XVI. — RÉACTIONS DE LA CAFÉINE

En dernière analyse, la caféine étant, surtout à l'état naissant, ce qui n'existe dans aucune autre graine, le principe actif du Kola» il n'est pas possible de passer à côté d'une substance aussi importante, sans nous y appesantir davantage au point de vue chimique, c'est-à-dire sans présenter quelques considérations nouvelles sur ses réactions et sur sa constitution chimique. Le dosage et les réactions de la caféine sont en effet indispensables à bien établir pour juger un Kola.

Quoique parfaitement étudié au point de vue de ses propriétés physiques et chimiques, l'alcaloïde du Kola, du café et du thé mérite néanmoins de fixer un instant notre attention en raison de certaines particularités qui n'ont été, avant nos recherches, l'objet d'aucune étude spéciale.

■J. Propriétés phnsiques. — La caféine se présente sous forme d'aiguilles longues, incolores, d'un éclat soyeux. Sa saveur est peu amère, elle fond dans son eau de cristallisation à 100° et se sublime sans décomposition et sans répandre d'odeur caractéristique.

On n'est pas d'accord sur ses points de fusion et de volatilisation ; Mulder (.4?i)î. d. Poçjfjendorf, XLIIL P- 160) admet pour le premier nombre 118'^, tandis que Strecker {Ann. de chini. et pharm. CXVin, p. 151) indique 2-34 degrés et M. Commaille {Bull de la Soc. chim., 1876, I, p. 261) 229 degrés^.

Quant à son point de volatilisation, l'écart est encore plus considérable. D'après Strauch ( F(>?-fe//. Schr. /. pharm. XVI, p. 161), la caféine se sublimerait à 177 degrés et entrerait en ébullition à une température beaucoup plus élevée. Le nombre 384 indiqué par Péligot (.4Jin. de chim. et de phys., 3= s., XI 138) comme point de volatilisation, n'a pu être vérifié par d'autres expérimentateurs.

La môme discordance régnait jusqu'à présent au sujet de sa solubilité dans les divers véhicules, mais d'ai)rès les nouvelles déterminations de M. Commaille (loc. cit.) on sait aujourd'hui que le chloroforme à la température ordinaire (16" environ) est sou

ÉDOUARD HECKEL

meilleur dissolvant. 11 en dissout six fois plus que l'alcool, dix fois plus que l'eau, deux cents fois plus que le sulfure de carbone et l'éther, et cinq cents fois plus que l'essence de pétrole. Ces proportions toutefois changent quand on opère à la température d'ébullilion des liquides : l'eau, dans ce cas, occupe le premier rang puisqu'elle en dissout 45 p. 100 ; viennent ensuite le chloroforme qui n'en dissout que 19 p. 100; l'alcool 3,12 p. 100; l'éther 0,36 p. 100 et le sulfure de carbone 0,45 p. 100. La benzine et l'alcool amylique la dissolvent également.

2. Basicité. — Elle se combine aux acides pour former des sels parfaitement définis, mais qui, en solution aqueuse acidulée, perdent la totalité de leur base en présence des véhicules ci-dessus. Cette propriété témoigne en faveur du faible pouvoir de saturation de cet alcaloïde pour les acides, ou en d'autres termes de sa faible basicité.

Il est en effet dimcile de constater la réaction alcaline avec le papier de tournesol, puisque l'on aperçoit à peine une légère teinte bleuâtre, soit que l'on fasse usage d'une solution aqueuse ou alcoolique de l'alcaloïde.

Les autres réactifs colorés conduisent au même résultat négatif. Une solution alcoolique de curcuma, par exemple, qui colore l'atropine, la cinchonine et la quinidine en rouge foncé, reste entièrement insensible en présence de la caféine. Les solutions alcooliques des bois de Campôche, de Fernambouc ou de Lima, qui donnent au contact de certains alcaloïdes, comme aussi avec les bases fixes ou leurs carbonates, des colorations rouge groseille ou ponceau ne virent pas de teinte quand on y laisse séjourner de la caféine. D'où il suit que la base que nous étudions ne présente pas une réaction alcaline comparable à celle de l'atropine, de la quinidine ou de la cinchonine, moins encore à celle d'une solution de potasse ou d'ammoniaque même dans un grand état de dilution. 11 est vrai de dire que d'autres alcaloïdes, tels que la brucine, la morphine et la quinidine, qui se combinent avec la plus grande facilité avec les acides, présentent également, à l'égard des réactifs que nous venons de citer, une indifférence très grande, au point de rendre difficile la constatation de leur degré d'acalinité ; elle partagent donc cette propriété avec la caféine.

En nous servant d'autres réactifs propres à décéler l'alcalimte

des bases organiques, nous avons obtenu des réactions analogues. Nos expériences ont été faites avec :

i° Une solution d'acide pyrogalique et de chlorure mercurique dans les proportions suivantes : Is'' de pyrogallol dissous dans lOcc d'alcool, additionné de 2<=<' d'une solution saturée de sublimé ;

2" Une solution de pyrogallol et de perchlorure de fer à Os'',001 par 0g'',50 du premier et lO^c à parties égales d'alcool et d'eau ;

3° Une solution de résine de gaïac à 3 p. 100 et une solution saturée de sublimé.

Dans le premier cas, en laissant tomber un cristal d'atropine, de quinidine ou de vératrine dans deux gouttes de réactif, placé dans une petite capsule de porcelaine, on remarque un dépôt noir immédiat à la surface des cristaux, tandis qu'avec la caféine, base beaucoup plus faible que les précédentes, il ne se forme point de changement de teinte.

Avec le pyrogallate de fer entièrement décoloré, les cristaux de strychnine, de brucine, de morphine, de codéine et d'autres alcaloïdes se colorent en bleu violacé, mais la caféine reste incolore.

Le réactif gayaco-mercurique, enfin, qui bleuit avec facilité en présence d'une goutte d'une solution alcoolique de potasse ou de soude au 1/3000, en même temps que sous l'influence de la plupart des alcaloïdes cristallisés, reste complètement incolore quand on y laisse tomber un cristal de caféine; ces résultats négatifs concordent donc avec les précédents et prouvent la ditliculté de la constatation de l'alcalinité de cette base. Il en est de même quand on fait usage d'une solution alcoolique de phtaléine du phénol qui constitue un réactif d'une sensibilité incomparable pour l'ammoniaque ou la ])Otasse et qui peut servir également à constater les divers degrés de basicité des alcaloïdes. On obtient en effet, une coloration rose comme avec la morphine, la strychnine ou la cinchonine. tantôt une teinte rouge groseille comme avec l'atropine. La caféine, au contraire, ne fait pas naître la moindre coloration dans la liqueur. La basicité ne peut donc être décelée au moyen des réactifs les plus sensibles; par conséquent ce n'est pas sans raison que certains auteurs considèrent la réaction de cette base comme entièrement neutre.

EDOUARD HECKEL

3. Propriiltés cliimiqncs. — A. Combinaisons insolubles. On sait que pour caractériser les alcaloïdes on emploie généralement certains réactifs spécifiques qui, ajoutés à leurs solutions neutres ou acides, donnent naissance à des précipités colorés. La caféine cependant fait exception.

L'iodure double de cadmium et de potassium ne fournit en effet pas le moindre trouble dans une solution neutre ou acide de caféine au 1/100.

L'iodure double de mercure et de potassium se comporte de la même façon.

L'iodure ioduré de potassium n'altère pas la solution de caféine pure au 1/100; mais quand on vient à ajouter au mélange une trace d'acide chlorhydrique, il se forme un précipité brun très abondant. En faisant usage d'une solution légèrement acidulée, le réactif en question permet de déceler 1/2000 de caféine.

L'iodure de bismuth et de potassium semble au premier abord jouir des mômes avantages ; mais, à cause de la facile décomposition de ce sel double, en présence de l'eau on ne peut pas compter sur la limite de la réaction.

Le phosphomolybdate de sodium est d'un usage beaucoup plus facile. Le précipité que fait naître ce réactif dans une solution de caféine indique 1/4500 d'alcaloïde en dissolution.

L'acide picrique et le bichromate de potassium sont insensibles en présence d'une solution de caféine au 1/500; mais il est facile de constater que ces mêmes réactifs ne donnent pas le plus faible louche dans des liqueurs cinq fois plus concentrées.

Le bichlorure de platine, au dire de Dragendorfi [Traité de toxicologie, p. 295), fournit un précipité cristallin dans les solutions de caféine au bout de deux heures. Il faut remarquer cependant que ce réactif, même à l'état de grande concentration, ne donne rien au début dans une solution au 1/100. Il en est de même pour le chlorure d'or.

Le bichlorure de mercure fait naître immédiatement un précipité cristallin dans les solutions de caféine au 1/100 ou au 1/200 La réaction est encore sensible dans les liquides étendus au 1/500-

Le tannin enfin précipite les solutions de caféine étendues au

^^Trésulte donc de l'ensemble de cet exposé que l'iodure ioduré

de potassium, le lanuiuet le phosphomolybdale de sodiimi sont les réactifs les plus sensibles qui permettent de caractériser la caféine à l'état de combinaison insoluble.

B. Actio)i des o.njdaïUs. — La caféine jouit d'un pouvoir réducteur considérable, presque aussi énergique que celui de la morphine. Comme cette propriété n'avait pas encore été mentionnée jusqu'à présent, nous avons pensé qu'il n'était pas sans intérêt de la faire connaître et de signaler les conditions dans lesquelles s'efiectuent ces réactions.

Chlorure d'or. — Quand on chauffe du chlorure d'or avec de la caféine cristallisée ou avec une solution acétique ou chlorhydrique de. cette base., il ne se produit pas de changement dans la liqueur. Mais quand ou ajoute au mélange du sel d'or et de caféine, quelques gouttes de potasse caustique et que l'on porte la solution à la température du bain-marie ou à l'ébullition, on obtient immédiatement un précipité noir d'or métallique. Si au lieu de potasse ou emploie l'ammoniaque, la précipitation de l'or ne s'effectue pas ; elle n'a lieu que dans le cas où l'on ajoute à cette même solution ammoniacale une faible proportion de potasse.

Nitrate d'argent. — Le nitrate d'argent, eu solution acide, n'est pas décomposé par la caféine, même à la température de l'ébullition.

Le même sel en présence de l'ammoniaque ne l'est pas davantage.

La réduction s'effectue néanmoins avec la plus grande facilité, quand on ajoute de la potasse caustique au mélange de nitrate d'argent ammoniacal et de caféine; il suffit de chauffer modérément la liqueur pour avoir un dépôt noir. Quand on porte le mélange à l'ébullition, il se produit sur les parois du tube à essai un miroir métallique brillant. La meilleure manière d'obtenir cette réaction consiste à mélanger au nitrate d'argent ammoniacal un peu d'acétate de caféine, d'ajouter de la potasse et de chauffer. Le dépôt se produit alors avec la plus grande netteté.

Mais si l'on ajoute la caféine en cristaux à la solution argentique ammoniacale et qu'on chauffe ensuite avec la potasse, il se forme seulement un précipité pulvérulent sans miroir.

Les acides oxygénés, contrairement aux sels métalliques, ne sont réduits qu'en solutions acides.

lîDOUARD HECKEL

Acide chromùiue. — Quaud on cliaulîe au bain-inarie une solution de bichromate de potassium ou préseuce d'uue solution sulfurique de caléine, il se produit une coloration verte.

Adde iodique. — La léduction de l'acide iodique s'effectue éf^alement à la température du bain-marie sous l'influence de la caléine. L'iode libre provenant de cette décomposition peut être décelé à l'aide du sulfure de carbone.

Acide sélénieux. — Quelques gouttes d'acide sélénieux mélangées de caféine dissoute dans l'acide sulfurique, chauffées à la température du bain-marie, abandonnent un résidu brun rouge de sélénium.

Acide molijbdique. — Si l'on ajoute à du molybdale d'ammonium une petite quantité de caféine, et qu'on chauffe au bain-marie eu présence d'un peu d'acide sulfurique libre, il se produit au bout de quelques instants une coloration bleue intense qui indique la réduction de l'acide raolybdique.

Aàde hyperinanganique. — L'hypermanganate de potassium réduit partiellement la caféine au bain-marie, mais la décomposition est beaucoup plus rapide quaud on-ajoute au mélange un peu d'acide sulfurique ou d'acide chlorhydrique. Dans le premier cas, il reste du bioxyde de manganèse hydraté et la liqueur devient incolore. La solution filtrée, évaporée à siccité, abandonne un résidu jaune qui se dissout dans l'eau avec une teinte pourpre. Cette coloration est plus intense eu présence de l'ammoniaque. Lorsque la réaction s'effectue dans une liqueur chlorhydrique, le résidu brun noir disparaît et la liqueur entièrement incolore fournit, comme dans le cas précédent, un résidu jaune plus rougeâtre que celui dont il a été question plus haut, et qui se transforme également en un liquide pourpre après addition d'ammoniaque.

Si l'une ou l'autre de ces réactions s'effectue en présence d un fragment de sel ammoniac, le résidu salin prend une teinte rouge très prononcée et se colore d'une manière beaucoup plus intense que dans le premier cas, au simple contact de l'eau ou de

l'ammoniaque.

La coloration rouge pourpre produite par 1 addition de 1 ammo

Iliaque dans le liquide de la réaction ne peut Atre due qu'à la formation du purpurate d'ammoniaque. Elle serait la conséquence de la formation de l'alloxanline et de l'alloxane, qui toutes deux peuvent résulter de l'oxydation de la caféine. Eu elïet ;

CsHi"N«02 -j-0«-3(H20)=C8HiNiO!'

Caféine Alloxantine G8H10N4O-! + 0"— 3(H20)=C8HiN*Os

Caféiae AUoxane

La coloration rouge plus foncée, produite par l'addition du sel ammoniac au mélange, résulterait de la transformation de l'alloxantine eu dialuramide qui, à l'air, donnerait la purpurate d'ammoniaque, sans addition préalable d'alcali volatil.

C^H''N40'+C1H. AzH»=C4H-N30-+C«ir^N-'04-| HCl Alloxantine Dialuramide AUoxane

2(CiH-'N303)-j-0=CSHKNHi)Nî'0>i-|-H^O Dialuramide Purpurate d'ammoniaque

Ce qui nous fait supposer que le produit final est du purpurate d'ammoniaque et non de la murexoïne (composé obtenu par Rochleder à la suite de l'action de l'acide azotique sur la caféine), c'est l'identité des réactions de ce corps avec celles de la murexide fournie par l'acide urique.

En ajoutant à la solution pourpre un peu d'oxyde de zinc, la liqueur se décolore et abandonne après dessiccation un résidu jaune tout à fait caractéristique de purpurate de zinc; puis en reprenant ce dépôt par une goutte d'ammoniaque, il se produit de nouveau la coloration pourpre caractéristique de la murexide.

Quand on ajoute de l'oxyde mercurique à la place de l'oxyde de zinc et qu'on évapore le mélange, il se produit, après évaporation, une coloration violette très intense de purpurate de mercure.

L'addition de l'ammoniaque à ce dépôt fait naître un précipité d'oxyde au sein de la solution de murexide. Nous citons à l'appui de la formation de l'alloxane et de l'alloxantine comme produits intermédiaires dans cette réaction :

1» Le dépôt abondant de soufre occasionné par le passage d'un

EDOUARD IlliCKKL

couraot d'hydrogène sulfure dans la liqueur, d'après l'équation '2((:MI-iNn)i)+H?S=C«II*N''0'+ir''0-l-S

Alloxane Alloxantino

20 En second lieu, l'alloxantine nous paraît sullisamment caractérisée par la coloration bleue que produit dans la liqueur l'addition de baryte, d'oxyde de magnésium ou de chaux hydratée, ainsi que la coloration bleu indigo fournie par la présence d'une trace de sel ferreux et d amnioniaque.

Nous admettons par conséquent que, dans la réaction de l'hypermauganate de potasse sur la caféine en présence de l'acide sulfurique étendu, il se produit de l'alloxane et de l'alloxantine, et que la coloration pourpre provoquée par l'addition d'une goutte d'ammoniaque à ce mélange est due à la murexide.

Acide plomhique. — Quand on fait bouillir la caféine avec du peroxyde de plomb" et de l'acide sulfurique dilué, on obtient un liquide incolore qui abandonne, après évaporation au bain-marie, une auréole jaunâtre. Ce liquide, traité par uncouraut d'hydrogène sulfuré, fournit un dépôt abondant de soufre et présente tous les caractères d'un mélange d'alloxane et d'alloxantine. L'ammoniaque y fait naître une coloration pourpre intense analogue à celle de la murexide.

La liqueur jaunit en présence de l'oxyde de zinc, prend une teinte orangée après évaporation au bain-marie, et le résidu redevient pourpre après addition d'une goutte d'ammoniaque. Traité par l'oxyde mercuriqUe récemment précipité, elle donne lieu aux mêmes transformations que celles qui ont été signalées plus haut dans le produit de la réaction de l'hypermanganate de potassium.

Quand, après le traitement de la solution par l'hydrogène sulfuré, on ajoute à la liqueur acide de la baryte, de la chaux ou de la magnésie, on obtient également, comme plus haut, une coloration bleue caractéristique de l'alloxantine.

Ajoutons enfin qu'un mélange d'alloxane et d'alloxantine se comporte dans certaines circonstances et sous l'influence de certains réactifs comme le produit d'oxydation de la caféine par le bioxyde de plomb en présence de l'acide sulfurique.

Qu'on ajoute, en effet, à ce liquide acide un peu de phéuol et de

riiypochlorite de soude avec du carbonate de soude en excès, que l'on chaulïe le mélange au bain-ninrie, et l'on verra apparaître une belle nuance bleu verdàtre, identique à celle que fournissent l'alloxane et l'alloxantine.

II résulte donc pour nous de l'euserable de ces réactions que la caféine, en s'oxydant sous l'influence de l'oxyde pure et de l'acide sulfurique dilué, se transforme eu alloxane et alloxantine qui, en présence de l'ammoniaque, donnent naissance à delà murexide.

Deux mots encore à propos de l'oxydation de cet alcaloïde en présence de l'acide azotique, du chlore et du brome.

Acide azotique. — Lorsqu'on fait bouillir pendant quelque temps de la caféine avec de l'acide azotique fumant et qu'on évapore ensuite le liquide, on obtient un résidu jaune qui se colore en pourpre en présence de l'ammoniaque.

En essayant de reproduire cette réaction étudiée par Roclileder (Ànn. de chimie et, de physique, t. L., p. 231 ; t. LUI, p. 201 ; t. LXIX, p. 130) et indiquée dans tous les traités de chimie, nous avons reconnu qu'il était difficile d'arriver à un résultat certain et que conséquemment, il devenait presque impossible de caractériser la caféine de cette façon.

L'oxydation à l'aide du peroxyde de plomb ou de l'hypermanganale de potassium nous a, au contraire, bien mieux servi et ne nous a jamais fait défaut, quand il s'agissait de déceler de petites quantités d'alcaloïde.

D'après Rochleder, il se produirait dans la réaction de l'acide azotique sur la caféine un acide particulier, l'acide amalique, capable de se colorer en pourpre par l'ammoniaque, et plus tard de la cholestrophaue, sur laquelle l'ammoniaque n'aurait aucune action. En opérant dans les conditions signalées par l'auteur, il se produirait de la murexoïue, colorée en pourpre comme la murexide, mais différente de cette dernière par sa composition moléculaire.

Lorsque, au lieu d'acide azotique fumant, on se sert d'acide nitrique ordinaire pour faire la réaction, on ne réussit pas mieux à caractériser la caféine; il est préférable, dans ce cas, d'évaporer le mélange au bain-marie, d'ajouter au résidu quelques gouttes d'acide chlorhydrique et de réduire jusqu'à siccité complète. Une minime quantité d'ammoniaque suffit alors pour colorer le produit en rouge pourpre.

Edouard hkckeL

Chlore. — L'action du chlore sur l;i caféine difière selon les proportions de réactif mises en jeu : le chlore gazeux (Mulder) est sans action, mais à l'état de solution il produit plusieurs composés différents.

Indépendamment de la chlorocaféine qui prend naissance dès le début, Rocheleder (/oc. cit.) a vu qu'il se formait les mêmes corps que dans l'oxydation de l'alcaloïde par l'acide azotique, c'est-à-dire de l'acide amalique et de la cholestrophane.