BULLETIN DE LA SOCIT CHIMIQUE. NOUV. SR., T. XXII, 1874. SOC. CHI1I. 22

BULLETIN DE LA SOCIT CHIMIQUE DE

PARIS. MMOIRES PRSENTS A LA SOCIT CHIMIQUE.

Sur les relations qui existent entre les formules atomiques des corps organiques

et le pouvoir rotatoire de leurs dissolutions par J.-A. LE BEL.*

Pour prvoir si la dissolution d'une substance a ou n'a pas de pouvoir rotatoire, on ne possdait

jusqu' prsent aucune rgle certaine on savait seulement que les drivs d'une substance active sont en gnral actifs; encore voit-on souvent le pouvoir rotatoire disparatre subitement dans ces drivs

et cela dans les drivs les plus immdiats, tandis qu'il se conserve dans d'autres drivs beaucoup

plus loigns. En m'appuyant sur des considrations d'un ordre purement gomtrique, je suis arriv formuler une rgle beaucoup plus gnrale. Avant d'exposer le raisonnement qui permet d'arriver

cette loi, on prsentera les donnes sur lesquelles il s'appuie, et l'on terminera par une discussion

des vrifications que fournit l'tat actuel de nos connaissances en chimie.

Les travaux de M. Pasteur et de plusieurs autres savants ont tabli d'une faon complte la

corrlation qui existe entre les dissymtries1 des molcules et le pouvoir rotatoire. Si la dissymtrie

n'existe que dans la molcule cristalline, le cristal seul sera actif; si au contraire elle appartient la

molcule chimique, elle se manifestera par le pouvoir rotatoire de la solution, et souvent mme par

celui du cristal, si la structure de celui-ci permet de l'apercevoir, comme cela a lieu pour le sulfate

de strychnine et l'alun d'amylamine. Il y a, du reste, des dmonstrations mathmatiques de

l'existence ncessaire de cette corrlation, que nous considrerons comme un fait entirement

acquis.

Dans les raisonnements qui vont suivre nous ferons abstraction des dissymtries qui pourraient

rsulter de l'orientation que possdent dans l'espace les atomes et les radicaux monoatomiques, ce

qui revient les galer des sphres ou des points matriels, qui seront gaux si ces atomes ou ces

radicaux sont gaux entre eux, et diffrents si ceux-ci sont diffrents. Cette restriction est justifie

par ce fait que, sans avoir recours cette orientation, on a pu prvoir toutes les isomries observes

jusqu' ce jour; la discussion qui termine ce travail montrera que l'apparition du pouvoir rotatoire

peut galement tre prvue en dehors de l'hypothse dont nous venons de parler.

Premier principe gnral. Considrons une molcule d'un compos chimique ayant la formule MA

4 M est un radical simple ou complexe combin quatre atomes monoatomiques A, susceptibles

d'tre remplacs par substitution remplaons trois d'entre eux par des radicaux monoatomiques

simples ou complexes, diffrents entre eux et non identiques M le corps obtenu sera

dissymtrique. En effet l'ensemble des radicaux R, R', R" et A assimils des points matriels,

diffrents entre eux, forme par lui-mme un difice non superposable son image et le rsidu M ne

saurait rtablir la symtrie. Donc en gnral si un corps drive de notre type primitif MA4 par la

* Bull. Soc. Chim Nouv. Ser. T XXII, 1874, pp. 337 345.

1 Nous recommandons, pour l'tude des thormes relatifs la symtrie des polydres, la lecture du Mmoire de M.

Bravais tudes cristallographiques, qui est insr dans les Annales de l'cole Polytechnique.

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

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substitution A de trois atomes ou radicaux distincts, sa molcule sera dissymtrique et il aura le

pouvoir rotatoire.

Il y a deux cas d'exception bien distincts l si la molcule type possde un plan de symtrie

renfermant les quatre atomes. A, la substitution de ceux-ci par des radicaux (que nous devons

considrer comme non orients) ne pourra aucunement altrer la symtrie par rapport ce plan, et

alors toute la srie des corps substitus sera inactive 2 le dernier radical substitu A peut tre

compos des mmes atomes que tout le reste du groupement dans lequel il entre, et l'effet de ces

deux groupes gaux sur la lumire polarise peut se compenser ou s'ajouter si cette compensation a

lieu, le corps sera inactif or il se peut que cette disposition se prsente dans un driv d'un corps

actif et dissymtrique d'une constitution trs-peu diffrente, nous verrons dans la suite un cas trs-

remarquable o ce fait se prsente.

Second principe gnral. Si dans notre type fondamental nous ne substituons que deux radicaux

R et R', il pourra y avoir symtrie ou dissymtrie suivant la constitution de la molcule type MA4.

Si cette molcule avait primitivement un plan de symtrie passant par les deux atomes A qui ont t

remplacs par R et R, ce plan restera un plan de symtrie aprs la substitution le corps obtenu sera donc inactif. Les connaissances que nous avons sur la constitution de certains types simples nous

permettront donc d'affirmer que certains corps qui en drivent par deux substitutions sont inactifs.

En particulier, s'il arrive que non-seulement une seule substitution ne fournisse qu'un seul

driv, mais encore que deux et mme trois substitutions ne fournissent qu'un seul et mme isomre

chimique, nous sommes obligs d'admettre que les quatre atomes A occupent les sommets d'un

ttradre rgulier dont les plans de symtrie seront identiques ceux de la molcule totale MA4,

dans ce cas aucun corps bisubstitu ne possdera le pouvoir rotatoire.

Application aux corps saturs de la srie grasse. Tous les corps gras saturs drivent du gaz des

marais ou formne, CH4, par la substitution l'hydrogne de radicaux divers. Pourvu que les quatre

atomes d'hydrogne ne soient pas dans un mme plan, ce qui ressort de l'existence mme de drivs

trisubstitus actifs, nous pouvons appliquer le premier principe gnral et affirmer que la

substitution de trois radicaux diffrents fournira des corps actifs. Ainsi, si dans la formule

dveloppe d'une substance nous trouvons un carbone combin trois radicaux monoatomiques

diffrents entre eux et diffrents de l'hydrogne, nous devrons rencontrer un corps actif.

De plus, comme le formne ne fournit jamais qu'un seul driv par deux et par trois

substitutions, nous pouvons appliquer ses drivs par deux substitutions le second principe en

gnral et affirmer que ceux-ci ne renferment point de corps actif; ainsi si dans une formule

dveloppe nous voyons un carbone combin deux atomes d'hydrogne ou deux radicaux

identiques, ce corps ne doit pas prsenter le pouvoir rotatoire.

Passons maintenant en revue les corps actifs de la srie grasse.

GROUPE LACTIQUE. L'acide lactique drive du gaz des marais par la substitution l'hydrogne

des trois groupes HO, CO.OH et CH3 qui sont diffrents entre eux, car cet acide a pour formule :

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 3

le carbone central se trouvant dans le cas exig pour l'application du premier principe gnral, ce

corps doit tre actif. M. Wislicenus a en effet annonc rcemment qu'il a rencontr un acide actif

dans la viande. Cet acide n'a pas, ainsi qu'on l'a cru, la constitution de l'acide thylnolactique mais

il est d'aprs cet auteur un isomre physique de l'acide lactique ordinaire. On ne prvoit pas en effet

que l'acide thylnolactique puisse tre actif, car les carbones du radical sont combins chacun

deux atomes d'hydrogne, comme le montre la formule: CH2.OH-CH

2-COOH. On voit encore que

le propylglycol et l'acide iodopropionique qui drivent de l'acide lactique actif conserveront le

pouvoir rotatoire, mais qu'il n'en sera pas de mme de la glycrine qu'on en peut faire driver; car,

dans celle-ci, le carbone central est uni deux radicaux gaux CH2OH.

GROUPE MALIQUE. L'acide malique prsente une disposition tout fait analogue sa formule met

en vidence le caractre du pouvoir rotatoire :

Il en est de mme pour l'asparagine qui driv de l'acide malique par la substitution de AzH2

deux des oxhydryles de celui-ci. Enfin l'acide aspartique, qui est encore actif, contient un seul AzH2

la place de l'oxhydryle central. Si au contraire nous remplaons cet OH par H nous tombons sur

l'acide succinique qui de mme que l'acide thylnolactique est inactif.

Groupe tartrique. L'acide tartrique a pour formule:

On voit qu'il peut tre considr comme drivant du formne par la substitution a l'hydrogne

des trois radicaux monoatomiques suivants HO, CO.OH et:

il doit par consquent manifester le pouvoir rotatoire, c'est ce qui a lieu en effet. Cependant

l'examen de la formule fait voir que le dernier des groupes substitus est identique au groupement

dans lequel il entre, nous nous trouvons donc dans le second cas d'exception au premier principe

gnral. Deux arrangements d'une symtrie inverse tant possibles dans ce groupement, s'il se

trouve combin un groupe identique et superposable, leurs effets sur la lumire polarise

s'ajouteront, c'est ce qui a lieu pour l'acide actif; si au contraire il est combin un groupe d'une

symtrie inverse leurs effets se neutraliseront forcment et l'on aura l'acide tartrique inactif. Ces

raisonnements s'appliquent aux drivs de l'acide tartrique et en particulier l'rythrite, nous ne

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

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connaissons encore que l'rythrite inactive il se pourrait d'ailleurs que l'rythrite active ne ft pas un

corps stable.

GROUPE AMYLIQUE. L'alcool amylique actif a pour formule

On voit que son pouvoir rotatoire peut se prvoir de la mme faon que celui des corps

prcdents. Ce corps fournit une suite trs nombreuse de drivs dans lesquels nous rencontrons

toujours le pouvoir rotatoire, tant que sa caractristique se retrouve dans les formules. Nous citerons

tous les thers de l'alcool amylique et les acides conjugus qu'il fournit, l'acide valrique:

les valrates et les thers valriques, l'amylamine et presque tous les hydrocarbures o entre le

radical amyle, tels que l'thylamyle, le diamyle, etc. Il n'en est plus de mme de l'hydrure d'amyle

On voit en effet qu'il contient deux mthyles unis au mme carbone ce corps est en effet inactif.

Ce fait prouve que l'existence du radical amyle n'est pas corrlative du pouvoir rotatoire de ses

combinaisons.

M. Wurtz a montr que l'acide caproque driv du cyanure d'amyle actif possde le pouvoir

rotatoire. Si nous comparons cet acide l'acide valrique actif, dont la formule a t donne

prcdemment, nous voyons que l'un drive de l'alcool amylique comme l'autre drive de l'alcool

butylique secondaire de M. de Luynes. Nous pouvons donc conclure empiriquement que ce dernier

alcool est actif; on arrive directement ce rsultat en appliquant le premier principe gnral la

formule de cet alcool secondaire qui est:

L'auteur s'occupe de' prparer plusieurs corps de ce groupe, dont il importe de vrifier l'action

sur la lumire polarise.

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 5

GROUPE DES SUCRES. La constitution gnrale des corps sucrs est connue, mais leurs formules

exactes n'ont point encore t donnes; nous devons donc nous borner prvoir les faits sur des

formules gnrales.

Dans tout corps sucr, on trouve plusieurs fois un carbone uni l'hydrogne, un oxhydryle et

deux radicaux complexes; si ceux-ci sont diffrents, ce qui arrive trs-gnralement, le sucre en

question doit tre actif. On a observ que la plupart des sucres ont en effet le pouvoir rotatoire.

Les sucres se divisent naturellement en alcools hexatomiques tels que la mannite et en glucoses.

Considrons l'alcool hexatomique normal

nous voyons que chacun des quatre carbones centraux possde la caractristique du pouvoir

rotatoire qui n'est indique dans la formule ci-dessus que pour le cinquime carbone.

Si la seule cause de la dissymtrie de cette molcule consistait dans le mode de groupement des

radicaux qui entourent un seul de ces quatre carbones, on aurait un corps lvogyre et un corps

dextrogyre seulement mais comme il existe quatre groupements pareils, il y aura autant d'isomres

que l'on peut imaginer de combinaisons entre ces groupements. Ceci est la reproduction des faits

que nous avons dj vus pour l'acide tartrique, mais ici tous les isomres ne sont point encore

connus.

Nous remarquerons encore que l'entourage immdiat des carbones centraux dans la formule ci-

dessus est le mme, c'est--dire que les radicaux auxquels ils sont combins sont ou identiques, tels

que H et OH, ou bien ne diffrent que par leurs parties les plus loignes; si donc les groupements

semblables donnent lieu des pouvoirs rotatoires de signe contraire, on comprend qu'ils se

compensent peu de chose prs, et que le pouvoir rotatoire de la molcule totale soit presque nul ou

du moins assez faible.

Ceci est peut-tre l'explication du pouvoir rotatoire si minime de la mannite et de la dulcite, et

de celui de leurs thers hexanitriques, et hexactiques, qui n'est que de quelques degrs. Cette

supposition, qui du reste est indpendante de la thorie gnrale, se trouve confirme par ce fait que

les glucoses ont un pouvoir rotatoire beaucoup plus grand, or les glucoses ont une fonction

aldhydique ou une fonction actonique; considrons le glucose aldhydique normal

nous voyons que le groupement dissymtrique qui entoure le cinquime carbone est compltement

diffrent de tous les autres, et il n'y a plus de raison pour que son effet sur la lumire polarise soit

compens par celui des groupements voisins on comprend donc comment l'hydrognation de

glucoses trs-actifs donne des alcools hexatomiques presque dpourvus de pouvoir rotatoire.

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

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CORPS GRAS A DEUX ATOMICITES LIBRES. On n'a pas signal de corps actifs non saturs, car dans

cette classe nous ne faisons pas rentrer les corps qui s'obtiennent par la substitution d'un radical actif

dans un corps inactif non satur, tels que le valrate d'allyle par exemple.

Nous n'avons examiner que le cas o la lacune du corps non satur se produit par la disparition

de quelques-uns des radicaux dont le groupement dissymtrique produisait le pouvoir rotatoire dans

le corps satur correspondant. Comme tous les corps deux atomicits libres drivent de l'thylne,

c'est ce dernier corps qu'il faut appliquer, s'il y a lieu, les principes gnraux qui nous ont servi

prcdemment. Nous mettrons de ct le cas o les quatre atomes d'hydrogne n'auraient pas de

liaisons fixes les uns par rapport aux autres, car il est clair que leur substitution ne fournirait pas de

corps dissymtriques. Si au contraire ces positions relatives sont fixes nous pourrons appliquer

l'thylne le mme raisonnement qu'au formne.

Si les quatre atomes d'hydrogne sont dans un mme plan, ce qui est un cas d'quilibre possible,

il n'y aura aucun driv trisubstitu actif nanmoins nous ne connaissons pas d'exemples de corps

bien tudis drivant de l'thylne par trois substitutions diffrentes et nous ne pouvons trancher

cette question ds prsent.

Quant au second principe gnral, il n'est pas applicable l'thylne, car la formule CH2 = CH

2

montre dj que par deux substitutions on obtient des isomres chimiquement diffrents. Ceci ne

s'opposerait nullement ce que ces atomes soient dans un mme plan, auquel cas les drivs par

deux substitutions seraient inactifs. Dans le cas contraire, pour expliquer les isomries des drivs

thylniques, on serait oblig de supposer les atomes d'hydrogne situs sur les sommets d'une

pyramide quadratique hmidre, mais superposable son image P/2 et l'on obtiendrait par deux

substitutions diffrentes deux isomres, l'un symtrique, l'autre dissymtrique; ces isomres seraient

tous deux symtriques si les radicaux substitus taient les mmes, comme il arrive pour les acides

malique et fumarique. Il rsulte de la qu'il suffira de l'tude optique de deux drivs bisubstitu

te l s que l 'amylne d 'a lcool amyl ique ac t i f : e t de son i somre

CH3CH =CHC

2H

5 pour dmontrer que les quatre atomes d'hydrogne sont ou non dans un

mme plan.

SERIE AROMATIQUE. Tous les chimistes s'accordent pour admettre que les atomes d'hydrogne de

la benzine occupent des positions fixes; nous ne pouvons donc plus, comme nous avons fait pour les

corps saturs, considrer comme un seul point matriel une partie de la molcule de benzine, au

contraire cette hypothse restrictive nous sera encore permise l'gard des radicaux ou des groupes

qui remplacent l'hydrogne dans la benzine. Les hypothses gomtriques qui rendent compte des

isomries de la srie aromatique ont dj t discutes ailleurs: elles consistent placer les six

atomes d'hydrogne soit aux six sommets gaux d'un rhombodre, soit ceux d'une pyramide droite

base de triangle quilatral. Une discussion gomtrique trs-facile montre que dans l'un et l'autre

cas on obtient, par deux substitutions diffrentes, un isomre dissymtrique et deux autres

symtriques; l'existence d'un cymne actif, qui a t signale, confirme ces hypothses, que nous ne

discuterons pas davantage.

Sans supposer aux atomes d'hydrogne de la benzine un groupement particulier, on peut

appliquer le premier principe gnral trois atomes d'hydrogne quelconques, pourvu qu'ils

n'occupent pas un plan de symtrie de la molcule totale. Il suit de l que nous rencontrerons des

corps actifs quand trois atomes d'hydrogne au moins seront remplacs par des radicaux diffrents.

Nous trouvons ce cas ralis dans la plupart des corps de la srie camphorique (Voir pour ces

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 7

formules le travail de M. Kekul, Bull. Soc. chim., t. XX, 1873, p. 558); le camphre, par exemple,

drive de la benzine par la substitution l'hydrogne des groupements suivants ;

trois d'entre eux sont diffrents et les deux autres ne sauraient rtablir la symtrie nous constatons

en effet que tous ces corps ont actifs.

Pour l'essence de trbenthine le cas n'est pas le mme, nous savons qu'elle drive, ainsi que la

srie camphorique, du paracymne dans lequel les radicaux mthyle et propyle occupent les

positions 1 et 4 de l'hexagone de M. Kekul, c'est--dire un plan

de symtrie de la benzine; c'est l la raison pour laquelle ce cymne est inactif. Or l'essence de

trbenthine drive de ce cymne par la substitution de deux groupes H2 deux autres atomes

d'hydrogne s'ils occupent les positions 2 et 6 ou bien 3 et 5 symtriques par rapport au plan de

symtrie passant par 1 et 4, on aura des isomres inactifs; au contraire on aura des isomres actifs

(trbenthne et camphne) s'ils occupent des positions non symtriques l'une de l'autre, telles que 2

et 5 ou bien 2 et 3, on appliquerait le mme raisonnement aux autres isomres du trbenthne (voir

pour les formules le mmoire de M. Oppenheim, loc. cit., p. 560).

Il est possible que l'acide camphorique, dont la constitution n'est pas encore entirement fixe,

rentre dans le cas prcdent.

L'acide quinique galement actif drive de la benzine par un mode de substitution diffrent mais

insuffisamment connu nous n'en ferons pas ici la discussion.

On voit quel intrt s'attache l'tude des composs aromatiques actifs et combien il sera utile

que les chimistes qui ont entre les mains des composs bi- et trisubstitus de la benzine,

susceptibles d'tre actifs, fassent les essais qui permettent de les sparer de leurs isomres

dextrogyres et lvogyres. Nous allons montrer en effet que les corps obtenus par synthse

contiennent ces isomres en proportions gales.

Thorme. Lorsqu'il se forme un corps dissymtrique dans une raction o l'on n'a mis en

prsence les uns des autres que des corps symtriques, il y aura formation dans la mme proportion

des deux isomres de symtrie inverse.

On sait que le principe gnral du calcul des probabilits consiste en ceci:

Lorsqu'un phnomne quelconque peut se passer de deux manires seulement, et qu'il n'y a

aucune raison pour que le premier mode se produise de prfrence au second, si le phnomne a eu

lieu un nombre m de fois suivant la premire manire, et m' fois suivant la seconde, le rapport m/m tend vers l'unit quand m + m crot au del de toute limite.

De mme si d'un corps symtrique on a fait par des substitutions un corps dissymtrique, la

dissymtrie a t introduite par une des substitutions qui ont eu lieu; considrons celle-ci en

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Traduccin: Dr. Miguel Katz

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particulier. Le radical ou l'atome dont la substitution a introduit la dissymtrie avait auparavant un

homologue qui lui tait symtrique par rapport un point ou un plan de symtrie; ces radicaux se

trouvant dans des conditions dynamiques et gomtriques semblables, si m et m' reprsentent le

nombre de fois que chacun d'eux est substitu, m/m doit tendre vers l'unit, mesure que le nombre de ces substitutions croit au del de toute limite mesurable. Or, si la substitution d'un de ces

radicaux homologues produit le corps dextrogyre, l'autre donnera le corps lvogyre, tous deux

seront par consquent en proportions gales.

Il en est de mme pour les corps dissymtriques forms par addition; en effet le corps qui en

s'ajoutant une molcule symtrique en dtruit la symtrie pourrait occuper une place identique

situe de l'autre ct du point ou du plan de symtrie; le raisonnement prcdent s'applique

galement ce cas.

Il n'en est pas ncessairement de mme pour les composs dissymtriques forms en prsence de

corps actifs eux-mmes ou traverss par de la lumire polarise circulairement, ou enfin soumis

une cause quelconque qui favorise la formation d'un des isomres dissymtriques. Ces conditions

sont exceptionnelles, et en gnral dans les corps faits par synthse, ceux qui sont actifs ont d

chapper aux recherches du chimiste, s'il n'a pas essay de sparer les isomres produits ensemble

et dont l'effet sur la lumire polarise se neutralise. Nous possdons un exemple frappant de ce fait

dans l'acide tartrique. En effet, l'on n'a jamais obtenu par synthse directement l'acide droit ou

l'acide gauche, mais toujours l'acide inactif ou l'acide racmique qui est une combinaison parties

gales des acides droit et gauche.

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 9

MEMORIAS PRESENTADAS A LA SOCIEDAD QUMICA

Sobre las relaciones que existen entre las frmulas atmicas de los cuerpos orgnicos y el

poder rotatorio de sus soluciones, por J. A. Le Bel.*

Hasta ahora, no poseamos ninguna regla vierta para predecir si la solucin de una sustancia

tiene o no poder rotatorio. Solamente sabamos que los derivados de una sustancia activa eran, en

general, activos. Todava vemos, a menudo, que el poder rotatorio desaparece sbitamente en estos

derivados y esto en los derivados ms inmediatos, mientras que en otros derivados mucho ms

alejados, el poder rotatorio se conserva. Restringindome a consideraciones de un orden puramente

geomtrico, logr formular una regla mucho ms general. Antes de exponer el razonamiento que

permite llegar a esta ley, presentar los datos en los cuales se apoya, y concluir con una discusin

sobre las comprobaciones que suministra el estado actual de nuestros conocimientos de Qumica.

Los trabajos de Sr. Pasteur y varios otros sabios han establecido de modo completo la

correlacin que existe entre la asimetra2 de las molculas y el poder rotatorio. Si la asimetra existe

slo en la molcula cristalina, slo el cristal ser activo; si al contrario, ella pertenece a la molcula

qumica, el poder rotatorio se manifiesta en su solucin y, a menudo, hasta en el cristal, si la

estructura de ste permite percibirla, como ocurre con el sulfato de estricnina y el alumbre de

amilamina. Adems, hay demostraciones matemticas de la existencia necesaria de esta correlacin,

que consideraremos como un hecho totalmente adquirido.

En los razonamientos que siguen haremos abstraccin de las asimetras que podran resultar de

la orientacin que poseen en el espacio los tomos y los radicales monoatmicos, lo que equivale a

igualarlos a esferas o a puntos materiales, que sern iguales si estos tomos o estos radicales son

iguales entre ellos, y diferentes si stos son diferentes. Esta restriccin se justifica por el hecho que,

sin recurrir a esta orientacin, se pudieron prever todas las isomeras observadas hasta el presente;

la discusin con que concluye este trabajo mostrar que la aparicin del poder rotatorio tambin

puede preverse sin la hiptesis que acabamos de mencionar.

Primer principio general. Consideremos una molcula de un compuesto qumico que tenga la frmula MA

4, donde M es un radical simple o complejo combinado con cuatro tomos

monoatmicos A, susceptibles de ser reemplazados por sustitucin. Reemplacemos tres de ellos por

radicales monoatmicos simples o complejos, diferentes entre ellos y no idnticos a M y el cuerpo

que se obtiene ser asimtrico. En efecto el conjunto mismo de los radicales R, R', R" y A

asimilados a puntos materiales diferentes entre s, forma una construccin no superponible a su

imagen en el espejo y el residuo M no podra restablecer la simetra. Ponlo tanto, en general, si un

cuerpo deriva de nuestro tipo primitivo MA4 por la sustitucin de A por tres tomos o radicales

distintos, su molcula ser asimtrica y tendr el poder rotatorio.

Hay dos casos de excepcin que son muy distintos 1 si la molcula se caracteriza por tener un

plano de simetra que encierra a los cuatro tomos A, la sustitucin de stos por radicales (que

debemos considerar como no orientados) no podr alterar de ninguna manera la simetra respecto de

este plano, y entonces toda la serie de cuerpos que se obtienen por sustitucin ser pticamente

* Nouv. Ser. T XXII, 1874. Soc. Chim.

2 Recomendamos para el estudio de los teoremas relativos a la simetra de los poliedros, la lectura del trabajo del Sr.

Bravais, tudes cristallographiques que est inserto en los Anales de la cole Polytechnique. Nouv. Ser. T XXII, 1874.

Soc. Chim.

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

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inactiva. 2 cuando el ltimo radical que sustituye a A est formado por los mismos tomos que

todo el resto del agrupamiento en el cual entra, el efecto de estos dos grupos iguales sobre la luz

polarizada puede compensarse o sumarse si esta compensacin se efecta, el cuerpo ser inactivo o

puede que esta disposicin se presente en un derivado de un cuerpo activo y asimtrico de una

constitucin muy poco diferente. Esto lo veremos a continuacin en un caso muy notable en el que

este hecho se presenta.

Segundo principio general. Si en nuestro tipo fundamental sustituimos slo dos radicales R y R',

podr haber simetra o asimetra segn la constitucin de la molcula tipo MA4. Si esta molcula

tena primitivamente un plano de simetra que pasaba por ambos tomos A que han sido

reemplazados por R y R, este plano seguir siendo un plano de simetra despus de la sustitucin y el cuerpo obtenido ser pues inactivo. Los conocimientos que tenemos sobre la constitucin de

ciertos tipos simples nos permitirn pues afirmar que ciertos cuerpos que derivan de ellos por dos

sustituciones son inactivos.

En particular, si una sola sustitucin proporciona un nico derivado y dos y hasta tres

sustituciones proporcionen un solo y nico ismero qumico, estamos obligados a suponer que los

cuatro tomos A ocupan los vrtices de un tetraedro regular cuyos planos de simetra sern

idnticos a los de la molcula total MA4, en ese caso ningn cuerpo disustituido poseer poder

rotatorio.

Aplicacin a los cuerpos saturados de la serie grasa. Todos los cuerpos grasos saturados

derivan del gas de los pantanos o formeno, CH4, por la sustitucin del hidrgeno de radicales

diversos. En tanto los cuatro tomos de hidrgeno no estn en el mismo plano, lo que resalta la

existencia misma de derivados trisustituidos activos, podemos aplicar el primer principio general y

afirmar que la sustitucin de tres radicales diferentes formar compuestos activos. As, si en la

frmula desarrollada de una sustancia encontramos un tomo carbono combinado con tres radicales

monoatmicos diferentes entre s y diferentes del hidrgeno, deberemos encontrar un cuerpo

pticamente activo.

Adems, como el formeno siempre proporciona un nico derivado, ya sea por dos o por tres

sustituciones, podemos aplicar a los derivados por dos sustituciones el segundo principio general y

afirmar que stos no son cuerpos activos. As si en una frmula desarrollada vemos un tomo de

carbono combinado con dos tomos de hidrgeno o con dos radicales idnticos, este cuerpo no debe

presentar poder rotatorio.

Ahora analicemos los cuerpos activos de la serie grasa.

GRUPO LCTICO. El cido lctico deriva del gas de los pantanos por la sustitucin del

hidrgeno por los tres grupos HO, CO.OH y CH3 que son diferentes entre s, ya que este cido tiene

como frmula:

El tomo de carbono central se encuentra en el caso en que es aplicable el primer principio

general, por lo tanto, este cuerpo debe ser activo. En efecto, el Sr. Wislicenus anunci

recientemente que haba encontrado un cido activo en la carne. Este cido no tiene, como

creamos, la constitucin del cido etilenolctico sino que, segn este autor, es un ismero fsico

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 11

del cido lctico ordinario. No preveamos que el cido etilenolctico pudiera ser activo, porque los

tomos de carbono del radical estn combinados cada uno a dos tomos de hidrgeno, como lo

muestra la frmula: CH2. OH-CH

2-COOH. Ms an, el propylglycol y el cido yodopropinico, que

derivan cido lctico activo conservan el poder rotatorio, pero que no ocurre lo mismo con la

glicerina que podemos considerar derivada del cido lctico; porque en sta, el tomo de carbono

central est unido a dos radicales iguales CH2OH.

GRUPO MLICO. El cido mlico presenta una disposicin anloga al del cido lctico y su

frmula evidencia que tiene poder rotatorio.

o mismo ocurre con la asparagina que deriva del cido mlico por sustitucin de dos hidroxilos por

grupos NH2. Finalmente, el cido aspartique, que es tambin activo, contiene a un solo grupo NH

2

en lugar del hidroxilo central. Si, por el contrario, reemplazamos el grupo OH por H obtenemos el

cido succinico que, al igual que el cido etilenolctico es inactivo.

GRUPO TARTRICO. El cido tartrico tiene por frmula:

Vemos que puede ser considerado como derivado del formeno por la sustitucin de tres tomos de

hidrgeno por los siguientes tres radicales monoatmicos HO, CO.OH y:

En consecuencia, el cido tartrico debe manifestar poder rotatorio y, en efecto, es lo que ocurre.

Sin embargo el examen de la frmula muestra que el ltimo de los grupos sustituyentes es idntico

al agrupamiento en que entra. Nos encontramos, pues, en el segundo caso de excepcin al primer

principio general. En ese agrupamiento son posibles dos arreglos de simetras inversas. Si el grupo

entrante se encuentra combinado con un grupo idntico y superponible, sus efectos sobre la luz

polarizada se aadirn, es lo que se ocurre con el cido activo3; si al contrario queda combinado con

un grupo de una simetra inversa, forzosamente sus efectos se neutralizarn y tendremos el cido

tartrico inactivo. Estos razonamientos se aplican a los derivados del cido tartrico y en particular

3 Al revs, si el grupo entrante forma una imagen superponible con el agrupamiento existente se genera un plano de

simetra y la molcula resulta pticamente inactiva. Nota de M. K.

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

12

al eritritol. Hasta ahora slo conocemos al eritritol inactivo. Por otra parte podra ser que el eritritol

activo no fuera un cuerpo estable.

GRUPO DEL ALCOHOL AMLICO. El alcohol amlico activo tiene frmula

Vemos que se puede prever su poder rotatorio de la misma manera que el de los cuerpos

precedentes. Esta sustancia proporciona una serie muy numerosa de derivados en los cuales siempre

est presente el poder rotatorio, tanto que esa caracterstica se observa a partir de sus frmulas.

Citaremos todos los teres del alcohol amlico y los cidos conjugados que proporciona, al igual que

el cido valrico:

y los valrates, los teres valricos, la amilamina y casi todos los hidrocarburos donde est presente

el radical amilo, tales como el etil amilo, el diamilo, etc. En cambio, el hidruro de amilo no tiene

actividad,

Este hecho prueba que la existencia del radical amilo no es siempre correlativa con el poder

rotatorio de sus combinaciones.

El Sr. Wurtz mostr que el cido caproico, derivado del cianuro de amilo activo, posee poder

rotatorio. Si comparamos este cido con el cido valrico activo, cuya frmula ha sido dada

anteriormente, vemos que uno deriva alcohol amlico como el otro deriva alcohol butlico

secundario de Sr. de Luynes. Podemos, pues, concluir empricamente que este ltimo alcohol es

activo. Llegaramos directamente a este resultado aplicando el primer principio general sobre la

frmula de este alcohol secundario que es:

Este autor se ocup de preparar varios compuestos de este grupo, donde lo importante fue

verificar sus acciones sobre la luz polarizada.

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 13

GRUPO DE LOS AZCARES. La constitucin general de los cuerpos azucarados es conocida,

pero sus frmulas exactas todava no han sido dadas en absoluto; debemos pues limitarnos a prever

los hechos sobre frmulas generales.

En todo cuerpo azucarado, encontramos muchas veces a tomos de carbono unido con el

hidrgeno, con el hidroxilo y con los dos radicales complejos; si stos son diferentes, lo que muy

generalmente ocurre, el azcar en cuestin debe ser activo. En efecto, hemos observado que la

mayora de los azcares tienen poder rotatorio.

Los azcares se dividen naturalmente en alcoholes hexatmicos, tales como l manita, y en

glucosas. Consideremos al alcohol hexatmico normal

vemos que cada uno de cuatro tomos de carbono centrales posee la caracterstica del poder

rotatorio que est indicada en la frmula de ms arriba slo para el quinto tomo de carbono.

Si la sola causa de la asimetra de esta molcula consistiera en el modo de agrupamiento de los

radicales que rodean a un nico de estos cuatro tomos de carbono, slo tendramos un cuerpo

levgiro y un cuerpo dextrgiro. Pero como existen cuatro agrupamientos iguales, habr tantos

ismeros que podemos imaginar diversas combinaciones entre estos agrupamientos. Esto es, la

reproduccin de los hechos que ya vimos para el cido tartrico, pero aqu todava no se conocen

todos los ismeros

En la frmula de ms arriba, observamos que el entorno inmediato de los tomos de carbono

centrales es el mismo, es decir, que los radicales con los que [los tomos de carbono centrales] estn

combinados H y OH son idnticos, de modo que las diferencias [entre los ismeros] estn en sus partes ms alejadas. Si los agrupamientos semejantes dan lugar a poderes rotatorios de signo

contrario, comprendemos que se compensen casi completamente y que el poder rotatorio de la

molcula total o sea casi nulo o, por lo menos, bastante dbil.

Esta, tal vez, podra ser la explicacin del poder rotatorio tan mnimo de la manita, de la dulcita

y de sus teres4 hexantricos y hexacticos, que son de slo unos pocos grados.

Esta suposicin, que adems es independiente de la teora general, se encuentra confirmada por

el hecho que las glucosas tienen un poder rotatorio mucho ms grande, ya las glucosas tienen una

funcin aldehdica o una funcin cetnica. Consideremos la glucosa aldehdica normal:

4 steres? Nota de M. K.

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

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vemos que el agrupamiento asimtrico que rodea al quinto tomo de carbono es completamente

diferente de todos los dems, y no hay ninguna razn para que su efecto sobre la luz polarizada sea

compensado por los agrupamientos vecinos. Entonces comprendemos por qu la hidrogenacin de

las glucosas que son [pticamente] muy activas producen alcoholes hexatmicos casi privados de poder rotatorio.

CUERPOS GRASOS QUE TIENEN DOS ATOMICIDADES LIBRES. No hemos mencionado

a los cuerpos activos no saturados, porque en esta clase no podemos incluir a los cuerpos que

obtienen por la sustitucin de un radical activo en un cuerpo inactivo no saturado tal como, por

ejemplo, en el valerato de alilo

Tenemos que examinar slo el caso donde la laguna5 del cuerpo no saturado se produce por la

desaparicin de algunos de los radicales cuyo agrupamiento asimtrico produca el poder rotatorio

en el cuerpo saturado correspondiente. As como todos los cuerpos con dos atomicidades libres

derivan del etileno, es sobre este ltimo cuerpo que hay que aplicar, si se puede, los principios

generales que nos han servido anteriormente. Dejaremos de lado el caso donde los cuatro tomos de

hidrgeno [que se pueden sustituir] no tengan enlaces fijos unos con relacin a los otros6, porque es

claro que su sustitucin no proporcionara cuerpos asimtricos. Al contrario, si estas posiciones

relativas son fijas, podemos aplicar sobre el etileno el mismo razonamiento que en el caso del

formeno.

Si los cuatro tomos de hidrgeno estn en el mismo plano, lo que es un caso de equilibrio

posible, no ser posible obtener ningn derivado trisustituido activo. Sin embargo, no conocemos

ejemplos bien estudiados de cuerpos que derivan del etileno por tres sustituciones diferentes y, al

presente, no podemos zanjar esta cuestin.

En cuanto al segundo principio general, l no es aplicable al etileno, porque la frmula CH2 =

CH2 muestra que por dos sustituciones se obtienen ismeros qumicamente diferentes. Esto de

ninguna manera se opondra a que estos tomos estn en el mismo plano, en cuyo caso los

derivados por dos sustituciones seran inactivos. En el caso contrario, para explicar las isomeras de

los derivados etilnicos, estaramos obligados a suponer que los tomos de hidrgeno situados sobre

los vrtices de una pirmide cuadrtica hemidrica, pero superponible a su imagen P/2

7 y mediante

dos sustituciones diferentes obtendramos dos ismeros, uno simtrico y el otro asimtrico; estos

ismeros seran simtricos si los radicales sustituyentes fueran los mismos, como ocurre con los

cidos maleico y fumrico. De esto resulta que bastar el estudio ptico de dos derivados

disustituidos tales como el amileno obtenido del alcohol amlico activo:

y su

ismero CH3CH =CHC

2H

5 para dilucidar si los cuatro tomos de hidrgeno estn o no en un

mismo plano.

SERIE AROMTICA. Todos los qumicos se han puesto de acuerdo en admitir que los tomos

de hidrgeno del benceno ocupan posiciones fijas. Por lo tanto, como hicimos para los cuerpos

saturados, no podemos considerar como un solo punto material a una parte de la molcula de

benceno. Al contrario, esta hiptesis restrictiva nos permitir considerar el aspecto de los radicales o

de los grupos que reemplazan al hidrgeno en el benceno. Las hiptesis geomtricas que dan cuenta

de las isomeras en la serie aromtica ya han sido discutidas en otra parte: ellas consisten en colocar

a

los seis tomos de hidrgeno en los seis vrtices iguales de un romboedro, o en los de una

5 Lacune en el original. Debe interpretarse con el doble enlace. Nota de M: K.

6 Si estn en posiciones cis o trans. Nota de M: K.

7 La que se refleja en el plano de simetra P que divide a la molcula en 2 partes. Nota de M: K.

Frmulas de compuestos orgnicos y poder rotatorio de sus soluciones 15

pirmide recta cuya base es un tringulo equiltero. Un razonamiento geomtrico muy sencillo

muestra que en uno u otro caso se obtienen, por dos sustituciones diferentes, un ismero asimtrico

y otros dos simtricas; la existencia de un cimeno activo, que ha sido comprobada, confirma estas

hiptesis, por lo que no la discutiremos ms.

Sin asignar a los tomos de hidrgeno del benceno un agrupamiento particular, podemos aplicar

el primer principio general sobre tres cualesquiera de esos tomos de hidrgeno, con tal que no se

encuentres en un plano de simetra de la molcula total. De esto se deduce que encontraremos

cuerpos activos cuando, por lo menos, tres tomos de hidrgeno sean reemplazados por radicales

diferentes. Encontramos este caso en la mayora de los cuerpos de la serie canfrica (Ver para estas

frmulas el trabajo de Sr. Kekul, Bull. Soc. chim., t. XX, 1873, p. 558); el alcanfor, por ejemplo,

deriva del benceno por la sustitucin del hidrgeno por los agrupamientos siguientes;

tres de ellos son diferentes y los otros dos no podran restablecer la simetra. En efecto,

comprobamos que todos estos cuerpos tienen actividad ptica.

Para la esencia de trementina, el caso no es el mismo. Sabemos que ella deriva tambin de la

serie canfrica, del paracimeno [4 metilcumeno] en el cual los radicales ocupan las posiciones 1 y 4 del hexgono del Sr. Kekul, es decir, estn en el plano de simetra [de la molcula] del benceno.

Esta es la razn por la cual el paracimeno es inactivo. Entonces la esencia de trementina deriva

de este cimeno por la sustitucin de dos grupos H2 por otros dos tomos de hidrgeno. Si ocupan las

posiciones 2 y 6 o bien las 3 y 5 simtricas respecto del plano de simetra que pasa por las posiciones 1 y 4, tendremos ismeros inactivos. Al contrario, si ocupan posiciones no simtricas una respecto de la otra, tales como 2 y 5 o bien 2 y 3, tendremos ismeros activos (trementina y

canfeno). Podramos aplicar el mismo razonamiento para otros ismeros de la trementina (para las

frmulas, ver la memoria de Sr. Oppenheim, loc. cit., p. 560).

Es posible que el cido canfrico, cuya constitucin todava no est totalmente establecida,

entre en el caso precedente.

El cido qunico, tambin activo, deriva del benceno por un modo diferente de sustitucin pero

como su conocimiento es insuficiente no lo discutiremos aqu.

Vemos cuanto inters despierta el estudio de los compuestos aromticos activos y cunta

utilidad le reportar a los qumicos que se ocupan de los compuestos di y trisustituidos del benceno

susceptibles de ser activos, hacer los ensayos que permitan separarlos en sus ismeros dextrgiros y

levgiros. Tambin vamos a mostrar que los cuerpos con actividad ptica obtenidos por sntesis

contienen estos ismeros en proporciones iguales.

Teorema. Cuando en una reaccin en la que intervienen cuerpos simtricos se forma un cuerpo

asimtrico se formarn dos ismeros de simetras inversas en la misma proporcin.

J.A. Le Bel

Traduccin: Dr. Miguel Katz

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Sabemos que el principio general del clculo de probabilidades consiste en esto:

Cuando cualquier fenmeno puede pasar de dos maneras solamente, y que no hay ninguna razn

para que el primer modo se produzca preferentemente al segundo, si el fenmeno se efectu un

nmero m de veces segn la primera manera, y m' veces segn la segunda, la relacin m/m tiende hacia la unidad cuando m + m crece ms all de todo lmite.

Lo mismo ocurre si por sustitucin de un cuerpo simtrico se obtiene un cuerpo asimtrico y la

asimetra ha sido introducida por una de las sustituciones que se efectuaron. Consideremos sta en

particular. El radical o el tomo cuya sustitucin introdujo la asimetra, tena un homlogo con el

que era simtrico con relacin a un punto o a un plano de simetra. Estos radicales se encontraban

en condiciones dinmicas y geomtricas semejantes, por lo que si m y m' representan el nmero de

veces en que cada uno de ellos entra en la sustitucin, a medida que el nmero de estas

sustituciones crece ms all de todo lmite mensurable, m/m debe tender hacia la unidad. Entonces, si la sustitucin por uno de estos radicales homlogos produce el cuerpo dextrgiro, la sustitucin

por otra dar el cuerpo levgiro y, por consiguiente, en las sustituciones ambos cuerpos pticamente

activos estarn en proporciones iguales.

Lo mismo ocurre con los cuerpos asimtricos formados por adicin; en efecto el cuerpo que se

aade a una molcula simtrica y destruye la simetra podra ocupar un sitio situado a un lado o al

otro del punto o del plano de simetra; el razonamiento precedente tambin se aplica a este caso.

Esto no es necesariamente lo mismo para los compuestos asimtricos formados en presencia de

cuerpos activos mismos o atravesados por la luz polarizada circularmente, o, en fin, sometidos a

cualquier causa que favorezca la formacin de uno de los ismeros asimtricos. Estas condiciones

son excepcionales, y en general en los cuerpos obtenidos por sntesis, los que son activos suelen

escapar de las investigaciones del qumico, si l no trat de separar los ismeros producidos juntos

y que neutralizan el efecto sobre la luz polarizada. Poseemos un ejemplo impresionante de este

hecho en el cido tartrico. En efecto, nunca se obtuvo por sntesis directa el cido dextrgiro o el

cido levgiro, sino un cido inactivo, el cido racmico que es una mezcla en partes iguales de los

cidos con actividades pticas opuestas.