Hérault : Acide kojique et synthèse de monoalcools et de triols
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Thèse présentée à la faculté des sciences de l’Université de Paris
pour obtenir le grade de Docteur ès sciences physiques

par



Valentin HERAULT

Application de l’acide kojique à la synthèse de monoalcools et de triols non saturés



soutenue le 29 avril 1963

devant la commission d’examen :

Prévost, président
E. Wiemann, Normant, examinateurs




INTRODUCTION


De nombreuses substances naturelles possèdent dans leur édifice des hétérocycles oxygénés. Les glucides, en particulier, existent sous deux formes, pyrannique et furannique. Il est cependant assez difficile de modifier profondément leur molécule sans provoquer la disparition de l'hétérocycle.


Certains processus biochimiques permettent néanmoins d'arriver à ce résultat. Ainsi la fermentation du glucose au moyen d'Aspergillus flavus orizae conduit à l'hydro-xyméthyl-2 hydroxy-5 pyrone-4 (I) :



Cette substance a été isolée pour la première fois par K. SAITO, des cultures d'Aspergillus flavus orizae sur le riz cuit à la vapeur (en japonais : koji), d'où le nom «d'acide kojique» qui lui fut donné.


Sa constitution a été établie par T. YABUTA et a été confirmée ultérieurement par K. MAURER, qui en fit la synthèse à partir du glucose.


La structure de l'acide kojique dérive en somme d'un glucopyrannose, qui aurait subi deux déshydratations et une oxydation.


A l'heure actuelle l'acide kojique est obtenu industriellement par fermentation de divers sucres.


De nombreux dérivés en ont été préparés, dont on a examiné les applications possibles dans les domaines de la pharmacologie, des insecticides, des matières plastiques, etc.


De tous ces travaux il ressort que le groupement hydroxyle fixé directement sur le noyau pyronique présente un caractère phénolique prononcé, tandis que le groupement hydroxyméthyle possède les caractères classiques des alcools primaires.


Il est donc assez facile d'estérifier ou d'éthérifier sélectivement l'une ou l'autre de ces deux fonctions.


Certains réactifs, comme le chlorure de trityle, n'éthérifient que la fonction alcoolique. D'autres, comme le sulfate de méthyle, peuvent, selon les proportions, éthérifier d'abord la fonction phénolique seule, puis la fonction alcool primaire.


Ces constatations nous ont permis d'obtenir sans trop de difficultés, les dérivés suivants de l'acide kojique :



Ces dérivés ont permis des comparaisons au cours de notre travail.


Disposant d'importantes quantités d'acide kojique, nous en avons étudié l'hydrogénation complète ainsi que celle de plusieurs de ses dérivés. Sur les produits ainsi obtenus, et qui dérivent de l'acide hexahydrokojique, ou hydroxyméthyl-2 hydroxy-5 tétrahydropyranne, nous avons étudié les conditions d'ouverture de l'hétérocycle, en nous inspirant des résultats obtenus antérieurement dans la série tétrahydropyrannique, en particulier par les travaux de R. PAUL, H. NORMANT, O. RIOBE et L. GOUIN. Nous avons pu atteindre ainsi de nouveaux triols acétyléniques.


En outre, la position privilégiée des hydroxyles dans l'acide hexahydrokojique (1, 4, 5), nous a permis de réaliser des cyclisations internes, conduisant à de nouveaux systèmes bicycliques oxygénés, et des déshydroxylations aboutissant à des dérivés dihydropyranniques.


Nous diviserons notre travail en quatre parties :

I. — Préparation de l'acide hexahydrokojique et de quelques dérivés.

II. — Formation de monoalcools par blocage ou élimination d'hydroxyles.

III. — Éthers halohydriques de l'acide hexahydrokojique et des dérivés monohydroxylés.

IV. — Action des métaux alcalins sur les dérivés monochlorés




CONCLUSION


Ce travail effectué sur le produit d'hydrogénation de l'acide kojique et quelques dérivés permet de mettre en évidence quelques résultats importants :


1) L'acide kojique étant préparé par fermentation d'oses, il n'est pas étonnant que nous retrouvions dans le dérivé hexahydrogéné plusieurs propriétés des sucres, en particulier la grande viscosité, la solubilité dans l'eau, l'insolubilité dans les solvants organiques, ainsi que la tendance à se carboniser facilement sous l'influence de la chaleur.


2) L'hydrogénation catalytique de l'acide kojique a permis de mettre au point une technique générale applicable à d'autres g-pyrones. Le phénomène d'hydrogénolyse que nous avons indiqué devra être pris en considération dans l'hydrogénation de nombreuses fonctions esters et éthers-oxydes liées au cycle de ces g-pyrones.


3) Les structures de certains produits obtenus étaient d'abord difficiles à déterminer. Nous y sommes parvenus le plus souvent par comparaison avec d'autres dérivés décrits dans la littérature. Nous nous sommes volontairement limités à des applications de réactions classiques, pour ouvrir dans un terrain délicat des voies que nous pourrons défricher plus complètement par des travaux ultérieurs.


4) Parmi toutes les réactions envisagées pour bloquer sélectivement une ou plusieurs fonctions alcool de l'acide hexahydrokojique, nous avons noté l'importance de celles qui laissent libre la fonction alcool primaire et bloquent ou éliminent les deux hydroxyles secondaires. La transformation du groupement hydroxyméthyle en chlorométhyle, permet d'obtenir avec de bons rendements :


— d'une part, des homologues de la glycérine, triols éthyléniques et acétyléniques en C6, permettant la préparation de pentols et d'hexols ;

— d'autre part, des alcools diéthyléniques et ényniques, susceptibles d'être transformés aussi en polyols dont on pourra étudier la stéréoisomérie.


5) L'action de l'acide formique sur l'acide hexahydrokojique, conduit à un nouveau dérivé dihydropyrannique, le méthylol-2 dihydro D4 pyranne, par enlèvement des deux hydroxyles vicinaux. Cette réaction appliquée aux homologues non saturés du glycérol pourrait permettre de retrouver par une autre voie les alcools diéthyléniques et ényniques déjà mentionnés et de comparer leurs structures.


6) Un aspect intéressant de l'acide hexahydrokojique est sa facilité de déshydratation interne, facilité telle que dans de nombreuses réactions qui exigent de la chaleur, le dérivé de déshydratation se retrouve comme produit secondaire. Ce phénomène, qui fait penser à la formation d'«anhydrides des sucres», a diminué le rendement des réactions.


7) Jusqu'à présent, l'acide hexahydrokojique a été surtout utilisé comme plastifiant ou dans la préparation de résines polyesters. II semble désormais qu'il puisse constituer une matière première de choix pour synthétiser et étudier des polyols linéaires à 6 atomes de carbone, qui s'apparentent à la série des sucres et qui permettront une étude stéréochimique approfondie des mécanismes d'addition et d'élimination.



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