peuvent être renversées, c'est-àdire que l'on peut ôter à volonté l'oxygène à un composé organique. Ainsi l'acide oxyacétique, C'H'O*, traité p;'.r le perchlorure de phosphore, PCP, échange une partie de son oxygène contre du chlore, et fournit le chlorure C*ir'CIO\ Ce chlorure, traité ensuite par l'hydrogène naissant, régénère l'acide acétique :

CiH3C10i-hIP = CiIliOi+HCl.

Voilà une première réduction.

Continuons à appliquer la même méthode : l'acide acétique, C^H'0% HO, soumis à l'influence du perchlorure de phosphore, échange à son tour de l'oxygène contre du chlore, et se ti'ansforme en chlorure acétique, C* H^Cl 0"-. Traitons maintenant ce chlorure par l'hydrogène naissant, dans des conditions convenableset nous reproduirons l'aldéhyde, C^H^O". Nous savons encore réduire l'acide acétique en aldéhyde par d'autres procédés. Dans tous les cas, le cycle entre l'aldéhyde, l'acide acétique et l'acide oxyacétique se trouve entièrement parcouru.

Nous pourrons arriver à des résultats semblables pour le soufre, mais je n'insiste pas.

La fixation de l'azote est plus intéressante; mais le

i;lb CYCLE DES KOMOLOGLES.

temps nous manque également pour la développer. Bornons-nous à dire qu'elle revient à fixer l'ammoniaque, ou les acides nitrique et nitreux, sur les composés organiques. Quant à l'élimination de l'azote, elle se ramène réciproquement, soit à l'élimination de l'ammoniaque, soit à l'élimination des acides nitreux et nitrique.

3** Le cycle des homologues se propose l'objet suivant : étant donné un composé organique, le transformer en l'un de ses homologues, c'est-à-dire lui enlever ou lui ajouter un certain nombre de fois C'H", sans changer sa fonction chimique.

Ainsi, avec le formène, CrW, on peut obtenir les carbures homologues, tels que C/H®, C^H^, C*H'°, etc., et plus généralement les carbures de la forme c^^H-""^^. On y parvient, en effet, par des méthodes que nous avons développées et en se fondant sur les phénomènes généraux de la condensation moléculaire.

Supposons encore qu'il s'agisse de transformer l'alcool méthylique, C^H^O', dans son homologue l'alcool ordinaire, C/H''0^ Pour y parvenir nous pouvons suivre la marche que voici : transformer d'abord l'alcool méthvlique en formène, C-H', par désoxydation; puis le formène en un carbure contenant 4 équivalents de carbone, tel que l'acétylène, C^H'^, par condensation moléculaire; ajoutant ensuite de l'hydrogène à l'acétylène, nous obtiendrons l'éthylène, C^ H^ ; et ce carbure, soumis aux agents d'hydratation donnera l'alcool ordinaire, C'H^'O-.

On peut également suivre une autre marche. Avec l'alcool méthylique, on prépare l'éther méthylcyanhydrique, C^tPCy ; cet éther, ainsi que nous l'avons vu, se transforme sous l'influence d'un alcali en acide acétique, (?H*0*. L'acide acétique désoxydé devient aldéhyde,

SOLLTIO.N UIN l'ItOItl.t.Mi: t.iMIlVl. DU SYMUfcSK. Siy

C*H*0-; l'aldéliycle eiilin (i\e de l'Iiydrogène et produit l'alcool ordinaire, C*ir'0-. Le même résultat peut donc être atteint par diverses roules fort dii'lerentes les unes des autres.

Soit encore proposé de changer un acide, tel que l'acide acétique, C'WO\ dans l'acide homologue supérieur, tel que l'acide propionique, C^lPO^.On transformera l'acide acétique en aldéhyde, CIPO'', puis en alcool, C''H'^0\ comme il vient d'être dit; l'alcool devient ensuite l'éther cyanhydrique (?HM^' = CU^Az, c'est-à-dire le nitrile propionique. 11 sutiît entin de traiter ce dernier par un alcali, pour le changer en acide propionique.

Ces exemples comprennent les cas les plus généraux qui puissent se présenter. Us montrent comment on peut en général transformer un corps donné, tel (ju'un carhure, un alcool, un acide, etc., dans son homologue supérieur.

Complétons le cycle des homologues en établissant comment on peut descendre d'un corps à son homologue inférieur. C'est là un problème beaucoup plus facile. Ainsi, pour changer l'acide propionique, CIPO', en acide acétique, C'ir'O'', il suffira de l'oxyder par l'acide nitrique. Pour transformer l'alcool ordinaire, C'tPO-, en alcool méthylique, C-H^O", on changera le premier alcool en acide acétique, C'H'O'', par oxydation; puis l'acide acétique en formène, C"H', par l'action de la chaleur; enfin le formène, étant oxydé^ reproduira l'alcool méthyiique, C'tPO-.

A l'aide des trois formules que je viens de développer, etque j'ai désignées sous le nom de cycle des substitutions équivalentes, cycle des additions ou soustractions d'éléments, cycle des homologues, nous pouvons aborder la

5i8 SOLUTION d'u.\ problème général

synthèse trganique dans toute son étendue, et résoudre d'une manière générale le problème suivant, qui comprend toutes les métamorphoses possibles :

Etant donné un composé organique quelconque, obtenir un autre composé organique également quelconque. J'envisagerai seulement les composés unitaires; les composés secondaires étant leurs dérivés immédiats et ne donnant lieu à aucune difficulté exceptionnelle.

Pour réaliser cette transformation, il faut d'abord changer le premier corps en un nouveau composé, con~ tenant le même nombre de molécules de carbone que celui que l'on se propose d'obtenir : ce problème peut être rattaché au cycle des homologues. Puis on modifie ce premier composé, conformément au cycle des additions ou soustractions d'éléments, jusqu'à ce que l'on soit parvenu a un corps équivalent à celui que l'on veut obtenir. Enfin, on passe du corps équivalent au corps lui-uième, d'après le cycle des substitutions.

Pour prendre un exemple, supposons qu'il s'agisse de transformer l'alcool méthylique, C-H^O% en acide hctique,C'H«0^

Il s'agit d'abord de transformer l'alcool méthylique. . ^, cn'O'

en un composé renfermant 6 équivalents de carbone, et spécialement dans son homologue

l'alcool propylique C'U'O^

(cycle des homologues).

On simplifie le problème, en le ramenant à la métamorphose des carbures d'hydrogène correspondants aux alcools. A cet effet, on commence par désoxyder l'alcool

méthylique ^ C^H^O*

de façon à obtenir le formène C-H^

I)K SV.MUfeSE. 5iq

Pour atteindre ce but, il sulfit de clianiçer l'alcool métliylique en étlier iodhydrique, C^HM, puis de remplacer l'iode par l'hydrogène (cycle des substitutions équivalentes).

C'est maintenant le formène C-H*

qu'il s'agit de transformer dans son homologue, riiydrure de propylène C"H*

Divers procédés conduisent au résultat cherché. Nous avons montré comment on y parvient par la méthode générale des condensations simultanées, laquelle fournit le propylène, Cil*, transformable aussitôt dans son hydrure. Le même propylène peut encore être obtenu directement, en faisant réagir le formène sur l'oxyde de carbone. Le cycle des homologues relatif aux carbures est ainsi complété.

Reprenons maintenant le cycle des substitutions équivalentes, et nous transformerons l'hydiure de propylène CLP

en alcool propylique C"H*0-

conformément au système des réactions qui ont changé l'alcool métliylique en formène. En effet, l'hydrure de propylène, traité par le chlore, produit l'éther propylchlorhydrique, C^HT.l. Cet éther peut être changé en éther acétique; enfin l'élher propyh\célique, traité par un alcali, se transforme en alcool propylique, C°^PO■^ Le cycle des homologues relatif aux alcools est ainsi accompli.

Mais c'est l'acide lactique qu'il s'agit d'obtenir. Or nous voici parvenus à un corps renfermant le même nombre d'é(juivalcnts de carbone que l'acide lactique. Pour accomplir la dernière métamorphose, nous commencerons par nous appuyer sur le cycle des additions

520 SOLUTION d'un PROBLÈME GÉNÉRAL DE SYNTHÈSE.

et soustractions d'éléments. ' On soustrait d'abord de l'hydrogène à l'alcool propylique, ce qui fournit l'aldéhyde correspondant :

C6H802 — H2 = CeH602;

on ajoute ensuite de l'oxygène, ce qui fournit l'acide propionique :

A ce moment interviennent les substitutions équivalentes. L'acide propionique sera modifié par substitution équivalente entre l'hydrogène et le chlore, de façon à fournir l'acide propionique chloré, C^[i^C10''; lequel, modifié par une dernière substitution équivalente entre le chlore et l'oxygène, produit l'acide lactique, C*H«OSHO.

Nous avons donc atteint le but en nous conformant tour à tour aux trois formules générales que nous avons posées. C'est ici le lieu de faire observer que ces formules indiquent le principe et la filiation des réactions, mais qu'elles n'obligent point à suivre d'une manière nécessaire telle ou telle marche particulière. Il est toujours possible d'arriver à un résultat proposé d'avance, en suivant une foule de marches très- différentes; mais toutes sont dirigées par nos trois formules généiales.

C'est ainsi que nous aurions pu changer l'alcool njcthylique en acide lactique, sans passer directement du formène, C'H'*, à l'hydrure de propylène, C'H^ : nous aurions pu, par exemple, changer d'abord l'alcool méthylique, C'EfO", en éthcr méthylcyanhydrique, acide acétique aldéhyde, enfin alcool ordinaire, C' H" 0- (cycle des homologues); puis nous aurions répété exactement la même marche pour passer de l'alcool ordinaire à l'ai-

LA CliniIK ET l.'mSTOlKE NATURELLE. 521

cool |>i(»|)yliqii(\ Fiiialemenl, ce dernier aurait été transformé, comme précédemment, en acide lactique. On aurait procédé ainsi plus méthodiquement, mais à tra-^ vers des intermédiaires plus nombreux. Je pourrais citer encore vingt ou trente mardies différentes, toutes susceptibles d'être exécutées par expérience, et propres à transformer l'alcool métbylique en acide lactique.

En général, tout problème synthétique présente un nombre de solutions très-considérable. Dans chaque cas particulier, on choisit parmi ces solutions celles qui paraissent les plus directes ou les plus faciles à réaliser. N'oublions pas d'ailleurs que le résultat doit être contrôlé par l'étude de la fonction, de la constitution et enfin de l'état moléculaire du composé obtenu, toutes les fois qu'il s'agit de la production d'un principe naturel.

En résumé, la Chimie organique est parvenue aujourd'hui à un degré assez avancé pour réduire tous les problèmes de synthèse à un petit nombre d'idées simples, et qui se classent sous deux catégories, savoir :

i*^ Les classifications, fondées sur les types ou fonctions organiques, et sur les séries qui reproduisent chacun de ces types avec les mêmes caractères chimiques, mais sous divers états de condensation;

2° Les méthodes de métamorphoses ou cycles de réactions, qui permettent de produire à volonté tel type chimique et tel composé déterminé, soit naturel, soit artificiel.

Entre ces deux ordres de notions, nous devons signaler une distinction fondamentale au point de vue de la philosophie scientifique : les unes sont communes à toutes les sciences naturelles, tandis que les autres caractérisent plus spécialement la Chimie. Eln effet, les notions de

522 LA CHIMIE ET l'hISTOIRE NATURELLE.

séries et de fonctions, c'est-à-dire les notions de classification, existent dans toutes les sciences naturelles : la Zoologie et la Botanique procèdent à cet égard de la même manière que la Chimie. Elles commencent également par établir entre les différents êtres qu'elles envisagent des relations générales, à l'aide desquelles on partage ces êtres en classes, familles, genres, etc., c'est-à-dire en catégories, tantôt purement conventionnelles, tantôt fondées sur un sentiment plus ou moins net de leurs analogies véritables. A un certain point de vue, ces classifications peuvent être envisagées comme des instruments nécessaires à la faiblesse de l'intelligence humaine et sans lesquels elle serait incapable d'embrasser l'ensemble des êtres particuliers que les sciences naturelles se proposent de connaître. Ce point de vue appartient à la fois à la Chimie et à l'Histoire naturelle.

Mais notre esprit n'est point entièrement satisfait par cette manière de comprendre les classifications. Il est toujours enclin à croire que les cadres tracés par elles ne sont pas de simples conceptions de la pensée humaine, mais qu'ils doivent avoir un fondement dans l'essence même des choses. En un mot, nous imaginons qu'une classification ne saurait être naturelle que si elle rassemble tous les êtres produits de la même manière et par une même cause génératrice. Une classification ne peut même prétendre à satisftiire complètement notre esprit que si elle parvient à nous faire comprendre le caractère et le mode d'action de cette cause génératrice. Telle est, ce me semble, la vraie philosophie des notions relatives aux classifications naturelles et artificielles; c'est au fond la même idée qui était cachée sous les vieilles discussions des nominalistes et des réalistes.