Хлорофилл — пигмент, окрашивающий растения в зеленый цвет. Это азотистое тело, не растворимое в воде, растворимое в спирте, эфире, сероуглероде и маслах. Х. легко разлагается от действия света, кислот и щелочей. При падающем свете флуоресцирует вишнево-красным цветом. Для извлечения Х. листья обрабатываются спиртом. Зеленая вытяжка кроме Х. содержит другие пигменты и посторонние примеси. Для разделения пигментов существует несколько способов. Один изх них состоит в том, что спиртовая вытяжка осаждается баритовой водой, образовавшийся зеленый осадок собирается на фильтре и обрабатывается спиртом, который извлекает желтые пигменты — ксантофилл и каротин. Хорошо промытый спиртом зеленый осадок разлагается едким кали. На полученный зеленый раствор наливается слой эфира, и затем, для нейтрализации едкого кали, прибавляется по каплям слабая уксусная кислота. После нейтрализации и взбалтывания Х. переходит в слой эфира. Но полученный по этому способу Х. уже несколько изменен. Получить вполне чистый и неизмененный Х. крайне трудно. Лучшие результаты дает следующий способ. Листья извлекаются 82-процентным спиртом. Экстракт взбалтывается с равным объемом сероуглерода. Сероуглеродный слой отделяется и еще несколько раз взбалтывается с равными объемами спирта прежней крепости. Затем сроуглеродный раствор выпаривается и осадок растворяется в спирте. Из всех свойств Х. особенного внимания заслуживает его спектр поглощения.
В спектре Х. слабой концентрации замечается одна резкая полоса между фрауенгоферовыми линиями В и С и поглощение лучей вправо от линии b (фиг. 1, I). При средней концентрации появляются еще три полосы между С и D, на D и немного влево от E (фиг. 1, II). При увеличении концентрации абсорбционные полосы делаются толще, сливаются, так что через концентрированный раствор Х. проходят уже только красные лучи между А и В и часть зеленых лучей. Наконец, при еще большей концентрации и зеленые лучи поглощаются, проходят только одни красные лучи между А и В. Желтые пигменты дают сплошное поглощение всех лучей вправо от линии b (фиг. 1, III). Образование Х. зависит от нескольких условий. Одно из них — свет. Выросшие в темноте листья всегда желтого цвета. Такие листья называются этиолированными; будучи выставлены на свет, они скоро зеленеют. Исключение представляют только ростки некоторых хвойных, молодые ваи папоротников, а также некоторые одноклеточные водоросли, зеленеющие в темноте. Для зеленения наиболее благоприятен свет средней напряженности. Если часть выросших в темноте растений выставить на прямой солнечный свет, другую же часть, также выставленную на свет, затенить вертикально повешенными листьями бумаги, то зеленеть постоянно начинают скорее затененные растения. Это объясняется тем, что одновременно с зеленением идет противоположный процесс разрушения Х. На слабом и среднем свете разрушения Х. почти не происходит. На ярком же свете одновременно с сильным образованием Х. идет очень значительное разрушение его и в результате — более слабое зеленение, чем на рассеянном свете. Для зеленения достаточно очень слабого света. Различные лучи спектра неодинаково влияют на образование Х. Для изолирования отдельных частей спектра пользуются методом цветных экранов: берутся стеклянные колокола с двойными стенками, наполненные цветными жидкостями. Один колокол наполняется раствором двухромокислого калия, другой — аммиачным раствором окиси меди. Первая жидкость при средней концентрации пропускает лучи первой менее преломляемой части спектра, т. е. красные, оранжевые, желтые и часть зеленых. Вторая жидкость пропускает лучи остальной половины спектра, т. е. вторую половину зеленых, голубые, синие и фиолетовые. Следовательно, при помощи двух названных растворов спектр делится на две половины. На слабом свете зеленение наступает ранее под желтыми колпаками, на ярком же свете — под синими колпаками. Образование Х. зависит также от температуры. При очень низкой, как и при очень высокой температуре, нет зеленения. Так, опыты над зеленением ростков ячменя показали:
| При | 2—4° | C | нет зеленения | |||||
| » | 4—5° | » | зеленение | через | 7 | час. | 15 | мин. |
| » | 5—6° | » | » | » | 5 | » | — | » |
| » | 10° | » | » | » | 3 | » | 30 | » |
| » | 13° | » | » | » | 2 | » | — | » |
| » | 18—19° | » | » | » | 1 | » | 40 | » |
| » | 30° | » | » | » | 1 | » | 35 | » |
| » | 35° | » | » | » | 1 | » | 30 | » |
| » | 37—38° | » | » | » | 4 | » | — | » |
| » | 40° | » | нет зеленения | |||||
В зависимости от света и температуры воздуха находится осенняя окраска листьев. Осенние лучи солнца разрушают Х., низкая же температура препятствует его новообразованию. Напр., ветви Chamaecypans obtusa, освещаемые солнцем, имеют осенью золотисто-желтый цвет, тогда как затененные ветви остаются зелеными. Третье необходимое условие для образования Х. — это присутствие железа. Без железа вырастают бледно-желтые растения, называемые хлоротическими. Самая болезнь называется хлорозисом (см.) и излечивается железными солями. Для зеленения необходим также кислород. На свете в атмосфере, лишенной кислорода, листья остаются желтыми. Недостаток в почве необходимых для растения зольных элементов отражается уменьшением количества Х. Уменьшение количества Х. вызывается также и избытком минеральных веществ. Наконец, для образования Х. необходимы углеводы. Этиолированные листья различных растений, по содержанию в них углеводов, распадаются на две группы. Этиолированные листья одних растений, как, напр., пшеницы, содержат значительное количество растворимых углеводов. Листья же других этиолированных растений (бобов) не содержат их почти ни следа. Если отрезанные этиолированные листья положить на поверхность воды и выставить на свет, то листья пшеницы позеленеют, листья же бобов останутся желтыми. Если же листья бобов положить не на воду, а на раствор сахарозы, глюкозы, фруктозы, то они также все позеленеют. Попытки установить химическую природу Х. не давали определенных результатов, пока не занялись продуктами его распада. При пропускании через спиртовой раствор Х. тока хлороводорода осаждается почти черная масса. Этот осадок отфильтровывается, промывается спиртом и растворяется в эфире. Раствор отфильтровывается и разбавляется равным объемом крепкой соляной кислоты и взбалтывается. Соляно-кислый слой отделяется, оставляется некоторое время открытым для испарения оставшегося эфира и затем разбавляется избытком воды. Получившийся сине-черный осадок отфильтровывается, промывается, растворяется в кипящей крепкой уксусной кислоте и оставляется стоять. Через некоторое время оседают кристаллики филлоцианина, который перекристаллизовывается из крепкой уксусной кислоты. Для уксусно-кислой медной двойной соли филлоцианина вычислена следующая формула C68H71N5O17Cu2. Оставшийся после отделения соляно-кислого раствора филлоционина грязно-желтый эфирный раствор выпаривается в плоских чашках. Полученная темно-коричневая масса растворяется в хлороформе и разбавляется большим количеством спирта. В осадке будет филлоксантин. При обработке кислотами филлоксантин переходит в филлоцианин. Последний же, выпаренный с соляной кислотой, дает филлотаонин. Филлотаонин удобнее, впрочем, получать следующим образом. Зеленые листья кипятят около двух часов с алкогольным раствором едкого натра. Через отфильтрованный зеленый раствор пропускается ток хлороводорода. Раствор делается светлее и, наконец, становится пурпуровым. Через несколько дней из раствора осаждаются красивые игольчатые кристаллы филлотаонина. Формула его: С40Н38N6О5(ОН). При нагревании филлотаонина с алкогольным раствором едкого кали в течение нескольких часов при 190°, разбавлении затем водой и взбалтывании с эфиром, последний окрашивается в пурпурово-красный цвет. При выпаривании эфира получается осадок, который по очистке дает темные красно-фиолетовые кристаллы филлопорфирина — C16H18N2O. Эти исследования получают еще тот интерес, что из пигмента крови гемоглобина был получен гематопорфирин такого состава: C16H18N2O3. Близость состава заставляет предполагать, что гематопорфирин представляет собой диоксифиллопорфирин.
Оба тела имеют замечательно сходные спектры, как видно на фиг. 2, только линии гематопорфирина по сравнению с линиями филлопорфирина немного сдвинуты в сторону красных лучей. Следовательно Х., выдающийся синтетик, является близким родственником гемоглобина — величайшего аналитика. Близким родственником им оказывается также пигмент желчи билирубин — Cl6Н16N2О3. Если нагревать филлотоанин в пробирке, и в отделяющихся парах поместить смоченные соляной кислотой еловые опилки, то последние краснеют, что указывает на присутствие пиррола. Ту же реакцию дает гематопорфирин, который при восстановлении дает гемопиррол C8H13N, производное пиррола — C4H5N. Из продуктов изменения X. заслуживает внимания также протофиллин, получаемый при действии водорода in statu nascendi. Это вещество в растворе желтого или красного цвета в зависимости от концентрации в высшей степени легко окисляется и дает Х. В этиолированных листьях находится сходное вещество — протохлорофилл.