ET LE PHÉNOMÈNE ROTATOIRE MOLÉCULAIRE

Commissaires : MM. Biot, Dumas, de Sexabmoxt rapporteur.

Le Mémoire de M. Pasteur, dont nous avons l'honneur de rendre compte à l'Académie, est une suite de ses premiers travaux, un progrès de plus dans la voie toute nouvelle qu'il s'est ouverte lui-même, et où il a déjà rencontré tant d'intéressantes découvertes.

L'Académie n'a pas oublié que le point de départ des recherches de M. Pasteur est une idée préconçue ; cette idée fondamentale, qu'une dissymétrie dans l'arrangement moléculaire interne doit se manifester dans toutes les propriétés externes, capables elles-mêmes de dissymétrie; de sorte que des phénomènes physiques, qui paraissent indépendants, ont réellement entre eux les rapports latents qui doivent unir les effets divers d'une même cause.

Ces propriétés externes capables de dissymétrie, M. Pasteur les a cherchées dans l'étude comparée de certains caractères optiques et cristallographiques bien définis, et susceptibles de mesure.

L un de nous, le doyen de cette Académie, a découvert depuis longtemps qu'un grand nombre de substances, naturellement fluides, ou rendues telles, soit par voie de dissolution, soit par la chaleur, déplacent, par un mouvement de rotation de gauche à droite, ou de droite à gauche, le plan de polarisation des rayons lumineux qui les traversent, même sous l'incidence normale : il y a donc là, dans une propriété essentiellement moléculaire, un sens d'action spécifique déterminé. Il n'est pas moins manifeste dans la forme cristalline, quand l'hémiédrie dissymétrique y détermine la formation de polyèdres géométriquement égaux dans toutes leurs parties, mais égaux par inversion, parce qu'ils présentent leurs éléments divers avec une même coordination, tantôt de gauche à droite, et tantôt de droite à gauche.

M. Pasteur, généralisant un rapprochement ingénieux qu'on devait à M. Heischel, a vu dans ce dernier phénomène une dépendance nécessaire

1. Comptes fendus de l'Académie '/es sciences, séance du 2 mai 1853, XXXVI, p. 757-764; el Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut de France, XXIV, 1854, p. 395-406.

2. Voir ce Mémoire, p. 203 à 241 du présent volume. [Xoie de l'Édition

du premier, et les a considérés l'un et l'autre comme les signes extérieurs d'un arrangement moléculaire particulier; devant, par conséquent, lorsqu il se manifeste semblablement, mais en sens opposé, constituer, avec les mêmes éléments chimiques, des corps essentiellement différents.

Ses conceptions théoriques, si elles étaient exactes, lui montraient ainsi dans les phénomènes chimiques un champ entièrement inexploré, et lui suooréraient des moyens d'investigation très délicats. C'est ainsi, en effet, qu'il a d'abord découvert, par une sorte de prévision divinatoire, les deux acides tartriques, où les phénomènes lumineux, les particularités de forme hémiédrique, ont une complète égalité inverse; où tout le reste, au contraire, est, jusque dans les pins minutieux détails, absolument identique; de sorte que les réactions chimiques ordinaires demeurent tout à fait impuissantes à les distinguer. Premier exemple de deux corps qui échappent ainsi à tous les agents des laboratoires, et qui cependant présentent autre chose que des différences physiques, puisqu'ils peuvent former une de ces unions dont on ne connaissait d'exemple qu'entre des bases et des acides, et qu'ils se combinent entre eux, directement, avec chaleur, en proportion définie, en constituant un composé où leurs propriétés premières ont disparu pour faire place à des propriétés nouvelles.

Une découverte non moins remarquable a bientôt suivi la première, je veux parler de celle des deux acides maliques. L'identité des caractères chimiques n'est guère moins complète dans ces derniers que dans les deux acides tartriques; mais ce n'est pas, comme ceux-ci, tout à fait une égalité inverse qu'ils présentent dans leurs caractères optiques et cristallographiques.

Dans le premier cas, en effet, les cristaux étaient semblablement hémièdres, les uns à droite, les autres à gauche; ici, l'un des deux acides présente des cristaux hémièdres à gauche; l'autre, au contraire, des cristaux où la forme hémièdre à droite et la forme hémièdre à gauche coexistent, et se complètent l'une par l'autre. Dans les deux acides tartriques, le pouvoir rotatoire est inverse de sens, égal de quantité ; dans l'un des acides maliques le pouvoir rotatoire existe et correspond à son hémiédrie; dans l'autre, il est nul et semblerait s'être évanoui en même temps que la dissymétrie cristalline : comme si des propriétés optiques, égales et opposées, s'étaient superposées pour se compenser dans une neutralité optique complète, de même que les deux formes hémièdres inverses se superposent en effet dans une même forme géométrique homoèdre pour y établir la symétrie.

L'Académie a depuis longtemps donné sa haute approbation aux beaux Mémoires dans lesquels M. Pasteur a fait connaître ces faits importants, et si nous avons cru devoir les rappeler ici, c'est pour mieux faire comprendre ce que ses récents travaux ont ajouté à ses anciennes découvertes.

M. Pasteur a donc été, comme on vient de le voir, constamment dirigé par la pensée que le pouvoir rotatoire et l'hémiédrie non superposable ne sont que les effets divers d'une même cause; aussi s'est-il appliqué sans cesse à en donner de nouvelles preuves. Il pouvait, il est vrai, regarder à bon droit les faits si curieux que ses inductions théoriques lui avaient lait prévoir, comme une éclatante sanction des principes qui les lui avaienl révélés; mais son bon esprit était en garde contre la trompeuse sécurité

qu'on puise trop souvent ainsi dans des idées préconçues, et, par un scrupule qu'on ne saurait pousser trop loin dans les sciences d'observation, il a voulu ne pas laisser place au doute, et porter la démonstration jusqu'à l'évidence.

Il lui était arrivé de rencontrer plusieurs substances optiquement actives, dont la forme ne s'était pas montrée hémiédrique. L'hémiédrie, il est vrai, ne parait pas toujours de nécessité essentielle dans la cristallisation dune même matière; et il ne serait pas difficile de citer plusieurs exemples d'une substance, dont les formes se présentent tantôt absolument hémièdres par l'entière suppression de la moitié de leurs faces, tantôt incomplètement hémièdres par un amoindrissement relatif plus ou moins marqué de celles qui viennent d'autres fois à disparaître, tantôt enfin avec une absence complète d'hémiédrie, et montrant, dans toutes leurs parties, le développement égal et régulier qui constitue la symétrie proprement dite.

Dans notre ignorance complète des causes déterminantes de la cristallisation, et bornés, comme nous l'avons été jusqu'ici, à 1 examen de leur manifestation géométrique extérieure, nous ne saurions donc voir dans l'hémiédrie autre chose qu'un phénomène du même ordre que celui qui fait naître ou prédominer tantôt l'une, tantôt l'autre des formes simples dont l'ensemble constitue le type cristallin ; elle nous apparaît plutôt comme une disposition et un mode habituel de l'enveloppe géométrique de certains corps que comme une propriété absolument inséparable de leur nature, et M. Pasteur avait, pour toutes les exceptions qu'il avait rencontrées, le droit de supposer, sans témérité, que l'hémiédrie, non visiblement accusée, existait cependant à l'état latent; n'attendant pour apparaître que le développement des formes sur lesquelles elle se serait manifestée de prélérence. Il a au contraire pensé, avec raison, que dans l'étude de la nature toute généralisation trop prompte est imprudente ; et il a cherché à démontrer expérimentalement ce qui eût été ainsi gratuitement supposé. Tel est le but de la première partie de son travail.

Pour modifier les formes cristallines des substances optiquement actives, dont la cristallisation ne s'était pas montrée spontanément hémiédrique, M. Pasteur a fait usage d'une méthode bien des fois éprouvée, quoiqu'on n'en puisse expliquer les principes ni en prévoir les effets. A l'imitation de Rome de l'Isle, de Leblanc, de Beudant, il a fait varier la nature des dissolvants. II a introduit dans la dissolution tantôt un excès d'acide ou de base, tantôt des matières étrangères incapables de réagir chimiquement sur celles qu'il s'agissait de modifier, il a même employé quelquefois des eaux mères impures; et il a fait naître ainsi des facettes nouvelles.

Chaque fois elles ont montré le genre d'hémiédrie que le caractère optique enseignait à prévoir. Le bimalate de chaux, le bimalate d'ammoniaque, la tartramide, le bitartrate d'ammoniaque, le tartrate neutre de potasse, le tartrate de potasse et d'ammoniaque sont venus ainsi se ranger à la place qui leur était assignée à l'avance; et quoiqu'il ait dû. «omme il le dit lui-même, se borner aux substances qui, par leur facile cristallisation et la beauté de leurs formes, se prêtent le mieux à ce genre d'épreuves, nous pensons avec lui qu'en voyant, sur un si grand nombre de cas pris au hasard, l'expérience complètement d'accord avec les prévisions théoriques, on doit regarder ce fait comme général, et qu'il ne peut raison

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nablement rester aucun cloute sur la corrélation nécessaire de 1 hémiédrie avec le pouvoir rotatoire, alors même que celte hémiédrie ne se montre pas de prime abord visiblement accusée par la structure extérieure.

M. Pasteur termine cette première partie de son Mémoire en faisanl connaître de nouvelles formes cristallines où cette corrélation se manifeste avec la même évidence. Il la retrouve entre autres dans les deux tartramides, dans les acides tartramiques droit et gauche, que les belles expériences de M. Demondésir lui ont permis de préparer; et là encore, on peut suivre le parallèle constant des deux acides dans leurs dérivés. 11 serait inutile d'ailleurs d'énumérer toutes les autres substances sur lesquelles il a constaté les mêmes faits; M. Pasteur accumule ici les preuves à l'appui d'un principe qu'on peut, grâce à lui, regarder aujourd'hui comme surabondamment démontré. Ces preuves, d'ailleurs, se multiplient chaque jour; et nous nous plaisons à citer une thèse remarquable et divers travaux où M. Loir vient de faire connaître un grand nombre de substances cristallisées qui, toutes, obéissent à la loi posée par M. Pasteur.

Dans la seconde partie de son Mémoire, JM. Pasteur tire, des prémisses qu'il a établies dans ses précédents travaux, des conséquences nouvelles et très importantes par leurs résultats actuels, par ceux surtout qu'on est en droit d'en attendre encore.

L'expérience prouve, en effet, que tous les corps doués du pouvoir rotatoire le portent à divers degrés dans leurs combinaisons ou dans leurs ■dérivés ; lors donc que deux de ces corps découverts par M. Pasteur, où tout est chimiquement identique, et qui se distinguent seulement par la forme géométrique et par le pouvoir rotatoire, sont entrés en combinaison avec une substance optiquement et cristallographiquement inactive, tout a pu se conserver, de part et d'autre, chimiquement identique dans les combinaisons nouvelles, parce que tout a pu s'y maintenir optiquement et cristallooraphiqucment comparable; l'élément inactif n'ayant rien ajouté, rien retranché aux facultés propres de la substance active.

Introduisons, au contraire, dans ces combinaisons, une substance possédant par elle-même des propriétés spécifiques de ce genre. Il faudra qu'elle les conserve en y entrant; dès lors, elle ajoutera quelque chose aux propriétés de l'élément qui agit comme elle, retranchera quelque chose aux propriétés de l'élément qui agit en sens opposé. Les effets résultant de ces causes, tantôt concordantes, tantôt antagonistes, cesseront de se maintenir comparables en quantité absolue ; et si c'est là, comme l'a toujours supposé M. Pasteur, la condition nécessaire de similitude dans l'arrangement moléculaire, celte similitude aura cessé d'exister; et avec la dissemblance interne vont commencer à apparaître toutes les différences de propriétés physiques et chimiques qui en sont les manifestations extérieures.

Les faits ont pleinement répondu à ces déductions si logiques, à ces vues intelligentes; et il a suffi à M. Pasteur de mettre des substances identiques, que les réactifs optiques et cristallographiques apprenaient seuls à distinguer, en présence d'une substance, active elle-même optiquement et cristallographiquement, pour créer immédiatement toutes les différences qui n'existaient pas primitivement entre elles, et pour faire rentrer leur manifestation expérimentale dans le domaine ordinaire de la chimie.

Les premiers essais de M. Pasteur ont porté sur des corps capables de s'unir par cristallisation, sans former toutefois de combinaison bien intime. Le pouvoir rotatoire moyen de ces alliages cristallins s'établit, comme il l'avait prévu, tantôt par addition, tantôt par soustraction; et par cela seul qu'il est très différent, à la fois, de sens et de quantité, la forme et toutes les propriétés physiques et chimiques ne sont pas moins dissemblables. Ainsi, tandis qu'une combinaison définie se forme entre le bitartrate d'ammoniaque droit et le bimalate actif de la même base, ce bimalate et le bitartrate gauche mélangés se séparent en cristallisant. Ainsi les deux tartramides droite et gauche s'unissent à la malamide active ; mais la forme et la solubilité des deux espèces de cristaux complexes sont très différentes. Des contrastes bien plus marqués vont d'ailleurs se montrer dans les combinaisons plus énergiques.

Les bases organiques qui possèdent, comme l'a montré M. Bouchardat, un pouvoir rotatoire propre, se combinent en effet avec les deux acides tartriques, et forment, comme les bases optiquement inactives, deux séries parallèles de sels isomères. Mais tandis qu'avec ces bases inactives les sels présentent une identité absolue, non seulement dans toutes leurs propriétés chimiques essentielles, mais jusque dans ces minutieux détails qui échappent presque à la description, les bases actives, au contraire, y introduisent, par leur pouvoir rotatoire propre, des dissemblances extrêmement prononcées. Ainsi, pour nous borner à quelques exemples choisis parmi les faits nombreux que renferme le Mémoire de M. Pasteur, la cinchonine formera avec l'acide tartrique droit un sel acide en cristaux nets et limpides, avec l'acide gauche un sel en aiguilles indéterminables. Le sel neutre du premier acide contient 8 équivalents d'eau, et commence, après l'avoir perdue, à fondre, en se colorant, vers 120°; le sel neutre du second en contient seulement 2 équivalents, et on le verra, dans les mêmes circonstances, infusible et inaltérable.

Le tartrate droit de brucine est anhydre, et précipitable immédiatement en poudre grenue; le tartrate gauche est hydraté à 10 équivalents, et cristallise lentement en houppes soyeuses et efflorescentes.

La strychnine formera deux sels acides qui renferment, il est vrai, la même proportion d'eau, mais la retiennent avec une énergie très inégale, et commencent à se décomposer à des limites de température fort éloignées. La même chose aura lieu enfin pour les sels de quinine, qui présenteront en outre de grandes différences de solubilité.

En voyant les acides tartriques droit et gauche engagés dans des combinaisons devenues aussi dissemblables, par le fait seul du pouvoir rotatoire de la base, il y avait lieu d'espérer que, de cette dissemblance même, résulteraient des forces chimiques capables de balancer l'affinité mutuelle de ces deux acides, et, par suite, des moyens nouveaux de dissocier les éléments de 1 acide racémique. Cette conséquence probable n'a point échappé à la sagacité de M. Pasteur : il a cherché à la réaliser, et nous pouvons, dès à présent, annoncer à l'Académie que ses tentatives ont été couronnées de succès.

Voici donc que l'étude de la forme et des propriétés optiques, après avoir révélé l'existence de ces singuliers isomères, si différents à cause de

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leur arrangement moléculaire symétriquement inverse, et si semblables en même temps à cause de la nature chimiquement identique tics matériaux ainsi coordonnés, vient nous enseigner aujourd'hui à introduire dans leur structure intérieure une dissymétrie prévue, pour y créer, de toutes pièces, des dissemblances qui commenceront à donner prise sur ces corps aux réactifs ordinaires de la chimie.

De pareils faits nous paraissent capables de jeter un grand jour sur la partie mécanique du problème des combinaisons. Il est bien évident, en elfet, que c'est en multipliant les exemples semblables, et en isolant ainsi dans les phénomènes complexes de la combinaison les conditions qui dépendent de la nature même des éléments chimiques, et celles qui résultent seulement de leur arrangement, qu'on pourra distinguer un jour ce qui appartient en propre aux unes ou aux autres, et définir la part que chacune d'elles prend à l'acte total par lequel la combinaison s'opère.

En créant ainsi des substances isomères qui posséderont, à volonté, dans toutes leurs propriétés chimiques, soit une identité, soit des dissemblances complètes et préméditées, M. Pasteur a, par conséquent, doté la chimie de procédés absolument nouveaux, de nature à fournir d'utiles documents pour la solution de ces questions ardues; et les caractères optiques et cristallographiques sont devenus, entre ses mains, de véritables réactifs, auxquels il a donné prise sur des phénomènes qui avaient, jusqu'à ce jour, échappé à tous les moyens d'investigation.

Ces instruments nouveaux doivent être féconds en découvertes nouvelles; il suffit, en effet, de porter un regard en arrière sur l'histoire de la chimie, pour reconnaître quels pas elle a faits chaque lois qu'il lui est arrivé de sortir ainsi des routes battues. N'est-ce pas à la physique qu'elle a dû déjà Peudiomètre et la balance, sur lesquels reposent les belles lois des volumes et des proportions multiples? N'est-ce pas la géométrie des cristaux cjui l'a mise en possession du grand fait de l'isomorphisme ? Est-il nécessaire, enfin, de rappeler ici tout ce qu'a produit l'emploi de la pile voltaïque?

Les sciences ont toutes à gagner à ces emprunts mutuels; en s'offrant l'une à l'autre un utile appui, elles viennent se toucher sans se confondre, et chaque nouveau point de contact est marqué, pour elles, par de nouveaux progrès.

Les résultats obtenus par M. Pasteur offrent un exemple de plus de ce <pie peut, dans les sciences d'observation, une idée préconçue fécondée par un esprit juste, qui ne s'en laisse ni préoccuper ni éblouir, et ne voit dans les théories a priori qu'un stimulant de plus à de nouveaux efforts, un devoir plus étroit, une obligation plus impérieuse de les soumettre à des épreuves sévères et multipliées, en épuisant sur elles tous les moyens possibles de vérification expérimentale. Son Mémoire renferme, en même temps, un complément très intéressant de ses précédents travaux, et une introduction entièrement neuve à des recherches qui promettent de n'être pas moins fructueuses.

Nous avons l'honneur de proposer à l'Académie l'insertion de ce Mémoire dans le Recueil des Savants étrangers.

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