Химическая энциклопедия - хлорофиллы

(от греч. chloros зеленый и phyllon -лист), прир. макрогетероциклич. пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза; относятся к металлопорфиринам (см. Порфирины).

Зеленая окраска растений обусловлена присутствием X., локализованных во внутриклеточных органеллах (хлоропластах или хроматофорах) в виде пептидных комплексов.

Формально X. представляют собой производные порфина, молекулы к-рых содержат циклопентаноновое кольцо, конденсированное с порфириновым макроциклом, центральный атом Mg и разл. заместители; одно или два пиррольных цикла в молекулах частично гидрированы, см., напр., ф-лу I. В пиррольном кольце D молекул X. к остатку пропионовой к-ты обычно присоединены остатки высокомол. изопреноидных спиртов, к-рые придают X. способность встраиваться в липидные слои мембран хлоропластов. Для X., как и для порфиринов, используется номенклатура ИЮПАК или Фишера.

Хлорофилл a:R¹ = СН Ч СН 2, R² = СН 3, R³ = С 2 Н 5, R⁴ = CH2CH2C(0)Y

Хлорофилл b:R¹ = СН = СН 2, R² = СНО, R³ = C2H5, R⁴ = CH2CH2C(O)Y

Хлорофилл d:R¹ = СНО, R² = СН 3, R³ = С 2 Н 5, R⁴ = CH2CH2C(O)Y

Из высших растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий выделено и структурно охарактеризовано св. 50 разл. X. Осн. пигменты высших растений и зеленых водорослей X. а и b. Основа этих X.дигидропорфириновый (хлориновый) цикл, содержащий в качестве эфирных групп (Y) остаток спирта фитола (СН 3)2 СН(СН 2)3 СН(СН 3 )(СН 2)3 СН(СНз)(СН 2)3 С(СНз) = = СНСН 2 ОН.

При общем содержании X. 0,7-1,1 г на 1 кг зеленой массы растений соотношение X. аи bобычно составляет 3:1 (в зависимости от освещенности, наличия удобрения и др. факторов может колебаться от 2:1 до 3,4:1, что используется для контроля за развитием растений). X. аи bвыделяют гл. обр. из листьев крапивы и шпината (разделяют эти X. хроматографически), X. а - также из синезеленых микроводорослей, не содержащих X. b.

Близок по структуре к X. а его (S)-эпимер по атому С-13² -прир. пигмент X. а', также участвующий в фотосинтезе. Замена этильной группы в положении 8 в X. а и b на винильную приводит к 8-винилхлорофиллам а и b, обнаруженным в листьях огуречной рассады; участие этих X. в фотосинтезе пока не доказано.

Из бурых и диатомовых водорослей выделены X. а и с, из красных морских водорослей X. а и d.

X. группы с(c1, с 2 и c3, ф-ла II) в отличие от др. X. содержат негидрированный порфириновый макроцикл и остаток неэтерифицированной акриловой к-ты. Находясь в морских водорослях в виде белковых комплексов, X. этой группы выполняют в фотосинтезе роль светособирающих антенн.

В большинстве фотосинтезирующих бактерий обнаружены бактериохлорофиллы (БХ), отличающиеся от X. атипом макроцикла и замещающими группами в цикле. Они имеют несколько модификаций: так, из пурпурных бактерий выделены БХ аи b, из зеленых бактерий БХ а, с, dи е, из серных бактерий БХ с, d и е; обнаружены также фотосинтезирующие бактерии, содержащие БХ g.

Хлорофилл c1: R^l = CH3, R² = C2H5 Хлорофилл с 2: R¹= CH3, R² = CH = CH2 Хлорофилл с 3: R¹ = СООСН 3, R²=CH=CH2

В основе БХ a, b и g (т. наз. собственно БХ; ф-ла III) лежит тетрагидропорфириновый макроцикл, содержащий в качестве эфирных групп (Y) остатки фитола, геранилгераниола (СН 3)2 С = СН(СН 2)2 С(СН 3) = СН(СН 2)2 С(СН 3) = СН(СН 2)2 С(СН 3) = СНСН 2 ОН и 2,10-фитадиенола (СНO2 СН(СН 2)3 С(СН 3) = СН(СН 2)2 СН(СН 3 )(СН 2)3 С(СН 3) = СНСН 2 ОН для БХ аи b; БХ gсодержит остатки фарнезола

(СН 3)2 С = СН(СН 2)2 С(СН 3) = СН(СН 2)2 С(СН 3) = СНСН 2 ОН и геранилгераниола. При выделении из ацетона или метанола (особенно в присут. оснований) БХ аи bэпимеризуются по атому С-13² с образованием эпимеров БХ а' и b'.

Бактериохлорофилл a: R¹ = СОСН 3, R² = СН 3, R³ = С 2 Н 5, R⁴ = CH2CH2C(0)Y, R⁵ = Н

Бактериохлорофилл b:R¹ = СОСН 3, R² = СН 3, R³ + R⁵= (=СНСН 3), R⁴ = CH2CH2C(O)Y

Бактериохлорофилл g:R¹ = СН = СН 2, R² = CH3, R³+ R⁵ = (= CHCH3), R⁴ = CH2CH2C(O)Y

Для БХ с, dи е(ф-ла IV), первоначально называемых хлоробиум-хлорофиллами, характерно наличие дигидропорфиринового макроцикла, a-гидроксиэтильной группы в положении 3 и разл. алкильных (от С 1 до С 5) заместителей в положении 8; эфирные группы (Y) остатки 2,6-фитадиенола (СН 3)2 СН(СН 2)3 СН(СН 3 )(СН 2)3 С(СН 3) = СН(СН 2)2 С(СН 3) = СНСН 2 ОН и 2,16,20-фитатриенола (CH3)2C = СН(СН 2)2 С(CH3) = СН(СН 2)2 СН(СH3 )(СН 2)3 -С(СН 3) = СНСН 2 ОН.

X.высокоплавкие интенсивно окрашенные кристаллы от зеленого до темно-красного и черного цветов; т. пл. X. а 117-121

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988