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Pheophytin a
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Darstellung von Pheophytin a

Pheophytin a ist das organische Grundgerüst des Chlorophylls a, das aus diesem bei Säureeinwirkung durch Entfernung des Magnesiumions entsteht. Es tritt jedoch auch in der Natur auf und spielt eine sehr wichtige Rolle in der Photosynthese als erster Elektronenakzeptor in Photosystem II. Nach der Anregung eines Chlorophyllmoleküls durch Lichtabsorption überträgt dieses ein Elektron auf Pheophytin, wodurch es zur entscheidenden Ladungstrennung kommt; es entsteht ein Chlorophyllradikalkation und ein Pheophytinradikalanion. Das Chlorophyll wird über die Oxidation von Wasser zu Sauerstoff regeneriert, während das Pheophytinanion das Elektron weiterreicht, um ATP und NADPH zu erzeugen, womit schließlich im Calvin-Benson-Cyclus die Kohlenstoffdioxid-Assimilation gelingt.



Strukturformel von Pheophytin a

Pheophytin a ist ein sogenanntes Chlorin, also ein 2,3-Dihydroporphyrin. Wie alle macrocyclisch konjugierten Porphyrine ist es stark farbig, im Gegensatz zu den vollständig ungesättigten Porphyrinen jedoch nicht rot, sondern graugrün.


Geräte:

Rundkolben 1000 mL, Rührfisch, Magnetrührer, Apparatur zur Filtration, Chromatographiesäule, Bechergläser


Chemikalien:

Spirulina maxima

Aceton (F, Xi)


Essigsäure (C)


Chloroform (Xn)


Petrolether (F, N, Xn)


Dichlormethan (Xn)


Ethylacetat (F, Xi)


Ammoniakwasser 25 % (C, N)


Kieselgel

____________

Pheophytin a


Durchführung:

Eine Suspension von 50 g getrockneter Spirulina maxima in 600 mL Aceton wird 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wird filtriert und das tiefgrüne Filtrat am Rotationsverdampfer eingeengt. Der ölige, bräunlich-grüne Rückstand wird in 50 mL Chloroform aufgenommen, mit 1 mL Essigsäure versetzt und das Lösemittel erneut am Rotationsverdampfer entfernt. Der nun dunkelbraune Rückstand wird auf Kieselgel aufgetragen und säulenchromatographisch gereinigt (Kieselgel, 20 x 6 cm). Elution erfolgt zunächst bis zur Entfernung der Carotinoide mit Petrolether-Dichlormethan-Gradienten, danach mit Dichlormethan-Ethylacetat-Ammoniakwasser 80:19:1. Das Pheophytin eluiert als fast schwarze Bande. Die Produktfraktionen werden vereint, das Lösemittel am Rotationsverdampfer entfernt und der Rückstand im Hochvakuum getrocknet. Ausbeute 228 mg (39 % d. Th.) Pheophytin a. Tiefgrün-blaue, intensiv nach Laub riechende Masse.


Entsorgung:

Lösemittel werden zu den Lösemittelabfällen gegeben. Spirulina maxima kann über den Hausmüll entsorgt werden. Ammoniakwasser kann nach Neutralisation in das Abwasser gegeben werden.


Erklärung:

In diesem Versuch werden, trotz besserer Verfügbarkeit anderer Chlorophyllquellen wie beispielsweise Spinat, Cyanobakterien der Gattung Spirulina verwendet. Im Gegensatz zu anderen Pflanzen enthalten diese nur Chlorophyll a und kein Chlorophyll b, was die mühsame Trennung dieser beiden erspart. Da Spirulina maxima als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich ist, ist auch deren Beschaffung relativ unproblematisch.

Das Chlorophyll a wird mit Aceton extrahiert. Es ist äußerst empfindlich in Bezug auf den Verlust des komplex gebundenen Magnesiums, sodass schon eine kurze Einwirkung auch schwacher Säuren, hier Essigsäure, zur Demetallierung führt.




Bilder:


Extraktion von Spirulina maxima mit Aceton


Aceton abrotieren


Säulenchromatographie. Orangefarbene Zone von Carotinoiden, darüber schwarze Zone von Pheophytin a.


Pheophytin a


UV-Vis-Spektrum von Pheophytin a in Toluol, aufgenommen mit einem PerkinElmer Lambda 35-Spektrometer.

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Synthese ist für das, was Du hier schreiben willst, nicht der richtige Begriff, oder? Es handelt sich offensichtlich um eine Extraktion.

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Nein, da das Chlorophyll extrahiert und dann daraus, wenn auch recht trivial, das Pheophytin dargestellt wird (Darstellung passt vielleicht besser, aber es ist eben keine einfache Extraktion!). Zugegebenermaßen wird auch "fertiges" Pheophytin mitextrahiert, den Hauptanteil der Pyrrolpigmente im Extrakt stellt aber Chlorophyll a aus den Reaktionszentren und insbesondere den Lichtsammelkomplexen dar.

Für den Moment erstmal das Foto hier, die anderen mach ich morgen fertig und lad sie hoch.


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Korrekt wäre die Bezeichnung "Isolierung", denn "synthetisiert" wird gar nichts. Das Molekül wird nicht verändert.

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Natürlich wird das Molekül verändert! Die Molmasse verringert sich um 22,3 g/mol, die Farbe und natürlich auch das UV-Vis-Spektrum ändern sich merklich, die Reaktivität ändert sich, der Rf-Wert ändert sich deutlich, Massen-, NMR- und IR-Spektren ändern sich. Magnesium-Stickstoff-Bindungen werden gebrochen, Wasserstoff-Stickstoff-Bindungen bilden sich. Es ist eine andere chemische Verbindung. Oder sind Kupfersulfat und Tetraamminkupfersulfat für dich dasselbe? "Synthese" passt zugegebenermaßen vllt. weniger, deshalb habe ich es in "Darstellung" umgeändert, aber dabei bleibt's.

EDIT: Selbst Synthese würde nach Römpp passen:

Römpp 1995 hat Folgendes geschrieben:
Synthese (von griech.: synthesis = Zusammenstellung). Im allg. Sinne Bez. für die Bldg. einer Einheit, in der Philosophie als Gegensatz zur Analyse. In der Chemie versteht man unter S. nicht die genaue Umkehrung der Analyse, sondern die natürliche od. künstliche Herst. chem. Verb. aus den Elementen, stufenweise aus einfacheren Verb., durch Umsetzung zwischen Verb. od. durch Abbau größerer Verbindungen.

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O.k, hast recht Very Happy , ist wie bei Protoprohyrin IX und Häm. Ich war heute früh etwas in Eile Wink

EDIT: aber gegen die Bezeichnung Synthese würde ich trotz des auch von mir verehrten Römpp Widerspruch einlegen. Er schreibt zwar "... durch Abbau größerer Verbindungen", aber das passt nicht immer. Wenn als letzter Schritt in einem Mehrstufigen Syntheseprozess aus einem Molekül ein anderes abgespalten wird, um das Endprodukt zu erhalten, passt das. Aber wenn man aus einem Komplex wie Chlorophyll einfach das Zentralatom herauslöst und dann das Porphyringerüst isoliert, fühlt sich das nicht wie eine Synthese an. Da wird nun wirklich gar nichts aufgebaut (synthesis), sondern nur auseinandergenommen. Das Word Analyse würde sogar besser passen - nur hat sich der praktische Wortsinn von "Analyse" soweit von seiner Wurzel (Analysis = Zerlegung, Trennung) entfernt, daß sich als Überschrift "Analyse von Chlorophyll a zu Pheophytin a" auch nicht recht eignen würde Wink

Darstellung ist somit die treffendste Bezeichnung

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HCN hat Folgendes geschrieben:
Elution erfolgt zunächst bis zur Entfernung der Carotinoide mit Petrolether-Dichlormethan-Gradienten,...

Was heißt Gradienten? Mit was eluiert man genau? Du solltest ausserdem angeben, wie viel Elutionsmittel man ungefähr benötigt (auch zur Elution des Pheophytins) damit die Versuchsbeschreibung vollständig ist.

Das Spektrum ist sehr hübsch! Wäre interessant, das mit dem des Magnesium-Komplexes (Chlorophyll) zu vergleichen.

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Zitat:
Was heißt Gradienten?


Das was man sich unter der üblichen Bedeutung des Wortes auch denken würde. Man beginnt zum Beispiel beim reinen Lösungsmittel und setzt neuem Laufmittel zunehmend mehr eines zweiten Lösungsmittels zu. Also eigentlich nichts besonderes oder exotisches.

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Exakt. Konkret reiner Petrolether, dann Petrolether-Dichlormethan 3:1, dann 1:1, dann reines Dichlormethan. Man tastet sich halt vorsichtig an den Punkt heran wo das Pheophytin mit eluiert und versucht möglichst gute Trennung zwischen den Carotinoiden und dem Pheophytin zu erreichen. Es macht nicht viel Sinn es so kompliziert und detailliert zu beschreiben da es letztlich einfach ausprobiert werden muss.

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NI2
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Kann ich nach meiner Ostermontagssäule auch nur sagen. In dem Fall erst mit Hexan, danach Ethylacetat Gradient. Sowas macht man wirklich rein nach Gefühl und schaut wie es sich auf der Säule verhält. Jede Säule läuft anders, daher macht es wenig Sinn auf die exakte Durchführung einer bestimmten Säule einzugehen. Man kann nur grobe Arbeitsweisen geben, nicht zuletzt, da die Gradienten manchmal auch nur grob gemessen werden. Habe aus Sparsamkeit, z.B. mein Laufmittel parallal abrotiert und einfach die gleiche Menge Ethylacetat erneut dazu gegeben und so langsam die Ethylacetatmenge immer weiter erhöht.


(Säule zu unterschiedlichen Zeitpunkten)

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Kann man mit dem Endprodukt konkret was anfangen bzw. hast du schon was damit geplant?

LG
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Da ich noch nie mit einem Gradienten etwas eluiert habe konnte ich mir unter dem Wort nichts vorstellen. Daher meine Frage. Wie viel Lösungsmittel verbrät man denn bei so einer Prozedur?

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Ich hab insgesamt ca. 3 L verbraucht.

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Jetzt bin ich aber neugierig Laughing
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