BULLETIN

MUSÉUM NATIONAL D’HISTOIRE NATURELLE

57, rue Cuvier, 75005 Paris

Directeur : Pr M. Vachon.

Comité directeur : Prs Y. Le Grand, C. Lévi, J. Dorst.

Rédacteur général : Dr M.-L. Bauchot.

Secrétaire de rédaction : M me P. Dupérier.

Conseiller pour l’illustration : Dr N. Halle.

Le Bulletin du Muséum national d’Histoire naturelle, revue bimestrielle, paraît depuis

1895 et publie des travaux originaux relatifs aux diverses branches de la Science.

Les tomes 1 à 34 (1895-1928), constituant la l re série, et les tomes 35 à 42 (1929-1970),

constituant la 2 e série, étaient formés de fascicules regroupant des articles divers.

A partir de 1971, le Bulletin 3 e série est divisé en six sections (Zoologie — Botanique —

Sciences de la Terre — Sciences de l’Homme — Sciences physico-chimiques — Écologie

générale) et les articles paraissent, en principe, par fascicules séparés.

S’adresser :

— pour les échanges, à la Bibliothèque centrale du Muséum national d’His¬

toire naturelle, 38, rue Geoffroy-Saint-Hilaire, 75005 Paris (C.C.P.,

Paris 9062-62) ;

— pour les abonnements et les achats au numéro, à la Librairie du Muséum

36, rue Geoffroy-Saint-Hilaire, 75005 Paris (C.C.P., Paris 17591-12 —

Crédit Lyonnais, agence Y-425) ;

— pour tout ce qui concerne la rédaction, au Secrétariat du Bulletin, 57, rue

Cuvier, 75005 Paris.

Abonnements pour l’année 1975

Abonnement général : France, 440 F ; Étranger, 484 F.

Zoologie : France, 340 F ; Étranger, 374 F.

Sciences de la Terre : France, 90 F ; Étranger, 99 F.

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Sciences physico-chimiques : France, 20 F ; Étranger, 22 F.

International Standard Serial Number (ISSN) : 0027-4070.

BULLETIN DU MUSÉUM NATIONAL D’HISTOIRE NATURELLE

3 e série, n° 349, novemhre-décemhie 1975, Sciences physico-chimiques 6

L’acide bourgéanique : nouveau métabolite des Lichens

Structure, synthèse et biosynthèse 1

par Bernard Bodo *

Abstract. — A new lichen substance, bourgeanic acid, has been isolated from several species.

Its structure was elucidated on Chemical and spectral ( 1 H NMR, 13 C NMR, IR, mass spectrometry

and X ray analysis) évidences to be 2S, 4R, HR-trimethyl 3S-(3'S-hydroxy-2'S, 4'R, 6'R trimcthyl)

octanoyloxy octanoic acid.

This compound appears to be the first aliphatic depside found in Lichens.

A synthesis is given and sonie Chemical properties are studicd.

A biosynthetic study shows formation of bourgeanic acid to occur via C-methylation of a

polyketide formed by acet.ate-polyrnaloriate pathway.

SOMMAIRE

Introduction. 25

I. StRUCTURF. PLANE DE 1,’aC.IDE BOURGÉANIQUE . 31

A. — Isolement et répartition. 31

B. — Détermination de la formule brute. 34

C. — Détermination et positions relatives des groupes fonctionnels. 34

D. — Réactions de fragmentation. 37

1. Hydrolyse alcaline. 37

2. Fragmentation thermique. 41

E. — Analyse des spectres de masse de l’acide bourgéanique et de ses dérivés. 47

F. — Etude du spectre de RMN du carbone 13. 49

G. - Étude du spectre de RMN du proton en utilisant les chélates de terres rares. ... 50

II. Synthèse, propriétés chimiques et configuration de e’ acide bourgéanique.... 54

A. - Synthèse .. 54

B. —• Propriétés chimiques de l’acide bourgéanique et de ses dérivés. 57

C. - Configuration. 04

III. Biosynthèse de i.’acide bourgéanique. 69

A. — Biosynthèse des depsides. 69

1. Thèse de Doctorat d'Etat. ès-Scienees Physiques soutenue le 18 juin 1975 à l’Université Pierre et

Marie Curie, Paris VI.

* Laboratoire de Chimie appliquée aux corps organisés, Muséum national d’Histoire naturelle, 63, rue

de Buffon, 75005 Paris.

349, 1

BERNARD BODO

B. — Biosynthèse des acides aliphatiques ramifiés. 73

C. — Biosynthèse de l’acide bourgéanique. 76

Conclusion. 81

Partie expérimentale. 82

Références bibliographiques. 95

Remerciements

Je remercie très vivement M. le Pr D. Moi.no, Directeur du Laboratoire de Chimie du Muséum

national d’Histoire naturelle, pour l’intérêt qu’il a porté à l’ensemble de ce travail, pour les nom¬

breuses et fructueuses discussions à ce sujet et pour sa bienveillance constante à mon égard.

L’étude de la biosynthèse de l’acide bourgéanique a été faite à l’Institut de Chimie des Substances

Naturelles, sous la direction de M me J. Polonsky. Je la remercie très sincèrement de m’avoir

accueilli dans son laboratoire et d’avoir toujours trouvé le temps de me guider et de me conseiller.

J’exprime ma profonde gratitude à M ,le J. Ficini, Professeur, et à MM. les Pr P. Maitte

et J. J. Basselier qui ont accepté de juger cette thèse.

Les spectres de RMN du C-13 ont etc réalisés par M me S. Combrisson, ceux du proton par

M. D. Davoust et les spectres de masse par M. J. Rivière. La structure cristalline a été ana¬

lysée par M me C. Pascard-Billy et M. J. Guilhem.

C’est avec reconnaissance que j’associe à ces remerciements M. le Pr R. Hkim, Membre de

l’Institut, M me S. Jovet-Ast, Professeur au Muséum, M. le Pr H. C. Brown, M mes M.-A. Letrouit-

Galinou, H. Benoist, M lle A. Merrien, MM. J. Andrieux, Dorme, P. Jossang, et tous mes

camarades et amis des Laboratoires du Muséum et de Gif-sur-Yvette qui, à des titres divers,

m’ont apporté une aide très précieuse au cours de ces recherches.

Yet liai lirai produits continue to liold a unique

fascination not only because of their relalionships to

the organisme frorn which they are derived , not only

because plants thaï can pholosynthesize possess syn-

tlietic poiver thaï far surpasses Huit of inan, not only

because of their potential usefulness to man in their

nattirai forai or as templales for syntlietic analogs,

but cliiefiy because each new structural type reveals

somcthing of nature's molecular architecture and poses

ne iv questions of hoir and ivliy llicsc compounds are

brin g produced.

I’. .J. Sciikcer.

INTRODUCTION

Depuis longtemps les « substances des lichens » ont attiré l’attention des chimistes

et, dès 1907, Zopf (1) publiait une monographie, <i Die Flechtenstoffe », sur ce groupe de

produits naturels. En effet, si certaines de ces substances sont aussi synthétisées par les

Champignons et les plantes supérieures, la plupart sont, caractéristiques des Lichens. Plus

récemment l’intérêt s'est accru par la découverte de l'activité biologique de certaines d’entre

elles et par leur utilité pour l’identification et la classification des quelque 20 000 espèces

de Lichens connues.

Nature des Lichens

Les Lichens (2, 3, 4, 5) sont des organismes complexes résultant de l’association de

deux végétaux. L’un des constituants est chlorophyllien : ce peut être une Algue bleue

(Cyanophyte) ou, et c’est le cas le plus fréquent, une Algue verte (Chlorophyte). L’autre

constituant est un Champignon supérieur qui appartient presque toujours à la classe des

Ascomycètes.

Cet état de symbiose fait que les Lichens possèdent certains des caractères de leurs

composants et d’autres qui leur sont propres, tant du point de vue botanique, que biochi¬

mique ou écologique.

Ce sont des végétaux cosmopolites pouvant se développer même dans des conditions

climatiques très dilliciles où toute autre forme de végétation est impossible : c’est le cas

des zones arctiques et des régions de haute altitude où les Lichens constituent l’essentiel

de la Flore. Ils se fixent sur les supports les plus variés : roches, terre, écorces et feuilles

d’arbre, mousses... Certains même, comme Leeanora esculenla, sont erratiques.

Ils ne sont pas, comme certains auteurs l’ont supposé, une des premières formes de vie,

mais ils ont un rôle de pionnier dans la végétation. Leurs besoins modestes, et leur faculté

de concentrer les éléments qui leur sont nécessaires à partir de l’air et de l’eau de pluie,

leur permettent de coloniser des territoires inhospitaliers à la végétation. En contrepartie,

la disparition des Lichens des zones industrielles et urbaines est partiellement due à ce

phénomène : ils accumulent les gaz toxiques comme l’anhydride sulfureux à des doses

mortelles et peuvent être, de ce fait, utilisés comme indicateurs de pollution. Par ailleurs,

ils concentrent les produits de retombées radioactives, polluant ainsi une chaîne alimentaire

qui va jusqu’à l’homme.

BERNARD BODO

Parmi les autres particularités des Lichens, nous noierons leur croissance très lente

(l’accroissement annuel des thalles varie de 0,1 à 20 mm en moyenne) et leur étonnante

longévité : les Lichens centenaires sont nombreux et l’on connaît même certains spécimens

ayant plusieurs milliers d’années.

Usage oes Lichens

Les Lichens ont été utilisés occasionnellement comme aliment par l’homme, mais

certains grands Lichens, comme les Cetraria ou les Cladonia, fournissent la base de l’alimen¬

tation pour de nombreux mammifères du Grand Nord, en particulier pour les rennes.

Différentes pharmacopées populaires ont utilisé depuis l’antiquité des Lichens, souvent

pour des raisons illusoires : un Lichen jaune (Xanthoria parietina) était recommandé pour

le traitement de la jaunisse et Lobaria pulmonaria, à cause d’une apparence extérieure,

pour les maladies pulmonaires.

On a pu cependant montrer que certaines substances des Lichens avaient une action

antibiotique réelle : c’est le cas, par exemple, de l’acide usnique actif contre le bacille de

la tuberculose et commercialisé sous le nom « LTsno ». Par ailleurs, Fusikawa (6) a remarqué

des propriétés antiseptiques notables pour les depsides et les depsidones.

Les usages industriels ont concerné l’obtention «le matières colorantes (orseilles), indus¬

trie naguère florissante, et la fabrication de fixateurs de parfums. C’est là la seule utilisa¬

tion industrielle qui soit encore importante. Notons enfin que l’indicateur de pH appelé

tournesol est obtenu à partir de divers Lichens des genres Boccella et Lecanora.

Les substances i.ïcuèniques

Les Lichens accumulent jusqu’à des taux souvent considérables les métabolites qu’ils

synthétisent. La raison de cette accumulation est encore mystérieuse. Plusieurs hypothèses

ont été avancées : — protection de l’algue contre les radiations lumineuses, -— protection

contre les prédateurs (insectes) et l’envahissement par des bactéries ou d’autres champi¬

gnons, — contrôle du développement réciproque des partenaires de la symbiose, — modi¬

fication de la perméabilité des parois cellulaires pour faciliter les échanges entre les sym-

bions, rôle d’agents chélatants pour capter les éléments métalliques du milieu...

Les structures de plus de 200 de ces métabolites ont été établies à l’heure actuelle.

Leurs propriétés et leur répartition ont été décrites en détail dans plusieurs ouvrages récents

par Asahina et Shibata (7), Culberson (8, 9), Huneck (10, 11 ) et M OS B AC H (12).

Leur nature chimique est très variée et nous n'allons donner qu’un bref aperçu des

grands groupes de composés rassemblés sur la base de leur biogenèse.

A. — Produits du métabolisme primaire

1. Polyols et carbohydrates

Les polyols et carbohydrates des Lichens sont issus de l’activité photosynthétique

de l’Algue et plus ou moins transformés par le Champignon. Les polyols les plus répandus

l’acide bourgéanique

sont le D-arabitol, le meso-érythrytol et le mannitol. Les Lichens produisent différents

mono- et disaccharides communs aux plantes de façon générale et quelques polysaccha¬

rides particuliers comme la lichénine. Certains polysaccharides des Lichens possèdent

une activité anticancéreuse et sont actuellement l'objet d’études poussées.

2. Composés azotés

Les Lichens renferment des acides aminés semblables à ceux des autres plantes. Deux

cyclopeptides ont été isolés : la picroroccelline de Roccella fuciformis et la roccanine de

Roccella canariensis.

B. — Produits du métabolisme secondaire

1. Substances biosynthétisées par la voie acétique-polymalonique

a — Acides et laclones aliphatiques

Les Lichens hiosynthétisent une série d’acides et d’acides-lactones par condensation

d’un acide gras linéaire à longue chaîne (acide palmitique) avec une unité à quatre atomes

de carbone (acide oxalacétique) issue du cycle tricarboxylique. On peut citer comme exem¬

ples-types les acides rangiformique I et protolichestérinique IL

CI-LOOC. -,CHr-

^CH—Cfi

COOH

CHjICH^

JLj ioOH

Des acides aliphatiques semblables ont été isolés dans des Champignons non hellé¬

nisants : acide spiculisporique de Pénicillium spiculisporum et. acide agaricique de Fomes

ofpcinalis.

b — Composés aromatiques

1 — Pigments

La coloration jaune ou orangée de nombreux Lichens est due à la présence de naphto-

quinones, d’anthraquinones comme la pariétine III pour les genres A anthoria et Caloplaca,

ou de xanthones comme la norlichéxanthone IV de Lecanora straminea.

Ces composés sont formés in vivo par cyclisation d’une chaîne poly-(3-cétonique.

111

BERNARD BODO

2 — Benzofurannes

On connaît plusieurs substances ayant un squelette benzofuranne, c’est le cas de l’acide

pannarique V ou de l’acide usnique VI. Celui-ci, optiquement actif, est très répandu chez

les Lichens.

L’acide pannarique est formé par une cyclisation du type orsellinique du précurseur

poly-(3-cétonique, alors que l’acide usnique est formé par une cyclisation du même précur¬

seur du type phloroglueinol après méthylation.

3 — Depsides et depsidones

Les depsides et les depsidones sont les composés les plus communs des Lichens, puis¬

qu’on en a isolé et caractérisé plus de soixante-dix. Les depsides sont constitués par l’esté¬

rification intermoléculaire de deux ou trois acides phénoliques. Ceux-ci peuvent être de

deux types, A ou B, selon qu’ils se rattachent à l'acide orsellinique VII (R = Cll 3 ) ou à

l’acide méthyl-3 orsellinique VIII (R' = CII 3 ).

Le radical R, dans le cas des unités du type À, peut être un méthyle ou une chaîne

aliphatique : C 3 H 7 , C 5 H n , C 5 II 15 . Ces unités, comme nous le verrons plus en détail au cha¬

pitre III, proviennent de la cyclisation d’une chaîne poly-fi-cétonique.

Le radical R', dans le cas des unités du type B, est toujours monocarboné à un degré

d’oxydation variable : méthyle, formyle... Il est introduit par C-méthylation de la chaîne

poly-[ü-cétonique avant sa cyclisation.

On distingue deux groupes de depsides, selon que la liaison ester relie la première

unité à une position de la deuxième unité en para ou en méta de sa fonction carboxyle.

Le tableau suivant donne un exemple de chaque groupe.

l’acide bourgéanique

Remarquons que la formation des para-depsides est obtenue par simple estérification,

alors que celle des méta-depsides implique une hydroxylation nucléaire puisqu’il n’y a pas

d’hydroxyle en mêla du earboxvle dans les unités orsell iniques.

Dans certains cas il y a intervention d’une troisième et d’une quatrième unité pour

conduire aux tridepsides et tétradepsides respectivement.

Les depsidones proviennent vraisemblablement de la cyclisation oxydative des depsides,

mais seules quelques-unes ont pu être rattachées à des depsides connus. Elles peuvent

être reliées biogénétiquement, comme les depsides, soit à l’acide orsellinique (acide physo-

dique IX, par exemple), soit il l’acide méthyl-3 orsellinique (acide hypoprotacétrarique X,

par exemple).

Pour toutes les depsidones connues sauf une, dont d’ailleurs la structure est douteuse,

la fonction ester est en para de la fonction acide.

Les autres depsides et depsidones correspondent à des variations des degrés d’O-

méthylation, d’oxydation, de chloruration et de décarboxylation des exemples cités.

2. Dérivés de l’acide mévalonique

On ne connaît qu’un diterpène chez les Lichens : le 16a-hydroxykaurane XI, isolé

de plusieurs Ramalina. Notons que le (—) kaurène, produit de déshydratation de ce composé

est le précurseur des acides gibbérelliques.

BERNARD BODO

XI XII

Les triterpènes sont plus répandus puisqu’on en a caractérisé une vingtaine, leur

structure dérive pour la plupart d’entre eux de l’hopane. La zéorine XII en est le plus

commun.

Trois stérols seulement ont été isolés : l’ergostérol, le fungistérol et le (3-sitostérol.

Enfin, le (3-carotène a été mis en évidence dans plusieurs espèces de Roccella.

Le petit nombre de composés d’origine isoprénique trouvé dans les Lichens s’explique

vraisemblablement par une recherche insulfisante.

3. Dérivés de l’acide shikimique

Cette classe de composés chimiques est représentée par quelques corps, tous très colo¬

rés. Ils proviennent de l’acide shikimique par l’intermédiaire de l’acide phénylpyruvique.

Nous ne citerons que l’acide polyporique XIII, connu par ailleurs chez les Champignons,

et l’acide pulvinique XIV, qui en dérive et qui est le chef de file d'une série.

XIII XIV

De cet examen rapide des substances lichéniques on peut conclure que ce groupe

A'égétal synthétise essentiellement des composés aromatiques.

Au cours d’une recherche systématique des constituants chimiques de Lichens du

genre Ramalina nous avons isolé une substance aliphatique de structure inconnue, pré¬

sentant les caractères d’un acide organique, (pie nous avons proposé de nommer acide

bourgéanique. Ce nouveau composé, qui semble avoir une large répartition, s’est révélé

être le premier « depside » aliphatique des Lichens.

Nous décrivons, dans cet exposé, rétablissement de sa structure par des fragmenta¬

tions chimiques et l’utilisation des méthodes spectroscopiques. La synthèse de l’acide

bourgéanique et l’examen de ses propriétés chimiques nous ont permis de déduire sa struc¬

ture spatiale, qui a été confirmée par son spectre de rayons X. Plusieurs hypothèses pou¬

vant être envisagées pour sa synthèse in vivo, nous avons étudié, à l'aide des traceurs

radioactifs, par quelle voie cet acide était formé dans la nature.

l’acide bourgéanique

I. STRUCTURE PLANE DE L’ACIDE BOURGÉANIQUE

A. —- Isolement et répartition

L’acide bourgéanique est produit par plusieurs espèces de Lichens appartenant à des

familles différentes. Nous ne décrirons l’isolement, que dans le cas de Desmaziera evernioides

et de Ramalina bourgeana, qui nous ont fourni la matière nécessaire à cette étude. Ce fai¬

sant nous signalerons les autres substances de structures connues présentes dans ces plantes.

1. Analyse des extraits de Desmaziera eoernioides (Nvl.) Foll. et Hun.

Desmaziera evernioides est une espèce classée dans la famille des Ramai inacées, et

le genre Desmaziera a été créé récemment à partir du genre Ramalina. Le mycobion est un

Ascomycète et le phycobion appartient au genre Trebouxia, comme pour tous les Lichens

de cette famille.

C’est un Lichen foliacé, polymorphe, dont le thalle vert clair à lanières varie de 1

à 5 cm. Il peut se développer aussi bien sur les vieux murs que sur l’écorce des arbres.

On le rencontre sur les côtes d’Europe, d’Afrique et d’Amérique, dans les régions ventées

où l’humidité atmosphérique est abondante.

On n’a pas décrit de propriétés ou d’usages particuliers de ce Lichen, cependant Wer-

ner (13) a remarqué que « les jeunes exemplaires croissant sur les feuilles d 'Agave ou les

raquettes d 'Opuntia, au Maroc étaient relativement axéniques, alors que ces substrats

portent ordinairement de nombreux microorganismes étrangers ».

Line étude chimiotaxonomique n'a pas fait apparaître de différences entre des exem¬

plaires provenant. d’Irlande, de Bretagne ou des îles Baléares. Par ailleurs, nous avons pu

vérifier que des spécimens de Desmaziera evernioides, conservés depuis cent: ans dans l’her¬

bier du Muséum national d’Histoire naturelle de Paris, renfermaient toujours l’acide bour¬

géanique. Le travail décrit ici a été effectué avec un lot récolté sur les bords du golfe du Mor¬

bihan où ce Lichen est commun.

Méthode d’extraction

Le Lichen, séché à l’air et broyé, est extrait en continu au Soxhlet successivement

par de l'hexane et de l’éthanol.

L'extrait hexanique fournit, après cristallisation dans l’hexane, traitement par du noir

végétal et recristallisation dans le mélange méthanol-eau, l'acide bourgéanique 1 (14)

en aiguilles incolores fondant à 125-126°C. 100 g de Lichen sec permettent d’isoler environ

3 g de cette substance (teneur : 3 %). La chromatographie sur couche mince confirme la

présence d’un seul produit : Rf = 0,5 (gel de silice ; éluant : acide acétique-loluène, 15/85).

Le chromatogramme est révélé par pulvérisation d’une solution de bichromate de sodium

dans l’acide sulfurique concentré, suivie du chauffage de la plaque.

En solution dans le chloroforme, l’acide bourgéanique présente un pouvoir rotatoire

BERNARD BODO

Fig. 1. — Desmaziera everaioides .

spécifique

+ 7» (c = 1,003).

L’extrait éthanolique renferme différentes substances et il a été possible d’isoler par

cristallisation fractionnée :

— Du D-arabitol 2, F : 102-103°C (Litt. 102-103°C) (teneur : 0,55 %). Cet itol est répandu

chez les Lichens des familles Ramalinacées et Usnéacées.

pH 2 OH

HO—C

r -H

ch.

H -

\ -

CH,—N

:-OH

ch 3

:h 2 oh

— Du sulfate de choline 3, F : 300°C (teneur : 0,16 %). Cette substance n’a été signalée

jusqu’à présent que dans peu d’espèces (en particulier dans Roccella fuciformis) (15).

l’acide bourgéanique

— Un mélange d’acides gras analogues à Facide ventosique 4 (16). Ces acides se trouvent

dans de nombreuses espèces de Lichens et leur structure n’est pas établie. Ils sont

actuellement considérés comme des acides à longues chaînes tétrahydroxylées.

:h—( oyg-cooH

2. Analyse des extraits de Ramalina bourgeana Mont.

Les échantillons de ce Lichen saxicole, halophile, que nous avons examinés provenaient

des îles Canaries. On le rencontre, en outre, dans la région occidentale du bassin méditerra¬

néen, au Portugal et au Maroc. Son aire géographique ne s’éloigne pas des bords de mer.

Il s’agit d'un Lichen foliacé, polymorphe, dont le thalle jaune-vert porte le plus sou¬

vent de nombreuses apothéeies. Trotkt (17) signale, à titre de curiosité, que Ramalina

bourgeana, qui se développe grâce à l’humidité des brouillards côtiers dans des régions du

Sahara occidental proches de la mer, y sert de pâturage pour les moutons.

L’extrait acétonique de ce Lichen est repris par de l’hexane. De la fraction soluble

dans l’hexane on isole d’abord, par refroidissement, l’acide (-)-) usnique 5, en petites aiguil¬

les jaunes fondant à 200-202°C [Litt.. 203°C (18, 19)], puis après concentration du solvant,

l’acide bourgéanique (la teneur est de 0,4 %). La fraction insoluble dans l’hexane donne

l’acide salazinique 6 (20), en rnicrocristaux blancs fondant vers 260-280°C avec décompo¬

sition.

Enfin, l’extrait éthanolique fournit du mannitol 7 [F : 164-167°C, Litt. 166-167°C

(8)] et des acides gras tétrahydroxylés comme dans le cas précédent.

Ces Lichens avaient été auparavant examinés par IIuneck (21) qui signalait la pré¬

sence d’une substance inconnue fondant à 120-121°C et qui s’est révélée être l’acide bour¬

géanique.

3. Répartition

La répartition de l’acide bourgéanique chez les Lichens est à l’étude et nous donnons

la liste des espèces dans lesquelles il a été actuellement rencontré.

BERNARD BODO

Lichens contenant

l’acide bourgéanique

Origine

Autres substances

/les mas ier a coern ioi des

Europe occid.

Sulfate de choline

lies ma : ier a ceruchis

Californie

Desmasiera lestudinaria

Californie

Jtesmuziera inanis

Pérou

ltania 1 ina boargeana

Iles Canaries

Ac. usnique, ac. salazinique

ltamulina leplorarpa (22

Californie

Ac. usnique (21)

Hamalina tingitana (23 1

Iles Canaries

Ac. usnique

Cladonia conista (24, 25)

Connecticut

Ac. fumarprotocétrarique (26)

Slereocaulon. lomenlasum (27)

Norvège

Atranorine, ac. lobarique

Üsnea florida ssp (28)

Floride

Ac. usnique, ac. salazinique

B. — Détermination de la formule brute

Le spectre de masse de l’acide bourgéanique l'ait apparaître le pic de masse la plus

élevée à m/e = 387 (0,2 %), et la haute résolution attribue pour l’ion correspondant la

formule brûle C 2 2lf 4â 0 5 (Cale. 387,311 Tr. 387,310). L’analyse élémentaire ne montrant

la présence que de carbone, d’hydrogène et d'oxygène dans la molécule, cet ion de masse

impaire ne représente pas l’ion moléculaire.

Le dosage de cet acide conduit à une masse de 386 i 1 pour une fonction acide et les

résultats de l’analyse centésimale sont en accord avec la formule brute

Les réactions de capture d’un proton par l’ion moléculaire, en spectrométrie de masse,

se rencontrent habituellement dans le cas de substances possédant des fonctions nucléo-

philes telles que des groupes carbonyles, polyhydroxyxes ou acides carboxyliques, et l’on

observe alors des ions (M -f- H) + intenses (29). Ce phénomène a été décrit, par exemple,

pour les acétates de monosaccharides (30). Par ailleurs, Polonskv 31 observe aussi l’ion

moléculaire augmenté d’une unité de masse dans le cas du boronolide, composé qui ren¬

ferme huit atomes d’oxygène.

En résumé, l'acide bourgéanique, nouveau métabolite de plusieurs Lichens, est un solide

fondant à 12ô-126°C , il est optiquement actif

C 22^42^5-

C. — Détermination et positions relatives des groupes fonctionnels

Le spectre infrarouge, effectué en pastille dans le bromure de potassium, montre la

présence de fonctions : hydroxyle (v ml = 3420 cm- 1 ), ester (v c=0 == 1740 cm- 1 ) et acide

(v„ = „ — 1720 cm- 1 ). La zone de vibration des C-H est en faveur d’une structure alipha¬

tique à ramifications méthyles nombreuses. En effet, on observe des maximums d’absorption

à v = 2960 et 2870 cm- 1 intenses, correspondant à des vibrations C-II de groupes méthyles.

-}- 7° j, et a pour formule brute :

l’acide bourgéanique

lit. 2. — Spectre- infrarouge de l'acide bourgéanique 1 (paslille de KBr).

Les deux insaturations déduites de la formule brute C 2 2H 42 0 5 sont utilisées par les

deux carbonyles : la molécule n’est donc ni cyclique, ni éthylénique. Ce dernier point est

d’ailleurs confirmé par le spectre infrarouge qui ne présente pas d’absorption correspondant

à des liaisons C = G.

La répartition des 42 protons de l’acide bourgéanique dans son spectre de résonance

magnétique miel

éaire (CDC1 3 ,

T.M.S en réf.int.) est

consignée dans le tableau suivant :

8 ppm

Nombre de

protons

Allure

0,77

s large

OH (COOH + OH)

5,23

d de d

Jj = 2,5 J 2 = 10

> CH — O — CO

3,75

d de d

j; = 2,5 j; = 10

> Cil — O — H

2,72

211

2 >CI1 - CO—

0,70 à 2

36H

massif

L’étude des

couplages et

le découplage de spin

permettent d’apporter quelques pré-

cisions supplémentaires pour les protons qui se différencient du massif aliphatique.

Nous avons considéré les deux protons donnant un signal à 2,72 ppm comme étant

en a d’un carbonyle du fait de leurs déplacements chimiques. Si l’on irradie ces protons,

on observe une simplification du spectre : le proton donnant un signal à 5,23 ppm ne pré¬

sente plus qu’un doublet (J x = 2,5 Hz), de même que celui résonnant à 3,75 ppm (Jj =

2,5 Hz).

Par ailleurs, si l’on irradie les protons situés vers 1,5 ppm, que l’on peut considérer

comme des protons tertiaires, on observe la résolution des signaux des protons situés à

5,23 et 3,75 ppm en deux doublets (J = 10 IIz).

O 11 peut déduire logiquement de ces résultats la présence dans la molécule de deux

systèmes :

BERNARD BODO

— C

avec pour l’un : R = H, et pour l’autre : R = -C0-.

Le fait d’avoir montré que la molécule n’avait que deux insaturations correspondant

à deux carbonyles, l’un acide, l’autre ester, exclut la présence de carbonyles supplémen¬

taires et ne laisse donc pas d’autre possibilité que l’enchaînement suivant, qui utilise les

cinq atomes d’oxygène de la formule brute :

?H Ç

-C-

î r

c—C-^-Ç—-CO—O-Ç— H

H H H C—C—H

Nous avons déterminé ainsi l’environnement des carbones fonctionnels. Il ne reste

plus qu’à préciser la position des 22 — 8 = 14 atomes de carbone restant dans la molé¬

cule.

Mais, auparavant, quelques réactions chimiques simples vont confirmer les hypothèses

avancées jusqu’ici.

Réactions confirmant la présence d’une fonction acide

Formation de sels

L’acide bourgéanique se dissout lentement dans une solution aqueuse de bicarbonate

de potassium. Le sel de potassium 8 formé précipite immédiatement. On obtient une réaction

plus rapide et plus complète en opérant de la façon suivante : à une solution concentrée

d’acide bourgéanique dans l’éthanol, on ajoute une solution aqueuse de potasse et le sel

de potassium formé précipite. C’est un solide blanc, fondant à 251°C avec décomposition.

U est peu soluble dans l’eau et très soluble dans l’éthanol. Son spectre infrarouge montre

une fonction carbonyle v c=(l = 1712 cm- 1 et une fonction earboxylate v co0 _ — 1590 cm- 1 .

Ester rnélhylique

Traité par une solution éthérée de diazométhane, l’acide bourgéanique conduit à un

ester monométhylique .9, qui se présente sous la forme d’un liquide huileux. Son spectre

infrarouge montre la présence d’hydroxyle (v OH = 3450 cm- 1 ), et une large bande carbo¬

nyle (v c=0 = 1745 cm _1 ).

Kn spectrométrie de masse, comme dans le cas de l’acide bourgéanique, on n’observe

pas l’ion moléculaire M + , mais l’ion (M -j- 1I) + à m/e = 401. Ceci représente un gain de 14

l’acide bourgéanique

unités de masse par rapport à l’acide bourgéanique : il s’agit donc bien d’une monométhy¬

lation.

Ce résultat est, en outre, confirmé par le spectre de RMN de l’ester .9 (CDC1 3 ), qui

présente un signal à 3,70 ppm (singulet, 3H) correspondant à un seul -OCH 3 .

Réactions confirmant la présence d’une fonction alcool secondaire

Acétylation

L’acide bourgéanique se dissout à froid dans le chlorure d’acétyle. Par élimination

de l’excès de ce réactif et purification par chromatographie sur plaque de gel de silice, on

isole l’acide acétylbourgéanique 10, qui se présente sous la forme d’un liquide huileux.

Son spectre infrarouge montre qu’il s’agit d’un acétate (v c= „ = 1790 cm- 1 ) et son

spectre de RMN précise que c’est un monoacétate, puisqu’on observe un signal à 2,03 ppm

correspondant à un seul 0-C0-CH 3 .

Oxydation

L’oxydation chromique de l’acide bourgéanique, en solution dans l’acide acétique vers

50°C, conduit à un composé cétonique 11 : l’examen de son spectre infrarouge montre la

disparition de la bande d’absorption due à l’hydroxyle ; on observe des bandes d’absorption

carbonyle à 1740 et 1710 cm- 1 .

En spectrométrie de masse, l’ion de masse la plus élevée à m/e = 385 correspond à

l’ion moléculaire augmenté d’une unité, ce qui entraîne pour le composé 11 la formule

brute C î2 ll 40 O 5 . Il y a donc perte de deux atomes d’hydrogène par rapport à la formule

de l’acide bourgéanique.

Enfin, le signal attribué au groupe -CHOH- disparaît dans le spectre de RMN.

Ces résultats confirment la nature secondaire de la fonction alcool.

D. — Réactions de fragmentation

1. Hydrolyse alcaline

L’hydrolyse alcaline de l’acide bourgéanique ne conduit qu’à un seul produit 12. C’est

un liquide incolore, bouillant à 154°C sous 0,9 mm de pression. II présente un pouvoir

rotatoire spécifique de

3,2° (CHCy.

Son spectre infrarouge (lames K Br) indique qu’il s'agit d’un acide-alcool, l’hydroxyle

absorbant à v OH = 3420 cm- 1 et le carboxyle v c=(1 = 1715 cm- 1 .

Par action du bromure de pora-phénylphénacyle, il donne un dérivé cristallisé (le

p-phénylphénacylate) 13 fondant, à 80-8t°C (MeOH/ILO).

Le spectre de RMN (CDC1 S ) de cet acide 12 se présente de la façon suivante :

BERNARD BODO

S ppm

Nombre de

protons

Allure

7,50

2 H

s large

d de d

OH + COOH

3,72

JrA; HP = 8,5 Hz Jhs,

d de q

= 2,5 Hz

> Cl!a — OH

2,71

0,80 à 2

18H

Jh«, HP = 8,5 Hz Jq

massif

= 7 Hz

> CIL — CO

Le déplacement chimique du proton H a montre qu’il est en a d’un carbonyle, Le décou¬

plage de spin révèle qu’il est couplé avec le proton llg (J„«, n p = 8,5 Hz) d’une part et,

avec un méthyle (J, = 7 Hz) situé vers 1,2 ppm d’autre part. Le déplacement de ce méthyle

vers les champs faibles s’explique par sa position en [3 du carbonyle.

Le proton Hg, couplé avec le proton H a , est de plus couplé avec un autre proton ter¬

tiaire H y = 2,5 Hz), ce qui permet de compléter l’enchaînement :

C OH CH.

III

C—C—C—C—COOH

I I I

H, H. H«

Fig. 3. — Spectre de RMN de l’acide hémibourgéanique 12 (CDC1 3 ).

l’acide bourgéanique

Le système, que nous avons décrit précédemment pour l’acide bourgéanique, est

retrouvé, et la nature de la ramification en a du carboxyle est précisée, puisqu’il s’agit

d’un méthyle.

Le spectre de masse de cette substance 12 fait apparaître un ion moléculaire M+ à

m/e = 202, correspondant a la formule brute : C U 1 ^22* ht-

Le fait que l’hydrolyse de l’acide bourgéanique (C 2 2 H 42 O s ) ne conduise qu’à un seul

composé (C-ijHjjOj) comportant une fonction acide et une fonction alcool, implique qu’il

est constitué par l’estérification d'une molécule de cet acide en C n par une deuxième.

Nous pouvons écrire le schéma t

Analyse du spectre de masse de Vacide hémibourgéanique 12

On sait que les acides ou leurs esters subissent sous l’impact électronique un clivage

entre les carbones en 2 et en 3, avec réarrangement d’un atome d’hydrogène pris au carbone

en 4. Mc L a fferty a proposé pour cette fragmentation un intermédiaire cyclique, qui

aboutit à la formation d’une oléfine neutre et d’un ion carbonium intense.

Les substituants alkyles du carbone en a du carboxyle vont se retrouver dans l’ion formé :

un ion abondant à m/e = 74 sera significatif de la présence d’un substituant méthyle en 2.

Clf N>h

ch 3

m/s = 74

Le pic de base du spectre du composé en C u est à m/e = 74 et doit être attribué à

l’ion [CH S — Cil = C(OH) 2 ] + . (Ceci confirme bien que cet acide est a-méthylé (R 4 = CH 3 ).

Toutefois, puisqu’il s’agit d’un acide (3-aleool, un autre mécanisme peut être proposé

pour la formation de cet ion faisant intervenir l’hydroxyle.

349, 2

BERNARD BODO

Etemadi (32) explique, de cette façon, la formation de l’ion m/e = 116 (100 %) dans

le spectre de masse de l’éthyl-2 hydroxy-3 nonanoate d’éthyle, et précise en outre qu’il

ne s’agit pas d’un phénomène de pyrolyse préalable. En effet, le pic de base à m/e = 43

dans le spectre de masse du butyrate d’éthyle (masse moléculaire 116) est environ vingt

fois plus intense que celui de l’ion moléculaire (m/e = 116), ce qui n’est pas observé dans

le spectre du nonanoate étudié.

^6^13

■ d;H— ch— coocyh

ÇHj-COOC^Hg

C 2 H S

m/e=116 (ioo%)

Nous avons pu prouver que la fragmentation s’effectue par le deuxième mécanisme

impliquant l’hydroxyle, en remplaçant l’atome d’hydrogène de celui-ci par un atome de

deutérium. Cet isotope se retrouve presque intégralement dans l’acide propionique formé

95 % aux erreurs de mesures près).

Les substances portant un hvdroxyle subissent des fragmentations par rupture des

liaisons de part et d’autre de cette fonction (33) :

( i

R-CHfj- CHOH—j— CH — R

! J

R—CH j- CHOH*

R —CH 2 -CHOH*

C’est de cette façon que se forment les ions à m/e = 129 et 103. Ils perdent ultérieure¬

ment chacun une molécule d’eau pour former respectivement les ions m/e = 111 et m/e

85.

L’ion moléculaire conduit, par perte d’une molécule d’eau, à l’ion m/e = 184, qui

sc fragmente ensuite en éliminant le radical C 2 H 5 pour former l'ion m/e = 155.

L’ensemble des fragmentations de l’acide 12 est explicité dans le schéma suivant :

COOH

ch 2

I 2

ch 3

(m/e: 74)

)CH - CHOH- CH- COOH

/ I

CH,

(m/e: 202)

*OH

CH—CH-COOH

CH 3 (m/e;103)

-HjO

(m/e: 111)

C 4 H 5 0 2

(m/e: 85)

C u^20°2

(m/e: 184)

-<^5

(m/e : 155 )

l’acide bourgéanique

Ester méthylique de l’acide hémibourgéanique

Traité par le diazométhane l’acide 12 est converti en son ester méthylique 14. C’est

un liquide mobile, ayant un pouvoir rotatoire de [a] j-> = -j- 6 ° (CTIC1 3 , c = 1,07).

En infrarouge l’hydroxyle absorbe à 3520 cm- 1 , et le carbonyle apparaît sous la forme de

deux bandes à 1720 et 1735 cm- 1 . Te méthoxyle apparaît à 3,70 ppm (s, 311) dans le spectre

de RMN. On observe l’ion moléculaire à m/e = 216 (C 12 l U 4 O 3 ) en spectrométrie de masse

et la fragmentation est analogue à celle de l’acide 12.

<C 6 H, 4 )CH- CH— CH—COOCH3

OH CH 3

2. Fragmentation thermique

Nous avons vu précédemment que le sel de potassium de l’acide bourgéanique subis¬

sait une décomposition lors de sa fusion. Si on le pyrolyse à une température proche de son

point de fusion, 011 provoque une fragmentation conduisant à un mélange de deux composés

qui distillent.

La chromatographie en phase gazeuse, couplée à la spectrométrie de masse, permet

de définir ces deux composés volatils :

- L’un est un hydrocarbure éthylénique de masse moléculaire 140 et de formule

brute C 10 1I 20 .

— L’autre est un aldéhyde 15, de masse moléculaire 128 et de formule brute C 8 1I 16 0 ;

il décolore le réactif de Schilï et donne une dinitrophénylhydrazone 16.

BERNARD BODO

Enfin, le résidu de la distillation renferme du propionate de potassium.

Sous l’effet de la chaleur les p-hydroxvaoides et fi-hydroxy esters perdent généralement

une molécule d’eau pour conduire à des acides éthyléniques. Cependant, la formation

d’aldéhydes, lors de la décomposition thermique d’acides ou d’esters a-ramifiés [i-hydroxy-

Ics, n'est pas un phénomène surprenant. La présence des ramifications en ac de la fonction

acide joue un rôle essentiel pour l'induction de cette réaction. Ainsi, dès 1880, Schnapp (34)

signalait que, par distillation, l’acide diéthyl-2,2 hydroxy-3 butyrique se dédoublait en

acétaldéhyde et acide étliyl-2 butyrique :

ch 3 -choh-c-cooh-- CH 5 -CH 0 + cyn—CH—COOH

c 2 h 5 cyts

et Reformatsky (35) observait une fragmentation semblable de l’acide diméthyl-2,2

hydroxy-3 butyrique.

Plus tard, Wai.lacii (36) décrivait une décomposition analogue pour un acide ne

portant qu’un seul substituant en a : la pyrolyse de l’acide a-menthol propionique fournit

de la menthone et de l’acide propionique.

Ce type de réaction a été utilisé par Asselineau et Lederer (37) dans le cas des acides

mycoliques, acides (3-hydroxylés portant en oc une longue chaîne aliphatique. Par analyse

des fragments de la pyrolyse, ces auteurs ont pu déduire la structure des acides mycoliques

C 5i h m CHOH-CH-COOH C 51 H 9 g- CHO + CHy COOH

4< H «9

Dans d’autres cas, on a observé que la distillation sèche des acides (3-hydroxylés donne

naissance à un hydrocarbure éthylénique à côté d’eau et d’anhydride carbonique. Wal-

lach (33) admet que cette réaction passe par l’intermédiaire de l’acide a-éthylénique,

tandis que Fischer (39) penche pour la formation d’une (3-lactone instable, immédiatement

décomposée en C0 2 et carbure éthylénique :

R—CH—ÇH_ * H.O

O—CO

r-ch=ch 2 * co 2

R-CHOH— CHj-COOH

l’acide bourgéanique

Schéma réactionnel

En plus des produits déjà mentionnés, nous avons observé dans une expérience la

formation, en très faible quantité, d’une fi-laetone que nous avons caractérisée par sa fré¬

quence d’absorption en IR (v c=1) = 1825 cm- 1 ). Comme nous le verrons ultérieurement,

nous avons synthétisé cette p-lactone ; par chauffage elle subit, à partir de 160°C, une

décarboxylation pour conduire à l’hydrocarbure éthylénique C 10 H 20 .

Nous proposons pour la fragmentation pyrolytique du sel de l’acide bourgéanique

le schéma réactionnel suivant :

^ r

p q ï h - ch >

- c ^>\ / CH \ / R

X CH N 0 X ^CH

ch 3

CH—CHO

COOK

OH CH—CH 3

dA^Ac-''"'

CH3 || x r 3

o / C0 \

°e CH—CH 3

/ R 2

-r>r ^CH

CH3-CH2CO-O

CH^-CI^—COOK +

0=C-—CH —CH 3

O—CH—CH

CH.-CH=CH—CH

CO,

Il montre la formation de l’aldéhvde 15, par coupure en fi de la fonction ester, selon

un mécanisme électronique concerté du meme type que celui qui régit certaines réactions

de fragmentation, comme la décarboxylation des (3-cétoacides. L’autre fragment se décompose

alors en propionate de potassium et (3-laet.one. Sous l’effet de la température, celle-ci perd

une molécule de C0 2 pour conduire à l’hydrocarbure éthylénique C 10 II 20 .

Signalons, par ailleurs, que si l’on pyrolyse le sel de potassium de l’acide hémibour-

géanique, on obtient globalement la formation des mêmes fragments. Il faut supposer alors

deux réactions parallèles : l’une conduisant à la formation d’aldéhyde et de propionate

de potassium, l’autre d’hydrocarbure éthylénique.

BERNARD BODÜ

Le fait d’opérer sur des sels, au lieu des acides libres ou de leurs esters, permet d’obtenir

immédiatement des réactions plus complètes les sels étant peu volatils. En effet, si l’on

pyrolyse l’acide bourgéanique libre à une température de 200-250°C, on obtient peu d’aldé¬

hyde et essentiellement un mélange d’acides hémibourgéanique et a-éthylénique correspon¬

dant.

Structure de La dinitro-2,4 phénylhydrazone 16

L’aldéhyde 15 produit par la pyrolyse a été isolé sous forme de sa dinitro-2,4 phénylhy¬

drazone. C’est un solide jaune, fondant à 96-96,5°C, et présentant, en solution dans le chlo¬

roforme, un pouvoir rotatoire : a =

-16,1° (c = 0,70).

Les résultats précédents conduisent à attribuer comme formule générale pour cette

substance :

DNPH

^ 2 + ^ 3 “ ^ 6^14

On aurait pu s’attendre à observer en RMN pour le proton II-L un doublet, puisque,

d’après cette formule, il n’est couplé qu’avec un seul proton 11-2. Or, on observe quatre

raies. Ceci s’explique par un dédoublement dû à la présence de diastéréoisomères. En effet,

le carbone asymétrique C a a été racémisé lors de la pyrolyse puisqu’il est en oc d’un carbo-

nyle, et nous admettrons cette racémisation comme totale. Celle molécule conservant

un pouvoir rotatoire a, dans ces conditions, au moins un autre carbone asymétrique.

Cette hypothèse permet, en outre, d’expliquer le point de fusion relativement bas

de cette DNPH : il est, en effet, inférieur à la valeur moyenne de ceux de DNP11 d’aldéhydes

de même condensation en carbone, et ceci peut être attribué à la présence de diastéréoiso¬

mères.

Analyse du spectre de masse de la DNPH 16

Les travaux de Djerassi 40 ont montré que, lors de leur analyse en spectrométrie

de masse, les dinitrophénylhydrazones d’aldéhydes supérieurs présentent une rupture de

la liaison en p de la chaîne alkyle, accompagnée du réarrangement d’un atome d’hydro¬

gène pris sur le carbone en y, analogue au réarrangement de McLafierty des cétones.

Les substituants méthyles du carbone en a vont augmenter la masse de l'ion formé

d’autant, puisqu’ils vont rester fixés sur ce carbone.

l’acide bourgéanique

Ou observe, dans le spectre de la dinitrophénylhydrazone, un ion moléculaire à in/e —

308 (C 14 H 2f) N 4 0 4 ) 57%. La fragmentation, avec réarrangement de McLafferty, conduit

à l’ion m/e = 238 (45 %; m* = 184). Ceci implique que l’un des substituants R 2 ou ll 3 =

CH 3 . Posons R 2 = Cll 3 , il en résulte que R 3 = C 5 II U .

Par ailleurs, on observe la perte de 15 et 29 unités de masse à partir de l’ion molécu¬

laire pour conduire aux ions m/e = 293 (M + — GH 3 ) 2 % et m/e = 279 (M + — C 2 1I 5 ) 10 %

respectivement. Ce dernier point montre que le groupe R 3 renferme un radical éthyle.

Ces résultats conduisent à écrire la substance étudiée :

H—CH=DNPH

h 3

Cinq formules sont alors possibles pour le fragment entre crochets :

„ —- /C --

L ch 3 ch 3 J

e -F CH |

LCHg-CHj J

Nous avons vu précédemment que la molécule renferme au moins deux carbones asy¬

métriques, ce qui élimine les formules a, d et e qui ne font pas apparaître de carbone asy¬

métrique supplémentaire, seules restent possibles b et c.

Un pic d’intensité faible à m/e = 251 (M + — 57) 5 % correspond à la perte d’une unité

C 4 II 9 , ce qui est en faveur de la formule b. Comme l’on n’observe pas la perte d’une unité

C 3 H 7 attendue avec la formule c, nous admettrons la formule b comme représentative.

La structure de cette DNPII est donc :

CHj- CHj- CH—CHj-CH- CH=*NPH

ch 3 ch 3

Commentaires annexes sur le spectre de masse de la DNPH 16

Le spectre de masse de la DNP1I présente d’autres fragmentations dont l’étude, même

si elle n’apporte pas d’éléments utiles à l’élucidation de la structure, est intéressante en

soi.

Différents auteurs (40, 41, 42) ont signalé que les DNPII d’aldéhydes aromatiques

perdaient 35 unités de masse (H 2 0 + OH-) à partir de l’ion moléculaire, et non celles d’aldé¬

hydes aliphatiques. Effectivement, dans notre cas, on n’observe pas une telle fragmenta¬

tion.

Une fragmentation bien établie est la perte d’une molécule d’eau par l’ion formé par

le réarrangement de McLafferty, aussi bien pour les DNPH de cétones que pour celles

BERNARD BODO

d’aldéhydes. Elle met en jeu les atomes d’oxvgène du groupe o-nitro, puisqu’on ne l’observe

pas avec les p-nitrophénylhydrazones. Nous l’avons constatée (a -> b) dans le cas de l’aldé¬

hyde diméthyl-2,4 hexanoïque et dans celui de l’aldéhyde n-octanoïque étudié à titre de

comparaison.

Fig. 5. — Spectre de masse de la dinitro-2, 4 phénylhydrazone du diméthyl-2, 4 hexanal 16 .

Les DNPII d’aldéhydes a-ramifiés se distinguent des aldéhydes linéaires puisque,

dans ce cas, l’ion b perd un radical OH pour former l’ion c de façon analogue aux DNPII

des cétones ( 43 , 44 ). Nous avons montré par l’étude des transitions et la haute résolution

que l’ion c (C 8 H 7 N 4 0 2 , Cale. 203,0569 ; Tr. 203,0568) provient de l’ion b par perte du radi¬

cal OH. Cette fragmentation n’est pas observée dans le cas de la DNPII du n-octanal.

Un autre mode de fragmentation pour l’ion b, sans doute par l’intermédiaire de l’ion

b', est l’élimination de groupes NO et HCN pour conduire à d, lequel par perte d’un radi-

l’acide bourgéanique

cal NO 2 donne e (C 8 H 7 !N + , Cale. 117,0578 ; Tr. 117,0585). Cette fragmentation apparaît

également avec la DNPH du n-octanal et avait été signalée par Djerassi pour des DNPH

d’aldéhydes linéaires.

En résumé, la perte de 35 unités de masse par l’ion issu du réarrangement de McLaf-

ferty, classique avec les DNP11 de cétones et insignifiante avec les DNPH d’aldéhydes

aliphatiques linéaires, se retrouve dans le cas de l’aldéhyde aliphatique a-ramifié étudié.

L’ensemble des résultats décrits dans ce chapitre permet de proposer pour l’acide hémi-

hourgêanique la structure suivante :

CHj-CHj-CH—CH^H—CH—COOH

Lh 3 ch 3 ch 3

et donc pour l’acide bourgéanique la structure plane :

pn CHj-CH—COOH

CH5— CHj-ÇH— CH r <pH— CH- <pH-COO— ^H- CH-CH r «j^H-CH^-CK,

CHj CH 3 CH, CH, CK,

L’acide bourgéanique est l’acide triméthyl-2, 4, 6 (hydroxy-3' triméthyl-2', 4', 6' octa-

noyloxy)-3 octanoïque.

La structure proposée a été confirmée par d’autres méthodes analytiques de façon

indépendante : analyse du spectre de masse, du spectre du carbone 13 et du spectre de I1MN

du proton après expansion par un chélate de lanthanide.

E. — Analyse des spectres de masse

de l’acide bourgéanique et de ses dérivés

L’ion moléculaire de l’acide bourgéanique 1 apparaît à 111 /e = 387, comme cela a

été vu précédemment, par suite de la capture d’un atome d’hydrogène. Le même phénomène

se retrouve pour son ester méthylique 9 (M + -f 1 = 401, 0,1 %) et pour l’acide déhydro-

bourgéanique 11 (M+ + 1 = 385, 0,1 %).

BERNARD BODO

. il :

ch 3 -

-CHj-CH—

2 |

ch-ch4-c4-ch-

2 | : ; I

ch 3

ch 3 j ch 3

a '' b ''

R <

^OH

R= -H

r = / h

^OH

R — =0

R’- -H

CH^—CH—COOR'

*» I

CH,

On observe peu de fragments de masse élevée dans les trois cas ; on notera cependant

la formation d’ions, par perte du groupe C 7 H l5 (-> M+ — 99) correspondant à la rupture

a ou a', et d'ions par perte du groupe C 8 11 16 0 (—> M+ — 128) provoqué par la rupture b

avec transfert d’un atome d’hydrogène, dans le cas de 1 et de 9. Dans le cas de 11, la frag¬

mentation b, classique sans transfert d’hydrogène, conduit à l’ion C 8 H 15 0 (m/e = 127,

95 %).

M+ —

c,h 15

M+ —

c 8 h 16 0

m/e

287

6 %

m/e 258

m/e

301

14 %

m/e 272

m/e

287

1 %

Le pic de base, dans le spectre de 1, apparaît à m/e = 185 et correspond à la formule

CijI 1 21 0 2 (Cale. 185,154 ; Tr. 185,154), de même que pour 11. Cet ion est formé par la rup¬

ture e. La même fragmentation est observée dans le cas de 9 pour conduire cette fois à l’ion

m/e = 199 (C 12 H 23 0 2 , 100 %). Cet ion perd ultérieurement un Cll 2 pour former l’ion m/e =

185 (31 %). Dans les trois cas l’ion m/e = 185 perd une molécule d’eau (— 18) pour

aboutir à l’ion m/e = 167 (1 : 53 % ; 9 : 37 % ; 11 : 90 %).

Fie. 6. — Spectre de masse de l’acide bourgéanique 1 .

l’acide bourgéanique

F. — Étude du spectre de RMN du carbone 13

L’acide bourgéanique présente un spectre complexe pour lequel l’attribution rigou¬

reuse des signaux aux 22 atomes de carbone de la molécule est délicate. Aussi discuterons-

nous seulement le cas du spectre de l'acide liémibourgéanique 12, qui ne possède que 11

atomes de carbone.

Le graphe suivant fait effectivement apparaître il signaux. La comparaison du

spectre « off-resonance » et du spectre découplé permet de mettre en évidence quatre car¬

bones primaires (CH 3 ), deux carbones secondaires (CH 2 ), quatre carbones tertiaires (GH),

dont un >C!IOH résonnant à S = 75,48 ppm, et un carbonyle d’acide à 181,3 ppm.

Fig. 7. — Spectre de RMN (C-13) de l’acide liémibourgéanique (CDC1 3 ).

A : spectre totalement découplé. B : spectre « ofî-resonance ».

BERNARD BODO

Il était tentant d’examiner si la règle de Grant et Paul (45), modifiée par Linde-

man et Adams (46), qui permet de calculer à priori le déplacement chimique dans le cas des

alcanes, pouvait encore conduire à des données précises dans notre cas.

Le déplacement chimique du k ième carbone est donné par la relation :

Ae(k) = B s -j- ^ VI ^ D„A sm + y s Nk3 + A S N|. 4

où B s , A sm , y s et As sont des constantes. N^p est le nombre d’atomes de carbone à P liai¬

sons du carbone k, D* est le nombre d’atomes liés au carbone k.

Nous avons effectué les calculs en considérant la molécule comme un hydrocarbure

saturé :

CHt

7 6 S 4 3 2 / N

I—CHj-ÇH—CHj-ÇH-ÇH-ÇH-f H >

ék

ki /^~N ^9 ''— J

CH 3 (CHn CH 3

COOH

puis avons tenu compte des incréments dus au remplacement d’un groupe méthyle

par un hydroxyle d’une part, et au remplacement d’un proton par un carboxyle d’autre

part. Ces paramètres ont été déterminés par Roberts, Jackman et Hagen (47, 48, 49).

Le tableau suivant montre qu’on obtient une excellente corrélation pour tous les car¬

bones, sauf pour le carbone — 2. Ceci laisse supposer que l’influence du carboxyle a été

surestimée.

Néanmoins ces résultats sont suffisamment concordants pour confirmer la structure

avancée. De plus, les spectres mettent bien en évidence la présence d’un seul isomère.

8 cale, ppm

8 mes. ppm

A 8

Attribution

10,87

11,08

— 0,21

C 8

ch 3

12,36

12,92

— 0,56

C 9

ch 3

15,43

14,09

+ L34

C 10

ch 3

19,63

19,43

+ 0,20

C 11

ch 3

29,85

29,26

+ 0,59

C 7

ch 2

32,52

31,30

+ 1,22

C 6

33,19

31,54

+ 1,65

c 4

39,22

41,02

— 1,80

c 5

ch 2

49,41

43,46

+ 5,95

C 2

78,02

75,48

+ 2,54

c 3

— Étude du

SPECTRE DE

RMN du

PROTON

UTILISANT LES CHELATES

DE TERRES

RARES

L’analyse approfondie du spectre

de RMN de l’acide hémibourgéanique est sérieuse-

ment limitée par le fait,

qu’en dehors d

es protons situés à proximité immédiate des groupes

l’acide bourgéanique

fonctionnels, les autres résonnent dans une même zone de fréquence. Les déplacements

induits par les chélates de terres rares, comme Eu(dpm) 3 , vont permettre eu accentuant

l’inéquivalence des protons de rendre ce spectre analysable.

Les fonctions acides décomposant le chélate on utilise l’ester méthylique 14. Cette

molécule possède deux fonctions, alcool et ester, ayant des électrons disponibles (hases da

Lewis). On peut donc présupposer une compétition d’association entre ces sites et Ku (dpm) 3 .

De plus, ces sites étant proches il est possible d'envisager une complexation bidentée. Cepen¬

dant l'association sera beaucoup plus forte, du moins aux faillies concentrations, avec la

fonction alcool qu’avec la fonction ester, puisqu’elle dépend de la basicité des doublets

disponibles fies hétéroatomes.

Eu(dprn) 3 induit de façon prédominante des interactions de pseudo-contacts et, comme

la molécule ne renferme que îles liaisons a, les interactions seront exclusivement de cette

nature. Dans ces conditions, les déplacements ne dépcnderont que de la distance du groupe

considéré au site d’association, au moins en première approximation.

t r f r

CH?- CH5-C —CHô- C— C—C- COOCH3

6 I III

ch 3 ch 3 oh ch 3

y <*

+ Eu(dpm ) 3

Fig. 8. — Variation du déplacement chimique des protons de l’hémibourgéanate de méthyle,

en fonction du rapport de la concentration en chélate à celle du substrat.

BERNARD BODO

En traitant par des quantités croissantes de tridipivalaméthanate d'europium l’ester

méthylique de l’acide hêmibourgéanique, on observe un déplacement significatif des pro¬

tons. Le site d’association est essentiellement l’hydroxyle resté libre. Le diagramme (fig. 8)

représente le déplacement induit en fonction de la concentration molaire du chélate pour

une quantité déterminée de substrat. On opère avec un rapport (LSR)/S variant de 0,2

à 0,6, la corrélation est alors linéaire.

On observe que le proton H-2, le plus proche du site d’association, se déplace le plus

rapidement, que les protons hl-l et 11-3, situés à la même distance de ce site, ont des vitesses

de déplacement sensiblement équivalentes, de même que les méthyles a et [3. Le fait, que

H-l se déplace légèrement plus vite, que H-3 (le même phénomène est observé pour CII 3 -ot

par rapport à CIJ 3 -{3) peut s’expliquer en admettant une faible participation du carbonyle

du carboxylate dans l’association,

Enfin, les CH 3 -y et S éloignés sont déplacés lentement. Notons que les méthyles a,

|3 et y apparaissent sous forme de doublets, ce qui entraîne qu’ils sont portés par un carbone

tertiaire, et le méthyle S sous forme de triplet : il est porté par un carbone secondaire.

Autrement dit, ces résultats montrent, que, de part et d’autre du groupe -CI10H-, il y a

un groupe > CH-CH 3 dont l’un est en a d’un carboxyle. 11 reste à placer dans la molécule les

groupes C1T 3 -CH 2 -, CH s -CIl< et -CH 2 - mis en évidence. Il n’v a que deux possibilités :

CHj-CHj-CHj-CH-CH- CH— CH- COO-CH 3

CH, ch 3 CH,

Tf ,3 «

CHj CH^CH-CHj-CH-CH-CH-COO-Ch^

CH 3 CH 3 CHj

Le déplacement du méthyle y étant voisin de celui du méthyle S et très différent de

celui du méthyle (3, on en conclut qu’il est plus éloigné du centre de chélation que ne l’indi¬

que la formule (a). C’est donc la formule (b) qui est correcte. On retrouve bien la structure

qui a été attribuée précédemment.

L’acide bourgéanique possède huit atomes de carbone asymétriques : il est donc un

des 2 8 = 256 stéréoisomères qu’inclut sa structure plane.

Nous avons vu que, par hydrolyse alcaline, il ne conduit qu’à un seul acide hémihour-

géanique 12. L’hydrolyse alcaline des esters se faisant avec conservation de la configu¬

ration de l’atome de carbone portant la fonction alcool, on en conclut que les deux entités

12 qui constituent l’acide bourgéanique ont. la même configuration absolue.

Pour déterminer la configuration de l’acide bourgéanique, il sulfit donc de déterminer

celle de l’acide hêmibourgéanique.

Dans ce but, nous allons effectuer la synthèse de cet acide et comparer les différents

stéréoisomères ainsi obtenus à l’isomère naturel. Par ailleurs, nous examinerons les pro¬

priétés chimiques des acides bourgéanique et hêmibourgéanique pour en tirer des argu¬

ments stéréochimiques.

BERNARD BODO

II. SYNTHÈSE, PROPRIÉTÉS CHIMIQUES

ET CONFIGURATION DE L’ACIDE BOURGÉANIQUE

A. — Synthèse

1. Synthèse de l’acide hydroxy-3 triméthyl-2, 4, 6 octanoïque

La synthèse de cet acide va permettre, d’une part de confirmer la structure plane de

l’acide hémibourgéanique, et d’apporter d’autre part, par comparaison, des éléments utiles

à la définition de sa structure spatiale.

Plusieurs méthodes pouvaient être envisagées pour réaliser cette synthèse. La voie

choisie, inverse de celle utilisée lors de la fragmentation thermique de l’acide bourgéanique,

consiste à préparer intermédiairement h? diméthyl-2,4 hexanal. Celui-ci peut être aisément

obtenu, ainsi que l'a montré H. C. Brown (50), à l’aide des alcoylboranes.

Trois molécules de butène-2, en solution dans le tétrahydrofuranne anhydre réagis¬

sent spontanément sur une molécule de borane pour donner une molécule de tributyl-2

borane.

Cet organo-borane, par une addition -1,4 remarquablement rapide sur la méthyl-2

acroléine, conduit à un borinate d’énol intermédiaire, dont l’hydrolyse fournit le diméthyl-

2,4 hexanal 17. Celui-ci est isolé par distillation sous pression réduite.

CHp C—CHO -*-CH 3 -CH 2 -CH-CH 2 -C=CH- O B ( C 4 K ,) 2

ch, in, CH,

IUO

+ (C 4 H 9 ) 2 BOH

Cette réaction n’étant pas stéréospécifique, on obtient le mélange des quatre isomères

optiques : a, b, c et d formant deux couples de diastéréoisomères : (a et b) et (c et d ) énun-

tiomorphes. Us sont représentés dans le schéma suivant avec la convention de Fischer.

L ACIDE BOUKGEANIQUE

CHO

C-CH,

CHj-C-H

H—C —CH 3

CH,—C- 1

CHo

Çh 2

CH,

ÇHj

Ç CH3

H-C-CH,

CHt—C H

CHô-C- 1

c 2 h s

<hH 5

c 2 h 5

Cet aldéhyde a été caractérisé par sa dinitro-2,4 phénylhydrazone 1S. Celle-ci présente

les mêmes caractéristiques physico-chimiques, au pouvoir rotatoire près, que la DNPH 16

de l’aldéhyde C 8 II 18 0 obtenu lors de la pyrolyse du sel de potassium de l’acide bourgéanique.

(Même point de fusion, point de fusion du mélange non abaissé, spectres IR et de RMN

superposables.) En particulier, le spectre de RMN montre la même multiplicité des signaux

dus au -HC = N-N.

Cette identité peut paraître, à priori, surprenante puisque la synthèse conduit à quatre

isomères optiques, mais elle s’explique aisément. En effet, nous avons vu précédemment

que l’aldéhyde obtenu à partir du produit naturel a été épimcrisc au niveau du carbone -2,

et qu’alors, selon que Je carbone -4 est D ou L, nous avons obtenu le mélange de diastéréo-

isomères (a b) ou (c -\- d), Toutes les propriétés, à l'exclusion du pouvoir rotatoire, sont

identiques pour ces deux couples qui sont énantiomorphes et donc pour leur mélange (a +

b -|- c -|- d). Ceci explique logiquement les résultats obtenus.

Condensé, selon la méthode de Reformatsky, avec le bromo-2 propionate d’éthyle,

le diméthyl-2,4 hexanal 17 donne Thydroxy-3 triméthyl-2,4,6 octanoate d’éthyle : 19.

L’acide hydroxy-3 triméthyl-2,4,6 octanoïque 20 est obtenu par l’hydrolyse

de cet ester.

alcaline

Sa structure a été vérifiée par spectrométrie de masse, infrarouge et de résonance ma¬

gnétique nucléaire.

Cette molécule renfermant quatre carbones asymétriques, on doit donc attendre

2 4 = 16 isomères optiques, dont 8 diastéréoisomères. Ceux-ci sont difficiles à différencier.

349, 3

BERNARD BODO

Il est. cependant possible d’étudier la configuration relative des carbones asymétriques

porteurs de groupes fonctionnels : c’est le cas des carbones -2 et -3. Si l’on ne tient compte

que d’eux, on peut écrire les formes érylhro E et ihréo T, indiquées par le schéma suivant

et définies par la convention de Fischer :

Formes décalées

Rr -CH—O-F-CH—CH5-CH,

I 2 I

CH, CH,

Différents conformères sont possibles, mais ceux ayant le maximum de probabilité

d’existence sont E a , T a et T], qui permettent une liaison hydrogène intramoléculaire. Ej,

le permettrait aussi, mais les interactions stériques y sont plus importantes que dans le

cas de E a .

Par ailleurs, l’examen des formes éclipsées montre que la liaison hydrogène intramo¬

léculaire sera plus facile à réaliser dans le cas de l’isomère érylhro que dans celui du thréo,

puisqu’il présente un encombrement stérique moindre.

Ces deux diastéréoisomères, produits en mélange par la synthèse, peuvent être séparés

par chromatographie sur couche mince sous la forme de leurs esters méthyliques 21. En

effet, Polc.ar et colI. (51) ont montré (pie les esters méthylique et éthylique des acides

érylhro- 2,3 et thréo- 2,3 hvdroxy-3 diméthyl-2,4 doeosanoïques se différencient par chro¬

matographie sur film de gel de silice, et que le dérivé thréo est plus fortement retenu. Cet

argument s’appuie sur le fait que le groupe hydroxvle, dans le composé lliréo, est engagé

dans une moindre mesure dans une liaison hydrogène intramoléculaire et que, dans ces condi-

l’acide bourgéanique

tions, il va donner des liaisons plus solides avec la phase stationnaire. Il faut noter cependant

que ces différences de polarité sont faibles.

Analysé par chromatographie sur plaque de gel de silice, avec comme éluant le mélange

hexane-acétone (93/7) et en opérant trois passages, Tester synthétique 21 présente deux

taches : Tune A (Rf = 0,49) est attribuée à l’isomère érythro E, l'autre B (Rf = 0,41) à l’iso¬

mère thréo T.

La chromatographie comparative de Tester méthylique de l’acide hémihourgéanique,

d’origine naturelle 11, donne dans les mêmes conditions une tache (Rf = 0,49) identique

à A. Il faut donc attribuer à cet ester une structure érythro,

Jacques et eoll. (52), d’une part, et Polgar, d’autre part, ont montré que, dans le

cas d’acides a-ramifiés (3-hydroxylés, les protons H a et H g résonnent à champ plus fort

pour l’isomère érythro que pour l’isomère tliréo. Dans notre cas, cette différence ne paraît

pas suffisamment nette pour être un argument.

Proportion des isomères érythro et thréo

Le pourcentage des formes E et T du hydroxy-3 triméthyl-2,4,6 octanoate de méthyle

synthétique 21 a pu être déterminé grâce à la RMN. Le spectre (dans CC1 4 .) confond en un

singulet (3,66 ppm) les groupes OC 11 3 des différents isomères. L’addition de Eu(fod) 3 per¬

met de les séparer car jls ne s’associent pas tous de la même façon ; en ajoutant une petite

quantité d’hydroxy-3 trimé.thyl-2,4,6 octanoate de méthyle naturel, on identifie les iso¬

mères érythro. On détermine ainsi, par la mesure de l’intensité des pics OCJ J 3 , que le mélange

renferme 60 % d’isomères érythro-2,3 et 40 % d’isomères thréo.

2. Synthèse de l’acide bourgéanique

La synthèse de l’acide bourgéanique lui-même peut être réalisée en traitant l’acide

hydroxy-3 triméthyl-2,4,6 octanoïque par le dicyclohexyl-carbodiimide. En opérant sur

l’acide d’origine naturelle 12, pour éviter la présence d’un nombre considérable d’isomères,

on obtient effectivement l’acide bourgéanique, mais avec de faibles rendements (14 %) :

il se forme, dans ces conditions, de nombreux produits secondaires par déshydratation

intramoléculaire dont la [3-lactone et l’acide a-éthylénique correspondants à l’acide de

départ.

B. — Propriétés chimiques de l’acide bourgéanique et de ses dérivés

L’acide bourgéanique 1, de même que l’acide hémihourgéanique 12, possédant une

fonction acide et une fonction alcool, vont donner des réactions de déshydratation qu’on

peut logiquement attendre de ce type de composés : formation de lactones et formation

d’acides éthyléniques.

Une autre approche, pour définir la configuration relative des carbones -2 et -3, con¬

siste à transformer l’acide hémihourgéanique 12 en [3-lactone correspondante et d’étudier

le couplage Jj ja u»-

BERNARD BODO

1. Formation de p-lactone

De nombreuses méthodes existenl pour eycliser les acides a-ramifiés p-hydroxylés

en p-lactones. La plupart des agents de cyclisation sont peu satisfaisants, car ils donnent

des rendements modestes, tels l'anhydride acétique, le chlorure de thionyle dans la pyridine,

l’isopropvl-carbodiimide ou le pentoxyde de phosphore. Cependant, Sultambawa a décrit

(53) une voie d’obtention des p-lactones utilisant le chlorure de méthane sulfonvle en pré¬

sence de carbonate de sodium, à froid, particulièrement commode et donnant des rende¬

ments élevés. (Le même résultat peut être obtenu avec le chlorure de tosyle.)

Cr^CH-CH-CHa

OH COOH

CKi-SO, Cl

Na 2 C0 3

c 7 h^çh-çh-ch 3

O-CO

De plus on sait (54, 55) que cette réaction s’effectue avec conservation de la confi¬

guration de l'atome de carbone portant la fonction hydroxvle, le mécanisme impliquant

vraisemblablement la formation d’un anhydride mixte intermediaire.

Traité dans ces conditions, l’acide hémibourgéanique 12 conduit à la lactone 22. Sa

structure a été prouvée grâce à son spectre fil (pii montre une bande intense à 1825 cm- 1 ,

caractéristique des earbonyles du cycle tendu des p-lactones, et l’absence d’hydroxyle.

En spectrométrie de masse, on observe le pic moléculaire attendu à m/e = 184

(C n H 20 O 2 ). Une des fragmentations caractéristiques conduit par perte de C0 2 à l’ion m/e ~

140.

m/e=184

[c 7 Hjg-CH=CH-CH 3 ] t + COj

m/te=140

Le spectre de RMN est en accord avec cette structure, en particulier : S ppm =

3,86 (d de d, 1H, H a , Jh«hb = /l Hz > j H(3TI y = 8 Hz) et 3,25 (d de d, 1H, Id a , J Ha H@ = 4 Hz,

J Ma cils = 7,5 Hz).

La stéréochimie de la p-lactone obtenue dans cette réaction est déterminée par celle

de l’acide de départ : selon que celui-ci est érythro ou thréo, elle sera trans ou cis.

Threo

l’acide bourgéanique

L’analyse du spectre de RMN fait apparaître une constante de couplage Jh* h g —

4 Hz. Or, Abraham (56) a effectué une étude approfondie sur les constantes de couplage

J cis et J trans pour la propiolactonc et déterminé qu’on devait attendre les valeurs :

.1 cis = 6,93 Hz et .J Irans = 4,61 Hz,

Le résultat obtenu, dans notre cas, implique une structure trans pour les deux protons

du cycle, et il en découle une structure érythro pour l’acide (3-alcool de départ. Ceci confirme

la configuration qui lui a été attribuée précédemment.

La configuration relative des carbones -2 et -3 de Vacide hémibourgéanique est érythro.

2. Déshydratation de l’acide bourgéanique

Lors de tentatives d’acétylation de l’acide bourgéanique par l’anhydride acétique

en présence de pyridine, en maintenant le milieu réactionnel à douce ébullition nous n’avons

pas observé la formation de l’acétate attendu et nous avons obtenu un mélange de deux

composés, l’un acide et l’autre neutre. La proportion relative de ces deux produits a été

variable selon les expériences. En opérant à température ambiante et en prolongeant la

durée de la réaction on augmente le pourcentage du composé neutre.

Structure du composé neutre

Le composé neutre 23 est un solide, cristallisant en aiguilles incolores et fondant à

77°C. Son spectre IR montre la disparition des fonctions alcool et acide (absence de bande

OH) et l’apparition d’une bande intense à 1745 cm- 1 , correspondant à l’absorption d’un

carbonyle de iactone.

Le spectre de masse fait apparaître l’ion moléculaire à m/e = 368 (C 2 2 H 40 O 5 ), ce qui

implique la perte d’une molécule d’eau par rapport à l’acide bourgéanique.

Fig. 10. — Spectre de RMN du lactide 23 (CDC1 3 ).

BERNARD BODO

Le spectre de RMN (cf. fig. 10) très simplifié conduit à supposer que la molécule est

symétrique.

Par ailleurs, l’hydrolyse alcaline de ce composé donne l’acide hydroxy-3 triméthyl-2,4,

6 octanoïque comme celle de l’acide hourgéanique.

Ces données ne laissent pas d’autre possibilité de structure pour la substance 23 que

celle d’un lactide :

Ç H 3

=-CH5-CH—CH=-dH -CO

H~-

C^ H

CH 3

pH-CH—CH—CH—CH 3

CH3

La formation de ce composé peut s’expliquer, soit par la simple estérification intra-

moléculaire de l’acide hourgéanique due à l’effet déshydratant de l’anhydride acétique,

soit plutôt par une transestérification intramoléculaire de l’acide acétvlbourgéanique, qui

se serait formé intermédiairement. En effet, nous n’avons pas observé la formation de ce

lactide en chauffant dans l’anhydride acétique ou dans la pyridine seuls.

Structure du composé acide 24

La fraction soluble dans le bicarbonate de sodium ne présente qu’une seule tache

en chromatographie sur plaque de gel de silice (Rf = 0,69, éluant : acide acétique-toluène,

15/85). Ce produit se présente sous la forme d’un liquide huileux à la température ambiante.

Cet acide peut être également obtenu en traitant l'acide hémibourgéanique par l’anhydride

acétique et la pyridine.

Son spectre infrarouge montre qu’il est un acide a-éthylénique : le carboxyle absorbe

à 1690 cm- 1 et la double liaison à 1645 cm- 1 .

CH 3 —CH 2 -CH—CH r ÇH-CH=Ç—COOH

CH,

-CH-CH=C—

in, ch.

Par action du diazométhane, il est transformé en son ester méthylique.

Spectre de masse de l'acide éthylénique 24

Un sait que l’ionisation des acides et esters insaturés en spectrométrie de masse (57)

conduit à des migrations de la double liaison, empêchant ainsi la détermination de sa posi¬

tion originelle. L’analyse des spectres fournit cependant des indications de structure impor¬

tantes.

l’acide bourgéanique

L’ion moléculaire de l’acide étliylénique 24 apparaît «à m/e = 184 (14 %) (C u HO 20 O 2 )

et celui de son ester méthylique à m/c - 198 (41 %) (C 12 lf 22 0 2 ). Ils présentent une série

de fragmentations analogues par perte de groupes : -C1I S (M + -15), -Col f 6 (M f -29), -C 4 H 9

(M+ -57) et -C 5 H n (M+ -71).

L’ion m/e = 101 (100%) (C 5 H 9 0 2 , Cale. 101,060; Tr. 101,060) dans le cas de Tester

est équivalent à [-C11 2 — CH —- COOCI l 3 ]L II a son homologue [-CH 2 — Cil — CÜOH]+,

cn 3 ch 3

m/e = 87 (39 %) dans le cas de l'acide. Ces fragments oxygénés sont caractéristiques de

ce type de composés.

Un mécanisme a été avancé par Roiiwedder (58) pour leur formation impliquant

des réarrangements d’atomes d’hydrogène des carbones -4 et -6, mais Groff (59) met en

doute celte hypothèse.

L’ion m/e = 88, dans le cas de Tester, est aussi caractéristique et correspond à

Cil = C OCH 3 T+\

cti 3 -OH

On observe enfin des ions hydroearbonés intenses dans les deux cas à m/e = 111 (C 8 H )5 ,

Cale. 111,117 : Tr. 111,118), m/e = 98 (C J l 14 , Cale. 98,109 ; Tr. 98,109) et m/e = 69 (C 5 H 9 ).

Ces ions qui peuvent avoir des origines diverses impliquent aussi des migrations d’atomes

d’hydrogène.

Configuration

Cette réaction pouvait conduire, à priori, à la formation soit de l’isomère cis, soit

de l’isomère tram, soit d’un mélange des deux. Le spectre de RMN (dans CDC1 S ) indique

la présence exclusive d’un seul de ces isomères (3 ppm = 6,72, 1H, d de q, J,j = 10 Hz,

J q = 1,5 Hz -CH - ; 1,85 3H d J d - 1,5 Hz C1I 3 -C = ).

Matter et Sterniikll (60) ont publié une règle permettant de calculer à priori le

déplacement chimique d’un proton étliylénique en fonction de son environnement. Le

BERNARD BODO

calcul effectué, pour notre cas, conduit à un déplacement théorique pour le proton llp de

6,20 ppm pour la structure A (cis) et 6,78 ppm pour la structure B ( trans ).

H CH 3 H COO»

A: C=C B: C=C

/ \ / \

R COOH R CH 3

La valeur mesurée (6,72 ppm) entraîne pour le produit obtenu la structure trans B.

Cependant cette règle étant peu rigoureuse, nous avons vérifié le résultat par une autre

méthode.

Davoust (61) a montré que le chlorure de praséodyme s’associe avec les acides éthy-

léniques pour induire des interactions qui sont essentiellement de pseudo-contact. Les

déplacements paramagnétiques subis par les protons en RMN dépendent, dans ces condi¬

tions et pour un acide donné, de leur distance au site de complexation.

Appliquée à notre acide, cette méthode conduit au diagramme suivant, qui montre

que c’est le proton Ha qui subit le déplacement le plus fort et qui est donc le plus proche

du site de complexation. Ce résultat implique que c’est la structure B qui est correcte.

Fig. 12. — Variation du déplacement chimique des protons de l’acide 24 , induite par le chlorure

de praséodyme.

Dans ces conditions, on peut expliquer la formation de cet acide éthylénique 24 par

acétylation et transestérification de l’acide bourgéanique par l’anhydride acétique pour

former un acétate intermédiaire avec conservation de la configuration du carbone -3. Sous

l’effet de la chaleur, cet acétate subit une «'«-élimination classique pour former l’acide

trans- é t hy lé niq u e.

l’acide bourgéanique

au formiate de l’acide hémibourgéanique 26. Par pyrolyse, ce formiate fournit le même

acide éthylénique 24.

3. Obtention de l’acide triméthyl-2,4,6 octanoïque

La réduction par l’hydrogène en présence de catalyseur (Pd/C) de la double liaison

de l’acide 24 permet d’obtenir l’acide triméthyl-2,4,6 octanoïque 26. C’est un liquide huil-

leux. Le spectre infrarouge indique la disparition de la double liaison et la présence d’un

carbonyle d’acide aliphatique (veo = 1712 cm- 1 ).

Son ester méthylique 27, obtenu par action du diazométhane, est un liquide mobile

. I-22

qui présente, en solution dans le chloroforme, un pouvoir rotatoire : oc = -11,00°

(c = 1,08). En infrarouge, la fonction carboxvméthyle absorbe à 1744 cm- 1 . L’analyse

du spectre de masse, dont les caractéristiques principales sont consignées dans le tableau

suivant, confirme cette structure.

CH,—CH,—CH— CH,—CH—CH5—CH—COOCH,

I I I

CH 3 CH 3 CHj

CH 3 H

CHo ) / C

m/e: 20 C

(2%)

^CH

''och 3

L ch 3

CHj—CH—COOCH3 m/e:88('00%)

*CH—CH—COOCHj m/e : 101 (68%)

CH 3

+ CH—CH,—CH-COOCH3 m/e :129 (10%)

I I

CH3 CH 3

Nous avons réalisé une synthèse totale de l’acide triméthyl-2,4,6 octanoïque en déshy¬

dratant l’acide hydroxy-3 triméthyl-2,4,6 octanoïque 18 et en hydrogénant catalytique-

ment l’acide «-éthylénique ainsi formé. L’acide obtenu est transformé en son ester méthy¬

lique 28 par le diazométhane.

L’acide triméthyl-2,4,6 octanoïque était connu, puisqu’il avait été isolé par Odham

(62) des cires extraites de la glande uropygienne du cygne, où il se trouve sous forme d’ester

d’alcool aliphatique à longue chaîne. Odiiam a décrit son ester méthylique 29.

Les spectres IR de ces triméthyl-octanoates de méthyle des trois provenances (demi-

synthétique à partir de l’acide bourgéanique 27, synthétique 28 et naturelle 29) sont sem¬

blables et les spectres de masse sont identiques. Cependant, cet ester renfermant trois car¬

bones asymétriques, le nombre des stéréoisomères obtenus n’est pas le même dans les trois

cas.

BERNARD BODO

C. — Configuration

1. Configuration des triméthyl-2,4,6 octanoates de méthyl 27, 28 et 29

Le triméthyl-2,4,6 octanoate de méthyle d'origine synthétique 28 renferme huit

isomères optiques formant quatre racémates A, Lï, C et D.

Ces quatre racémates peuvent être différenciés par chromatographie en phase gazeuse

sur colonne capillaire Golav, type R, comme l’a montré Odiiam (62).

COOCH, COOCH,

I I

CHr-C—H H—C—CH,

I I

CH, CH,

I I

H—C—CH, CHô-C-H

I I

ch, ch,

I I

H—C—CH, CHj—C—H

I J I

CH 0 CH,

I I

ch 3 ch 3

I II

COOCH3

;ooch3

COOCH3

COOCH,

:ooch 3

C — H

H—(

;—CR,

CHj—C—H

H—C—CK

CH, C—H

H—<

- CH 3

CH2

:h 2

CH,

I ‘

:h 2

C—H

H— <

: — CHj

H—C—CH,

I 3

CHr-C —h

CHr-C—H

H—(

—CH 3

CH,

(

:h 2

CH,

ch 2

(

:h 2

C—H

H—(

ch 3

CH,— C — H

H—C — CH,

H — C—CH,

CH—<

—11

CH,

: h 2

ch 2

CH,

:h 2

ch 3

CH 3

:h 3

De plus, cet auteur a déterminé l’ordre de migration de chacun des racémates

PC b A

_î_

Notre triméthyl-2,4,6 octanoate de méthyle synthétique 28 donne trois pics (inten¬

sité relative : 1, 1, 2) lorsqu’il est chromatographie dans les conditions décrites par Odham,

les racémates C et D n’étant pas séparés.

Le triméthyl-2,4,6 octanoate de méthyle 29, provenant de la glange uropygienne du

H 26

q = -30,2°, est unique et possède la confi¬

guration trimcthy]-2D, 4D, 6D : A-1I (62).

Nous avons vérifié que l'injection simultanée des esters 29, provenant de la glande

uropygienne des palmipèdes, et 28, synthétique, augmentait l’intensité du pic A.

Analysé, dans les mêmes conditions, l’ester 27, issu de l’acide hourgéanique, donne

deux pics correspondants à A et à D d’intensité égale.

11 s’agit donc d’un mélange de deux épinières. Ceci était prévisible, puisqu’au cours

de la réduction de l’acide éthylénique 24, nous avons racémisé le carbone -2 sans modifier

la configuration des carbones -4 et -6.

l’acide bourgéanique

6 S

Fig. 13. —- Chromatographie en phase vapeur sur colonne capillaire

des triméthv 1-2,4,fi octanoates de méthyle.

Ce résultat implique pour ce composé 27 la même i:unfiguration. relative au. niveau,

des carbones -4 et -6, I) ou L.

Nous avons vu que l’ester 27 possède un pouvoir rotatoire de -11°. Ooiiam a montré

que, dans cette série, le pouvoir rotatoire était essentiellement dû au carbone -2 et antéiso

(-6) et qu’un pouvoir rotatoire négatif indiquait une configuration absolue D. Nous consi¬

dérerons que, dans le cas de 27, la contribution au pouvoir rotatoire du carbone -2 est

négligeable, ce carbone étant racémisé, et que la rotation optique observée est alors attri¬

buable, pour l’essentiel, au carbone -6. Puisqu’elle est négative on en conclut que la confi¬

guration de ce carbone est D ; il en résulte que celle du carbone -4 est aussi D. L’ester 27

est donc constitué par le mélange des stéréoisomères À-II et D I.

2. Configuration de l’acide hémibourgéanique

La configuration absolue des carbones -4 et -6 de l’ester 27 étant I), celle des carbones

-4 et -6 de l’acide hémibourgéanique est L).

L’ensemble des résultats stéréochimiques conduisent à formuler pour l’acide hémi¬

bourgéanique deux structures spatiales possibles I ou II, représentées avec la convention

de Fischer, la configuration relative des carbones -2 et -3 étant érythro (D, D) ou (L, L) et

la configuration absolue des carbones -4 et -6 étant D.

BERNARD BODO

COOH

CH 3 -c- H

HO-C-H

H-C-CH 3

ch 2

ch 3

COOH

-ch 3

-OH

-CH-,

CH 9

CH 2

CH,

Pour décider laquelle de ces deux formules I ou II est représentative, nous allons exa¬

miner les conformères de chacun de ces isomères thréo- 3,4 (I) et érythro- 3,4 (II), figurés

avec la convention de Newman.

COOH

CHj-H

HO-H ( 1 )

H-CH,

COOH

H-CH 3

h-oh un

H-

■CH,

CHjCH-COOH

CHj-CH-COOH

ÇHj

CHj-CH-COOH

Pour chaque isomère, le conformère le plus stable, donc le plus probable, sera celui

où les deux groupements volumineux qui sont les deux extrémités de la chaîne seront

and (b). On remarque que pour Je conformère ainsi privilégié de I les deux protons Hg

et H y sont gauches et que pour celui de II ces deux protons sont anli.

On doit donc attendre une. grande constante de couplage en RMN entre ces deux pro¬

tons si l’isomère naturel est 11 (oo 12 I Iz) et une petite s'il est I (cv> 2 Hz), puisqu’elle dépend

du conformère le plus probable.

La constante de couplage observée expérimentalement est de 2,5 Hz ce qui permet

de sélectionner la structure I. Mais ces considérations étant délicates nous avons eu recours

à l’analyse de la structure cristalline de l’acide bourgéanique par les rayons X.

l’acide bourgéanique

3. Structure cristalline de l’acide bourgéanique

La configuration relative des carbones asymétriques a été complétée par la résolution

de la structure cristalline (63). Les cristaux, formés dans le méthanol, se présentent en longue

plaquettes friables donnant des réflexions de mauvaise mosaïcité. Le système cristallin

est monoclinique, le groupe spatial est P2j. Il y a deux molécules dans la maille élémen¬

taire dont les dimensions sont : a = 12,84, b = 7,91, c = 13,37 A. ; (3 = 116,8°.

La structure a été résolue par les méthodes directes (64) et allinée par les moindres

carrés jusqu'au facteur d’accord de 10 %. Pour chacune des deux entités composant la

molécule, la configuration des deux derniers carbones asymétriques est l’inverse de celle

des deux premiers et c’est donc la structure I (schéma précédent) qu’il faut attribuer h l’acide

hémibourgéanique.

La vue en perspective de l’acide bourgéanique est illustrée par la figure 14 (les atomes

d’oxygène sont portés en noir, ceux de carbone en blanc et ceux d’hydrogène ne sont pas

représenl és).

Fig. 14. — Structure cristalline de l’acide bourgéanique.

Nous avons vérifié que les valeurs calculées pour les distances interatomiques sont

normales.

C C C O c c

c^c

U acide bourgéanique peut donc être défini, avec la convention d’Ingold, comme l’acide

lriméthyl-2S, 4R, 6R (hydroxy-3'S triméthyl-2'S, 4'R, 6'R octanoyloxy)-3S octanoïque.

La structure de l’acide bourgéanique peut être rapprochée d’un point de vue formel

BERNARD BODO

de celle de l’acide di-L-p-hydroxydécanoïque 30, isolé sous forme de dirhanmoside de Pseu-

domonas aeruginosa (65). Ces deux composés sont, en effet, formés par l’estérification d’une

molécule d’un acide ^-alcool par une deuxième.

Les nombreuses ramifications méthyles de l’acide bourgéanique rappellent celles de

l'acide mycolipénique de Mycobacterium tuberculosis (66), et celles des acides des glandes

uropygiennes des Palmipèdes. Un régulateur de croissance isolé récemment d’un Champi¬

gnon par Sassa (67) : l’acide radiclonique 31 possède un système semblable de ramica-

tions, de même que le portentol 32, métabolite de deux Lichens du genre Hoccella (68).

CHU—CHj—ÇH—CH,—CH—CH,—CH—CH,—CH—CH=C CH=C CH— CH—COOH

I [Il I I ’ |

CH, CH 3 CH,OH CH 3 CH 3 COOH CH 3

Les ramifications méthyles de ces substances ayant des origines biogénétiques diverses

selon les cas, nous avons tenté de définir par quelle voie elles étaient formées dans celui

de l’acide bourgéanique.

L ACIDE BOURGEANIQUE

HT. BIOSYNTHÈSE DE L’ACIDE BOURGÉANIQUE

La connaissance du mécanisme d’élaboration des métabolites chez les Lichens est

intéressante à plusieurs titres :

— Nombreux de ces composés leur sont propres. C’est le cas des depsides, que l’on

ne trouve pratiquement que dans ce groupe végétal.

Lorsque des composés similaires se rencontrent à la fois chez les Lichens et chez

les Champignons, il est utile de comparer les processus biogénétiques.

— Mais, surtout, ces études apportent des éléments précieux à la compréhension

de la biochimie de la symbiose : elles doivent permettre, en effet, de préciser le rôle de cha¬

cun des symbions (Algue, et Champignon) dans la genèse et l'utilisation des métabolites

secondaires.

La biosynthèse des substances chimiques ries Lichens est restée longtemps à l’état

d’hypothèse et ce n’est que récemment que des preuves expérimentales ont été apportées.

Ceci s’explique vraisemblablement par la lente croissance des Lichens, comme de leurs Cham¬

pignons liehénisants, qui paraissait être un handicap insurmontable.

L’examen de la structure de l’acide bourgéanique conduit à deux constatations :

— c’est un « depside » formé par l’estérification entre deux molécules d’un acide-

alcool aliphatique ;

— cet acide-alcool porte des ramifications méthyles.

Aussi, allons-nous présenter rapidement les conceptions concernant la biosynthèse

des depsides, constituants caractéristiques des Lichens, ainsi que celle des acides ramifiés,

avant d’aborder le cas de l’acide bourgéanique.

A. — Biosynthkse des depsides

Les depsides sont des esters formés entre la fonction carboxyle d'un acide di- ou tri-

hydroxybenzoïque et la fonction phénol d’une molécule du même genre. Le premier connu

et le plus simple des depsides est l’acide lécanorique 33, qui est synthétisé par de nom¬

breuses espèces de Lichens.

Cet acide est le produit de l’O-aeylation d’une molécule d’acide orsellinique par une

deuxième.

Le mécanisme de cette estérification in vivo n’est pas clair à l’heure actuelle. Cer¬

tains auteurs suggèrent que le partenaire Algue condense enzymatiquement les unités

BERNARD BODO

mono cycliques synthétisées par ]e Champignon (69). Ce raisonnement est étayé par le fait

que les Champignons libres synthétisent des unités aromatiques monocycliques (acide

orsellinique), alors que les Lichens sont capables de synthétiser des unités bicyeliques ou

tricycliques (acides lécanorique ou gyrophorique).

Mais le Champignon peut très bien avoir tous les enzymes qui participent à la fois

à la synthèse des unités monocycliques et à leur couplage, sans doute sous forme de thio-

Jesters, tels que Forsellinyl-coenzyme A. Le processus global peut aussi avoir lieu dans

le Champignon sur un seul multienzyme, constitué par une association complexe de deux,

trois ou quatre synthétases de l’acide orsellinique, d’une façon permettant la condensation

directe des monomères liés aux enzymes. L’isolement récent (70) de l'acide lécanorique

dans un Champignon du genre Piricularia, parasite des Graminées, renforce cette concep¬

tion.

Les premières théories pour la biosynthèse de l’acide orsellinique (71, 72) le faisaient

dériver des oses.

Cependant, dès 1907, Coli.ie (73) avait exprimé l’hypothèse de la formation naturelle

des composés phénoliques, par cyclisation d’une chaîne poly (3-cétonique provenant de la

condensation d’unités acétiques. Cette théorie, reprise de façon indépendante par Bikcii

(74) en 1953, fut lestée pour la première fois (75) en 1955 dans le cas de l’acide hydroxy-2

méthyl-6 benzoïque synthétisé par Pénicillium griseofuh'um.

Les expériences sur la biosynthèse de l’aeide orsellinique 34 ont montré qu’il provenait

de la condensation tète à queue de quatre unités acétiques. Mosback (76), en cultivant

Chaetoniuin cochliodes sur un milieu contenant de l’acide acétique — 1 14 C a obtenu de

l’acide orsellinique (métabolite de ce Champignon) ayant la distribution requise des car¬

bones marqués.

On sait depuis (77) que l’acide acétique intervient seulement pour l’initiation de la

chaîne, les séquences suivantes utilisent l’acide malonique, issu de la carboxylation de

l’acide acétique et. décarboxylé ultérieurement.

Il faut noter, en outre, que les produits utilisés in vivo ne sont pas les acides acétique

et. malonique libres, mais les aeétyl- et malonyl-coenzymes A plus réactifs. Cette voie de

l’acide bourgéanique

biosyntlièse est communément appelée voie acétique-polymalonique ou voie poly-fî-céto-

nique.

En 1964, Mosbach (78) réalisait la première démonstration de biosynthèse dans le

cas des Lichens, en étudiant la formation de l’acide gvrophoricjue 35 (tridepside formé

par trois molécules d’acide orsellinique) par Vmbilicaria pustulata. Il prouvait, par le mar¬

quage au carbone 14, que l’acide orsellinique intermédiaire est biosynthétisé à partir d’une

unité acétyl-coenzyme A et de trois unités malonyl-coenzyme A.

CHj-co-scoA

Parallèlement, Siiibata (79) ol •tenait l’incorporation d’AeOLI radioactif par le Lichen

Parmelia tinctorum pour former l’acide lécanorique.

Ces expériences prouvaient l’origine acétique polynialonique des acides orsellinique et

lécanorique.

Les depsides des Lichens présentent une grande variété de structures, qui sont cepen¬

dant reliées à celle de l’acide lécanorique.

1. Composés comportant une chaîne initiale plus longue

Il existe une classe de depsides où H et R' ne sont plus des méthyles, comme dans

l’acide lécanorique, mais des groupes linéaires en C 3 , C 5 ou même C 7 souvent saturés.

319 , 4

BERNARD BODO

C’est le cas, par exemple, de l’acide anziaique 36 (Il = II' — C 5 U u ) (80 .

On peut supposer alors une voie liiogénétique analogue à celle décrite précédemment,

mais où l’initiateur de la chaîne serait, au lieu de l’acide acétique, un acide linéaire saturé

plus long (voie a).

COOH

CH^CH^COSCoA + 3 CHj-COSCoA

Mais on ne peut éliminer une autre possibilité (voie h) où l’initiateur serait l’acide

acétique et où la réduction de la chaîne alcanoyle s’effectuerait après la cyclisation. Ceci

permettrait d’expliquer la liiosynthèse de composés comme l’acide olivétorique 37 (81)

où le radial II conserve un groupe carlmnyle dans une position déterminée par une origine,

polv-p-cétonique. Cependant, l'existence de depsides, comme l’acide miriquidique 38 (82)

où le radical R conserve un carbonyle dans une position non explicable par une origine

poly-^-cétonique, rend cette question peu claire. Il est de toute façon possible, au moins

dans ce dernier cas, que le carbonyle provienne d’une oxydation ultérieure.

2. Introduction de substituants supplémentaires à des composés dérivés de la voie acé¬

tique

Un certain nombre de depsides contiennent des atomes de carbone en plus de ceux

que laissait prévoir une biosynthèse acétique-malonique. Citons, par exemple, l’acide

barbatiquc 39 et l’atranorine 40.

l’acide bourgéanique

Siiibata (79, 83) a prouvé, à l’aide de traceurs radioactifs, l’origine du groupe méthyle

et du groupe formyle supplémentaires de l’atranorine : ils proviennent de. l’addition d’uni¬

tés en C 2 , telles que l’acide formique ou le méthyle de la méthionine.

De plus, cette C-méthylatiou s’effectue sur la chaîne poly-^-cétonique avant que la

cyclisation ne se soit produite, puisque l’acide orsellinique n’est pas incorporé alors que

l’acide méthyl-3 orsellinique est incorporé.

B. — Biosynthèse des acides aliphatiques ramifiés

Les organismes vivants produisent une grande variété d’acides aliphatiques rami¬

fiés, les substituants pouvant être de simples groupes méthyles ou de longues chaînes.

Ces acides se rencontrent dans les suints, les graisses animales, les lipides de diverses bac¬

téries, les champignons, etc.

Les acides aliphatiques saturés linéaires, constituants des cires animales ou végétales,

comme l’acide palmitique, sont biosynthétisés (84) par élongation au moyen de malonyL

CoA d’une chaîne initiée par I’acétyl-CoA et réduction des carbonyles, selon le schéma

BERNARD BODO

Glucose

Ac. aminés

Ç°2

->■ CH—CO-SCoA

HS AT P

CHs-CO-SATP

CHj-CO-CHj-COSATP + C 0 2

{ NADPHJ

CH r ÇH-CH 2 -CO-SATP

| Hydratase

CHj- CH=CH-CO-S ATP

^ NADPHJ

CHj-CHj-CHj-CO S ATP

CHjKCHjgfO-CHj-CO-SATP ♦ co 2

CHjtCH^H-CH-COS ATP

CH 3 HC^ n CH=CH-COSAT P

CHj-fcHj)CHj-CH-CO S ATP =;

CHj-CO SCo A

COOH

HSATP

CHs-CO-S ATP

COOH

Ac. palmitique

Le cas des acides aliphatiques à ramifications méthyles paraît plus complexe : la pré¬

sence d’un groupe >CI1-CIÎ 3 dans un composé, dont l’origine apparente est une combi¬

naison linéaire d’unités en C 2 , n’est pas toujours expliquée immédiatement. Il y a deux

origines bien établies pour de tels groupes.

1. L’incorporation d’unités propioniques dans une chaîne en cours d’élongation

Cette voie rend compte de la formation d’acides gras méthylés en position 2, 4, 6,

etc., tels les acides tx-méthylbutyrique, mycocérosique et les acides caractéristiques des

glandes uropygiennes des palmipèdes.

Les unités propioniques sont alors incorporées de façon analogue aux unités acétiques,

comme nous l’avons vu précédemment, sous forme de méthyhnalonyl-coenzyme A, et les

carbonyles sont réduits.

L’exemple le plus simple est celui de l’acide méthyl-2 butyrique 41 produit par Asca¬

ris luinbricoides (85) par condensation d’une unité acétique et d’une unité propionique.

CH 5-COOH

CH3-CO SCoA

CH-CH r COOH

COOH T

+ CH5-CH-COSC0A

CH5-CO-CH-COSC0A—CH 3 -CH 2 -CH-COOH

CH3

l’acide bourgéanique

Les microorganismes sont capables de réaliser de telles biosynthèses. Gastamride-

Odieiî et Lederer (86) ont montré que Mycobacterium tuberculosis incorporait l'acide

propionitjue marqué (1- 14 C — 3- 3 lI pour former l’acide mycocérosique 42, selon le schéma

CH 3 —ICH^COOH ♦ 4 - CH r CH r ”COOH -— CHj-tCHjtjjCHj-CH—CH j-CH-CHj-CH-CHj-CH-COOH

’ch 3 "ch 3 - ch 3 "ch 3

Des organismes supérieurs utilisent aussi cette voie de synthèse. Lederer et coll.

(87) ont déterminé que l’acide tétraméthyI-2, 4, 6, 8 décanoïque 43, caractéristique de la

glande uropygienne dos Palmipèdes, est biosynthétisé par condensation d’une unité acé¬

tique et de quatre unités propioniques.

CH—COSCoA

+■ 4 CH,— COSCoA

*ch 3

CH;—CH;—CH-CH,—CH—CH,—CH—CH;-CH— COOH

I .1 2 .1 .1

•ch 3 ch, ch 3 ch.

Les expériences de Lederer ont été effectuées sur l’Oie domestique. Nous avons

montré 88 qu’il existe dans la glande uropygienne de l’Oie domestique, en plus de cet

acide tétraméthyl-2, 4, 6, 8 décanoïque, l’acide triméthyl-2, 4, 6 oetanoïque en faible quan¬

tité, acide isolé et caractérisé auparavant par Odhaji (62) dans le cas d’un autre Palmipède :

le Cygne muet.

CH,— CH=— CH CH;—CH—CH;—CH— COOH

3 2 I 2 | 2 I

ch 3 ch 3 ch 3

CHr-CH;—ÇH-CH;—CH—CH—CH—COOH

I I I

ch 3 ch 3 ch 3

La biosynthèse de ce composé fait intervenir une unité acétique et trois unités pro¬

pioniques. Nous avons vu que sa structure est, au degré d’oxydation près, identique à celle

de l’acide hémibourgéanique 12.

2. La méthylation d’un méthylène actif d’une chaîne d’origine poly-p-cétonique

Cette voie permet l’incorporation d’un groupe méthyle sur une chaîne de biosynthèse

acétique polymalonique. Plusieurs molécules, comme l’acide formique, la choline ou la

méthionine, peuvent fournir ce groupe, mais on considère qu’en dernier lieu c’est la S-

adenosyl-méthionine qui transfère le méthyle à un atome de carbone insaturé.

1 2H 1

-C=C-► -CH-CH-

I I

ch 3 ch 3

BERNARD BODO

Deux mécanismes (89) peuvent être envisagés :

— L’incorporation du groupe méthyle s’effectue sur une chaîne grasse au niveau d’une

liaison éthylénique non activée. Celle-ci est créée par la réduction partielle du carhonyle

formé par la synthèse poly-(ï-cétonique. Lennakz (90) et Lederer (91) ont mis ce mécanis¬

me en évidence pour la formation de l’acide tuberculostéarique 44 chez les Mycobactéries :

CHj4CH 2 -t5-CH=CH — (CHp r COOH +

CHj-tCHj^- CH— CHj—( CHjtj- COOH +

Adénosyle

CHr-S—CHj-CHr- CH—COOH

3 2 2 |

nh 2

Adénosyle

S - CH - CHj-CH- COOH

CH 3

NH 2

— Le groupe méthyle s’incorpore sur la chaîne au niveau d’une double liaison activée

par un atome donneur d’électrons (oxygène). Cette double liaison serait formée par l’éno¬

lisation d’un carlionyle issu de la biosynthèse acétique-polymalonique. Le mécanisme serait

alors semblable à celui envisagé pour la biosynthèse des composés aromatiques C-méthylés,

la réduction des carbonyles intervenant ultérieurement.

-CH— C-

-CH=C-

-ÇH—C- _5Ü * -CH—CH--

I II I

ch 3 O ch 3

Lederer (92) a d émontré ce mécanisme dans le cas, entre autres, de la sclérotiorine

45, métabolite de Pénicillium sclerotiorum.

Ces deux mécanismes ont été prouvés par le transfert des trois atomes de deutérium

de la [Me- 2 H 3 ] méthionine dans la seconde hypothèse et de deux seulement dans la première.

C. — Biosynthèse de l’acide bourgèanique

L’acide bourgèanique est l’ester formé par O-acylation d’une molécule d’acide hémi-

bourgéanique par une deuxième molécule de cet acide. On retrouve là un processus commun

aux Lichens qui synthétisent habituellement, comme nous l’avons vu, les depsides.

Les données générales, décrites précédemment, conduisent à formuler deux hypothèses

biogénétiques pour l’acide hémibourgéanique : il serait formé :

— soit à partir d’une unité acétique et de trois unités propioniques,

l’acide bourgéanique

CH,—COOH ► 3 CH;—*COOH -► CH—CH,—CH—*CH,—CH—OH—CH—*COOH

I I I I

ch 3 ch 3 ch 3 ch 3

— soit par condensation de quatre unités acétiques, suivie de méthylation par la

méthionine.

4 CH 3 —*COOH _► CHj-’cO— CH—CO—CH—*CO— CH—COOH

À (s) (s)

_ Réduction _ CH 5 —*CH r—CH —CH,—CH—CH—CH—COOH

I I I

ch 3 ch 3 ch 3

L’étude de la biosynthèse au moyen des précurseurs radioactifs permet de choisir

entre ces deux hypothèses.

Méthode

Nous avons étudié la biogenèse de l’acide bourgéanique à l’aide de [ 1- 14 C] acétate

de sodium, |'I- 14 C] propionate de sodium et de L [CIl ;i - 14 C] méthionine.

Les expériences ont été effectuées avec le Lichen Desmaziera evernioides (Nyl.) Foll.

et lluii. qui est, parmi les diverses espèces produisant cet acide, celui qui fut, pour nous,

le plus accessible. De plus, cette espèce renferme peu de substances secondaires et l’isole¬

ment de l'acîde bourgéanique y est relativement facile. Cette étude a été menée avec du

matériel végétal fraîchement récolté au printemps et au début de l’été, ceci à la suite de

remarques de divers auteurs qui ont constaté une croissance meilleure des Lichens à cette

période de l’année.

La méthode a consisté à mettre le Lichen en suspension dans une solution nutritive

(Czapeck-Dox stérile) contenant le précurseur (100 pCi) et à l’agiter pendant 48 heures

sous éclairage.

Le Lichen a été ensuite lavé abondamment à l’eau, séché et extrait à l’acétone.

L’acide bourgéanique isolé est purifié par cristallisations répétées jusqu’à radioacti¬

vité constante.

Résultats

Les valeurs des radioactivités de l’acide bourgéanique et les pourcentages d’incorpo¬

ration, selon les différents essais, sont consignés dans le tableau suivant :

Précurseur

Radioactivité Incorporation

dpm/m.mole . 10- 6 %

; I 14 C] CH 3 C0 2 Na 3,09 1,17

I "0. C H 3 C H 2 C 0 2 Na 0,04 0,01

CH 3 - 44 C] méthionine 46,32 11,33

BERNARD BODO

Ces résultats montrent que l’acide acétique et la méthionine sont incorporés et que

l’acide propionique ne l’est pas de façon significative.

Dégradations de l’acide bourgéanique radioactif

L'acide bourgéanique provenant de l’expérience réalisée avec la méthionine est dilué avec

de l’acide inerte. On obtient, alors une marque de 4,552.10® dpm/mM. Afin de préciser la

localisation des carbones radioactifs cet acide est soumis à l’oxydation selon Kuhn-Roth :

cette réaction fournit de l’acide acétique et du gaz carbonique selon le schéma suivant :

!.. r

\\ ! 'J

*CH 3 pHjj

O—CH-j

-chI

*ch 3

8 CHj-COOH + 6 CO 2

L’acide acétique radioactif obtenu est isolé sous forme de son para -p h é n y I p h é na c v 1 a t e

que l’on purifie par chromatographie sur plaque de gel de silice. Ce dérivé possède une

marque de 5,74.10® dpm/mM, soit 100,9 % de la radioactiv ité théorique (5,69.10® dpm/mM),

puisqu’une mole d’acide bourgéanique conduit à huit moles d’acide acétique.

Le dérivé phénaeylé est dilué avec du dérivé non actif. La nouvelle marque est de

1,44.10® dpm/mM.

L’acide acétique radioactif est ensuite régénéré par saponification et distillation,

puis dégradé par la réaction de Schmidt en C0 2 et méthylaminc, captée sous forme de N-

(dinitro-2,4 phénvl) méthylamine.

L’anhydride carbonique libéré dans cette réaction 11 e présente pratiquement pas

d’activité, tandis que la méthylaminc est radioactiv e : elle présente une activité de 1,40.10®

dpm/mM, soit 97,2 % de la radioactivité théorique.

Le bilan de ces dégradations, représentées dans le schéma suivant, indique la présence

exclusive de la radioactivité dans les groupes méthyles.

OH CHj—CH—COOH

I I

CH— CHj— CH—CH —CH—CH—CH— CO—O CH—CH—CH —CH—CH — CH 3 Act.:100

*CH 3 *ch 3 *ch 3

XH, *CH 3

Oxydation

de Kuhn-Roth

XHr- COOH ■

p c 6 h 5 - c 6 h 4 - CO — CH 2 - O - OC —- ch 3

Cal.: 12,50

Tr. : 12,61

Réaction de Schmidt

*CH—NH 2

*CH5-NH-2,4 DNP

co 2

Cal.: O

Tr. : O

Cal.: 12,50

Tr. : 12,15

Les valeurs portées indiquent les activités spécifiques molaires exprimées en % de celle

de l’acide bourgéanique.

l’acide bourgéanique

L’ensemble des résultats vérifie la deuxième hypothèse biogénétique :

L'acide bourgéanique est biosynthétisé par C-méthylation d'une chaîne acétique-poly-

nialonique.

Cette biosynthèse est donc du même type que celle observée pour le portentol. méta¬

bolite de Lichens du genre Roccella, dont la structure semblait d’origine polypropionique

mais qui est, ainsi que l’a montré Overton (94), formé à partir d’acide acétique et de méthio¬

nine.

Remarquons que Ranudina et Roccella appartiennent à des familles très éloignées

du point de vue de la classification botanique. Par ailleurs, il est intéressant de constater

que les Roccella, qui produisent le portentol, et Ranudina ecernioides, qui synthétise l’acide

bourgéanique, renferment des proportions importantes de sulfate de choline. On peut

se demander, dans ces conditions, si le sulfate de choline n’a pas un rôle d’agent méthylant

dans ces organismes.

On peut aussi rapprocher l’acide bourgéanique de depsides, comme l’acide lécanorique,

puisqu’ils sont biosyntliétisés par la voie acétique-polymaloniquc et ont un précurseur

commun formé de quatre unités en C 2 . La méthylation de la chaîne poly-|î-cétonique-

et la réduction des carbonyles constitueraient, dans le cas de l acide bourgéanique, une

déviation de la voie habituelle.

Acide bourgéanique Acide lécanorique

On connaît cependant différents depsides comme l’acide barbatique (8) et la phé-

narctine (95), qui ont des degrés de C-méthylation intermédiaires entre ceux des acides

lécanorique et bourgéanique. Cette constatation conduit à l'interprétation suiv ante : l’acide

bourgéanique proviendrait d'une C-méthylation excessive du précurseur qui empêcherait

sa cyclisation et celui-ci subirait alors une réduction des groupes carbonyles.

L’acide bourgéanique présente deux différences essentielles avec l’acide lécanorique :

— il est C méthylé,

— il est réduit.

Nous avons vu comment la C-méthylation pouvait s’insérer dans le mécanisme de

formation des depsides, nous allons examiner maintenant le problème de la réduction.

La voie acétique-polymaloniquc explique, non seulement, la formation des composés

aromatiques, mais aussi celle des acides gras naturels, comme l’acide palmitique. La seule

différence est dans la nécessité d’un agent réducteur, le NADPH 2) pour la synthèse des

acides gras.

BERNARD BODO

Mosbacii (96) a montré que, dans le cas du Champignon Pénicillium haarnense qui

synthétise de l’acide palmitique et de l'acide orsellinique, donc un composé aliphatique

et un aromatique, le rapport entre les acides formés n’était pas constant et pouvait être

soumis à régulation. Il envisage que c'est le taux de iSADPHg, présent dans la plante, qui

est le régulateur : une grande concentration de ce produit orienterait vers la synthèse d’acides

alipliat iques.

Or. les Lichens accumulent de fortes concentrations de métabolites secondaires, le

plus souvent aromatiques (par exemple, l’acide lécanorique constitue jusqu'à 20 % du

poids de certaines espèces) ; par ailleurs, ee sont des organismes à croissance très lente,

et Mosbacii considère ce fait comme une adaptation à une déficience en azote.

De ces données, une conclusion semble se dégager : les Lichens, pauvres en azote,

auraient des taux faibles en NADPHg, et orienteraient leurs synthèses vers la formation

de métabolites aromatiques, ce qu’on constate le plus souvent.

La formation de l’acide bourgéanique pourrait s’interpréter comme due à un meilleur

métabolisme de l’azote par les Lichens qui le synthétisent.

l’acide bourgéanique

CONCLUSION

A l’aide de techniques chimiques et spectrométriques, nous avons attribué à l’acide

bourgéanique, nouveau métabolite des Lichens, la structure acide triméthyl- 2S, 4R, 6R

(hydroxy-3'S triméthyl-2'S, 4'R, 6'R octanoyloxy)-3S octanoïque.

Nous avons montré que cet acide, qui est le premier « depside aliphatique « isolé des

Lichens, est biosynthétisé par C-méthylation d’une chaîne issue de la voie acétique-poly-

malonique. On remarquera que le degré de C-méthylation est considérable.

Hale (97) a suggéré que le niveau d’évolution des Lichens pouvait être relié au degré

d’O-méthvlation des substances qu’ils renferment : un genre plus évolué synthétiserait

des composés plus O-méthylés. On peut se demander si la C-méthylation a une signification

analogue.

Le fait que l'acide bourgéanique ait été rencontré jusqu’à présent dans des familles

(Ramalinaeées, Çladoniacées) considérées par les botanistes comme évoluées va dans ce

sens. Cependant, en l’absence d’études concernant la fréquence de C-métbylation en fonc¬

tion du niveau d’évolution des Lichens et les composants chimiques de Lichens fossiles,

il est difficile de savoir si la présence d’acide bourgéanique et, de façon plus générale, de

substance, fortement C-méthylées, est un caractère primitif ou évolué.

BERNARD BODO

PARTIE EXPÉRI MENT ALE

Les points de fusion, non corrigés, ont été déterminés au microscope à platine chauf¬

fante Kofler.

Les pouvoirs rotatoires ont été mesurés sur un polarimètre Perkin-Elmer 141.

Les microanalyses sont dues au Service de Microanalyse du Laboratoire de Chimie

organique de la Faculté des Sciences de Paris VI (Service de M. Dorme).

Les spectres infrarouges ont été enregistrés sur un spectrographe Perkin-Elmer 137 E,

en pastille de KBr pour les solides et entre lames de KBr pour les liquides.

Les spectres de RMN du proton ont été réalisés avec un spcetromètre Varian À 60

et ceux du C-13 sur un appareil Varian XL 100. Les déplacements chimiques (8) sont mesu¬

rés en ppm par rapport au I MS, référence interne. L'allure des signaux est décrite en abrégé

avec la convention : s = singulet, d = doublet, t = triplet, q = quadruplet et m = mul¬

tiplet. Les constantes de couplage sont exprimées en Hertz.

Les spectres de masse ont été effectuées avec un spectrographe Thomson-Houston

TI IN 208.

Les analyses par chromatographie en phase vapeur ont été faites sur un chromato-

graphe Girdel, type 75.FD.2 équipé d’un détecteur à ionisation de flamme.

Les échantillons radioactifs ont été pesés sur une microbalance Mettler M 5. SA/M5.

T.es mesures de radioactivité ont été effectuées sur un compteur à scintillation « Nuclear

Chicago », modèle 6860 muni d’un dispositif de standardisation externe.

Isolement de l’acide bourgéanique Desmaziera evernioides)

Le Lichen Desmaziera evernioides (Xyl.) Foll. et llun. (200 g), récolté eu Bretagne

en été, séché à l’air et broyé, est extrait en continu au Soxhlet par de l’hexauc pendant

3 h. Par évaporation du solvant, on recueille 8,78 g d’un solide jaunâtre qui, recristallisé

dans l’hexane, fournit 5,32 g d’acide bourgéanique, F : 120-121°C, puis un deuxième jet

(1,13 g) du meme acide, F : J15- I17°C.

Ces fractions sont rassemblées, dissoutes dans du méthanol, traitées par du noir végé¬

tal et reeristallisces dans un mélange méthanol-eau (50/50). Le produit est cristallisé à nou¬

veau dans l’hexane et fournit l’acide bourgéanique pur 1 (5,80 g), F : 125-126°C. Le pour¬

centage d’acide bourgéanique dans le Lichen est estime à 3 %. Son pouvoir rotatoire, pris

dans le chloroforme, est

D -

+ 7o (c =

1,003).

Analyse C 22 H 4a 0 5 : Cale. % : C 68.36 H 10,95.

Tr. : 68,55 10,70.

IB : v ni , = 3420 cm- 1 : v co = 1743 et 1720 cm- 1 .

RMN (CDCLj) : 8 (ppm) = 6,77 s 2H (OH) ; 5,23 d de d (.1, = 2,5 ; J 2 = 10) 1IT (>CIT-

O-CO) ; 3,75 d de d (J x = 2,5 ; J 2 = 10) III (>CH-QFI) ; 2,72 m 2H (>CII-COO) ;

2 à 0,70 massif 36H.

Le Lichen est ensuite extrait pendant 24 h par de l’éthanol. On obtient, après évapo¬

ration du solvant, un résidu noirâtre de 16 g sous forme de liquide visqueux. Celui-ci est

l’acide bourgéanique

traité plusieurs fois par de l’acétone à chaud pour éliminer la chlorophylle, puis est repris

par du inéthanol à chaud. Par refroidissement il précipite 0,320 g d’un solide blanchâtre

mal cristallisé, fondant au voisinage de 190°C. Le spectre infrarouge montre qu’il s’agit

d’un mélange d’acides gras polyhydroxylés analogues de l’acide ventosique.

TP : = 3300 et 3240 (ép.) cm- 1 : v,= 1720 cm- 1 ; bandes à : 1470, 1450, 1070, 1055,

1030, 040 et 725 cm- 1 .

De la solution méthanolique refroidie cristallise lentement 0,330 g de sulfate de cho-

line 3 en microcristaux incolores. F : 300°C (Litt. 300°C) (8).

IR : bandes à : 1480, 1265, 1230, 1215, 1.040, 960, 905, 763 et 683 cm- 1 .

RMN (D 2 0, sel de Na de l ac. triméthylsilylpropanosulfonique) : S (ppm) = 4,53 m 2H

(CU 2 ()) ; 3,75 m 211 (CH a N+) ; 3,25 s 911 (CII 3 N+).

Par concentration de la solution méthanolique et addition d’une petite quantité d’acé¬

tone, il précipite 1,10 g de D-araliitol 2, F : 102-103°C (Litt. 102-103°C) (8), qui a été carac¬

térisé par son spectre infrarouge.

Isolement de l’acide bourgéanique ( Rarnalina bourgeana )

150 g du Lichen Hamalina bourgeana Mont., récoltés au printemps à Las Galetas,

îles Canaries, séchés à l’air, sont broyés, puis extraits en continu pendant 16 h au Soxhlet

par de l’acétone.

La solution acétonique laisse, après évaporation du solvant, un résidu brut de 5,03 g.

Ce résidu est repris par de l’hexane. La fraction insoluble dans l’hexane fournit, après

recristallisation dans l’acétone, 1,6 g (1,1 %) d’acide salazinique 6, F : 270°C (déc.) (Litt.

260-280°C déc.) (8), caractérisé par ses spectres IR et de RMN.

RI : v,,,, = 3570 et 3300 cm -1 ; v co = 1770, 1743 et 1660 cm" 1 .

RMN (DMS0-D 6 ) : 3 (ppm) = 10,50s III (CHO) ; 6,91 s III, 6,88s 1LI (II arom. +

Oll) ; 4,73 s 211 (CH a OH) ; 2,48 s 611 (CH 3 arom.).

~~ LH < O—

La solution hexanique laisse déposer au refroidissement 0,037 g (0,025 %) d’acide

usnique -î, cristaux jaunes, F : 200-202°C (Litt. 203°C) (8).

- - 21

IR : v ( „ = 1690 et 1630 cm" 1 , a ^ = -f- 467° (CIICI 3 , c = 0,72).

RMN (CI)CI 3 ) : S (ppm) = 5,97 s 1H (H arom.) ; 2,66 s 611 (2 ClI 3 CO) ; 2,10 s 3H (CIL,

arom.) ; 1,76 s 311 (CH 3 ).

Spectre de masse : M + = 344.

Par concentration de cette solution, il cristallise 0,620 g (0,4 %) d’acide bourgéanique.

Recristallisé Me()II/H 2 0 (50/50). F : 124-125°C.

L’identité de ce produit avec celui provenant de Desmaziera evernioides a été établie

par comparaison des spectres IR et de masse.

Le Lichen est ensuite extrait pendant 24 h par de l’étlianol. L’évaporation du solvant

laisse une résine noirâtre (8,9 g).

Par cristallisation fractionnée, nous avons pu isoler 0,210 g d’acides gras polyhydroxy¬

lés, mélange comparable à celui obtenu avec le Lichen précédent, et du mannitol 7 (0,09 g),

F : 164-167°C (Litt. 166-167°C) (8), caractérisé par son spectre infrarouge.

BERNARD BODO

Bourgéanate de potassium 8 (C 22 I Ul* *5^ )

A 0,271 g d’acide bourgéanique dissous dans 5 cm 3 d’éthanol, on ajoute 10 cm 3 d’une

solution aqueuse de potasse à 25 %, à froid, et on abandonne le mélange 1 li à température

ambiante. On filtre les cristaux formés, qui étant légèrement solubles dans l’eau, sont lavés

avec le minimum d’eau distillée. On obtient, après séchage, 0,274 g de bourgéanate de potas¬

sium, (Rdt : 92 %), cristaux incolores fondant à 251°C avec décomposition.

IR : v co = 1712 (ester) et 1590 (COOK) cm h

Ester méthylique de l’aeide bourgéanique 9 (C 2;i i l 44 0.)

A une solution de 0,400 g d’acide hourgéanique dans 5 cm 3 d’éther, on ajoute une solu¬

tion éthérée de diazométhane jusqu’à coloration jaune du milieu et on laisse reposer 12 b

à température ambiante. La solution éthérée est lavée avec une solution de bicarbonate

de sodium à 5 %, puis à l’eau jusqu’à neutralité, séchée au sulfate de sodium et évaporée

pour donner 0,405 g de l’ester méthylique (Rdt : 97 %), liquide huileux.

IR : v QH = 3540 cm -1 ; v c „ = 1745 cm -1 (large bande).

RMN (CDCI 3 ) : S (ppm) =5,19 d de d (J 4 = 3, J 2 = 9,5) 111 (CH-O-CO) : 3,70 s 311 (OCH 3 )

3,62 m III (CH-OH) : 2,72 m 211 (>ClI-CO), 2 à 0,80 massif 3611.

Masse : M+ + I = 401.

Acide acétylbourgéanique 10 (C 24 1I 44 0 6 )

0,147 g d'acide bourgéanique sont, dissous à froid dans 2 g de chlorure d’acétyle. Le

mélange est gardé une nuit à température ambiante, puis est jeté sur de la glace. On extrait

la solution par l’éther. La solution éthérée est lavée trois fois à l’eau distillée, séchée sur

sulfate de sodium et évaporée. O 11 recueille 0,152 g (93 %) de produit brut qui est purifié

par chromatographie sur plaque de gel de silice (éluant acide acélique-toluène, 15/85).

L’acide acétylbourgéanique est liquide.

IR : Vco =» 1790 et 1745 cm -1 .

RMN (CDCy S (ppm) = 5,12 m 211 (>CfI-()-CO) ; 2,80 m 211 (>CtI-COO) ; 2,03 s 311

(CH 3 COO) ; 1,90 à 0,80 massif 3611.

Acide déhydrobourgéanique n (C 22 ti 40 o 5 )

A une solution de 0,250 g d’acide bourgéanique dans 20 cm 3 d'acide acétique, on ajoute

0,15 g d’anhydride chromique en solution acétique et on porte à 50°C pendant J/2 h. On

ajoute ensuite de l’eau et extrait à l’éther. L’extrait éthéré est lavé à l’eau, séché et évaporé

pour fournir 0,220 g (88 %) d’acide déhydrobourgéanique, huile incolore.

IR : v r „ = 1740 et 1710 cm -1 .

RMN (COCI 3 ) : 3 (ppm) = 5.20 d de d (J, = 3, J 2 = 9) 1H (> CH-O-CO) ; 3,75 q (J = 7)

1H (CO-C//-CO) ; 2,83 m 211 (>Clf-CO et >CH-COO); 1,75 à 0,75 massif 3511.

CH 3

Masse : M+ -f 1 = 385.

l’acide bourgéanique

Acide hydroxy-3 triméthyl-2,4.6 octanoïque ou acide hémibourgéanique 12 (C u li 22 0 3 )

A 2,083 g d’acide bourgéanique dissous dans 20 cm 3 d’éthanol, on ajoute 10 g de potasse

en solution dans 20 cm 3 d’eau. Le mélange est porté à doux reflux pendant 1 h, puis refroidi

à 0°C, acidifié par de l’acide chlorhydrique dilué et extrait plusieurs fois à l’éther. La phase

éthérée, lavée une fois à l'eau, séchée sur sulfate de sodium et évaporée, laisse un résidu

de 2,043 g.

La chromatographie sur plaque de gel de silice (éluant acide acétique-toluène, 15/85)

fait apparaître deux taches, dont l’une (Rf = 0,44) relativement intense et l’autre faible

(Rf = 0,69). Ces deux produits sont séparés sur colonne de gel de silice (éluant acétone-

hexane, 1/3). On recueille ainsi 1,822 g du produit majoritaire (Rdt : 83 %), c’est l’acide

r q 21

hémibourgéanique 12. Liquide visqueux. Eb 0 , 9 = 154°C. x ^ = — 3,2° (C11C1 3 ;

c = 1,08),

IR : v,,„ = 3420 cm -1 ; v,.,, = 1715 cm -1 .

RMN (CDCy : 8 (ppm) = 7,50 s 2H (OH) ; 3,72 d de d (J 4 = 2,5, J 2 = 8,5) I H (C//-011) ;

2,71 d de <| 111 ( J,, = 8,5, J,, = 7) (>C//-COOH) ; 2 à 0,80 massif 1811.

Masse : M+ = 202.

Le produit minoritaire (0,09 g) est l’acide a-éthylénique formé par la déshydratation

de l’acide précédent (Rdt : 4,5 %).

IR : v cn = 1690 cm -1 : v c= , : = 1640 cm -1 . Masse : M+ = 184.

Para-Phénylphénacylate de l’acide hémibourgéanique 13 (C 25 H 32 0 4 )

0,350 g de l’acide 12 dissous dans 15 cm 3 d’éthanol est neutralisé par une solution de

soude à 5 % en présence de phénolphtaléine. On décolore la solution par addition d’une

petite quantité de l’acide précédent, on ajoute 0,476 g de bromure de p-pbénylphénacyle

et on porte le mélange à rellux pendant 1 h. Par addition d’eau, après refroidissement,

un solide amorphe précipite : il est chromatographie sur plaque de gel de silice (éluant

éther de pétrole-acétate d'éthyle, 75/25). On isole ainsi 0,506 g de p-phénylphénacylate

13 (Rdt : 74 %). F : 80-8l°C (MeOII, ll 2 0).

IR : v ( ,„ = 3470 cm -1 ; v,.„ = 1741 (ester) et 1683 (cétone) cnr 1 : bandes à 1600, 1242, 1170,

973 et 768 cm' 1 .

RMN (CDCLj : 4 (ppm) = 7,91 q (J = 8,5) 4H : 7,58 m 511 (arom.) ; 5,50s 2H (-OCII 2 CO) ;

3,80 d de d (J 4 = 2,5, J 2 = 9) 111 (C//-01I) 3,53 s (large) 1H (OH) ; 2,89 d de q (J d =

9, .1,, = 7) 1H (> CH-COO) : 2 à 0,80 massif 18H dont CH Z - CH-GO à 1,26 d (.1 = 7).

Analyse C 25 H 32 () 4 : Cale. % : C 75,72 11 8,13.

Tr : 75,78 8,30

Masse : M" = 396

Ester méthylique de l’acide hémibourgéanique 74(C 12 H 24 0 3 )

A 0,090 g de l’acide 12 dissous dans 5 cm 3 d’éther, on ajoute une solution éthérée de

diazométhane jusqu’à coloration jaune du milieu, puis on abandonne une nuit à tempé¬

rature ambiante La solution éthérée est ensuite lavée avec une solution de bicarbonate

à 5 %, puis à l’eau jusqu’à neutralité, séchée sur sulfate de sodium et évaporée. On recueille

BERNARD BODO

0,082 g d’ester raéthylique 14 (Rdt : 85 %). Liquide.

= + 6 “ (CIIClj, c = 1,07)

IR : v ou = 3520 cm 1 ; v co = 1720-1735 cm 1 .

RMN (CDCl a ) : S (ppm) = 3,70 s 311 (OCH 3 ) ; 3,63 d de d (J! = 3, J 2 = 8,5) il f {CHOU) ;

3,12 s (large) 1H (OH) ; 2,68 d de q (J d = 8,5, J q = 7) 1H (>CII-CO) ; 1,90 à 0,80

massif 18H dont C7/ 3 -CI.I-C0 1,15 d (J = 7).

Masse : M+ = 21.6.

Décomposition thermique du sel de potassium de l’acide bourgéanique

Le sel de potassium de l’acide bourgéanique 8 (0,340 g) est placé dans le bouilleur

d’un appareil à mierodistillafions et chaude vers 260°C, Il fond et se décompose. Les vapeurs

émises sont condensées et recueillies dans le récepteur (0,178 g).

Le distillât recueilli, analyse en chromatographie en phase vapeur renferme essentielle¬

ment deux produits, en proportions équivalentes. En couplant le chromatographe à un

spectromètre de masse on observe pour le premier produit un ion moléculaire à m/e = 140

(C 10 II 20 ) et pour le second un ion moléculaire à m/e = 128 (C g H lg O).

Le mélange étant capable de décolorer une solution de fuschine (réactif de Schiff),

oji en déduit la présence d’un aldéhyde 15 qui ne peut être que le deuxième composé qui

est oxygéné. En IR on observe des bandes d'absorption à 2710 et 1730 cm' 1 , caractéris¬

tiques des vibrations CHO et CO d’un aldéhyde.

Le distillât est mis en solution dans 6 cm 3 d’éthanol. On ajoute 0,101 g de dinitro-2, 4

phénylhydrazine, une goutte d’acide chlorhydrique et on chauffe à ébullition pendant 5 mn,

Par refroidissement, il cristallise 0,115 g de dinitro-2, 4 plu; n y I h y d r a z o 11 e de l’aldéhyde

diméthyl-2, 4 hexanoïque 16 en petites aiguilles jaune pâle F : 96-96,5°C (EtOHj.

—16,1° (CHCI 3 , c = 0,70).

Analyse C 14 Il 20 O 4 N 4 : Cale. % ; C 54,53 H 6,54.

Tr. % : 54,56 6,75.

IR : v NH = 3290 cm 1 - bandes à 1620, 1590, 1520, 1335, 1310 et 1265 cm- 1 .

RMN (CDC1 3 ) : 8 (ppm) = 9,15 d (J = 2,5) III ; 8,40 d de d (J 4 = 2,5, J 2 = L0) ; 8,00 d

(J = 10) 1H (3H arom.) ; 7,55 m (4 signaux) LH (CII = N) ; 2,68 m 1H (CLI-C = N) ;

1,90 à 0,80 massif 1511.

Masse : M + = 308.

Le résidu de la distillation est acidifié par de l’acide phosphorique et distillé. Dans

le distillât, on caractérise l’acide propionique par ses spectres de niasse et d’infrarouge.

Diméthyl-2, 4 hexanal 17 (C g H 16 0)

Dans un ballon tricol de 250 cm 3 refroidi extérieurement par un mélange glace-eau,

équipé d’un réfrigérant ascendant muni d’une garde à chlorure de calcium, d’une ampoule

à brome, d’un tube à barbotage à deux entrées et d’un système d’agitation, on place 50 cm 3

de tétrahydrofuranne anhydre. Puis on fait barboter du butène-2 jusqu’à dissolution

de 18,7 g (0,33 M). On fait passer un courant d’azote sec pendant quelques minutes, puis

011 injecte au moyen d’une seringue 110 cm 3 d’une solution normale de borane dans du

l’acide bourgéanique

tétrahydrofuranne (0,11 M DII 3 ). On porte le mélange à 40°C pendant 2 h 1/2 pour obtenir

une formation complète du tributyl-2 borane. On ajoute alors 11,5 g (0,16 M) de méthyl-2

acroléine goutte à goutte et en refroidissant, car la réaction est exothermique. On ajoute

enfin 2 cm 3 d’eau et on agite pendant 10 mn à température ambiante. On chasse le solvant,

distille sous pression réduite et on recueille la fraction bouillant à 63-65°C sous 17 mm

Ilg : H g de diméthyl-2,4 hexanal 17 (Rdt : 78 %).

IR : v CHO = 2710 cm -1 ; v co = 1730 cm -1 .

Dinitro-2, 4 phénylhydrazone 18 (C l4 H 2o 0 4 N 4 )

0,080 g de diméthyl-2,4 hexanal sont dissous dans 8 cm 3 d’éthanol. On ajoute 0,131

g de dinitro-2,4 phénylhydrazine, une goutte d’acide chlorhydrique et on chauffe à ébulli¬

tion pendant 5 mn. On obtient par refroidissement 0,164 g de dinitro-2,4 phénylhydrazone

du diméthyl-2,4 hexanal en aiguilles jaune pâle. (Rdt : 86 %). F : 96-97°C (EtOlI).

Les spectres IR et de RMN sont identiques à ceux de la DNP1I 16 issue du produit

naturel. Le point de fusion du mélange n’est pas abaissé.

Hydroxy-3 triméthyl-2, 4, 6 octanoate d’éthyle 19 (C 13 H 26 0 3 )

Dans un ballon tricol de 500 cm 3 , muni d’un réfrigérant ascendant, d’une ampoule

à brome et d’un agitateur, on place 2,73 g de zinc en poudre. 5,4 g de diméthyl-2, 4 hexanal

17 et 6.2 g de hromo-2 propionale d’éthyle sont dissous dans 80 cm 3 de benzène anhydre

additionné de 20 cm 3 d’éther anhydre et versés dans l’ampoule à brome. On laisse passer

10 cm 3 du mélange dans le ballon et on chauffe légèrement jusqu’à ce que la réaction débute.

On arrête alors le chauffage, et ou ajoute le reste du mélange à une vitesse telle que le reflux

persiste et en évitant que l’ébullition ne devienne trop vigoureuse. L’addition terminée,

on chauffe à doux reflux au bain-marie pendant 1/2 b.

On refroidit extérieurement le ballon avec un mélange glace-sel et on ajoute une solu¬

tion aqueuse d’acide sulfurique (10 %) en agitant fortement. Le mélange réactionnel est

ensuite extrait à l’éther; la phase éthérée est lavée à l’eau jusqu’à neutralité, séchée sur

du sulfate de sodium et évaporée. Le résidu est distillé sous pression réduite et on recueille

la fraction bouillant à 102-104°C sous 1 mm Hg : 6,1 g (Rdt : 63 %), de hydroxy-3 trimé¬

thyl-2, 4, 6 octanoate d’éthyle racémique 19.

IR : v OH = 3500 cm -1 ; v co = 1715 et 1730 cm -1 .

RMN (CDCI,) : S (ppm) = 4,22 m 211 (OCIL) ; 3,55 m IM (CtfOH) ; 2,60 m I H (> CH-CO) ;

2 à 0,80 massif 2111 (aliph.).

Masse : M+ = 230.

Acide hydroxy-3 triméthyl-2, 4, 6 octanoïque racémique 20 (C u H 22 0 3 )

3 g de l’ester 19 sont dissous dans 20 cm 3 d’éthanol. On ajoute 10 cm 3 d’une solution

aqueuse de potasse à 20 % et on porte à ébullition douce pendant 45 mn. La solution est

refroidie, acidifiée par de l’acide chlorhydrique dilué, puis extraite à l’éther. La phase

éthérée, lavée à l’eau, séchée et évaporée, fournit 1,926 g d’acide racémique 20 (Rdt : 57 %).

IR : v OH = 3400 cm -1 ; v to = 1710 cm -1 .

349 , 5

BERNARD BODO

RMN (CDClg) : 7,00 s 211 (OH) ; 3,65 m 1H (C//OH) ; 2,65 m 1H (CHCO) ; 2 à 0,75 massif

1811 (aliph.).

Masse : \1+ = 202.

Hydroxy-3 triméthyl-2, 4, 6 octanoate de méthyle racémique 21 (C 12 ll 24 () 3 ï

L’acide hydroxy-3 triméthyl-2,4,6 octanoïque 20 (632 mg) est estérilié par une solu¬

tion éthérée de diazométhane, à froid, en 12 h. La solution éthérée, après lavage au bicar¬

bonate de sodium, puis à l’eau fournit 618 mg d’ester méthylique racémique 21 (Rdt : 91 %).

IR : v 1>H = 3500 cm -1 ; v c „ = 1720 et 1735 cm -1 .

RMN (ÇCI 4 ) : S (ppm) = 3,66 s 3H (0C1I 3 ) ; 3,50 m LII (C/70H) ; 2,55 m III (>CH-CO) ;

2 à 0,80 massif 1811 (aliph.).

Masse : M+ = 216.

Acide bourgéanique (C 22 H 42 0 6 )

316 mg d’acide hémiliourgéanique 12 sont dissous dans 7 cm 3 d’éther anhydre, on ajoute

454 mg de dicyclohexylcarbcdiimido et on agite le mélange à température ambiante pen¬

dant 20 h. Puis on filtre pour éliminer la eyclohexylurée formée. Le filtrat est évaporé à sec,

puis repris par du pentane et filtré à nouveau.

La so'ution (pentane) est extraite par une solution de carbonate de sodium. La solu¬

tion alcaline est acidifiée, puis extraite à l’éther. La solution éthérée évaporée fournit un

résidu de 71,8 mg qui, est repris par de l’hexane, et laisse déposer lentement 44 mg d’acide

bourgéanique (Rdt : 14 %), identique au produit naturel (F, spectres IR).

Méthyl-2 (diméthyl-l',3'pentyl)-3 propiolactone 22 (C n ll 2o Ü 2 )

A 231 mg d’acide hétnibourgéanique 12 dissous dans 50 cm 3 d’hexane, ou ajoute 500 mg

de carbonate de sodium anhydre et 500 mg de chlorure de méthane sulfonyle. Le mélange

est agité pendant 24 h à température ambiante, puis on filtre pour séparer le solide miné¬

ral, le filtrat est lavé deux fois avec de l'hexane. La solution hexanique est concentrée sous

vide, on obtient un résidu brut de 219 mg qui est distillé sous pression réduite pour fournir

125 ma de propiolactone 22, liquide mobile. (Rdt : 59 %).

IR : v e * = 1825 cm- 1 .

RMN (CI>CI 3 ) : 8 (ppm) = 3,86 d de d 111 (l( 3 ) (J rM1 , s = 4, J„ 3l , Y = 8) ; 3,25 d de q III

(HJ (J,„„|3 — 4, .J IiaCH3 = 7,5) ; 2,10 à 1,85 massif 1811 ; 1,38 311 (C11 3 -2) d (J UÏCIl3 =

7,5),

Masse : M+ = 184.

Lactide 23 (C 2 2H 40 O 4 )

549 mg d’acide bourgéanique 1 sont dissous dans 10 cm 3 d’anhydride acétique et

15 cm 3 de pyridine anhydre et le mélange est porté à ébullition douce pendant 1 h ; puis

on ajoute de l’eau et extrait à l’éther. La solution éthérée est lavée deux fois à l’eau, puis

deux fois avec une solution de sulfate de cuivre et enfin une fois à l’eau. Elle est ensuite

extraite au moyen d’une solution de bicarbonate de sodium et lavée à l’eau jusqu’à neutra¬

lité, on obtient une solution alcaline S.

L ACIDE BOURGEANIQUE

La fraction neutre obtenue par évaporation de l’éther fournit 86 mg du lactide 23

(Rdt : 16 %). Si on traite l’acide bourgéanique dans les mêmes conditions, mais à froid

pendant 24 h, le rendement en lactide 23 est porté à 53 %. Solide fondant à 77°C (EtOH,

1I 2 0). j a | ^ = + 56° (CHClg, c = 1,21).

IR : v co = 1745 cm -1 .

RMN (CDC1 3 ) : S (ppm) = 4,85 d de d (J x = 1,8, J. 2 = 10) 2H (> CII-O) ; 3,02 d de q (J d =

10, J q = 6,5) 211 (>CI1-C0) ; 2,10 à 0,80 massif 36H.

Masse : M + = 368, le pic de base à m/e = 240 (C 14 l[ 24 0 3 , Cale. 240,172, Tr. 240,171) est

dû à la perte du groupe C 8 II l6 0 et peut être expliqué par le schéma suivant :

m/e = 240 (ioo%)

A 118,5 mg du lactide 23 dissous dans 5 cm 3 d’éthanol on ajoute 4 cm 3 d’une solution

de potasse à 15 % et on chauffe le mélange à doux reflux pendant 45 mn. On refroidit ensuite,

acidifie par de l'acide chlorhydrique et extrait à l’éther.

La phase éthérée séchée et évaporée fournit 115 mg d’un mélange renfermant 15 %

d’acide a-éthylénique et 85 % d’acide hémibourgéanique, dont le spectre de RMN est iden¬

tique à celui de 12.

Acide triméthyl-2. 4, 6 octène-2 oïque 24 (C u H 20 O 2 )

La solution alcaline S précédente est acidifiée, puis extraite à l’éther. La solution

éthérée est lavée à l’eau et évaporée pour fournir 372 mg d’une huile qui est chrornatogra-

phiée sur colonne de gel de silice (éluant : hexane-acélone, 85/15) pour donner 318 mg de

l’acide 24 (Rdt : 61 %).

IR : v cl , = 1690 cm 1 : v c=c = 1645 cm -1 .

RMN (CI)CI 3 ) : 8 (ppm) = 6,72 d de q (J,, = 10, J,, = 1,5) 111 (-CH =») ; 2,70 m I II (II Y ) ;

1,85 d (J - 1,5) 3H (Ctl 8 -C = ) ; 1,50 à 0,70 massif 1411 (aliph.).

Masse : M‘ = 184.

Son ester méthylique, obtenu par action du diazométhane, est un liquide. En infra¬

rouge on obtient : v, :n = 1717 cm -1 ; v c=( . = 1650 cm -1 .

Formiate de l’acide hémibourgéanique 25 (C 12 H 22 0 4 )

On porte à rellux pendant 5 h une solution de 763 mg d’acide bourgéanique 1 dans

25 cm 3 d’acide formique. Par évaporation sous pression réduite de l’excès d’acide formique,

on recueille 893 mg d’ester formique de l’acide hémibourgéanique (liquide) (Rdt : 98 %).

IR : v c „ = 1742 et 1725 cm -1 .

RMN (CDCI 3 ) : S (ppm) = 9,70 s I 11 (COOI1) ; 8,10 s 1 II (—IICO) ; 5,16 d de d (J = 2,5

et 9) III (>CH-OCO) ; 2,83 m III (> C1I-CO) ; 2,10 à 0,70 massif 1811 dont CH 3 -2

à 1,16 d (J = 7).

349 , 6

BERNARD BODO

Ce formiate est pvrolisé vers 200°C et on recueille le distillât : 0,594 mg d’acide oc-

éthylénique 24, qui est caractérisé par ses spectres infrarouge et de RMN.

Acide triméthyl-2, 4, 6 octanoïque 26 (C 11 H 22 0 2 )

L’acide triméthyl-2,4,6 octène-2 oïque 24 (280 mg), dissous dans l’éthanol, est hydro¬

géné à température a initiante et pression normale en présence de Pd/C à 10 % comme cata¬

lyseur. L’acide saturé obtenu 26 est converti, par action du diazométhane, en son ester

méthylique 27 (250 mg), qui a été purifié par chromatographie sur colonne d’alumine

(éluant : hexane), liquide mobile ; Rdt : 84

11,0° (CHC1 S , c = 1,08).

IR : v co = 1744 cm 1 ; Masse : M+ = 200 (C 12 H 24 0 2 ).

Triméthyl-2, 4, 6 octanoate de méthyle racémique 28 (C 12 H 24 0 2 )

464 mg d’acide hydroxy-3 triméthyl-2, 4, 6 octanoïque racémique 21 sont dissous dans

15 cm 3 d’un mélange d'anhydride acétique et de pyridine (1/3). Le tout est porté à douce

ébullition pendant 2 h, puis est refroidi et jeté sur de la glace. La solution aqueuse est aci¬

difiée, puis extraite à l’éther. La phase éthéréc évaporée fournit 368 mg d’acide triméthyl-

2, 4, 6 octène-2 oïque racémique (Rdt : 87 %). 345 mg de ce produit sont dissous dans 20 cm 3

d’éthanol et hydrogénés en présence de catalyseur (Pd/C à 10 %). Après filtration et évapo¬

ration du solvant, ou recueille 344 mg d’acide triméthyl-2, 4, 6 octanoïque racémique brut.

Cet acide est dissous dans l’éther et traité par une solution éthéréc de diazométhane

(10 h à froid). La solution éthérée est lavée avec une solution de bicarbonate de sodium

(7 %) et 3 fois fi l'eau, séchée sur du sulfate de sodium et évaporée. Le produit obtenu est

purifié par chromatographie sur une courte colonne d'alumine (éluant : hexane). On obtient

ainsi 278 mg de triméthyl-2, 4, 6 octanoate de méthyle racémique 28 (Rdt : 74 %).

IR : v co = 1744 cm 1 (le spectre est semblable à celui de l’ester 27).

Masse : M+ — 200 (spectre identique à celui de 27).

Les esters 27 et 28 sont analysés comparativement par chromatographie en phase

vapeur sur colonne capillaire Golay, phase stationnaire LB-550-X (polypropylène glycol),

longueur 50 m, diamètre 0,25 mm. Pression d’azote 2 bars.

Incorporation d’acétate de sodium (1- 14 C)

Conditions de culture

Le Lichen Desmaziera evernioides (11,7 g) récolté depuis 2 jours, est placé dans un

erlenmeyer de 500 cm 3 . On ajoute 150 cm 3 d’une solution nutritive stérile (Czapek-Dox :

NaN0 3 2,0 g — K 2 HP0 4 1,0 g — MgS0 4 , 7 II 2 0 0,5 g — IvCl 0,5 g — FeS0 4 , 7H 2 0 0,01 g

-— Glucose 50 g — I1 2 0 1000 cm 3 ).

Après addition de 0,1 mCi d’acétate de sodium (1- 14 C) (activité spécifique 55 mCi/

mM, solution aqueuse stérile, 0,2 ml) on agite mécaniquement le Lichen pendant 48 h à

30°C, sous illumination (2 lampes de 100 W à 30 cm).

l’acide bourgéanique

Isolement île l'acide bourgéanique et résultats

Le Lichen est filtré sur buchner, lavé 7 fois à l’eau et essoré, puis est séché à l’air pen¬

dant 3 jours. On recueille 10,74 g de Lichen qui sont broyés et extraits au Soxhlet pendant

3 li par de l’acétone. L’extrait aeétonique fournit 421,8 rng d’un solide jaunâtre qui est

recristallisé dans l’hexane après filtration, puis est repris par du inéthanol, traité par du

noir végétal puis recristallisé dans le méthanol-eau (50/50) pour donner l’acide bourgéa¬

nique F = 125-126°C. On recristallise plusieurs fois l acide bourgéanique dans ce mélange

méthanol-eau, en opérant à chaque fois des prélèvements pour mesurer la radioactivité.

Les échantillons radioactifs sont dissous dans le toluène scintillant préparé comme

décrit dans la référence (98). Le rendement varie de 82 à 86 %. Les activités spécifiques

sont exprimées en désintégrations par minute et par milligramme (dpm/mg) ou par milli¬

mole (dpm/mM).

La radioactivité de l'acide bourgéanique isolé dans cette expérience est constante

dès la deuxième recristallisation. On observe une activité de 8000 dpm-mg, soit 3,088 10®

dpm/mM. La quantité d’acide bourgéanique isolée est esthnée à 324 mg. Le pourcentage

d’incorporation est de 1,17 % et la valeur de dilution de 3,96 10 4 .

Incorporation de propionate de sodium (1- 14 C)

On opère comme dans le cas décrit précédemment. On utilise 1.2,5 g de Lichen et 0,1

mCi de propionate de sodium (l- l4 C) (activité spécifique : 37,4 mCi/mM). On recueille 9,3 g

de Lichen qui fournissent 370 mg d’extrait brut.

Après la première cristallisation on observe une marque faible qui diminue lentement

après chaque nouvelle recristallisation dans le mélange méthanol-eau. Pour accélérer sa

purification on transforme l'acide bourgéanique en son sel de potassium qu’on purifie,

puis on régénère l'acide. On mesure après treize recristallisations une activité de 116 dpm/

mg soit 4,47 10 4 dpm/mM. La quantité d’acide bourgéanique isolée est estimée à 279 mg,

le pourcentage d’incorporation est de 0,01 % et la valeur de dilution est 1,86 10®.

Incorporation de L-méthionine (CH 3 - 14 C)

On utilise 12,2 g de Lichen frais et 0,1 mCi de (CII 3 - 14 C) méthionine (activité spécifique

53 mCi/mM). On recueille 7 g de Lichen sec. Ils fournissent 343 mg d’extrait brut qui sont

purifiés de la manière décrite précédemment.

Dès la 2 e cristallisation l’activité de l’acide bourgéanique isolé reste constante et a

une valeur de 120000 dpm/mg, soit 4,63.10" dpm/mM. La quantité d’acide bourgéanique

marqué est estimée à 210 mg. Le pourcentage d’incorporation est de 11,33 % et la valeur

de dilution est de 2,54.10 8 .

L’acide bourgéanique marqué est dilué environ 10 fois avec de l’acide bourgéanique

inerte. On obtient ainsi un acide possédant une activité de 1,18.10* dpm/mg, soit 4,55.10®

dpm/mM.

Fragmentation de l’acide bourgéanique radioactif

Réaction de Kuhn-Roth

BERNARD BODO

L’acide Lourgéanique provenant de l'expérience réalisée avec la méthionine est dégradé

suivant la méthode de Kuhn-Roth,

89.9 mg d’acide bourgéanique (1,18.10 4 dpin/mg), en présence de 5 g de Cr0 3 dans

12,5 cm 3 d’eau, sont chauffés au reflux de l’eau et sous courant d’azote pendant 7 h, puis

on laisse reposer à froid une nuit. On distille durant 1 h 30 en neutralisant au fur et à mesure

le distillât par une solution de soude N/10 ; au cours de la distillation on ajoute au milieu

huit fois 50 cm 3 d’eau distillée et bouillie. On utilise pour neutraliser le distillât 6,96 cm 3

de soude N/10, L’acide acétique formé est isolé sous forme de son para- pliényIpliéuaeylaie.

Préparation du p-phénylphénacylate de l'acide, acétique

L’acétate de sodium recueilli (0,696 rnM) est dissous dans 10 cm 3 d’eau : on ajoute

une goutte d’une solution de phénolphtaléine et des traces d’acide chlorhydrique pour

décolorer la solution. On ajoute alors une solution de 195 mg de bromure de p-phénylphé-

nacyle dans 20 cm 3 de méthanol et on porte le tout à reflux pendant 2 h 30. On refroidit,

ajoute de l’eau et iiltre le précipité formé (162 mg), il s’agit d’un mélange de plusieurs pro¬

duits qui sont séparés par chromatographie sur plaque de gel de silice avec pour éluant :

acétate d’éthyle-éther de pétrole, 25/75.

154 mg du mélange fournissent ainsi 58,6 mg de p-phénvlphénaeylate de l’acide acé¬

tique (lîf : 0,22). Il possède une marque de 2,26.10 3 dpm/mg, soit 5,74.10“ dprn/m.Yl, c’est-

à-dire 100,9 % de la marque théorique (5,69.10 5 dpm/mM).

Toute la radioactivité était donc localisée dans les méthyles.

Régénération de l’acide acétique

41.9 mg (2,26.10 3 dpm/mg) du p-phénylphénacylate de l’acide acétique sont dilués

avec du dérivé inerte ; on obtient un dérivé de l’acide acétique avant une marque de 5,66

dpm/mg, soit 1,44.10“ dpm/mM. 166 mg de ce dérivé sont dissous dans le méthanol et

placés dans un ballon. On ajoute une solution de 2 g de potasse dans 15 cm 3 de méthanol

(apres filtration pour éliminer le carbonate de K) et 10 cm 3 d’eau bouillie. On chauffe à

reflux pendant. 1 h 30. Puis on acidifie le milieu (hI 3 P0 4 ) et on distille l'acide acétique qui

est recueilli dans une solution de soude N/10. (On a vérifié auparavant que l’acide qui dis¬

tille dans ces conditions est bien l’acide acétique, en le caractérisant par son dérivé phé-

nacylé lors d’un essai à blanc).

On recueille ainsi 28,2 mg d’acétate de sodium.

Réaction de Schmidt sur Vacide acétique

L’acétate de sodium radioactif (28,2 mg) est dissous dans un peu de méthanol et placé

dans le tube A de 1 (cf. fig. 15). Après avoir chassé le solvant, on ajoute 50 mg de NaN 3

et 0,3 cm 3 de H 2 S0 4 concentré dans le tube B. On fait le vide dans le récipient en se servant

du robinet II, puis en basculant soigneusement on fait passer l’acide sulfurique dans le tube

A. Une réaction vive a lieu aussitôt. On chauffe le récipient I pendant 1 h au bain-marie

à 80°C. Puis on remplit III avec environ 10 cm 3 d’une solution de Ba(OII) 2 décarbonatée.

On fait le vide par le robinet II et on chauffe à l’air. On met en communication I et III par

le robinet II et le C0 2 est précipité en BaCO s .

l’acide BOURGÉANIQUE

On centrifuge le précipité, on décante l’excès de baryte, puis on lave quatre fois à

l’eau distillée et fraîchement bouillie le carbonate, ensuite une fois au méthanol et une

fois à l’acétone. Après séchage sous v ide, on obtient 24,8 rrtg de carbonate de baryum.

Fig. 15. — Appareil utilisé pour la réaction de Schmidt.

Activité du carbonate de baryum

Le carbonate de baryum est traité par une solution d'acide citrique 3 N et le C0 2 libéré

est entraîné par un léger courant d’azote dans un mélange cyclohexylamine-métbanol

(1 em 3 /0,5 cm 3 pour 5 mg de carbonate). Après deux heures, ce mélange est transféré dans

une fiole de comptage ainsi que le mélange de rinçage du barboteur (0,5 cm 3 de cyelohcxy-

lamine et I cm 3 de méthanol). Le tout est compté dans le toluène scintillant.

On opère sur 6,24 mg de carbonate de baryum et on trouve une activité de 20,05 cpm.

(Le toluène scintillant possède une activité de 19,75 cpm.)

Activité de la méthylamine formée dans la réaction de Schmidt

On utilise l’appareil décrit précédemment. La méthylamine formée lors de la réaction

de Schmidt est restée dans le tube A sous forme de sulfate.

On place dans le tube B une solution concentrée de potasse et dans le récipient III

101 mg de chloro-1 dinitro-2,4 benzène et 64 mg d’acétate de sodium anhydre en solution

éthanolique.

On fait le vide dans l’ensemble de l’appareil au moyen du robinet il, puis en basculant

on fait passer la solution de potasse dans le tube A pour libérer la méthylamine. Celle-ci

est condensée dans le récipient 1 f 1 qui est refroidi extérieurement. Pour libérer complètement

Famine on chauffe au bain-marie le tube A. Puis on porte à reflux pendant une dizaine de

minutes le récipient III. On le refroidit, ajoute de l’eau et filtre le précipité jaune formé.

Celui-ci est lavé à l’eau et recristallisé dans l’éthanol. On obtient ainsi 5,3 mg de dinitro-2,4

phényl méthylamine, fondant à 176-177°C (Litt. 178°C).

L’activité observée est de 709,7 dpm/rng, soit 1,40.10® dpm/mM, c’est-à-dire 97,2 %

de l’activité théorique.

BERNARD BODO

Structure cristalline de l’acide bourgéanique

Coordonnées (orthonormées) des atomes de carbone et d

x y z

o L

7,0373

—1,1064

6,3621

o 2

5,5950

—0,5104

4,7866

6,6499

—0,3669

5,3159

c 2

7,6956

0,6765

4,9058

C 2 x

8,4768

0,1124

3,7153

c 3

6,9427

1,9721

4,4936

C 4

7,8258

3,1233

4,0327

C 41

8,8209

3,5983

5,1316

c 3

6,9827

4,2383

3,4593

C 5

6,3426

3,9639

2,1454

C 61

7,4447

4,2244

1,0258

c 7

5,2539

5,0232

1,8592

c 8

4,4629

4,6216

0,5977

6,3208

2,4012

5,7989

0,'

4,2362

2,4588

4,9241

Cl'

4,9738

2,5588

5,8786

c,'

4,5431

2,7832

7,3110

c 2 'i

4,7785

1,4680

8,1471

c 3 '

5,3506

3,9710

7,9304

0,'x

5,1192

5,1188

7,0721

C 4'

5,0598

4,2253

9,3618

W 1

3,5827

4,5920

9,6375

C B '

5,9952

5,3633

9,9198

C.'

• 7,4651

5,1428

9,7521

^6 1

* 7,9094

3,8249

10,4503

C 7 '

8,2536

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OXYGÈNE

l’acide bourgéanique

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Manuscrit déposé le 23 juin 1975.

Bull. Mus. nain. Ilist. nat., Paris, 3 e sér., n° 348, nov.-déc. 1975,

Sciences physico-chimiques 6 : 23-97.

Achevé d’imprimer le 27 février 1976.

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