Mechanical and chemical explanations in Du Clos' chemistry

Samuel Cottereau Du Clos (1598-1685) appears as the first French chemist to combine in chemistry (for him, the science of substances, the physics of qualities) demonstrations using the laws of motion with demonstrations using the qualities of chemical principles. In this way, he brought to bear two different and complementary orders of explanation. According to Du Clos, the mechanical considerations represent a first approach, a stage towards the knowledge of "the truth of things" (la vérité des choses) in natural philosophy. He set out his chemistry at the Académie royale des sciences de Paris, especially through his criticism of Boyle's Certain Physiological Essays in 1668-1669.     

Anselme Payen (1795–1871), Learned Manufacturer of Chemical Products

Abstract

Between 1835 and 1871, Anselme Payen (1795-1871) taught industrial chemistry at both the Ecole centrale des arts et manufactures and the Conservatoire des arts et métiers. In addition, he held several administrative functions in such institutions as the Société d'encouragement pour l'industrie nationale and the Société centrale d'agriculture. Prior to 1835, however, he owned a chemical manufactory situated in the plain of Grenelle. This paper is about Payen's career as a chemical manufacturer (1815–1835) and his various innovation strategies. The themes discussed are the lead chamber process of sulfuric acid production, artificial borax as a substitute for refined Tibetan tincal, the decolourising power of boneblack, and the “export” of the knacker's trade to the countryside. Different forms of applied science can be seen at work here: analytical chemistry for chemical bookkeeping, laboratory-scale analysis of various manufacturing conditions, theoretical explanation, and the reconstruction of traditional practices. These various ways of applying science to manufacturing problems make Payen stand out as what Chaptal had called a fabricant éclairé.     

SPIROPHOSPHORANES A LIAISON P–H D'α-HYDROXYACIDES ET DE TARTRATES D'ALCOYLE: PREPARATION,PROPRIETES—STEREOCHIMIE

Abstract

About twenty spirophosphoranes bearing a P–H bond have been obtained by the reaction of α-hydroxyacids or alkyl tartrates on tricoordinated phosphorus compounds. The stereochemistry is described. Intra- or extracyclic carbonyl groups, especially in the case of two identical ligands, increase the Lewis acid character of the phosphorus atom.

Une vingtaine de spirophosphoranes à liaison P–H ont été préparés en faisant réagir des α hydroxyacides ou des tartrates d'alcoyle sur des substrats à phosphore tricoordiné convenables. L'étude stéréochimique systématique de ces composés est décrite. La présence des groupements carbonyle a pour influence de renforcer le caractère d'acide de Lewis de l'atome de phosphore, notamment dans le cas des composés contenant deux ligands identiques, que le carbonyle soit intra ou extracyclique.     

HYDROLYSE DE SPIROPHOSPHORANES I. Dérivés du Tétraoxa-1,4,6,9 Phospha V-5 Spiro (4–4) et de l'Heptaméthyl-2,2,4,7,7,8,8 Trioxa-1,6,9 aza 4 Phospha V-5 Spiro (4,4) Nonane

Abstract

L'hydrolyse de tétraoxaspirophosphoranes (1) et de trioxazaspirophosphoranes (2) conduit essentiellement soit [sgrave] des mono et des diesters phosphoniques (cas de 1) soit [sgrave] des monoesters phosphoniques (cas de 2). Le rôle de differents facteurs sur la réaction d'hydrolyse (solvant, température, groupements R extracycliques, nature du cycle) a été précisé. Un cas particulier de labilité de liaison P^v–C a été mis en évidence.

Tetraoxaspirophosphoranes (1) and trioxazaspirophosphoranes (2) hydrolysis lead mainly and respectively to phosphonic mono or diesters and to phosphonic monoesters. The effect of differents factors (solvent, temperature, extracyclic R groups, nature of the ring) has been examined. In one case the P^v–C bond has been found to be particularly labile.     

SYNTHESE D'ACIDES ω-AMINO-ω-CARBOXY-ALKYLPHOSPHONIQUES

Abstract

La synthèse des acides ω-amino ω-carboxyalkylphosphoniques 1, a été réexaminée. Pour n = 4, 5 et 6, une synthèse générale, efficace et économique en 3 étapes est proposée: les acétamido (ω-bromoalkyl) malonates 12 sont préparés par transfert de phase à partir de l'acétamidomalonate de diéthyle et des dibromoalcanes commerciaux, puis condensés quantitativement sur le phosphite de triéthyle par une réaction d'Arbuzov. Une hydrolyse acide et une purification sur résine Dowex fournissent les aminoacides 1 (n = 4, 5, 6) avec un rendement global de l'ordre de 70%. L'acide amino-2 carboxy-2 éthylphosphonique 1 (n = 2) isolé de façon analogue avec un rendement de 70% est préparé par réaction de l'acétamidomalonate de diéthyle avec un halogéno-2 éthylphosphonate dans les conditions du transfert de phase liquide-solide.

ω-Amino ω-carboxyalkylphosphonic acids 1 synthesis is reviewed. For n = 4, 5, 6 a general, efficient and inexpensive synthesis is described; acetamido(ω-bromoalkyl)malonates 12 are prepared from commercial dibromoalkanes and acetamidomalonate using the phase transfer catalysis process, then condensed with triethylphosphite through an Arbuzov reaction. An acid hydrolysis followed by purification on Dowex gives aminophosphonic acids 1 (n=4, 5, 6) with a 70% overall yield. The lower acid 1 (n = 2) is obtained with an identical overall yield from acetamidomalonate and 2-haloethylphosphonate using also liquid-solid phase transfer catalysis.     

SYNTHESE DE SPIROPHOSPHORANES CONTENANT UNE LIAISON P–C

Abstract

Les réactions des oxa et oxazaspirophosphoranes à liaison P–H (1)–(4) avec les doubles liaisons activées C?C conduisent aux spirophosphoranes à liaison P_VC (9)-(20). Nous considérons les composés (9)-(20) comme des précurseurs de phosphonates. Le mécanisme de ces réactions a été examiné.

The reaction of oxa and oxazaspirophosphoranes containing P–H bond (1)-(4) with C?C activated double bond lead to spirophosphoranes containing P_V-C bond (9)-(20). We consider compounds (9)-(20) as phosphonates precursors. The mechanism of these reactions has been examined.     

Nehemiah Grew (1641–1712) and the Saline Chymistry of Plants

Abstract

In a series of lectures appended to his magisterial Anatomy of Plants (1682), Nehemiah Grew (1641–1712) explained the results of his own research into the saline chemistry of plants, following an established tradition in early modern chemistry. Members of the Royal Society such as Daniel Coxe were heavily involved in researching salt chemistry in the latter part of the seventeenth century, analysing the role of salts in spa waters, physiology, and as a fundamental element in iatrochemistry. Such researches of Royal Society members were often based upon the chemistry of Johann Van Helmont (1577–1634). As this paper will demonstrate, Grew's work drew from his microscopic research to elaborate and question some of Coxe's and hence Van Helmont's ideas about the principles of matter. Grew also used the results of his chemical research to draw conclusions about plant structure and colour, and applied his results to other areas in natural history such as meteorology, illustrating that chemistry was the basic analytical tool for seventeenth-century investigators of anatomy and natural history.     

Enlightenment Chemistry Translated by a Brazilian Man of Science in Lisbon

Abstract

The Brazilian-born man of science Martim Francisco de Andrada (1775–1844) actively participated in some of the major publishing activities of the Portuguese Enlightenment, notably in the Arco do Cego printing house. For many Brazilians, technical and scientific activities provided a path to becoming part of the administrative system of the Portuguese Empire. This paper examines Andrada’s work as translator of Torbern Bergman’s book Sciagraphia Regni Mineralis, secundum principia proxima digesti, originally published in Latin in 1782 and soon translated into French. A comparison between the Portuguese and French editions allows us to understand the different ways in which translators intervened in texts. Martim Francisco established a dialogue both with Bergman and with his translators, Jean-André Mongez and Jean-Claude Delamétherie, in addition to the challenge of having to deal with the propositions set forward by the new pneumatic chemistry. We argue that the Brazilian translator’s main objective was to explore the possibilities of using the book as a teaching and fieldwork manual. From this perspective, the resulting translation gains significance when read at the confluence of these demands and intentions.     

SPIROPHOSPHORANYLATION D'HYDROXYACIDES NATURELS (ACIDES MALIQUE,CITRIQUE ET TARTRIQUE)—EMETIQUES PHOSPHORES ET OLIGOMERES A PHOSPHORE PENTA ET HEXACOORDINE

Abstract

Condensing tartaric acid (R, R) and PCl₃, we obtained oligomers 3 and cyclic dimer 4. Oxidizing these compounds by DMSO, we prepared hydroxyphosphoranes 6–9, while reaction of orthoquinones gave six-coordinated compound 10. Compound 4 reacts with triethylamine leading to an equilibrium between phosphoranide 5 and phosphite 5'. The more likely structure of oligomers is a sequence of TBP arranged on a helix, whereas dimers should have an emetic structure with pentacoordinated phosphorus atoms. These results are supported by nmr analysis, molecular weight and elemental analysis. All these compounds have strong optical activity. On the other hand, condensing PCl₃ and malic or citric acids, we synthetized new functionalized spirophosphorans 2.

En condensant l'acide tartrique (R, R) et PCl₃, nous avons obtenu des oligomères 3 et le dimére cyclique 4. En oxydant ces composés par le DMSO, nous avons préparé les hydroxyphosphoranes 6–9, tandis que la réaction des orthoquinones a donné le composé a phosphore hexacoordiné 10. Le composé 4 réagit sur la triéthylamine, conduisant à un équilibre entre le phosphoranure 5 et le phosphite 5'. La structure la plus probable des oligomères est une série de BPT placées sur une hélice, tandis que les dimères devraient avoir une structure émétique avec les atomes de phosphore pentacoordinés. Ces résultats s'appuient sur l'analyse des spectres de RMN, les masses moléculaires et l'analyse élémentaire. Tous ces composés présentent une forte activité optique. Par ailleurs, en condensant PCl₃ et les acides malique ou citrique, nous avons synthétisé des spirophosphoranes fonctionnalisés nouveaux 2.     

Boerhaave to Black: the Evolution of Chemistry Teaching

Abstract

Hermann Boerhaave (1668–1738) at Leiden and Joseph Black (1728–1799) at Edinburgh were known in the eighteenth-century medical world as inspirational and transforming teachers of chemistry. A critical examination of the content of their courses indicates how the idea and uses of chemistry changed through that century. Boerhaave's chemistry was closely allied to the need for training doctors in the materia medica, while for Black, chemistry had become more detached from medicine and could be of industrial relevance and, thereby, of economic benefit. Most of those attending his lectures would not end up as physicians. Both Black and Boerhaave had strongly held views of their pedagogical responsibilities, and neither had aspirations to develop research schools: that idea had to wait until later.     

Lien experimental entre la viscosité et la longueur de correlation ζ∥ dans les smectiques hexatiques B et F

Abstract

Nous présentons les premières mesures de viscosité en cisaillement parallèle aux couches dans la phase B hexatique du 65OBC (n-hexyl-4′-n-pentyloxybi-phenyle-4-carboxylate) et dans la phase F du 90.4 (4-n-nonyloxybenzilidene-4′-n-butylaniline). Le comportement pseudoplastique observé dans ces deux phases est analysé en termes de couplage entre l'écoulement et les dislocations. Leur viscosité intrinsèque est déduite des mesures à hautes fréquences. Nous montrons qu'elle est proportionnelle à la longueur de cohérence ζ∥ mesurée antérieurement dans les couches par diffraction des rayons X.     

Partington: The Missing Part

Abstract

J. R. Partington (1886–1965) was a prolific author, making major contributions in physical chemistry and history of chemistry. He spent most of his career teaching chemistry at Queen Mary College, University of London. Retiring to Cambridge in 1951, much of his time was devoted to writing the biographically and bibliographically rich A History of Chemistry. Three volumes were published by Macmillans from 1961 to 1964, with the first part of volume four appearing posthumously in 1970. This paper considers the reasons why its second part, though planned and partly written, was never published. The evidence is contained in an archive of papers in the Science Museum Library, and amongst the correspondence of Joseph Needham, who struck up a close relationship with Partington. Prominent historians who were involved in Macmillans’ eventual decision not to complete the series, either directly or indirectly, included William Brock, Allen Debus, June Fullmer, Frank Greenaway, Geoffrey Lewis, Robert Multhauf, Walter Pagel, Harry Sheppard, Nathan Sivin, William Smeaton, and Needham himself.     

A new dihydrofurocoumarin from the fruits of Pandanus tectorius Parkinson ex Du Roi

From the fruit of Pandanus tectorius Parkinson ex Du Roi, one new dihydrofurocoumarin, named pandanusin A (1) and 15 known compounds, including one furanocoumarin (2), two coumarins (3, 4), four lignans (5–8), one neolignan (9), two flavonoids (10, 11), three phenolics (12–14), one monoglyceride (15) and one monosaccharide (16) were isolated by various chromatography methods. Among them, compounds (3–5) were obtained from the Pandanus genus for the first time and compounds (9–14, 16) were reported from this species for the first time. Their structures were elucidated by HR–ESI–MS, NMR 1D and 2D experiments and comparison with previous reported data. The α-glucosidase inhibitory activity of all compounds was measured. The isolated compounds (1–12, 14) showed better α-glucosidase inhibitory activity (IC₅₀ = 42.2, 36.5, 84.7, 73.2, 40.8, 26.7, 76.5, 33.8, 68.1, 14.4, 22.1, 81.5, 43.8 μM, respectively) than the standard drug acarbose (IC₅₀ = 214.5 μM).     

PHOSPHORANES PAR FERMETURE TRANS ANNULAIRE IV. Quelques Exemples de Phosphoranes Bicycliques Chiraux

Abstract

Nous avons synthétisé sept phosphoranes bicycliques nouveaux 1–7 comportant un atome de phosphore pentacoordiné chiral. 5 et 6 possèdent en outre un atome de carbone chiral et 7 deux atomes de carbone chiraux. Une étude comparative des paramètres RMN du groupement P–H nous a permis de proposer une configuration de l'atome de phosphore de ces trois composés.

Seven new bicyclic phosphoranes 1–7 bearing a chiral pentaco-ordinated phosphorus atom are described. 5 and 6 possess a chiral carbon atom and 7 two chiral carbon atoms. A configuration of phosphorus atom of these three compounds is proposed based on a comparative study of the P–H NMR parameters.     

Utilisation des Plans d'Expériences Pour la Modélisation de l'Élaboration d'un Phosphate de Calcium de Propriétés Antiseptiques à Usage Biomédical

La synthèse d'une apatite oxygénée phosphocalcique de rapport molaire Ca/P égal à 1.575 a été étudiée par un plan composite centré orthogonal. Cette étude nous a permis d'établir un modèle mathématique qui décrit l'influence des variables: pH, concentration de la solution du chlorure de calcium ([Ca ²⁺ ]), durée de maturation (D) et température (T), sur la réponse: rapport molaire Ca/P. L'exploitation de ce modèle permet de définir des conditions d'obtention d'un solide de rapport molaire Ca/P égal à 1.575.

The synthesis of phosphocalcic oxygenated apatite of Ca/P ratio equal to 1.575 was studied by an orthogonal central composite design. This study checks the effect of certain variables on the reaction, pH, concentration of the calcium chloride solution ([Ca ²⁺ ]), ripening time (D) and temperature (T) on the response, and Ca/P ratio with a mathematical model. The exploitation of this model allowed us to define conditions for obtaining a solid of Ca/P ratio equal to 1.575.     

Nouvelle Classe de Sucres a Liaison Osidique Stabilisee : 1-Desoxy-1,1,1-trifluoro-pent(hex)-2-uloses; Obtention de Quelques Derives

Abstract

L'hydrolyse acide des acétals et en particulier des osides fait intervenir un carbocation intermédiaire stabilisé par l'oxygène voisin; un substituant électroattracteur en α de l'atome d'oxygène ou de carbone d'un tel cation déstabilise cedernier et rend l'hydrolyse des acétals plus difficile. C'est ainsi que pour un 2-méthoxy-tétrahydropyrane, le remplacement en C-6 d'un groupement CH₂OH par CO₂Et¹ provoque une diminution de la vitesse d'hydrolyse d'un facteur de 200. Il est également bien connu que les 2-désoxy glycosides sont hydrolysés bien plus rapidement que leurs analogues 2-hydroxylés. Le même résultat est obtenu avec un atome d'halogène; c'est ainsi que Horton et coll.² en introduisant un atome d'iode en position 2′ d'analogues de la daunorubicine et de l'adriamycine ont pu augmenter leur efficacité in vivo. Compte tenu de la taille réduite de l'atome de fluor qui modifie peu l'encombrement de la molécule, plusieurs travaux ont été consacrés à l'introduction d'un fluor en position 2 d'osides pour ralentir leur vitesse d'hydrolyse in vivo. ^3-5 Cette même démarche a conduit d'autres auteurs à synthétiser des 2,2-difluorosucres.⁶ On pouvait donc envisager de remplacer l'hydrogène en C-1 de certains sucres par un groupement trifluorométhyle pour obtenir ainsi une nouvelle classe d'osides, dont la liaison osidique serait très stabilisée, ce qui devrait accroître leur durée de vie in vivo; on sait en effet ⁷ que les acétals de trifluorométhylcétones sont très difficiles à hydrolyser. Nous avons récemment décrit⁸ l'obtention des composés 1 et 9 et, on pouvait envisager de substituer l'hydroxyle anomérique de tels 2-uloses par divers nucléophiles. Les substitution nucléophiles en α d'un groupe CF₃ sont difficiles^9,10 et font en général intervenir un carbocation du type CF₃-C⁺R¹-XR² stabilisé par un hétéroatome X(O, S)^11-15 ou par un phényle.⁹ Ce carbocation est formé dans quelques cas par voie électrochimique,^14-15 mais, dans la plupart des travaux, il résulte soit de la rupture d'une liaison CR¹-Y assistée par un acide de Lewis soit de la solvolyse de cette liaison.⁹ Pour éviter l'emploi d'un acide de Lewis incompatible avec des groupes protecteurs acido-sensibles, nous avons mésylé l'hydroxyle anomérique pour obtenir un meilleur groupe partant. Nous décrivons dans cette note les résultats préliminaires obtenus principalement par action de divers nucléophiles sur ces mésylates.     

OXYDATION ALCALINE PAR L'ACIDE PERPROPIONIQUE D'ARYL MÉTHYL SULFURES EN SULFOXYDES. ETUDES EXPÉRIMENTALES ET THÉORIQUES DE L'OXYDATION NUCLÉOPHILE DE DÉRIVÉS P-SUBSTITUÉS DU THIOANISOLE PAR L'ANION PERPROPIONATE EN MILIEU MICELLAIRE

L'action de l'acide perpropionique CH₃CH₂CO₃H (1) a été étudiée en milieu alcalin micellaire (pH ～ 11; chlorure de cétyl triméthyl ammonium, CTACl) sur le thioanisole (4) et sur ses dérivés p-substitués, le p-méthoxy (2), le p-méthyl (3), le p-bromo (5) et le p-nitro (6). L'oxydation conduit exclusivement aux dérivés sulfoxydes (2a–6a). Les effets du pH, de la substitution et de la température ont permis de mieux comprendre la réaction d'oxydation de ces sulfures en sulfoxydes par l'acide perpropionique. Des calculs ab initio ont montré la cohérence de nos hypothèses. Enfin l'influence du milieu sur la cinétique de la réaction a été évalué en phase aqueuse (pH ～ 11) en présence de CTACl.

The reaction of perpropionic acid CH₃CH₂CO₃H (1) with thioanisole (4) and p-substituted thioanisoles [p-methoxy (2), p-methyl (3), p-bromo (5), and p-nitro (6)] in stoechiometric proportion has been carried out in micellar medium (cetyl trimethyl ammonium chloride, CTACl). Studies of the influence of the pH, the temperature and the substitution of the thioanisole, provide a better understanding of the sulfoxides (2a–6a) formation. Ab initio calculations have been achieved and the oxidation reaction has been studied in detail in aqueous medium (pH = 11).     

MECANISME D'ELIMINATION AVEC FORMATION DE VINYLPHOSPHONIUMS DANS L'HYDROLYSE BASIQUE DES SELS DE PHOSPHONIUMS

Abstract

In basic hydrolysis of the phosphonium salts (4), (C₆H₅)₃P–CH₂CH₂Y X^?, vinylphosphonium salts (5), (C₆H₅)₃P–CH?CH₂ X^?, are formed by an elimination mechanism. This mechanism takes place for the leaving groups Y = OC₆H₅. OAc, OH and Br, but not for the groups Y = OEt, SC₆H₅, SEt. The elimination reaction appears to be favoured of two reasons: primarily the leaving group ability of the Y group but also the possibility of intramolecular interaction between the Y group and the phosphorus atom. The hydroxide ion, the acetate ion and the phenolate ion seen to react by this elimination mechanism, but not the thiolate ions.

Dans l'hydrolyse basique des sels de phosphoniums (4), (C₆H₅)₃P–CH₂CH₂Y X^?, le mecanisme d'élimination correspondant à la formation du vinylphosphonium (5) est mis en évidence par la réaction (4). Ce mécanisme intervient pour les groupes partants Y = OC₆H₅, OAc, OH et Br, mais il n'intervient pas pour les groupes Y = OEt, SC₆H₅, SEt. L'aptitude des groupes Y à étre éliminés des sels (4) parait résulter de la superposition de deux facteurs: d'une part, la facilité de départ intrinseque du groupe Y, et, d'autre part, la possibilité d'interactions intramoleculaires entre le groupe Y et l'atome de phosphore. Le mécanisme d'élimination peut étre initié par les ions hydroxyde, acétate ou phénolate, mais il ne l'est pas par les ions thiolates.     

Louis Pasteur,Chemical Linguist: Founding the Language of Stereochemistry

Pasteur’s major discovery in chemistry was the recognition of molecular chirality, in 1848. He understood that his new science needed its own language, and introduced new terminology and nomenclature, thereby launching modern stereochemical language. He was eminently prepared for this task as a refined user of language, skills recognized by his election to the Académie française, the supreme institution for the protection and promotion of the French language. The terms chiral and chirality did not exist at the time and he adopted the French word dissymmétrie (dissymmetry) for the phenomenon of handedness. Although in his time almost nothing was known about molecular constitution and configuration, his insights allowed him to create useful language some of which is still used today in stereochemistry, e. g., racemic for the 1 : 1 mixture of the two enantiomers, and the use of the prefixes levo‐ and dextro‐ in the names of optically active substances. On the other hand, the limitations in the knowledge of organic chemistry at the time prevented him from creating some needed terms, e. g., for the phenomenon of diastereoisomerism. He also failed to adopt the enantio terminology introduced in the 1850s by German mineralogist Carl Friedrich Naumann. Analysis of Pasteur’s linguistic innovations is of interest from the point of view of the history of chemistry and is also useful in throwing light on the fundamental nature of the concepts of stereochemistry. Such understanding has acquired a new relevance due to the considerable misuse and misunderstanding of this language seen in the literature today.