Fonte: il seguente paragrafo è tradotto in modo fedele da: Wisniak J. (2020) Pierre Jacques Antoine Béchamp. Contributions to chemistry” Revista CENIC Ciencias Químicas. vol.51 (no.1): 114-125. Año. 2020. e-ISSN: 2221-2442. (link)

Anilina e derivati
Fucsina
François Émanuel Verguin (1814-1864), ex insegnante di scuola che dirigeva la fabbrica chimica di Louis Rafard a Lione, condusse un gran numero di esperimenti sulla reazione dell’anilina con un’ampia varietà di reagenti. Nel 1858 scoprì che la reazione dell’anilina con cloruro di mercurio o cloruro stannico ad alta temperatura produceva un bel colore rosso simile a quello del fiore fucsia. Verguin vendette la sua scoperta e il brevetto (Verguin, 1859) ai tintori di seta e produttori chimici di Lione Renard Fréres et Franc, che brevettarono il processo (Renard, Fréres, 1859) e iniziarono a commercializzare il nuovo colorante con il nome di fucsina. Il nome del prodotto fu cambiato nello stesso anno in magenta per celebrare la vittoria di Napoleone III e dei sardi sugli austriaci nella battaglia di Magenta (4 giugno 1859), durante la seconda guerra d’indipendenza italiana. Il brevetto inglese specificava che i “nuovi coloranti… Fucsicina… vengono preparati riscaldando insieme, fino all’ebollizione, una miscela di anilina e di bicloruro di stagno anidro; l’ebollizione deve essere mantenuta per circa 15-20 minuti. All’inizio la miscela è di una tinta giallastra, poi di una tinta rossastra e infine diventa di un bel rosso, quando strati sottili sono tenuti alla luce, ma in massa appare nera. L’invenzione consiste anche nel produrre un colorante rosso mescolandolo con bicloruro di mercurio di anilina, percloruro di ferro o protocloruro di rame (Renard, Fréres, 1859).
Nel 1858 la fabbrica di Renard Fréres et Franc iniziò a produrre anilina usando il processo di Béchamp come materiale di partenza per la sintesi di violetto di anilina (violetto cristallino) e fucsina. Avevano già scoperto che la fucsina poteva essere preparata facendo bollire l’anilina con una varietà di riducenti sali, come i cloruri, i bromuri, i fluoruri, i solfati e i clorati di mercurio, argento, stagno, ecc., e ossido ferrico. Béchamp richiese e ottenne l’autorizzazione a condurre uno studio chimico sulla fucsina, in particolare per trovare una risposta alle seguenti domande: (1) se la reazione fosse avvenuta con o senza perdita di peso; (2) se la base del composto metallico intermedio fosse stata ridotta o meno; e (3) se l’acido del sale metallico fosse stato coinvolto nella formazione del nuovo prodotto. Esperimenti appropriati fornirono le seguenti risposte: (1) la reazione avvenne in ogni caso senza perdita di peso, come mostrato dal peso dei materiali all’inizio e alla fine del processo; l’unica perdita fu una piccola quantità di anilina distillata (2) la base del composto metallico era sempre ridotta e il colore rosso fu generato solo quando la base era stata ridotta a uno stato inferiore di ossidazione o a uno stato metallico, altrimenti, non fu prodotto alcun colore rosso. Ad esempio, l’ebollizione di una miscela di una soluzione altamente concentrata di cloruro ferrico con un eccesso di anilina ha dato luogo a una soluzione di un bel colore rosso. L’aggiunta di acqua ha precipitato cloruro ferroso, dimostrando che il sale ferrico era stato ridotto. Il riscaldamento di una miscela di nitrato di mercurio (I) con il doppio del suo peso di anilina ha prodotto un precipitato di mercurio puro, con un peso pari a quello del metallo originale presente nel sale; non si è sviluppato alcun colore quando l’anilina è stata trattata nello stesso modo con cloruro o solfato di zinco, clorato di potassio e nitrato o ioduro di piombo; (3) l’acido del sale metallico non è stato coinvolto direttamente nella formazione della fucsina ma è stato trovato inalterato nel prodotto grossolano della reazione. Ad esempio, non si è verificata alcuna reazione quando si è fatto bollire un eccesso di anilina con nitrito o nitrato di piombo, solfato di stagno, clorato di potassio, ecc. La quantità iniziale di anilina è stata ottenuta per distillazione della miscela risultante, dimostrando che i sali di acidi ossidanti con una base non riducibile non erano in grado di formare il derivato rosso. Una scoperta particolare è stata che la fucsina poteva anche essere preparata riscaldando l’anilina con acido arsenico, mentre l’acido arsenioso non reagiva. Béchamp descrisse in dettaglio la procedura per estrarre la fucsina dal prodotto della reazione dell’anilina con nitrato di mercurio (I) e dicloruro di stagno. (Béchamp, 1860).
Béchamp descrisse la fucsina come segue: La fucsina pura poteva essere ottenuta per soluzione ripetuta in alcol e precipitazione con etere. Il solido pertinente appariva come scaglie non cristallizzanti di un verde metallico brillante; quando idratato, era di un colore rosso intenso. La fucsina era una base organica, scarsamente solubile in acqua e che produceva una soluzione rossa; si scioglieva con lo stesso colore in alcol, metanolo e acetone. Formava sali non cristallizzabili, che generavano soluzioni rosse quando erano neutre e gialle quando era presente un eccesso di acido. L’anidride solforosa decolorava lentamente queste soluzioni, ma con la concentrazione e un leggero calore riappariva il colore rosso.
Il cloridrato di fucsina era un sale giallo rosso, non cristallizzabile, che produceva una soluzione rosso intenso; una soluzione leggermente acida di questo sale reagiva con il dicloruro di platino precipitando un deposito viola scuro, che non si decomponeva al riscaldamento ed era solubile in acqua fredda, in etanolo e in metanolo. La formula della fucsina era una delle due seguenti: C24H10N2O2 o C24H12N2O2, corrispondente a un isomero di azossibenzene e ossanilina, rispettivamente. La sua formazione in alcuni casi era preceduta da quella di un composto bianco, che era in relazione diretta con la reazione, che dava origine alla fucsina (Béchamp, 1860).
In un articolo successivo Béchamp menzionò di nuovo la sua scoperta che l’acido nitrico fumante alterava intensamente l’anilina e ad alte temperature non poteva coesistere con questa base, come dimostrato dal fatto che il nitrato di mercurio(I) cristallino, riscaldato a 1800-190 °C, trasferiva tutto il suo acido all’anilina per generare il nitrato, mentre la sua base ossidava parte dell’anilina formando fucsina e altre sostanze coloranti, riducendosi a mercurio metallico (Béchamp, 1860b). Il nitrato di anilina si scioglieva facilmente nell’anilina calda e si ricristallizzava raffreddandosi. A circa 200 °C il nitrato e l’anilina reagivano dando luogo a molti derivati, tra cui la base rossa e la combinazione viola. Il fatto che l’acido arsenico fosse ridotto dall’anilina non era sorprendente perché si sapeva che questo acido funzionava come una base in situazioni particolari. Tuttavia, l’acido arsenico che funziona come un acido non è stato ridotto dall’anilina, come dimostrato dal fatto che l’anilina non ha reagito con l’arseniato di potassio o con l’arseniato di piombo. Tuttavia, la reazione tra acido arsenico e anilina ha prodotto arseniato di anilina, un composto che appariva come fiocchi bianchi brillanti, solubili in anilina calda e che fondevano a circa 140 °C. Questo arseniato si decomponeva a 180 °C, rilasciando anilina e lasciando un residuo di arseniato acido, AsO3, C12H7N, 3HO (oggi: acido p-amminofenilarsinico); a circa 190 °C il residuo reagiva con se stesso producendo acqua, acido arsenioso e una certa quantità di fucsina (Béchamp, 1860, 1861).
La sintesi dell’acido p-amminofenilarsinico aprì la porta alla preparazione di molti medicinali a base di arsenico, ad esempio, questo particolare anilide si rivelò un potente rimedio (atoxyl) per il trattamento della tripanosomiasi.
Secondo Béchamp, l’influenza dei gruppi funzionali presenti in una sostanza si manifestava sul colore delle sue combinazioni. Così, la fucsina produceva con acidi incolori sali colorati di rosso o giallo, a seconda del suo stato di saturazione. Il cloridrato, il solfato, il nitrato, l’ossalato, il tartrato, l’arseniato, il fosfato e l’idrato erano sempre rossi, finché l’acido nella dissoluzione non era in eccesso. Quando era libero e anidro, era verde per rifrazione e rosso per trasmissione; in altre parole, funzionando come una base era sempre colorato. Funzionando come acido, era sempre incolore. Così l’idrato fresco di fucsina produceva soluzioni incolori quando disciolto in ammonio, KOH e acqua baritata. La fucsina era un acido molto debole che si scioglieva nel carbonato alcalino producendo soluzioni incolori (Béchamp, 1860).
Béchamp riferì anche che gli omologhi dell’anilina come toluidina, xilidina e cumidina, mostravano lo stesso comportamento dell’anilina (Béchamp, 1860, 1861).

Nitrato di anilina
Béchamp scrisse che il nitrato di anilina cristallizzava come grandi cristalli trasparenti e duri, inalterabili a contatto con l’aria. Non perdevano acqua quando riscaldati per molte ore a temperature comprese tra 1000 e 120 °C e quando riscaldati in una storta a 150 °C. Quindi poteva essere considerato un sale anidro rappresentato dalla formula [NO3, C12H7N, HO], e che rappresentava anche la nitranilina più 2 equivalenti di acqua (Béchamp, 1861):

NO5, C12H7N, HO = C12H6, NO4, N, + 2HO

Questa equazione portò Béchamp a provare a sintetizzare la nitranilina. A questo scopo riscaldò il nitrato di anilina in una storta munita di pallone di raccolta e notò che resisteva, senza decomposizione, a temperature fino a 210 °C, ma se veniva mantenuto a 1500-180 °C per molte ore, iniziava a sublimare, senza fondersi e senza rilasciare acqua. Le parti della storta che si trovavano all’esterno del bagno di olio riscaldante si ricoprivano di cristalli bianchi brillanti, che avevano le proprietà della nitranilina, ad esempio erano solubili in acqua e la soluzione diventava viola a contatto con ipoclorito di calcio. Coloravano anche di rosso una soluzione di solfato ferroso in acido solforico comune (Béchamp, 1861). Quando la temperatura di distillazione raggiungeva più di 190 °C, si verificava una reazione viva all’interno della storta con abbondante rilascio di vapori, che si condensavano come una sostanza catramata, mescolata con un po’ d’acqua. L’esame di questo materiale mostrava che aveva tutte le proprietà della nitranilina derivata dal dinitrobenzene. La modalità della sua preparazione indicava che questa nitranilina doveva essere considerata nitranilide, ovvero un composto che era correlato al nitrato di anilina nello stesso modo in cui la nitramide era correlata all’ammoniaca. In altre parole, il nitrato di anilina, sotto l’influenza del calore, si decomponeva secondo:

NO5, C12H7N, HO = 2HO + C12H6N, NO4,
(nitrato di anilina) (nitranilide)

Béchamp riferì che un modo migliore per preparare la nitranilide era riscaldare il nitrato di anilina mescolato con l’anilina a una temperatura compresa tra 1800 e 195 °C (Béchamp, 1861).

Arseniato di anilina
Come accennato in precedenza, Béchamp scoprì che la nitranilina poteva essere preparata riscaldando il nitrato di anilina; questo metodo di preparazione suggeriva che la nitranilina dovesse effettivamente essere chiamata nitranilide. Questo risultato lo portò a sintetizzare l’arsenianilide, il prodotto corrispondente dell’acido arsenico, preparato mediante l’azione del calore sull’arseniato di anilina (Béchamp, 1860, 1863). Il trattamento del prodotto di questa reazione con carbonato di sodio acquoso determinò il rilascio di CO2, la formazione di un deposito viscoso contenente derivati ​​colorati di anilina e di una fase acquosa alcalina, colorata di rosso pallido, contenente acido arsenico e la nuova anilide. L’anilide fu separata concentrando la fase liquida, seguita dall’aggiunta di un eccesso di acido nitrico puro. L’anilide precipitata apparve come scaglie cristalline color rosa, che furono purificate mediante ripetute cristallizzazioni da alcol o acqua. Il materiale cristallino purificato era incolore, non volatile e solubile in acqua fredda e alcol freddo. Per distillazione si decompose in acqua, anilina, acido arsenico e arsenico metallico. L’analisi elementare ha indicato che potrebbe essere rappresentato dalle formule [C12H6AsO4, N, 2HO] o [C12H8N, AsO4, 2HO], corrispondenti rispettivamente all’arsenialina e all’arsenialide, o anche come un arsenilammonio dell’idrato di un ossido di ammonio (Béchamp, 1860, 1863).

Amido
Come accennato in precedenza, Béchamp aveva scoperto che il cloruro ferroso era in grado di separare l’amido originale dalla nitramidina (Béchamp, 1853). Questa scoperta lo portò a studiare l’azione dell’acido solforico, dell’acido nitrico, dell’acido acetico glaciale, del cloruro di zinco e degli alcali caustici sull’amido (Béchamp, 1854). Era ben noto che l’amido, prima di trasformarsi in destrina, subiva una prima modifica nota come destrina colorabile con iodio. Lo scopo di questa nuova pubblicazione era dimostrare l’esistenza di una modifica dell’amido, che era solubile in acqua e intermedia tra l’amido insolubile e la destrina. L’amido trattato con acido nitrico concentrato si trasformava prima in una pasta densa che alla fine si dissolveva nell’acido. L’aggiunta di alcol concentrato alla soluzione finale separava l’amido come una massa pesante, che dopo il lavaggio con alcol diventava una polvere bianca neutra, leggermente solubile in acqua. Se la miscela viscosa di amido e acido veniva lasciata sola per 48-60 ore o riscaldata fino alla comparsa di vapori scintillanti, diventava completamente liquida. L’aggiunta di alcol concentrato determinava la completa separazione dell’amido. Questa volta, il prodotto era completamente solubile in acqua. Béchamp menzionò che in ogni caso le frazioni solubili e insolubili erano colorabili in blu con iodio. Le stesse procedure utilizzando acido solforico al posto dell’acido nitrico rendevano un amido parzialmente o completamente solubile in acqua. L’amido diventava completamente solubile anche dopo essere stato riscaldato a 100 °C per 3-5 ore con acido acetico glaciale in una provetta chiusa. Il riscaldamento dell’amido con KOH o NaOH concentrati determinava la completa eliminazione dell’azoto come ammoniaca. La neutralizzazione del residuo con acido acetico, seguita dall’aggiunta di alcol, determinava la completa precipitazione dell’amido. Questo amido era scarsamente solubile in acqua fredda o bollente (Béchamp, 1854).
Secondo Béchamp l’amido solubile differiva dalla destrina nei seguenti aspetti: (a) lo iodio lo colorava di blu; (b) veniva precipitato dall’acido tannico; (c) intorbidiva l’acqua di calce e precipitava l’acqua di barite; (c) il suo potere rotatorio, (j = 2100, era sostanzialmente maggiore di quello della destrina (circa 1950); e infine (d) la sua soluzione si diffondeva facilmente attraverso i pori di una membrana animale. Béchamp aggiunse che la proprietà di essere azzurrato dallo iodio era indipendente dalla quantità di azoto contenuto perché l’amido che era stato trattato con alcali bollente diventava anch’esso blu con lo iodio (Béchamp, 1854).
Nel 1814 Jean-Jacques Colin (1784-1865) e Henri-François Gaultier de Claubry (1792-1878) scoprirono la proprietà unica dello iodio di colorare l’amido di blu, presente anche in quantità minime. Questo attributo consentiva di distinguere facilmente questo composto da una varietà di sostanze analoghe simili, come gomma, destrina e lichenina (Colin e Gaultier de Claubry, 1814). Questa affermazione era vera finché non si poteva dimostrare che la proprietà apparteneva ad una sostanza azotata che accompagnava sempre l’amido in quantità molto piccola, come sosteneva Nicolas Blondot (1808-1887) (Blondlot, 1853). Blondlot aveva descritto le due situazioni seguenti in cui lo iodio non era in grado di colorare di blu l’amido: (1) i granuli di amido lasciati soli nell’acqua assumevano un colore giallo a contatto con lo iodio; e (2) un risultato simile si verificava, quasi immediatamente, con alcune sostanze organiche come la saliva, il siero del sangue e una moltitudine di altri fluidi neutri o alcalini. Secondo Blondlot, il materiale amidaceo, che costituiva la frazione più grande di amido, assumeva un colore giallo, mentre l’impurità azotata diventava blu, dando una sensazione generale di colore verde. Questa informazione indusse Béchamp a testare l’affermazione di Blondlot (Béchamp, 1855).
Béchamp scoprì che l’aggiunta di una soluzione debole di iodio ai granuli di amido portava inizialmente a una formazione superficiale del colore blu perché un esame microscopico mostrava che i granuli mantenevano la loro trasparenza. Un’ulteriore aggiunta del reagente aumentava l’intensità della colorazione fino a quando i granuli non apparivano di un nero opaco, indicando che la colorazione era penetrata fino al centro dei granuli. L’aggiunta di ammoniaca rivelava che la colorazione stava gradualmente scomparendo dalla superficie esterna al centro della particella. Supponendo che la sostanza azotata di Blondlot costituisse il 2% del peso totale, questi cambiamenti richiedevano che questa piccola quantità assorbisse la maggior parte del reagente, se il colore finale doveva essere giallo. Ora, diluendo un decigrammo di pasta di amido in 600 cm3 si otteneva una soluzione, che diventava blu intenso dopo l’aggiunta di una o due gocce di tintura di iodio. Se Blondlot aveva ragione, ciò significava che il colore blu intenso era dovuto a 2 mg di sostanza azotata disciolta in 300.000 volte il suo peso in acqua (Béchamp, 1855).
Béchamp ripeté le esperienze fatte da Blondlot con la saliva e con il siero sanguigno. Per prima cosa, lasciò granuli di amido disorganizzati in acqua, per diversi mesi a contatto o fuori dal contatto con l’aria, e poi aggiunse alcune gocce di tintura di iodio: apparve immediatamente un bel colore blu. Ripeté l’esperimento con amido riscaldato a lungo, amido solubile preparato per mezzo di acidi, cloruro di zinco, amido privato del suo azoto per mezzo di KOH, pane bollito e campioni di saliva, siero sanguigno, albume d’uovo, fluido gastrico di un cane, ecc. Lo iodio non generò un colore blu in tutti gli esperimenti fatti con fluidi animali, ma lo fece con tutti i campioni contenenti amido. L’aggiunta di saliva, siero, ecc. agli ultimi campioni ha portato alla scomparsa del colore blu, che non è stato rigenerato dall’aggiunta di ulteriore iodio.
Béchamp ha respinto la possibilità che l’alcalinità della saliva o del siero fosse responsabile della scomparsa del colore perché alla fine l’eccesso di iodio aggiunto avrebbe recuperato il colore. Ha scoperto che l’aggiunta di alcune gocce di tintura di iodio, seguita dall’aggiunta di una piccola quantità di KOH e poi di acido nitrico, erano sufficienti per recuperare il colore blu. Molte di queste esperienze gli hanno dimostrato che l’amido resisteva a lungo all’azione della saliva, del siero e del fluido gastrico e durante questo periodo reagiva con lo iodio come al solito. Ad esempio, in un esperimento ha sciolto 2 g di amido solubile o amido in granuli in 200 g di siero. Dopo un’ora, la soluzione ha smesso di diventare blu con lo iodio. L’aggiunta di KOH, seguita dalla neutralizzazione con acido nitrico, produsse un abbondante precipitato di albumina, ma la massa divenne blu dopo l’aggiunta della tintura (Béchamp, 1855).
Béchamp concluse il suo articolo menzionando un’esperienza curiosa. Mise a contatto le radichette di molte cipolle con una soluzione di amido solubile e dopo tre giorni scoprì che la tintura di iodio non faceva diventare blu il liquido rimanente. Dopo aver trattato il liquido con KOH, seguito dalla neutralizzazione con acido nitrico, scoprì che la tintura lo faceva diventare blu. Chiese: quale sostanza secreta dalla cipolla aveva mascherato la tipica colorazione (Béchamp, 1855)?