über den Abbau von Chlorophyll und Blutfarbstoff von Max Fischer QK 882 F 59 ^ > i' j A Über den Abbau von Chlorophyll und Blutfarbstoff Von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich ^ zur Erlangung der Würde eines ^s Doktors der Naturwissenschaften genehmigte 5: S •3" Promotionsarbeit D r vorgelegt von S— = CD Max Fischer, dipl. Fachlehrer, C_J ^ CD aus Meisterschwanden (Kt. Aargau) Referent: Herr Prof. Dr. H. Staudinger. 106 Korreferent: Herr Prof. Dr. F. P. Treadwell. Leipzig 1914 ^ Spamersche Buchdruckerei. 'Ai5><^-/ > V »"_ V ■ s 4 4 Meinen lieben Eltern in Dankbarkeit gewidmet I I! ^ 1 Diese Arbeit habe ich im Frühjahr 1912 als Assistent im Privat- laboratorium des Herrn Prof. Dr. R. Willstätter an der Eidg. tech- nischen Hochschule in Zürich begonnen und vom Herbst vorigen Jalures an im Kaiser- Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin-Dahlem unter der Leitung meines hochverehrten Lehrers fortgesetzt. Ich erachte es als eine angenehme Pfhcht, an dieser Stehe Herrn Prof. Dr. R. WiUstätter für das rege Interesse und die vielseitigen x4nregungen bestens zu danken. I ■i 1 Inhaltsübersicht. Seite pfl. Betrachtungen über die Konstitution des Hämins 9 IL Die Stammsubstanzen der Phylline und Porphyrine aus Chlorophyll 21 Theoretische Einleitung 21 ÄtiophyUin "23 Ätioporphyrin 25 III. Zwischenprodukte der Hämatoporphyrinbilduug 29 Theoretische Einleitung 29 Einwirkung wässeriger Broniwasserstoffsäure 34 Einwirkung von Eisessig-Bromwasserstoff 36 Einwirkung von flüssigem Bromwasserstoff 39 Einwirkung von flüssigem Chlorwasserstoff 42 IV. Die Porphyrine mit mehr als vier Sauerstoffatomeii (Gruppe des Hämatoporphyrins) 45 Hämatoporphyi'in 45 Darstellung in amorphem Zustand 45 Darstellung in krystaUisiertem Zustand 48 Analyse 48 Beschreibung 51 Spektrum 52 Esterifizierung 53 Tetramethylverbindimg 54 Dimethyläther 58 Monoacetylverbindung 59 Häminoporphyrin 61 Hämidoporphyrin 63 V. Ätioporphyrin aus dem Blutfarbstoff 64 Theoretische Einleitung 64 Ätioporphyrin 65 / & / Y G ■,Yi I. Betrachtungen über die Konstitution des Hämins. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, das Gemeinsame und das Unterscheidende in der Struktur von Chlorophyll und Hämin klarzulegen. Wenn die beiden Farbstoffe stark abgebaut werden, so tritt zwischen ihren Derivaten eine gewisse Verwandtschaft auf, die freüich weniger nah ist, als man immer angenommen hat und in ihrer Bedeutung überschätzt worden ist. Die Porphyrine aus Chlorophyll und Hämin sind einander ähnlich, nämlich Hämatoporphyrin, dem die Formel C32H3,N4(OH)2{COOH)2 zugeschrieben wird, und Mesoporphyrin, nach Zaleski von der Formel C32H36N,(COOH)2 , erinnern optisch und im Verhalten an Phyllo- und Pyrroporphyrin von der Formel C3,H35N,COOH und noch mehr an Rhodo-, Erythro- und Rubiporphyrin von der Formel C3,H34N,(COOH)2. Identische Produkte sind bei dem Abbau beider Pigmente noch nicht erhalten worden, außer bei durchgreifender Spaltung des Farb- stoffs, bei der Oxydation zur Hämatinsäure : CO2H-CH2- CH3- CH2- -c- -c- -C = > -c= = ^H = und zum Methyläthylmaleinimid : CH, ,-C- -c==o )NH CHj — CH 2 -c- -c- :^0 10 und bei der Reduktion zu den Hämopyrrolen, einem Gemisch von Pyrrolhomologen, worin hauptsächlich enthalten sind: -C-C-CH2 -CH 3 CH3 — C — C — CHg - -CH3 II II II II -C C-CH3 CH3-C CH \/ \/ NH NH Phyllopyrrol Isohämopyrrol CH3 -C- -C- - CHg — CH3 11 HC II c- -CH, NH Kryptopyrrol Den von Willstätte r und seinen Schülern ausgeführten Abbau der beiden Chlorophyllkomj)onenten durch Alkalien bei hoher Tem- peratur, der eine Reihe von Carbonsäuren mit komplex gebundenem Magnesium, die Phylline, ergab, habe ich zu den carboxylfreien Ver- bindungen, den Stammsubstanzen dieser Gruppe, fortgefülirt (Ka- pitel II), nämlich zum Ätiophyllin, C3iH34N4Mg und dem durch Abspaltung von Magnesium durch Einwii'kung von Säure daraus entstehenden , ; Ätioporphyrin, C31H36N4. -^ Diese sauerstoffreien Verbindungen sind gut lirystallisierende Sub- stanzen, die sich in ihren Eigenschaften dem Gruppenbilde einfügen, das mit den zahlreichen von Willstätter und seinen Mitarbeitern zuvor untersuchten Phj^llinen iuid Porph3rrinen gezeichnet worden ist. Zum Ätioporphyrin habe ich nun auch den Abbau des Hämins geführt (Kapitel V). Während Hämin und Hämatoporph\Tm beim Erhitzen mit methylalkohohscher Kahlauge in amorphe hochmolekulare Produkte umgewandelt werden, lassen sie sich bei Zusatz von viel Pyridin zur alkalischen Flüssigkeit in einfachere Porphyrine um- wandeln^). Aus HämatoporphjTin entsteht ein schön krystallisierendes Porphyrin mit vier Sauerstoffatomen, HämoiDorphyrin, aus Hämin ent- steht unter denselben Bedingungen die komplexe Eisenverbindung des Mesoporphyrins. Die beiden Porphyxine stehen einander in der Zu- ^) Diese Untersuchungen von R. Willstätter und L. Fors6n. Siehe Unter- suchungen über den Blutfarbstoff von R. Willstätter und M. Fischer, Zeit- schrift f. physiol. Chemie i. Druck. 11 sammensetziuig sehr nahe, sie sind entweder isomer oder Hämo- porphyrin enthält zwei Atome Wasserstoff weniger als Mesopor- phyrin. Die Abspaltung der Carboxyle gehngt beim Hämoporphyrin wie beim Rhodoporphyrin nach der Natronkalkmethode, nämlich durch kurzes Erhitzen sehr kleiner Substanzmengen mit dem Alkali. Da die Magnesiumverbindungen leichter Kohlensäure abspalten, führte ich in das Hämoporphyrm zuerst Magnesium ein und spaltete es nach der Decarboxylierung aus dem gebildeten ÄtiophyUin wieder ab. Das Reaktionsprodukt ist identisch mit dem Ätioporph3n:-in aus Chloro- phyll nach Zusammensetzung und Eigenschaften wie dem Spektrum und seiner basischen Natur, die mittels der Verteilung zwischen Äther und Salzsäure quantitativ geprüft wurde. Aus der Zusammensetzung C3iH3eN4 des Ätioporph3rrins ergibt sich, daß seine Dicarbonsäure Hämoporphyrin der Formel C33H36O4N4 ent- spricht, daß sie also mit den zweibasischen Porphyrinen aus Chloro- phyll (Rhodo-, Erjrthroporphyrin) isomer ist. Die Analyse des Hämo- porphjrrins stimmt damit gut überein, während sie mit einer C34-Formel schwer in Einklang gebracht werden kömite. Da die Bildung von Hämoporphyrin aus Hämatoporphyrin ohne Verlust von Kohlenstoff stattfindet, so geht daraus weiter hervor, daß Hämin, Hämato- und Mesoporphyrin nicht mit den üblichen Formeln C34H3204N4FeCl , C34H38O6N4 und C34H38O4N4 auszudrücken sind, sondern gleichfalls durch Formeln mit 33 Kohlenstoffatomen, nämlich: Hämin, C33H3204N4FeCl . Unabhängig von der Bildung des Ätioporplijoi-ins habe ich es auch bei der Analyse einer Anzahl von Derivaten des Hämins Avahrschein- hch gefunden, daß die Formel des Hämins und Hämatoporphyrins in diesem Simie abzuändern sind. Das bedeutende analjrfcische Material der Literatur fügt sich zum großen Teil dieser Abänderung gut, wie in dem experimentellen Ab- schnitte IV gezeigt wird; auch für Hämin trifft dies zu. Aus der gründ- lichen analytischen Untersuchung von W. Küster über Hämin sei z. B. der Durchschnittswert von 16 Analysen des Hämatins neben den theoretischen Werten für die Formeln mit C33 und C34 angeführt: Berechnet für C34H3305N4Fe C 64,43 H 5,25 C33H3305N4Fe gefunden 63,74 63,98 5,35 5,34 12 Die ältere Häminformel C32H3i03N4FeCl ist auf Grund der sorg- fältigen Analysen des Mesoporphyrins von J. Zaleski^) in die nun all- gemein angenommene mit C34 abgeändert worden; dabei sind aber, worauf Willstätter und Pfannenstiel^) aufmerksam gemacht haben, Formeln mit C33 nicht in Betracht gezogen worden. Zwischen so nahestehenden Formeln ergibt die Analyse nicht leicht eine sichere Entscheidung, um so weniger als bei manchen Derivaten des Hämins die Bestimmungen erheblich differieren. Die Entscheidung durch die Überführung in die sauerstoffreie Verbindung, deren Formulierung sich auf die Ableitung aus den Chlorophyllderivaten, also auf ein großes analytisches Material stützt, ist daher von größerer Beweiskraft. Um für die Struktur des Ätioporphyrins einen Ausdruck zu finden, sind die Ergebnisse der Oxydation und Reduktion von Hämin und Chlorophyllderivaten zu berücksichtigen. Danach setzt sich das Mole- kül der Stammsubstanz aus vier Pyrrolkemen zusammen. Die Zahl seiner Wasserstoffatome ist auffallend gering, die P;yTrole müssen da- her so verbunden und substituiert sem, daß dabei im Vergleich mit einfachen Bindungen acht Atome Wasserstoff erspart werden, sei es durch Doppelbindung oder weitere Ringschlüsse. Einige Vorstellungen hinsichtlich der Art, in der man die Pyrrolkerne verknüpft denken kann, finden sich in der Literatur über Hämin. W. Küsters^) wdchtige Arbeiten haben das Gebiet des Blutfarb- stoffs mit folgender Konstitutionsformel des Hämins: CH CO2H CH, CH3-C-C \ -N- 2"CH2 C-C \ C = C CH9 CHn CH Cl Fe CH CHg — CHg CO2H CH3-C 1) Zeitschr. f. physiol. Chemie 3T, 54 [1902]. 2) Aiinalen d. Chemie 358, 205, 213 [1907] und 3TI, 45 [1909]. 3) Zeitschr. f. physiol. Chemie 82, 463 [1912]. 13 beleuchtet, welche besonders dem Verlauf der Oxydation und Re- duktion Reclinung trägt. Diese Annahme fordert indessen den Ein- wand heraus, daß von den beiden mit dem Eisen verbundenen Imino- gruppen nur die eine als das saure Imin eines Pyrrols dargestellt wird, die andere aber als basische Iminogruppe eines Dihydropjnrrols. Das Unwahrscheinliche dieser Formel liegt namentlich in der Annahme eines aus 4 Stickstoff atomen und 12 Kohlenstoff atomen bestehenden 16-gliedrigen RinggebUdes: _C=CH C = I I N -N II I -C C= I I C-H H-C II II -c c- I I N -N II I -C — CH™C- Die ersten Umwandlungen des komplizierten Pigmentes sind so schwer zu enträtseln und sogar die reagierenden Atomgruppen^) so schwer zu bestimmen, daß die Ansichten verschiedener Forscher weit auseinander gehen. Von 0. Piloty^) wird das Hämin auf zwei mit- einander verbundene kondensierte Systeme zurückgeführt, die aus Pjnrrolen mit Kohlenstoff-6- und 5-Ringen bestehen: und 1) Siehe dazu R. Willstätter und M. Utzinger, Annalen d. Chemie 382, .; 129, 141 [1911] und dagegen O. Piloty und E. Dormann, Annalen d. Chemie ' 388, 329 [1912]. ' 2) O. Piloty und E. Dormann, Annalen d. Chemie 388, 313 [1912]. ' 14 II CHo-CC >2H NH CH -CH ■c c c-c- CH = CH II II II II C-C C CH C NH CH3 OH Eine solche Auffassung ist nur unter der Voraussetzung möglich, daß die Cyclopentan- und Cyclohexanringe und die bizyklischen Systeme bei der Reduktion leicht zerfallen. Das ist wenig wahrscheinlich^). Noch bedeutsamer ist der Widerspruch zwischen den Ergebnissen der Oxydation und dem wesentlichen Inhalt dieser Konstitutionsamiahmen. Aus Hämin und seinen Derivaten gemäß den Formehi von Pilot y könnte Hämatinsäure nicht hervorgehen. Die tertiären Kohlenstoff - atome der beiden Systeme (I und II), z. B. /Cv /NHv C C^ I ^C^ ^C II II c II II C\ /C\ I /C c ^NH^ ^C^ machen die Bildung des Propionsäurerestes der Hämatinsäure mimög- lich; derselbe Einwand ist gegen die Formel der Bilirubinsäure (Bilin- säure) von Piloty und S. J. Thannhauser^) zu erheben. Die eigen- tümlichen Ringgebilde, welche die angeführten Formeln darstellen, ergaben sich aus der Schwierigkeit, die Vereinigung der Pjn-role zu einem so Wasserstoff armen Molekül auszudrücken. Es ist eben nicht wohl möglich, wenn man die zur Erklärung der Oxj^dationsprodukte erforderlichen Äthylgruppen vorsieht, das Ätioporphyrin ohne An- nahme mindestens eines Kohlenstoff rmges zu formulieren. Eine Verknüpfung von vier Pyrrolen durch ein einziges Kohlen - Stoff atom führt nicht zu einem Farbstoff; eine Verbindung von P_y'rrol zu Pyrrol mit Methylen- oder Methingruppen gemäß der Formel von Küster ist nicht wahrscheinlich, weil sie einen ungewöhnlich kompU- zierten Ring ergibt. 1) Vergleiche H. Fischer und E. Bartholomäus, Zeitschr. f. physiol. Chemie 83, 50 [1912]. 2) Amialen d. Chemie 390, 191 [1912]. 15 Als eine einfache Verknüpfung von vier Pyrrolkernen, von nur zwei salzbildenden und zwei komplexbildenden zum Kern eines Farb- stoffs ist mir folgende Formel wahrscheinlich: HC-CH CH-CH I >N N< II HC-C C CH >c c< I )NH NH< I HC=CH CH = CH Läßt man in diese Grundsubstanz entsprechend den bekannten Oxy- dationsprodukten drei Methyl- und drei Äthylgruppen und mit Rück- sicht auf die Reduktionsprodukte mindestens noch ein Methyl ein- treten, so bleibt schließlich für die letzten drei Kohlenstoffatome des Ätioporphyrins nur so viel Wasserstoff übrig, daß entweder zwei Doppel- bindungen oder zwei Kohlenstoffringe oder je eines von beiden an- genommen werden muß. Wenn man nun, gemäß dem Verlauf der Reduktion, von einem Ring mit großer Beständigkeit, einem Cyclo- pentan- oder -hexanring absieht, so resultieren mit einiger Walir- scheinlichkeit folgende Formeln für Ätioporphyrin und Ätiophyllin: CH = CH I I CHg-C-CH C C II /N N< 1 CH3-CH2-C-C C CH )c c< CH,-CH,-C = C C— C-CH,-CH, I >NH NH< CHg— C=C-CH3 CH3-C— C-CH3 Ätioporphyrin C31H36N4 CH = CH I I CH3-C-C c — c 2 CH3-CH2-C-C C CH >C^— c< CH3-CH2-C=C . C— C-CHs-CH, I >N-Mg-N< I CH3-C = C C^C-CH3 1^ I CH3 CH3 Ätiophyllin CaiHsiXiMg 16 Diese Formel sucht die Wasserstoffzahl des Ätioporphyrins durch die Verbindung eines Vinylrestes mit einem Pjrrrol zum Cyclobutanring zu erklären. Mehrere Einzelheiten sind willkürlich, so könnte der Cyclobutanring in /5-/?-Stellung an das P3rrrol angegliedert sein. Die Carboxyle des Phyllo- und PyrroporphjTins und anderer saurer Porphyrine substituieren Äthylgruppen; die Formel ist unsymmetrisch genug, um den Isomerien zu genügen. Versucht man nun die Beziehung zwischen dem Ätioporphyrin und dem Hämin Idarzulegen, so treten die Fragen entgegen, welche die ersten Umwandlungen des Hämins noch stellen. Willstätter und Fritzsche^) haben vor vier Jaliren darauf auf- merksam gemacht, daß im Hämin gemäß den Versuchen von M. Nencki und J. Zaleski^) über die Esterbildung zwei freie Carboxyle an- genommen werden müssen. W. Küster^) hat diese Ansicht einwand- frei bewiesen, während 0. Pilot y an der Annahme festhält, Hämin enthalte die beiden Carboxyle in der Form von Lactamgruppen und die zwei übrigen Sauerstoff atome als Hydroxyle. Indessen stehen mit dieser Lactamformel der Dialkylester von Nencki und Zaleski, deren Werte Formehi wie C32H3o(COOCH3)2N4FeCl entsprechen, luid dann die Oxydation des Dimethylhämins zu Hämatin- säureester nach Küster im Widerspruch. Mit dem Austritt des Eisens aus dem Hämin erfolgt nach Pilot y zugleich die Lösung der angenommenen Lactamgruppen, Hämato- porphyrin wäre demnach die eisenfreie, dem Hämin genau entsprechende Verbindung. Dem entgegen betrachtet W. Küster zwei Vinylgruppen im Hämin als Angriffsstellen der Reagenzien, z. B. des Bromwasserstoff- Eisessigs bei der Eliminierung des Eisens, und H. Fischer^) hält es für wahrscheirdich, daß es Doppelbmdungen zwischen Methingruppen und Pyrrolkernen sind, die Halogenwasserstoff, also mittelbar Wasser aufnehmen. Die Erklärung von H. Fischer ließe erwarten, daß die Farbe der Verbindungen bei den Additionen in Mitleidenschaft gezogen, nämlich abgeschwächt würde : 1) Annalen d. Chemie 3T1, 49 [1909]. 2) Zeitschr. f. physiol. Chemie 30, 384 [1900]. 3) Zeitschr. f. physiol. Chemie 6C, 165 [1910]; Chcm. Ber. 45, 1935 u. 2503 [1912]; Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 185 [1913]. *) H. Fischer, E. Bartholomäus und H. Rose, Zeitschr. f. physiol. Chemie 84, 262 [1913]. 17 c=r 'r II II II c c-c=c c= \/ \/' NH NH I c-c c=c II II II C C— c — c c= \/ ! I\/ NH OH H NH was nicht zutrifft. Nach der Betrachtung von Küster wären es un- wichtige, die komplexe Bindung nicht beeinträchtigende Gruppen, an welche Additionen stattfmden würden. Ich habe über die Beziehung zwischen Hämin und seinen Por- ph3n:-inen, namentlich über den Verlauf der Hämatoporphyrinbildung, Versuche angestellt (Kapitel III und IV), deren Ergebnisse dort er- örtert werden. Dabei hat es sich gezeigt, daß bei der Eliminierung des Eisens an Hämin zunächst zwei Moleküle Halogen Wasserstoff addiert werden und dadurch die Bindung des Eisens eine Lockerung erfährt. Erst dann ist es möglich, das Eisen abzuspalten, während aus Hämin selbst das Metall noch mit keinem Mittel abgespalten wurde. Zur Erklärung der Reaktion beim Austritt des Eisens scheint mir die Annahme begründet, daß die Gruppen, die sich durch ihr Additions- bestreben auszeichnen, mit Stickstoff atomen in Verbindung stehen, etwa nach folgendem Schema: N c c c \ c c Diese Formel für einen Teil des Häminmoleküls stimmt sehr gut zu einer merkwürdigen, aber noch unsicheren Beobachtung von 0. Pilot y und J. Stock^), die in der Form des Pikrates ein polymerisiertes, wahrscheinlich am Stickstoff äthyliertes Pyrrol, nänüich vielleicht ein bis -a-/?-Dimethyl-N-Äthylpjnrrol von der Formel: ^) Annalen d. Chemie 393, 215 [1912]; siehe aber dagegen O. Piloty und K. Wilke, Chem. Ber. 46, 1597 [1913]. 18 H H CHg-C C C C-CHg II I I II CH3 — C\ /C C\ /C — CH3 N H H N I I CH2 • CI13 CH2 • ^-113 unter den Hämopyrrolen aufgefunden haben. Daß die Äthylgruppe aus dem als Laetam vorhandenen Carboxyl und einem Kohlenstoff- atom des Kohlenstoff ünfringes hervorgeht, wie Pilot y und Stock annehmen CH =CH-C— C^^ I ^C— C-CH2-CH3 II II CH II II =CH — C\/C\ / I /C\/C — CH3 N/Xl/ NH \/ C CO j OH ist sehr unwahrscheinlich. Wenn schon das Ätioporphyrin von der Formel auffallend wasserarm erscheint, so leitet sich Hämin C33H3204N4FeCl von einer noch um zwei Wasserstoffatome ärmeren Grmidsubstanz C31H34N4 ab, welche die Annahme von Doppelbindungen mid Kohlenstoffringen erzwingt. Auf der Grundlage der angenommenen Verknüpfung von vier Pyrrolen durch die Gruppe >C-C< und der Bindung von zwei Vinylen an Stickstoffatome wird im folgen- den versucht, eine dem Verhalten bei der Oxydation, der Reduktion und der Porphyrinbildung genügende Konstitutionsformel des Hämins zu entwickeln, die in mehreren Einzelheiten unsicher und zu verbessern ist, aber für weitere Untersuchungen nützlich sein kann: 19 CH,-CH= CO2H-CH2-CH2-C CHg-C^ CH = / =CH CH^N ==C ==c >N- — c CH= c C CH Fe I Cl ■N< C = = C CHo CHn CO2H C-CH, CH, CH, Hämin CsjHsoOiNiFeCl Bei der Bildung des Hämatoporphyriiis werden sich die Brücken von den zwei Pyrrolstickstoffatomen loslösen, worauf sich die mittlere Gruppe >c=c< in >c-c<; umwandeln kann. Bei der Umwandlung des Hämatoporphyrins in Hämoporphyrin soll nach dieser Annahme die Kondensation eines Vinylrestes mit einem Kohlenstoff atom des Pyrrolkernes erfolgen, welches das Struktur- bild des Ätioporphyrins zum Ausdruck bringt. Dem möglicherweise um zwei Wasserstoffatome reicheren Mesoporphyrin käme dann die Formel des Hämoporphyrins mit Sättigung der kondensierten Vinyl- gruppe zu. Die Formel veranschaulicht, daß das Molekül des Hämins sich beim Abbau in unsymmetrischer Weise ändert, worauf mehrere Reaktionen hindeuten. Während bei der Oxydation kein Methyläthylmaleinimid auftritt, liefert^) Mesoporphyrin dieses Imid, indessen nicht mehr als ein Molekül. Da auf dem Wege vom Hämin zu den Porphyrinen Änderungen in der Konstitution vorkommen, so ist der Vorschlag von Küster^) rücht einwandfrei, Hämin und seine Derivate mit einer einheitlichen Bezeichnung auf eine scheinbar gemeinsame Grundsubstanz Hämaterin zurückzuführen. Diese Betrachtungen über die Konstitution des Hämins und Hämatoporphyrins setzen die einfache Molekulargröße dieser Ver- bindungen voraus, welche die Formehi mit 33 Atomen Kohlenstoff 1) H. Fischer und F. Meyer-Betz, Zeitschr. f. physiol. Chemie 82, 96 [1912] und W. Küster und P. Deihle, Chem. Ber. 45, 1935, 1945 [1912] und Zeitschr. f. physiol. Chemie 83, 463 [1912]. 2) Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 55 u. 190 [1913]. 20 ausdrücken. Diese Amiahme läßt die Ergebnisse der Arbeiten von Pilot y und Dormann und Fink unberücksichtigt, wonach die Molekulargewichte von Hämin und Hämatoporphyrin zu verdoppeln wären. Die betreffenden Angaben werde ich im Abschnitt über Hämato- porphyrin erörtern und meine mit der krystallisierten Tetramethyl- verbindung des Hämatoporphyrins ausgeführten Bestimmungen mit- teilen, welche die einfache Molekulargröße bestätigten. Obwohlnun Chlorophyll und Häminauf das gleiche Ätiopor- phyrin zurückgeführt worden sind, das man als eine Stamm- substanz bezeichnen kann, so darf aus den Untersuchungen über den Abbau keineswegs der Schluß einer nahen Struktur- verwandtschaft zwischen Chlorophyll und Hämin gezogen werden. Hier Magnesium, dort Eisen, hier Esterbildung mit Phytol, dort Paarung mit Globin; zu solchen, den ungleich- artigen Funktionen entsprechenden Unterschieden kommen noch Verschiedenheiten in dem eigentlichen Farbstoffkern, die erst bei tiefgreifendem Abbau verschwunden sind. Auf dem Wege vom Hämin zum Ätioporphyrin gibt es zwei Ver- wandlungen, die den Bau des Moleküls wesentlich ändern, nämlich den Übergang von Hämin zu Hämatoporphyrin und von diesem zum Hämoporphjrrin, das mit den Porphyrinen des Chlorophylls isomer ist. Auch zwischen Chlorophyll und dem Ätiophyllin, genauer zwischen Chlorophyll und den zweibasischen Phyllinen, hegen zwei das Molekül wesentlich umgestaltende Einwirkungen, die sich mit den Reaktionen des Hämins nicht in Parallele bringen lassen. Der eine Schritt ist die Umlactamisierung^) der Chlorophyllkompo- nenten, durch die ein Ringsystem aufgespalten, ein neues synthetisiert wird. Die zweite, gleichfalls erhebliche Umformung 2) des Moleküls, die weniger augenfällig stattfindet, geschieht durch die Einwirkung von Alkali bei hoher Temperatur und führt von den Chlorophyllinen zu den einfacher konstituierten Dicarbonsäuren, z. B. Rhodophyllin, oder vom Phytochlorin und Phytorhodin zu den entsprechenden Porphyrinen. Künftigen Untersuchungen fällt die Aufgabe zu, die Konstitution des Ätioporphyrins in wachtigen Einzelheiten zu erforschen, um die vorliegende Strukturannahme zu prüfen und zu verbessern und die Aufgabe, die konstitutionellen Änderungen aufzuklären, die vom Hämin und andererseits vom Chlorophyll zu den Porphyrinen führen. 1) R. Willstätter und M. Utzinger, Annalen d. Chemie 382, 129 [1911]. *) R. Willstätter, M. Fischer und L. Fors6n, XXII. Abhandlung über ChlorophyU, Annalen d. Chemie 400, 147 [1913]. 21 II. Die Stammsubstanzen der Phylline und Porphyrine aus Chlorophyll. Theoretische Einleitung. Die Decarboxylierung der Chlorophyllderivate beim Erhitzen mit methylalkoholischer Kalilauge im geschlossenen Gefäß führt nur bis zu den Monocar bonsäuren. Daim erfolgt bei gegen 250° Zersetzung unter Bildung von amorphen braunen Produkten und von Hämo- pyrrolen, und es gelingt nicht, das carboxylfreie Phyllin oder Porphjrrin so zu bilden. Wahrscheinlich dauert bei diesem Versuch das Erhitzen zu lange. Beim Erhitzen mit Verdünnungsmitteln, z. B. von Phyllo- porph3rrin mit Chinolin oder Acridin trat keine Änderung ein. De- carboxylierende Bakterien (eine Reinkultur von Bakterien, die Histidin glatt decarboxylierten, verdankte ich der Fabrik von F. Hoff mann - La Roche in Grenzach) griffen Rhodophyllin nicht an. Die Ab- spaltung des letzten Carboxyls hingegen gelingt mit der klassischen Natronkalkmethode, und zwar am besten bei kurzem Erhitzen kleiner Mengen von Phyllinen und Porphjrrinen mit Natronkalk im Reagier- rohr; man muß dabei die Temperatur treffen, bei der Kohlensäure schon abgespalten, aber die empfindliche Substanz nicht alsbald zer- setzt wird. Die Schwierigkeit liegt darin, daß das Reaktionsprodukt unterhalb seiner Bildungstemperatur schon zersetzlich ist. Natürlich kann man keine hohe Ausbeute an den sauerstoffreien Verbindungen erwarten ; ein Teil angewandte Substanz bleibt unverändert, während ein anderer Teil schon zerstört Avird. Immerhin erhielt ich eine Ausbeute von 14% der Theorie an Ätiophyllin aus Rhodophyllin und gegen 10% an der magnesiumfreien Verbindung bei ihrer Bildung aus Phylloporphyrin. Bei der Darstellung des Phyllins ist mit besonderer Vorsicht darauf zu achten, daß kein Fremdmetall, z. B. kein Eisen an die Stelle von Magnesium tritt; das Porphyrin läßt sich wohl vollständig von fremden Metallen befreien, aber nicht das Phyllin. Die carboxylfreien Verbindungen sind überhaupt sehr schw ierig zu reinigen. Infolge ihrer Indifferenz gegen Alkalien kann man wohl die sauren Beimischungen entfernen. Auch läßt sich das Ätiophyllin mit verdünnter Salzsäure, gegen die es große Beständigkeit zeigt, waschen und das Porphyrin damit nach der allgemeinen Methode für die Tren- nung der Chlorophyllderivate fraktionieren. Aber diese Verfahren waren nicht ausreichend. Dem Ätiophyllin blieb hartnäckig eine magnesiumhaltige unbeständige Substanz beigemischt, die allein durch Ausfällen mit Petroläther aus der ätherischen Lösung entfernt werden 22 konnte. Das Ätioporphyrin wurde am reinsten aus seinem krystalli- sierten Styphnat isoliert. Die Phylline spalten Kohlensäure merklich glatter ab als die Por- phyrine; es entsteht weniger Nebenprodukt mid fast kein Hämop3a'rol. Es ist daher leichter, Ätiophyllin darzustellen als Ätioporphyrin und das beste Verfahren für das carboxyKreie Porphyrin führt über das PhylUn, welches bei Einwirkung von ziemhch starker Säm-e auf seine ätherische Lösung von Magnesium befreit wird. Umgekehrt gehngt es nach der Methode von Willstätter und Forsen, das Magnesium wieder in Ätioporphyrin einzuführen, nämlich durch Einwirkung von Grignardschem Reagens. Bei dem Abbau der verschiedenen Chlorophyllderivate erhielt ich das nämliche Ätioporph}Tin, nämlich aus Phodophyllin und Pjo-ro- porphyrin dasselbe wie aus PhyUoporphjrrin. Die Annahme, daß Phyllo- und Pyrroporphyrin sich lediglich durch den Ort des Carboxyls unterscheiden, ist dadurch bewiesen worden. Das Ätiophyllin krystallisiert gut, es ist prächtig violettrot in Lösung und fluoresciert intensiv. Einige Eigenschaften sind unerwartet. Man hätte wohl vermutet, daß durch die Abspaltung des Carboxyls der basische Charakter verstärkt würde. Lidessen geht Ätioporphyrin aus Äther erst in 3proz. Salzsäure reichlich über, es erfordert also viel stärkere Säure als Phylloporphyrin (Salzsäurezahl ^j^) und Pyrro- porphyrin (Salzsäurezahl 172)- ^^^ Carboxyle bewirken also nicht eine Verminderung der basischen Eigenschaften der Porphyrine, ihr Ein- fluß scheint vielmehr abhängig zu sein von ihrer Stellung. Hiernach ist es nicht mehr unverständlich, daß die mehrbasischen Porphyi-ine aus Hämin, nämlich Hämatoporph^^in und Mesoporphyi'in, weit stärker basisch sind als die zweicarboxyligen Porphyrine aus Chlorophyll. Das Ätiophyllin ist in ätherischer (nicht aber in petrolätherischer) Lösung ziemlich widerstandsfähig gegen Mineralsäure, während Phyllo- phyllin, Cyanophyllin und andere Verbindungen der Reihe sehr leicht das Magnesium verlieren, schon bei kurzem Verweilen in ätherischer Lösung. Es zeigt sich, daß eine saure Gruppe im eigenen Molekül des Phyllins auf den Magnesiumkomplex viel leichter einwirkt als Mineralsäure. Die carboxylfreien Verbindungen sind von Wert für den weiteren Abbau, sie eröffnen dafür neue Möglichkeiten. Auch schon ihre Ana- lyse ist von Bedeutung, da sie die von Willstätter und seinen Mit- arbeitern vertretenen Ansichten über die Bindung des Magnesiums in den Phyllinen und die Zusammensetzung des aus vier Pyrrolkemen bestehenden Porphyrinmoleküls bestätigt. 23 Ätiophyllin, (3iH34N4Mg. Bildung: Rhodophyllinkalium wird sorgfältig mit der vier- bis fünffachen Menge von reinem (eisenfreiem) Natronkalk verrieben und im Reagierrohr in Portionen aus je 0,05 bis 0,1 g Kaliumsalz über einer kleinen Flamme vorsichtig aber rasch erhitzt, wobei durch ständiges Bewegen das Anhaften der Substanz an der Glaswand verhütet wird. Bei dem gleichmäßigen Erhitzen ist ein plötzlicher Farbwechsel von Hellgrau in Braun zu bemerken ; zugleich tritt etwas Hämopyrrolgeruch auf. Bei diesem Punkt ist das Erhitzen sofort zu xmterbrechen und durch Abkühlen in einer Schale mit Kupferpulver die Temperatur schnell herabzudrücken. Das erkaltete Reaktionsprodukt wurde mit etwas Wasser an- gefeuchtet und unter kurzem Erwärmen und Schütteln mit reinem (fettfreiem) Äther ausgezogen; die aus 10 g Rhodophyllinkalium er- haltenen Lösungen wurden vereinigt und durch aufeinanderfolgende Einwirkung von Alkali und Säure gereinigt. Da das Ätiophyllin keine ausgesprochenen sauren Eigenschaften aufweist, habe ich die ätherische Lösung zunächst mit reiner (zink- und kupferfreier) konzentrierter methylalkoholischer Kalilauge durchgeschüttelt. Die Lauge nahm mit brauner Farbe saure Nebenprodukte und einen Teil des Ätiophyllins auf; ohne vom Äther abzutrennen, verdünnte ich die alkalische Schicht mit Wasser, wobei amorphe Flocken ausfielen und das Phyllin wieder vollständig in Äther überging. Die Prüfung auf allfällig vorhandenes Ätioporphyrin geschah durch Schütteln mit 4proz. Salzsäure; das Phyllin ist beständig gegen sie, beigemischtes Porphyrin geht mit violetter Farbe in die Säure über. Nach dem ausgearbeiteten Verfahren entsteht indessen so gut wie kein Porphyrin. Dennoch empfiehlt es sich, die ätherische Lösung mit einigen hundert Kubikzentimetern öproz. Salzsäure etwa 10 mal tüchtig auszuschütteln, wodurch wieder braune Flocken ausgefällt werden. Zuletzt wird mit verdünntem Am- moniak alle Säure entfernt. Die bis auf 2 ccm eingedampfte Lösung erstarrte in einem Versuch zu einem krystallinischen Brei ; das Präparat ließ sich mit Äther umkrystallisieren, worin es sich spielend löste. Die Lösung A\'urde ohne Trocknung filtriert und auf 1 ccm eingeengt. Dann schied sich das Ätiophyllin in schönen blauvioletten Krystall- drusen aus, die unter dem Mikroskop tafelige und prismatische Formen zeigten und je nach der Dicke rosarot bis violett in der Durchsicht waren. Die Ausbeute an Rohprodukt betrug 0,5 bis 0,6 g, an um- krystallisierter Substanz 0,4 g. In anderen Versuchen krystallisierte das Ätiophyllin nicht aus, 24 wahrscheinlich weil es weniger rein war. Auch wurde bei längerem r^ Stehen seine anfangs blaustichig rote Lösung in Äther oder in Benzol mißfarbig. Nach dem Konzentrieren ließ sich mit Petroläther eine Beimischung ausfällen, die zwar gleich den Phyllinen fluorescierte, aber von unschöner brauner Farbe war. Sie gab mit Säure unter reichlicher Bildung amorpher Flocken ein in Äther gelbbraunes Por- phyiin. Das Nebenprodukt, selbst unbeständig, scheint die Haltbar- keit des Ätiophyllins zu beeinflussen. Es hat keine sauren Eigenschaften, ist aber sauerstoffhaltig, vielleicht hat es den Sauerstoff erst während der Operationen aufgenommen. Nach seiner Entfernung mit Hilfe von Petroläther ist das Ätiophyllin rein und auch in verdümiter ätherischer Lösung gut haltbar mit sehr schöner fuchsienroter Farbe. Bildung aus Ätioporphyrin: Die konzentrierte Lösung in trocknem Äther wird durch Magnesiummethyljodid vollständig als hellroter Niederschlag gefällt; beim Schütteln der Suspension mit primärem Phosphat entsteht die stark fluorescierende Phyllinlösmig. Analyse: Das Ätiophyllin ist dafür im Hochvakuum bei 100° ge- trocknet worden; es erlitt wie die anderen Phyllme, die durchwegs ge- bundenen Äther enthalten, einen erheblichen Gewdchts Verlust (gegen 10%). Für die I. und II. Bestimmmig diente ein Rohprodukt, für III. ein mit Petroläther gereinigtes, für IV. ein aus Äther umkrystalli- siertes Präparat. I. 0,2267 g gaben 0,6334 g COg und 0,1482 g HgO, II. 0,02412 g gaben 0,00178 g Asche (MgO), III. 0,1415 g gaben 0,3988 g COg und 0,0924 g U^O, IV. 0,00871 g gaben 0,00067 g Asche (MgO). Berechnet für CgiHg^N^Mg Gefunden I II III IV C 76,44 76,20 — 76,86 — H 7,04 7,32 — 7,31 — Mg 4,99 — 4,45 — 4,64 Die mit Petroläther ausgefällten Flocken enthielten nur 74,15% C und 6,91% H (ber. für C3iH340N4Mg: C 74,01, H 6,82); ein von dieser Beimischung nicht befreites Präparat des Ätiophjdlms, das frisch dar- gestellt zufolge der Analyse I rein gewesen, ergab nach eintägigem Stehen in benzolischer Lösung nur noch 75,23 C und 7,02 H, ein an- deres Präparat 74,83 C und 7,14 H. Beschreibung: Ätiophyllin ist in ätherischer Lösung gegen 4- bis 7proz. Salzsäure beim Durchschütteln und mehrstündigem Stehen be- ständig, also viel widerstandsfähiger als die Carbonsäuren der Phyllinreihe. Erst an 15proz. Salzsäure wird sofort ein kleiner Teil abgegeben, 25 während die ätherische Lösung noch in Farbe und Fluorescenz un- verändert bleibt. Auch beim Vermischen der ätherischen Lösung mit Eisessig verhert das Ätiophyllin nicht leicht das Magnesium. Erst nach einigem Stehen verschwindet die Fluorescenz. Ganz anders und sehr auffallend ist das Verhalten einer petrol- ätherischen Ätiophyllinlösung gegen verdünnte Säure. Schon mit 0,05 proz. Salzsäure schlägt die Farbe sofort in den Bronzeton des Ätioporphyrins um, mit noch verdünnterer Säure allerdings nicht mehr. Gegen 1- bis 3 proz. Salzsäure verhält sich Ätiophyllin in Petrol- äther nicht anders als fertiges Ätioporphyrin. Ein Teil des Porphyrins geht in Lösung, ein anderer Teil krystaUisiert als Chlorhydrat in glitzern- den langen Nadeln aus. Beim Erwärmen mit methylalkohohscher Kahlauge geht die Sub- stanz mit roter Farbe in Lösung; kocht man den Alkohol weg, so fällt sie aus und geht beim Verdünnen unverändert in Äther. Das Ätiophyllin ist in Äther und Alkohol äußerst leicht mad auch in den anderen organischen Lösungsmitteln sehr leicht löslich, mit Ausnahme von Petroläther, worin es ziemHch schwer löslich ist. Die alkoholische Lösung ist blaurot und besitzt starke Fluorescenz wie die Lösung in Äther, verdünnt zeigt sie prächtige violettrote Farbe. Beim Verdunsten der Lösung in Petroläther krystalhsiert das Phyllin in rhombenförmigen Täfelchen aus, ähnlich dem Carotin, aber noch tiefer rot. Diese Rhomben sind oft spindelförmig gerundet und neigen zur Bildung von Zwillingen und Durchwachsungsdrillingen. Beim Trocknen im Hochvakuum ändert sich die Löslichkeit nicht. Im Schmelzpunktsrohr sintert die Substanz über 160°, schmilzt un- scharf bei etwa 205° und erweist sich noch bei 250° als unverändert. Ätioporphyrin, C31H36N4. Darstellung: Die gereinigte Lösung des Ätiophyllins wurde mit 20 proz. Salzsäure durchgeschüttelt; die Zersetzung erfolgt dann augen- bhcklich mid das Porphyrin geht mit violettroter Farbe in die Säure über. Daraus wurde es durch Neutralisieren mit Ammoniak in frischen Äther übergeführt und von neuem mit 4 proz. Salzsäure extrahiert, wofür mehrmaliges Ausziehen erforderlich war. Der Äther behielt nur schwach bräunliche Farbe. Unter annäherndem Neutralisieren brachte ich das Porphyrin wieder in Äther und dampfte bis auf 10 bis 20 ccm ein; dann begann sich das Porphyrin abzuscheiden; es bildete eine schöne violettglänzende krystallinische Kruste (Ausbeute 0,6 g aus 6 g Rhodophyllinkalium ) . 26 , Zur Bildung aus Phyllo- (und Pyrro- oder Rhodo-) Porphyrin woirde die imiig verriebene Mischung mit dem Natronkalk ebenso kurz aber höher erhitzt als bei dem Phyllin, bis plötzlich heftige Entwicklung von Dämpfen eintrat. Nach dem Anfeuchten und Ausziehen mit Äther habe ich die vereinigten Lösungen aus zahlreichen kleinen Portionen mit 1 proz. Salzsäure viermal gewaschen. Dabei wird ein in geringer Menge auftretendes, stark basisches krystallisierbares Nebenprodukt entfernt, das mit leuchtend roter Farbe in die Säure geht. Sodann \\Tirde der Äther mit 10 proz. Ammoniak öfters ausgeschüttelt und dadurch das Ammoniumsalz einer Säure in Flocken niedergeschlagen, die schwächer basisch ist als Phyllo- und Pyrro j)orphyrin. Wird das Ätioporphyrin nun isoliert, so ist es nicht frei von Mineralbestandteilen, deshalb führte ich es mindestens einmal aus dem Äther in 10 proz. Salzsäure über, wobei ein wenig metallhaltiges Produkt im Äther liinter bleibt. Dann ätherte ich lediglich durch Verdünnen wieder aus und ließ die Substanz, die in reinem Zustand schwer löslich ist, aus der mäßig konzentrierten Ätherlösung krystalhsieren ; sie bildete krystallini- sche Aggregate. Die Ausbeute betrug 6 bis 10% vom Ausgangsmaterial. Analyse: Für die I. Bestimmung hat ein aus Ätiophyllin er- haltenes und mittels des schönen styphninsauren Salzes gereinigtes Präparat gedient, für die anderen Bestimmungen aus Phylloporphyrin dargestelltes und aus ätherischer Lösung ausgeschiedenes Ätioporph3Arin. Die Präparate waren aschefrei; ihr Gewichtsverlust beim Erhitzen im Hochvakuum war gering. I. 0,1080 g gaben 0,3187 g COg und 0,0747 g H2O , IL 0,00679 g gaben 0,01999 g COg und 0,00465 gHaO (nach Pregl), III. 0,00476 g gaben 0,01400 g CO2 und 0,00348 gHaO (nach Pregl), IV. 0,00670 g gaben 0,725 ccm Stickgas bei 22° und 727 mm Druck (nach Pregl). Berechnet für CgiHggN^ Gefunden I II III IV C 80,11 80,48 80,29 80,21 — H 7,86 7,74 7,66 8,18 — N 12,09 _ _ _ 11,96 Beschreibung: Die Salzsäurezahl des Porphyrins ist 3, seine Ver- teilungszahl^) für 3 proz. Salzsäure 40. Das Ätioporphyrin bildet ein Pulver, das ähnliche Farbe zeigt wie Alizarin auf Chrombeize und das bei ungefähr 280° schmilzt. Das Porphyrin ist in Alkohol m der Kälte 1) Siehe R. Willstätter, M. Fischer und L. Fors^n, XXII. Abhandlung über Chlorophyll, Amialen d. Chemie 400, 147 [1913]. 27 wenig, viel mehr, aber doch noch ziemHch schwer, beim Kochen löshch. Die Lösmig ist braunrot, von etwas mehr roter Nuance als die ätherische und fluoresciert, viel schwächer als die PhyUine, stärker als Pyrro- porphyrin. In Eisessig ist es in der Wärme beträchtlich, in Aceton leicht löslich. In Ameisensäure löst es sich spielend mit prächtig blau- stichig roter Farbe. Beim Kochen mit methylalkoholischer Kalilauge bleibt die Substanz unverändert, mit Dimethylaminobenzaldehyd reagiert die salzsaure Lösung nicht. Mit Schwermetallsalzen bildet das Ätioporphyrin charakteristische Komplex Verbindungen. Die Eisessiglösung wird beim Erwärmen mit Zinkacetat rein rot, mit Kupferacetat rotviolett, beim Überführen in Äther gleichfalls rot. Das Kupferderivat widersteht der Einwirkung von konzentrierter Salzsäure, die Zinkverbindung wird von verdünnter Mineralsäure wie Ätiophyllin gespalten. Mit Pikrinsäure, Platinchlorwasserstoffsäure und anderen Säuren bildet das Ätioporph3rrin schöne Salze. Das Pikrat wird aus Äther in roten Flocken gefällt, bei langsamer Ausscheidung bildet es schöne rote Prismen mit domatischer Begrenzung. Mit ätherischem Gold- chlorid entsteht eine rot violette krystallinische Fällung. Das Chlorhydrat krystallisiert in langen olivbraunen Nadeln, wenn man die ätherische Porphyi'inlösung langsam mit chlorwasserstoff- haltigem Äther versetzt. Styphninsaures Salz, C3iIl3gN4 • CgHgOgNg . Die ätherische Lö- sung des Ätioporphyrins zeigt mit Styphninsäure einen Farbum- schlag von Braunrot in Blaurot und gibt einen roten flockigen Nieder- sclilag. Aus sehr verdünnter Lösung krystallisiert das Styphnat in prächtigen, leuchtend roten Prismen, die oft gedrehte Aggregate bilden. Es ist in heißem Alkohol leicht, in kaltem und in Äther schwer löslich und läßt sich aus diesem umlcrystallisieren, durch Petroläther wird es vollständig gefällt. Das Salz schmilzt bei 170° nach vorangegangenem Sintern. Das Analysenpräparat war nicht ganz frei von überschüssiger Styphninsäure . 0,1693 g gaben 0,3782 g CO2 und 0,0785 g HgO. Berechnet für C37H39O8N7 Gefunden C 62,58 60,92 H 5,54 5,19 Äbsorptionsspektra . Ätiophyllin: Das Absorptionsspektrum ist sehr ähnlich dem von PyrrophyUin, namentlich von umlo-ystallisiertem. Zu den charakte- 28 ristischen Absorptionsbändem in der gelben und grünen Region tritt noch ein weniger intensives, eigentümlich geripptes Band in Blau. Das Spektrum weist in der sichtbaren Region außer drei schwachen Streifen im Orange die zwei Hauptbänder in Gelb und Grün, ein schwächeres Band beim Übergang von Grün in Blau und das im Blau und Indigo blau hegende geghederte Band auf. 0,0488 g in 1 1 Äther (Viooo Mol in 10 1). Schicht in mm 10 20 40 Band I 646 / 640 646 . 640 / 636 Band II 622 / 619 622 / 619 Band III — 614 / 610 614 / 610 Band IV 583 — 572 585 — 572 586 — 570 / Band V 550/548 — 538/532 559 • 550 — 531 • 527 560 • 555 — 526 • 523 Band VI 504 / 491 507 • 487 508 •• • 486 Band VII — 471/ 458 -454/ 447 ••445/ 472. 467/460 ••455/449 •■ 445/ End- absorption 422 — 430 — 434 — Reihenfolge nach der Intensität: Endabsorption, V, IV, VI, VII, I, II, III. Ätioporphyrin: Beim Austritt von Magnesium wird das Spek- trum in der gelben und grünen Region aufgehellt, während die Ab- sorption in Blau verstärkt wird. Ätioporphyrin zeigt ein kompliziertes Spektrum, ähnlich dem Pyrroporph3T:'in, mit vier starken Bändern, wovon eins im Orange, ein eigentümlich gegliedertes in der gelbgrünen Region, das nächste in Grün, das vierte, stärkste und besonders scharfe in Blau liegt; dazu kommt noch die bedeutende Absorption im Violett. 0,0464 g in 11 Äther (Viooo Mol in 10 1). Schicht in mm 10 20 80 Band I 649 • 643 Band II Band III 624 620 612 / 609 624 — 619 / 613 • 609 1633/626 — 618 -.609 Band IV 598 / 593 598 / 593 598 . • 593 / Band V Band VI 580 . 572 568 •• . 565 / 556 581 .. . 572 . 569 564 / 556 1 588 • 582 — 563 • • 556 Band VII 533/530-. 525- -523. 518 536/531 522-. 518 545 . 538 — 519 Band VIII 505 — 479 507—479 514 — 475 . • . 463 • End- absorption 427 — 435 — 452 — Reihenfolge nach der Intensität: Endabsorption, VIII, VIT, IT, VI, V, III, IV, I. 29 in. Zwischenprodukte der Hämatoporphyrinbildung. Theoretische Einleitung. Es ist noch nicht gelungen und bietet ein wichtiges Ziel für künftige Versuche, dem Hämin das Eisen zu entziehen ohne irgendeine weitere Änderung, also die Reaktion auszuführen, die so leicht vom Chloro- phyll zum Phäophytin führt, mit keinem anderen Eingriff als dem Ersatz des Magnesiums durch Wasserstoff, also nach der Gleichung: CggEg^O^N^FeCl + 2 HCl = FeClg + C,,R,,0,N,. Bekannthch enthält das beim Austritt von Metall entstehende Hämato- porphyrm sechs Sauerstoffatome gemäß der bisher angenommenen Formel C34H38O6N4 und der abgeänderten C33H38O6N4. Alle Forscher, deren eindringende und mühevolle Untersuchungen in den letzten Jahren die Kemitnis vom Blutfarbstoff vertieft haben, William Küster, Oskar Piloty und Hans Fischer, sind der Frage nähergetreten, ob bei der Einwirkung von Bromwasserstoff auf Hämin zunächst Addition von Halogenwasserstoff und weiterhin Ersatz der Halogenatome durch Hydroxyl erfolgt oder ob diese Re- aktion ohne Bildung von Zwischenprodukten verläuft. Die Anschauungen darüber sind verschieden. 0. Piloty^) findet, daß die Bildung des Hämatoporphyrins ohne konstitutionelle Änderung, also ohne Addition von Halogenwasserstoff vor sich geht, und daß neben dem Austritt des Eisens nur noch die Hydrolyse von zwei Lactamgruppen erfolge. H. Fischer, E. Bartholomäus und H. Röse^) berichten über einen erfolglosen Versuch, bei der Abspaltung des Eisens aus Hämin mit Hilfe von Eisessig-Chlorwasserstoff ein chlorhaltiges Zwischen- produkt nachzuweisen. Dennoch vermuten diese eine solche Zwischen- stufe, aber sie schließen aus ihrer Vergänglichkeit, daß nicht an Vinyl- gruppen primär die Addition von Halogenwasserstoff erfolge, sondern eher an a -ständige Methingruppen. Auch W. Küster^) hat das Auftreten von halogenhaltigen Zwischen- produkten dieser Reaktion geprüft und er hat vor kurzem, ohne solche zu isolieren, einen Beweis für ihre Bildung erbracht. Die Auflösung des Hämins in Bromwasserstoff -Eisessig haben nämlich Küster und Deihle abgedampft und mit Methylalkohol erwärmt; so entsteht ein 1) Annalen d. Chemie 311, 314 [1910]. 2) Zeitschr. f. physiol. Chemie 84, 262 [1913]. 3) Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 51 [1913]. 30 Tetramethylderivat des Hämatoporphyrins, eine Verbindung, die zu- gleich Äther und Ester dieser Dioxysäure ist. Ich habe die Einwirkung von Halogenwasserstoff auf Häniin gleich- falls untersucht und die unbekannten Zwischenprodukte der Ent- eisenung unter verschiedenen Bedingungen isoliert, mit wässeriger Bromwasserstoff säure, mit Bromwasserstoff-Eisessig, mit flüssigem Bromwasserstoff und mit flüssigem Chlorwasserstoff. Die bei der Re- aktion mit Bromwasserstoff säure erhaltenen Additionsprodukte smd: C33H340,N,FeBr3 C33H3504N4FeBr, CasHg^O^N.Br, Diese Verbindungen liefern durch Hydrolyse Hämatoporphyrin, das ich nach zahlreichen Bildungsweisen in einheithchem und schön krystallisiertem Zustand erhielt, während es bisher als freie Säure nur amorph bekannt war. Zwei neue, ebenfalls krystallisierende Porphyrine, für die ich die Bezeichnung Hämino- und Hämidoporphyrin vorschlage, entstehen bei der Hydrolyse der Chlorwasserstoffadditionsprodukte. Sie sind dem Hämatoporph3a'in nahe verwandt, aber durch ihre ba- sischen Eigenschaften und ihr Verhalten in der Hitze von ihm unter- schieden. Für die Untersuchung dieser eisenfreien Hämmderivate, zu denen noch einige einfachere Porphyrine hinzukommen, die Willstätter imd Forsen beim Abbau mit alkoholischer Kalilauge erhielten, fand ich die Methode unentbehrlich, die zur Bestimmung und Trenniuig von Chlorophyllderivaten von Willstätter und Mieg^) geschaffen wurde. Diese beruht auf der ungewöhnlichen Differenzierung der basischen Eigenschaften dieser Verbindmigen, welche sich darin zeigt, daß sich das Verhältnis ihrer Verteilung zwischen Äther und ver- dünnter Salzsäure mit der Säure konzentration sehr stark ändert. Da- her lassen sich die Chlorophyll- und Häminderivate kennzeichnen und auf ihre Reinheit prüfen durch die Konzentration der Salzsäure (Salz- säurezahl), welche erforderlich ist, um die Substanzen aus Äther reich- lich auszuziehen, oder genauer durch quantitative Bestimmung der Verteilung zwischen Salzsäure und Äther (Verteilungszahl)-). So oft auch auf die analytische und präparative Bedeutung dieser Methode aufmerksam gemacht wurde, ist sie doch leider bisher in *) Untersuchungen über Chlorophyll I, Annalen d. Chemie 350, 1 [1906]. 2) Siehe R. Willstätter und A. Stoll, Untersuchungen über Chlorophyll, Methoden und Ergebnisse. Berhn 1913 (Verlag von J. Springer). 31 keinem Falle zur Prüfung der Einheitlichkeit von Häminderivaten, namentlich von Hämatoporphyrin und Mesoporphjrrin, herangezogen worden. Salzsäurezahl von Hämatoporphjrrin : Yio ,, ,, Hämatoporphyrin- dimethyläther : 1 „ ,, Tetramethylverbindg. d. HämatoiDorphyrins: 3 „ ,, Hämoporphyrin : ^j^; Verteilungszahl: 23 „ ,, Mesoporphyrin : IY2; Verteiliuigszahl : 11 „ ,, Ätioporphyrin: 3; Verteilungszahl: 43. Nicht die Isolierung der halogenhaltigen Zwischenprodukte bei der Bildung von Hämatoporph;yT:'in war das Ziel dieser Versuche; die im folgenden Kapitel beschriebene Untersuchung ist von der Frage ver- anlaßt und geleitet worden, ob die Addition von Halogen Wasserstoff bei der Bildung von Hämatoporphyrin einen wesentHchen Zusammen- hang mit dem Austritt des Eisens hat. Ist es eine zufällige Erscheinung, daß sich einige reaktionsfähige Stellen in erster Linie den für die Enteisenung angewandten Reagenzien darbieten und sich durch Addition absättigen? Das ist die Frage der Forscher, deren Arbeiten bisher die Additionsreaktion des Hämins be- handelt haben. Die Konstitutionsformel von Küster sucht in einigen ungesättigten Gruppen, die eigentlich für die Konstitution des Farb- stoffs belanglos erscheinen, den ersten Angriffspunkt der Halogen- wasserstoffe. Oder ist es die notwendige Vorbedingung für den Austritt des Eisens, daß sein komplexer Zustand zuerst gelockert wird durch eine Änderung in den Bindungsverhältnissen der beteiligten Stickstoff- atome ? Es ist nach allen Beobachtungen überhaupt noch nicht gelungen, vom Hämin das Eisen abzuspalten. In den untersuchten FäUen ist nicht Hämin enteisent worden, sondern Additionsprodukte desselben. In diesen ist also das Eisen lockerer gebunden. Läßt man Halogen- wasserstoff unter solchen Bedingungen einwirken, unter denen es sich nicht addiert, unter denen eher Dissoziation der Additionsprodukte erfolgt, so wird kein Eisen abgespalten. Ich erhitzte z. B. Hämin 48 Stunden lang in einem Strom von Chlorwasserstoff bei 100°. Die Löslichkeits Verhältnisse, die Reaktion mit Schwefelsäure und die Zusammensetzung, wie die folgende 32 Analyse des erhitzten Präparates zeigt, erwiesen das Hämin als unverändert. 0,2085 g gaben 0,4709 g COg und 0,0941 g H2O. Gefunden C 61,91 61,60 H 5,04 5,05 Berechnet für C33H3204N4reCl Wenn die Addition und die Lockerung der komplexen Bindung des Eisens Hand in Hand geht, so scheint mir die Aiuiahme richtig, daß die reagierenden Stellen an Stickstoffatome gebundene Kohlen- stoffatome sind, daß also in zwei Pjrrrolkernen des Hämins Brücken vom Stickstoff zu emem Ringkohlenstoffatom führen, die bei den Additionen gesprengt werden: CH,-C — ^C CH = CH-N c =c c= =c N-CH = CH C / c CHg-C^ CHBr = CH-C= =C >NH =C \ c— C-CH = CHBr HN< C / c Unter diesen Verhältnissen verändert die Anlagerung von Halogen- wasserstoff, von Schwefelsäure oder von Wasser die Bindungsweise zweier Stickstoffgruppen und infolgedessen ihre Wirkung auf den Eisenkomplex. Die Auflockerung desselben kann in zwei konstitutio- nellen Veränderungen liegen. Es ist möglich, daß die sauren Imino- gruppen der Pyrrole weniger als die zuvor angenommenen tertiären Stickstoff atome für die komplexe Bindung des Metalls wirksam sind, oder die Verminderung, aber nicht Aufhebung, der Wirkung dieser beiden Stickstoffatome kann die Folge einer Verschiebung von Doppel- bindungen sein, welche der aus einer Brücke hervorgegangenen Seiten- kette zwei Wasserstoffatome zuführt und die Konstitution zweier P3Trolkeme verändert^). Diese beiden Annahmen, zwischen denen eine ^) Vielleicht erklärt die besondere Anordnung der Bindungen in den Pyrrol- kemen der oberen Hälfte von Formel II, daß die Porphyrine trotz einiger freier Stellen nicht mit Dimethylaminobenzaldehyd u. a. reagieren. 33 Entscheidung noch nicht mögHch ist, finden ihren Ausdruck in folgen- den Strukturformehl für Hämatoporphyrin. Die unsymmetrische (II) halte ich für wahrscheinlicher, da die Hydroxyle des Hämatoporphyrins ungleich reagieren. I CH3-C = CH HC-C-CH = CH-OH I >NH NH< I OH-CH = CH-C=C C=CH >c— — c< C02H-CH2-CH2-C = C C = C— CHg-CHa-COjH I >NH NH< I CHß — C = C C==C — CI13 I I CI13 dHg II CH3-C-CH HC-C-CH = CH-OH II >N N< 1 OH-CH2-CH2-C-C C-CH >c c< C02H-CH2-CH2-C = C C^C-CHa-CHa-COaH I >NH NH< I CH3-C=C C=C-CH3 I 1 CH3 CXI3 Hämatoporpbyrin CS3H38O6N4 Die verwickelten Verhältnisse bei der Alkylierung des Hämato- porphyrins, die Methylierung in den alkoholischen Hydro xylen durch Methylalkohol und Chlorwasserstoff, die schon von Nencki und Zaleski^) festgestellt worden ist, lassen sich an Hand dieser Formeln erklären, nach welchen das Hämatoporphyrin mit den Oxymethylen- verbindungen zu vergleichen ist. Auch stehen damit (nämlich mit Formel II) die sauren Eigenschaften von Hämato- und Häminoporphyrin in Einklang; diese zweibasischen Säuren absorbieren nämlich drei Mole- küle Ammoniak, während Hämo- und Mesoporphyrin (wie alle zwei- carboxyligen Porphyrine des Chlorophylls) nur zwei Mole Ammoniak aufnehmen 2). ^) Nenckis gesammelte Werke II, 756. 2) H. Fischer, E. Bartholomäus und H. Rose (Zeitschr. f. physiol. Chemie 84, 271 [1913]) beschreiben eine wichtige Eigenschaft des Porphyrinogens ; bei der Titration unter Verwendung von Phenolphthalein als Indicator ist es neutral. 34 Einwirkung wässeriger Bromwasserstoffsäure. Von wässeriger Bromwasserstoffsäure wird Hämin in ein schön krystallisierendes Dihydrobromid verwandelt, das bei weiterer Ein- wirkung der Säure Hämatoporphyrin liefert. Mit Bromwasserstoff säure vom spez. Gewicht 1,49 reagiert Hämin auch bei mehrtägigem Schütteln nicht, mit bei 0° gesättigter Brom- wasserstoffsäure hingegen verwandelt es sich allmählich in Krystalle des Oxydationsproduktes, die allein bei Anwendung von sehr viel Reagens im Laufe einiger Tage luiter Verlust des Eisens in Lösung gehen. Um Hämatoporphyrin zu bilden, braucht man diese Lösung nur mit Wasser zu verdünnen, worauf das eisenfreie Dihydrobromid der Hydrolyse unterliegt. Zur Isolierung des Hämindihydrobromides ist es zweckmäßig, eine Säure vom spez. Gewicht 1,78 (ca. 66% von Kahl- baum) anzuwenden. Ich schüttelte 5 g Hämin mit 200 g solcher Bromwasserstoffsäure in einer Stöpself lasche eine Stunde lang und ließ über Nacht stehen. Die Säure war dann intensiv blaurot, da schon etwa Va ^er Substanz das Eisen verloren hatte. Der ungelöste Teil ist umgewandelt; war das angewendete Hämin gepulvert, so ist die Neubildung der schönen, glitzernden Krystalle von Dihydrobromid augenfällig. Um es abzu- filtrieren, verdümite ich die Flüssigkeit mit Eisessig, die Krystalle wurden an der Pumpe mit Eisessig und mit Wasser gewaschen und im Exsiccator neben Ätzkali zur Gewichtskonstanz getrocknet. Die Ausbeute betrug 3,5 g. Außer der Addition ist die Umwandlung der Gruppe ^FeCl in \FeBr erfolgt. 0,2299g gaben 0,1491 g AgBr (nach Carius), 0,1747 g gaben 0,0167 g Asche (Fe^O^). Berechnet für C33H3404N4FeBr3 Gefunden Br 28,34 27,60 Fe 6,60 6,69 Daraus ist zu schließen, daß Porphyrinogen zwei stark basische Gruppen, also Dihydropyrrole enthält. Da bei der Reduktion über Porphyrinogen hinaus jedoch fast nur Pyrrole auftreten, so handelt es sich dabei um eine hydrolytische Spaltung, die in ihrer Wirkung auf die Dihydropyrrole oxydativ ist: HC=CH HC=CH HC=CH I )NH -> I )NH -> I )NH H,C-C, H,C-C-H HC=CH 'i 'C- OH 35 Das Bromid krystallisiert sehr ähnlich dem Hämin in großen, schief abgeschnittenen Prismen, die lebhaften Glanz und schwarzblaue Farbe zeigen und deren Pulver dunkelblau ist, schöner blau als das von Hämin. Im Gegensatz zu letzterem ist das Additionsprodukt in Äther leicht löslich, namenthch beim Schütteln mit Äther und etwas Wasser oder sehr verdünnter Säure. Auch in Alkohol löst es sich sehr leicht mit intensiv rotbrauner Farbe, in dieser Lösung tritt rasch Esterbildung ein. In Eisessig lösen sich die Krystalle reichlich, aber langsam. Cha- rakteristisch ist die Lösung in konzentrierter Schwefelsäure, nämlich schön blaurot, während Hämin sich darin weit langsamer und mit grünlichbraunroter Farbe löst. Das Dihydrobromid verliert im Vakuum der Gaedepumpe bei 105° zwei Moleküle Brom Wasserstoff. I. 0,2265 g gaben 0,0698 g AgBr (nach Carius), II. 0,2044 g gaben 0,0617 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3204N4FeBr Gefunden I II Br 11,68" 12,70 12,85 Die Substanz wird dadurch dem Hämin wieder sehr ähnlich. Sie zeigt die Schwerlöslichkeit in allen Solvenzien und färbt konzentrierte Schwefelsäure grünlichrot an. Aber das erhitzte Bromid gleicht nicht gutem, sondern verdorbenem Hämin, es löst sich nicht mehr klar in Pyridm und läßt sich nicht aus kochsalzhaltigem Eisessig umkrystalli- sieren. Hämin selbst scheint eben längeres Erhitzen bei 105° auch nicht zu ertragen, wenn es schon dabei seine Zusammensetzimg nicht ändert. Das Dihydrobromid wird von einem großen Überschuß bei 0° ge- sättigter Bromwasserstoffsäure in einer Viertelstunde gelöst und ent- eisent, träger von der Säure 1,78. 2 g Hydrobromid ließ ich unter zeitweisem Schütteln mit 200 g wässeriger Brom Wasserstoff säure (1,78) drei Tage lang stehen; dann verdümite ich die Lösung mit dem gleichen Volumen Wasser und filtrierte von unversehrter Eisen Verbindung ab, die noch ^/^ der an- gewandten Menge ausmachte. Um das eisenfreie Bromid vollständig zu Hämatoporphyrin zu hydrolysieren, ließ ich das Filtrat einige Stunden stehen. Dann fügte ich unter weiterem Verdünnen und ziem- lich genauem Neutralisieren das Porphyrin in drei Liter Äther über. Beim Einengen auf Y^o des Volumens fielen daraus 0,25 g einheitliches Hämatoporphyrin (Salzsäurezahl 0,1) als schweres Krystallmehl aus, in länglichen, an den Ecken gerundeten Täfelchen von lebhaftem Glanz (Analyse I des Hämatoporphyrins) . 36 Einwirkung von Eisessig-Bromwasserstoffsäure. a) Trihydrobromid des Hämins, C33H3504N4FeBr4 . Bromwasserstoff-Eisessig bewirkt rasclier und schon bei niedrigerer Konzentration als wässerige Bromwasserstoffsäure die Enteisenung des Hämins. Wendet man das Reagens in einer etwas zu geringen Kon- zentration an, so bleibt die Einwirkung bei einem Zwischenprodukt stehen, das nach seiner Zusammensetzung C33H3504N4FeBr4 durch Addition von drei Molekülen Brom Wasserstoff gebildet ist. Es sind verschiedene Annahmen möglich, um diese Formel zu erklären; am wahrscheinlichsten ist es mir, daß Hämin wie bei der oben beschrie- benen Verbmdung zwei Moleküle Bromwasserstoff addiert hat und daß durch ein drittes die Bindung des Eisens zur Hälfte gelöst wor- den ist: c c C C N-Fe-N + ^^^ = N-Fe HN / 1 \ / /\ \ =C Br C = =C Br Br C = 25 g gepulvertes Hämin wurde mit 640 g der zur Hämatoporphyrin- bildung etwas zu verdümiten Eisessig-Bromwasserstoff säure 1,40 an der Maschine geschüttelt und fünf Tage lang stehen gelassen. In dieser Zeit waren 10 bis 11 g Hämin in Lösung gegangen und enteisent; der größere Teil lag als dunkles Pulver scheinbar unangegriffen am Boden. Dieses war aber nach Zusammensetzung und Verhalten verändert. Ich verdüimte, um zu filtrieren, die Säure mit demselben Volumen Eisessig und isolierte nach dem Waschen mit Alkohol und Äther 18 g ungelösten Anteil, ein braunrotes Pulver, das unter dem Mikroskop aus korodierten häminähnlichen Krystallen bestand. Für die Analyse wurde das Präparat bei gewöhnlicher Temperatur getrocknet. 0,2491 g gaben 0,2094 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3504N4FeBr4 Gefunden Br 34,49 35,77 Im Hochvakuum bei 105° erlitt die Substanz einen Gewichtsverlust von 10,6% (ber. für 1 Mol HBr: 8,5%); sie entsprach dann annähernd der Zusammensetzung C33H3404N4FeBr3 und zeigte nun ähnliche Eigen- schaften wie das oben beschriebene Dihydrobromid nach seinem Er- hitzen auf 105°. 37 Das Trihydrobromid gibt mit konzentrierter Schwefelsäure eine prächtig blaurote Lösung, und es löst sich in Alkohol leicht mit intensiv braunroter Farbe; in Äther ist es hingegen unlöslich. Das Additionsprodukt wird von Eisessig-Bromwasserstoff in Hämato- porphyrin übergeführt, sogar, allerdings träge, von der Säure 1,40. Ich schüttelte mit 200 g derselben 7 g Bromid acht Stunden lang und ließ einige Tage stehen. Beim Eingießen in 1 1 Wasser gewann ich 5 g der Eisen Verbindung unverändert wieder; die verdünnte Lösung blieb zur Beendigung der Hydrolyse fünf Stunden stehen, dann wurde durch Abstumpfen der Säure mit Natriumacetat das Porphyrin in amorphem Zustand ausgefällt. Ich löste es sogleich in 200 ccm Alkohol wieder auf und brachte es daraus in 4 1 Äther. Aus der mit destilliertem Wasser gründlich gewaschenen Lösung fielen nach dem Einengen auf 400 ccm 1,2 g Hämatoporphyrin in schöner Form aus, als Aggregat von deutlich krystallinischer Struktur (Analyse II und X des Hämatoporphyrins) . b) Dibromhydrat des Hämatoporphyrin-Bromwasserstoff - esters, C33H3604N4Br2 ♦ 2 HBr. Sobald Hämin in Eisessig-Bromwasserstoff aufgelöst ist, läßt sich durch Äther das bromwasserstoffsaure Salz einer eisenfreien Verbin- dung fällen und von Eisenbromid trennen. Sie ist durch Addition zweier Moleküle Bromwasserstoff an die reaktionsfähigen Stellen des Hämins gebildet. Zwei von ihren Bromatomen unterliegen bei gelinder Behandlung mit Säure in der Kälte der Hydrolyse, die zum Hämato- porphyrin führt. Die beiden alkoholischen Hydroxyle desselben sind also mit Brom Wasserstoff verestert. Ich schüttelte 3 g grobe Häminkrystalle mit 75 g Eisessig-Brom- wasserstoff vom spez. Gewicht 1,41 (bei 0° bestimmt) in einer Stöpsel- flasche während eines Tages und filtrierte die dunkelrote Lösung durch Talk; auf der Filtrierschicht bemerkte ich nichts Ungelöstes. Beim Eingießen des Filtrates in 2 1 trockenen Äthers fällt das Hydro- bromid in hellroten Flocken aus; nur wenn der Eisessig-Brom Wasser- stoff Wasser enthielt oder der Äther feucht war, entstand eine sirupöse Fällung. Der Niederschlag enthält noch etwas Eisensalz, er wird gründlich mit trocknem Äther gewaschen, dann gibt eine Probe keine Asche mehr. Das Salz ist hygroskopisch; nach dem Trocknen beträgt die Ausbeute 4 g, sie entspricht der Theorie. Für die Analyse reinigte ich die Substanz durch Aufnehmen mit Aceton, worin sie leicht löslich ist, und Fällen mit Äther. 38 0,1993 g gaben 0,1770 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3804N4Br4 Gefunden Br 36,57 37,79 Im Hochvakuum bei 105° erleidet die Verbindung einen Gewichts- verlust von 18% (ber. für 2 HBr: 18%); sie weist dann die Zusammen- setzung der freien Dicarbonsäure auf, aber die Substanz ist verdorben wie erhitztes Hämatoporphyrin. I. 0,1711 g gaben 0,0986g AgBr (nach Carius), II. 0,1846 g gaben 0,1036 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3604N4Br2 Gefunden I II Br 22,45 24,52 23,88 Die Tetrabromverbindung ist auch in Alkohol leicht löslich mit blauroter, in Eisessig mit grünlichroter Farbe, noch mehr grünstichig ist die Lösung in Chloroform. Sie wird sehr leicht hydrolysiert ; man braucht sie nur in etwas Wasser aufzulösen und die rotviolette Lösung unter vorsichtigem Ab- stumpfen mit Natriumbicarbonat auszuäthern, um durch die Salz- säurezahl Yio ^^s gebildete einheitliche Hämatoporphyrin nachzu- weisen. Bei der Gewimiung des Hämatoporphyrins erfolgt diese Re- aktion nach dem Verdümien der Auflösung von Hämin in Eisessig- Brom Wasserstoff, wenn man die Flüssigkeit einige Zeit stehen läßt. Die basischen Eigenschaften der freien bromhaltigen Säiu-e sind viel geringer; wird sie in Aceton aufgelöst und durch Abstumpfen des Salzhalogenwasserstoffs mit wasserfreiem Natriumcarbonat in Äther übergeführt, so findet man die Salzsäurezahl höher als 3. Übereinstimmend mit der ungleichen Reaktionsfähigkeit der beiden Hydroxyle des Hämatoporphyrins, worauf ich später zu sprechen komme, fand ich auch an den Bromatomen dieses Bromwasserstoff- esters einen Unterschied in der Beweglichkeit. Bei gelinder Einwirkung von Alkaliacetat auf das beschriebene Bromid reagiert nämlich nur ein Bromatom, und zwar wird es wahrscheinlich gegen die Gruppe CH3COO — ausgetauscht unter Bildung der Acetylverbindung eines primären Bromwasserstof festers von Hämatoporphyrin. Versetzt man im Reagierglas die Lösung des Bromides C33H3804N4Br4 in Eisessig mit Äther und dann mit einem Krystall von Natriumacetat, 80 schlägt die Farbe rasch von Grün in Braunrot um. Dieselbe Reaktion läßt sich mit der Auflösung von Hämin in Bromwasserstoff-Eisessig ausführen; anstatt zu verdünnen und nach einigem Stehen das Por- 39 ph}T"in zu fällen, braucht man nur zuerst mit Alkaliacetat abzustumpfen und dann zu verdünnen. Ich vermischte die Auflösung von 7 g Hämin in 200 g Bromwasserstoff-Eisessig mit demselben Volumen Eisessig, filtrierte und trug unter Rühren 100 g krystallisiertes Natriumacetat ein; dabei ändert sich die Nuance der Flüssigkeit von bräunlichem Rot zu Violettrot. Bei Zusatz von Wasser fiel ein braunrotes Pulver aus (9 g). 0,2179 g gaben 0,0604 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3504N4Br • CH3CO2 Gefunden Br 11,58 11,80 Beim Erhitzen im Hochvakuum auf 105° wurden von dem aus Äther krystallisierten Präparat 11,5 und 10,4% des Gewichts verloren (ber. für 1 CH3CO2H: 8,6%; vergleiche das Verhalten des Monoacetyl- hämatoporphyrins). Der Bromgehalt stieg dabei auf 12,6 und 12,9%. Die Monobromverbindung krystallisiert prächtig aus ätherischer Lö- sung, wenn man das frisch dargestellte Präparat mit absolutem Alkohol aufnimmt, in viel Äther einträgt und nach dem Wegwaschen des Alkohols einengt. Ich erhielt große, in der Durchsicht rubinrote Doppelpyramiden. Bei langem Stehen in verdümiter Salzsäure wird die Substanz zu Hämatoporphyrin hydrolysiert. Einwirkung von flüssigem Bromwasserstoff. Durch Behandeln mit flüssigem Bromwasserstoff wird Hamm bei gewöhnlicher Temperatur glatt enteisent; die entstehende Bromverbin- dung läßt sich (anders als es bei Anwendung von Chlorwasserstoff der Fall ist) vom abgespaltenen Eisensalz leicht trennen. Ein Einschlußrohr wurde mit 5 g Häminkrystallen beschickt und darin durch Kühlen mit flüssiger Luft 10 bis 15 g mit CaBrg getrock- netes Bromwasserstoff gas verdichtet. Die Einleitungsröhre läßt man, damit sie durch den krystallisierenden Bromwasserstoff nicht verstopft wird, etwa 1 cm über dem Dewargefäß enden. Nach dem Zuschmelzen der Röhre und Erwärmen auf Zimmertemperatur geht das Hämin mit grünlichvioletter Farbe klar in Lösung. Nach eintägigem Stehen kühlte ich wieder mit Kohlensäure- Äther, um die Röhre zu öffnen. Das Brom Wasserstoff gas wurde unter Vermeidung der Feuchtigkeits- anziehung bei gewöhnlicher Temperatur, am Ende im Vakuum ver- jagt; dabei hinterblieb ein metallglänzendes, zerfließliches Produkt von violetter Farbe (10,3 g). Durch mehrmaliges gründliches Verreiben mit Äther habe ich das Eisenbromid vollständig daraus entfernt. Die 40 Substanz war dann nicht mehr hygroskopisch, sie bildete eine spröde und glänzende, in der Durchsicht violette bis rote blätterige Masse, die keine Eo-ystallformen zeigte. 0,2264 g gaben 0,2172 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3904N4Br5 Gefunden Br 41,85 40,83 Das Salz ist unlöslich in Äther, leicht löslich in den Alkoholen und Aceton; man kann daher das Rohprodukt vom Eisenbromid gut trennen durch wiederholtes Auflösen in Aceton und Fällen mit Äther. Das Pentabromid stimmt im Verhalten mit der aus Eisessig-Brom- wasserstoff gefällten Tetrabromverbindung überein; mit ihm sind einige Umwandlungen, die bei dem Tetrabromid nicht erwähnt oder nur angedeutet wurden, genauer untersucht worden. Wenn es auch nicht entschieden ist, ob die Verbindmig das Salz eines Dihydrobromids mit drei Molen Bromwasserstoff oder das Salz eines Trihydrobromids mit zwei Molen Bromwasserstoff ist, so sind ihre Reaktionen doch ein- fach die des sekundären Brom wasserstof festers von Hämin. Stumpft man den Bromwasserstoff des Salzes bis zum Verschwinden des grünlichen Tones der Acetonlösung ab, so entsteht eine Tribrom- verbindung. Ich löste 1 g Pentabromid in 50 ccm Aceton und schüttelte mit etwas wasserfreiem Natriumcarbonat; aus dem Filtrat wurde mit Petroläther ein rot violettes Pulver gefällt. 0,2210 g gaben 0,3981 g COg und 0,1024 g HgO . Berechnet für C33H3704N4Br3 Gefunden C 49,93 49,13 H 4,70 5,19 Das Abstumpfen des Bromwasserstoffs führt bei Gegenwart von Äther weiter zur Bildung einer ätherlöslichen Verbindung, die nur zwei Bromatome enthält. Ich nahm 1 g eisenfreies Pentabromid in 20 ccm Aceton auf und fällte es mit 100 ccm trocknem Äther in feiner Verteilung wieder aus. Beim Schütteln mit etwas wasserfreiem Natrium- carbonat entstand in ^4 Stunde eine klare rotbraune Lösung, die fil- triert und für die Analyse sofort mit niedrig siedendem Petroläther in Flocken gefällt wurde (0,6 g). Die entstandene Verbindung ist sehr zersetzlich ; beim Verdunsten der Aceton-Äther-Lösung bei tiefer Tem- peratur unter Anwendung einer mit flüssiger Luft gekühlten Vorlage oder bei raschem Abdampfen auf dem Wasserbade nimmt die Flüssig-'^' keit wieder grünliche Farbe an, was auf Abspaltung von an Kohlenstoff gebundenen Bromwasserstoff und Salzbildung hindeutet. 41 Einmal isoliert, ist das Dibromid nicht mehr leicht löslich in Äther, hingegen in Alkohol und Aceton. 2,5proz. Salzsäure löst es sehr gut mit violetter Farbe unter rascher Bildung von Hämatoporphyrin. 0,1990 g gaben 0,1007 g AgBr (nach Carius). Berechnet für C33H3604N4Br2 Gefunden Br 22,44 22,09 Umwandlung in Hämatoporphyrin. Das aus Aceton mit Äther umgefällte Pentabromid (5 g) habe ich unter gelindem Erwärmen in 20proz. Salzsäure (1 1) gelöst und von dunkeln Flocken abfiltriert. Die Hydrolyse war sogleich beendet; aus der Säure führte ich das Produkt, welches kein Brom mehr enthielt, unter fast vollständigem Neutralisieren mit Ammoniak in 15 1 Äther über und dampfte die Lösung bis auf 1 1 ein. Nun schied sich das Hämatoporphyrin als schönes Krystallmehl aus (1,2 g), worin sehr oft eine typische Form zu beobachten war: an beiden Enden abgerundete länghche Blättchen (Analyse III des Hämatoporphyrins). Dimethyläther des Hämatoporphyrins. Vom eisenfreien Pentabromid löste ich im Silbertiegel 1 g in 50 ccm konzentrierter methylalkoholischer Kalilauge unter gelindem Erwärmen und brachte aus der prächtig roten Flüssigkeit durch Verdünnen und Ansäuern die Substanz in Äther. Nach dem Wegwaschen des Holz- geistes und Einengen krystallisierte die Dimethoxyverbindung in ein- heitlichen geraden Prismen und Nadeln (siehe Analyse I des Dimethyl- äthers). Dirne thyläther-Dimethylester. Der Ester der Dimethoxyverbindung entstand durch Einwirkung von Methylalkohol bei Zimmertemperatur auf das Pentabromid. 2 g davon ließ ich mit 100 ccm Methylalkohol drei Tage lang stehen, bis die ganze Menge ihre sauren Eigenschaften verloren hatte. Dann führte ich den Ester in Äther über und engte nach dem Waschen mit ver- dünnter Lauge und mit viel Wasser bis auf wenige Kubikzentimeter ein. Die sehr leicht lösliche Tetramethyl Verbindung (1,1 g) krystalli- sierte in großen, glänzenden Doppelpyramiden aus; im Schmelzpunkt 163°, in der Salzsäurezahl 3 und in der Zusammensetzung stimmte sie mit einem aus Hämatoporphyrin gebildeten Präparat überein (siehe Analyse I des Tetramethylderivates). 42 Bei der Einwirkung von flüssigem Chlorwasserstoff auf Hämin und darauffolgende Behandlung mit Methylalkohol entsteht eine andere Methyl Verbindung, die im folgenden beschrieben wird; zu demselben Dimethyläther-Dimethylester kam ich indessen, wenn ich zuerst Brom- wasserstoff, darni flüssigen Chlorwasserstoff einwirken und die Halogen - Verbindung mit Methylalkohol umsetzen ließ (Analyse II des Tetra- methylderivates). Einwirkung von flüssigem Chlorwasserstoff. Flüssiger Chlorwasserstoff reagiert mit dem Hämin schon bei so tiefer Temperatur, daß man im offenen Gefäß damit arbeiten kann. Die Einwirkung liefert ungleich zusammengesetzte und verschieden reagierende Produkte, je nachdem sie im offenen Rohre beim Schmelz- punkt des Chlorwasserstoffs oder im geschlossenen Rohre bei Zimmer- temperatur vorgenommen wird. Die entstandenen Chloride waren unter keinen Umständen durch gewöhnliche Lösungsmittel vom Eisenchlorid zu trennen, z. B. durch Fällen aus Aceton mit Äther, übrigens auch nicht durch erneute Behandlung mit einem Gemisch gleicher Volumina von Eisessig und flüssiger Chlorwasserstoffsäure im Einschlußrohr. Aber das Eisen ist nur noch ganz locker gebunden; wenn man auf die mit flüssigem Chlorwasserstoff gebildeten Produkte Wasser, Alkohol, Säuren oder Alkalien in der Kälte einwirken läßt, so entstehen sogleich eisenfreie Verbindungen. Das Eisen substituiert also nicht mehr das Porphjrrin, sondern Eisenchlorid ist an die Chlorwasserstoffverbindvmgen addiert. Ich ließ im offenen Rohr unter Vermeidung von Feuchtigkeitszutritt flüssigen Chlorwasserstoff zu Häminkrystallen fließen; er wirkte augen- blicklich ein und gab eine blaurote Lösung. Dann woirde in einigen Minuten der Chlorwasserstoff verdampft und ein spröder, hygrosko- pischer, glänzend violetter Rückstand (6,2 aus 5 g) erhalten. Nach dem Umfallen betrug der Eisengehalt noch 4,2 bis 4,7%. Umgefälltes Präparat: 0,1822 g gaben 0,1663 g AgCl (nach Carius). Berechnet für C33H36N404FeCl5 Gefunden Cl 22,57 22,58 Fe 7,11 — Dieses Chlorid behandelte ich bei gewöhnlicher Temperatur mit Methylalkohol; es dauerte eine Woche, bis die Esterbildung fast voll- ständig war. Dabei entstand eine Dimethylverbindung (gefunden OCH3: 9,9 und 11,0%), die aus Äther in glänzenden, braunen, rhombenförmigen 43 Blät teilen krystallisierte. Sie war mit keinem Methylderivat des Hämato- porplijn'ins identisch, nämlich viel schwächer basisch als diese. Zumeist führte ich die Behandlung des Hämins mit wasserfreier Salzsäure im geschlossenen Rohre aus, um die eigentümlichen Por- phyrine zu untersuchen, zu welchen die Hydrolyse der so entstehen- den Chlorwasserstoffverbindungen führt. Diese Porpliyrine (Hämino- porphyrin und Hämidoporphyrin) sind vom bekannten Hämato- porphyrin und seinen Derivaten verschieden, doch fand ich bei ihnen schon einige Übergänge zu Hämatoporphyrin. Im folgenden Kapitel sollen diese Verbindungen beschrieben werden, ohne daß es mir schon möglich wäre, zu erklären, wodurch der verschiedene Reaktions verlauf bei Anwendung von Chlorwasserstoff und Brom Wasserstoff bedingt ist. Auch der Chlorwasserstoff ist einesteils an ungesättigte Stellen addiert, anderseits sättigt er die basischen Gruppen ab; hingegen wirkt selbst wasserfreie Salzsäure nicht auf die Carboxyle ein. Um über die Mög- lichkeit der Bildung von Säurechloriden Anhaltspunkte zu gewinnen, habe ich eine größere Zahl von Carbonsäuren, darunter auch Phyllo- porphyrin, mit flüssigem Chlorwasserstoff im geschlossenen Rohre be- handelt, aber unverändert wiedergewonnen. Hämatoporphyrin reagiert nur mit seinen beiden alkoholischen Hydroxylen. Auch die Lactam- gruppen von Glykokollanhydrid widerstanden dem Reagens. Ich beschicke die Einschlußröhre mit je 5 g Häminkrystallen und kondensiere darin etwa die doppelte Menge Chlorwasserstoff unter Kühlung mit flüssiger Luft und vermeide Feuchtigkeitszutritt. Während wässerige Salzsäure, auch bei tiefer Temperatur gesättigt, und Chlor- wasserstoff-Eisessig bei gewöhnlicher Temperatur kein Lösungsmittel für Hämin ist, geht dieses in der wasserfreien Säure sofort mit prächtig blauroter Farbe in Lösung; sie zeigt nicht das grünliche Tingieren wie die Bromwasserstoff säure. Die Röhren werden zugeschmolzen — man muß wegen der Explosionsgefahr vorsichtig mit ihnen umgehen — und nach etwa einem Tag wieder geöffnet, indem man sie, entweder nur mit Kohlensäure-Äther oder zuerst damit und dann mit flüssiger Luft abkülilt^). Der Chlorwasserstoff wird bei gewöhnhcher Tem- peratur verdunstet, am Ende unter vermindertem Druck; zu starkes Schäumen läßt sich vermeiden, indem man die Röhre in ein leeres Dewargefäß stellt. Der Rückstand (7 g) ist eine hygroskopische, metall- glänzende blätterige Masse von violetter Farbe. 1) Die mit Chlorwasserstoff beschickten Röhren unmittelbar mit flüssiger Liift abzukühlen, ist gefährUch. •V 44 Von verdünnter Säure wird die Substanz unter gleichzeitigem Ver- lust des Eisens hydrolytisch gespalten; beim Behandeln mit methyl- alkoholischer Kalilauge nimmt sie zwei Methoxyle auf und liefert den auch aus dem Bromid erhaltenen Dimethyläther des Hämatoporphyrins (siehe bei diesem Analyse V). Vergebens versuchte ich, durch Umfallen z. B. aus Aceton mit Äther das Piäparat von Eisenchlorid zu befreien. Das Hydrochlorid fällt in hellroten, zerfließlichen Flocken wieder aus, die ein ziegel- farbenes Pulver bilden, die Mutterlauge enthält nur eine geringe Menge Eisen. Die Analyse ergibt viel weniger Eisen als ein Atom für C33; die untenstehende Formel gibt nur einen Anhaltspunkt für die aufgenom- mene Salzsäure. Rohprodukt I. 0,1141 g gaben 0,0080 g Asche (FegOg), II. 0,2145 g verbrauchten 44,42 ccm n/250- ThiosuKat (Säureveraschung nach Neu mann), Imal umgefällt III. 0,1959 g gaben 0,2102 g AgCl (nach Carius), 2mal umgefällt IV. 0,1802 g gaben 0,1778 g AgCl (nach Carius). Berechnet für CggHg-O^N^FeCle Gefunden I II III IV Cl 25,89 — — 26,54 24,41 Fe 6,79 4,90 4,79 — — H. Fischer^) hat vor kurzem mitgeteilt (meine Versuche über die Hämatoporphyrinbildung waren beim Erscheinen jener Arbeit schon beendet), daß mit Eisessig-Chlorwasserstoff bei 100° Hämin gelöst werde. Ein chlorhaltiges Zwischenprodukt wurde nicht erhalten, da- gegen Hämatoporphyrin in amorphem Zustand; nur das Chlorhydrat war krystallisiert wie schon bei Nencki und Sieber^). Ich bin über- zeugt, daß dennoch als Reaktionsprodukt eine chlorhaltige Z\Wschen- stufe vorlag und daß es nur nicht gelungen ist, sie vom Eisensalz zu trennen. Bei der zur Entfernung des Eisens vorgenommenen Behand- lung mit Natronlauge wird die Hydrolyse des Chlorwasserstoffadditions- produktes erfolgt sein. Die Mittel, mit denen das Eisen auch aus diesen Chlorverbindungen entfernt werden kann, sind Bromwasserstofflösungen und reiner Brom- wasserstoff. Das eisenhaltige Produkt löst sich sehr leicht in Eisessig- Bromwasserstoff (1,41); durch Eingießen in Äther entsteht sogleich ein eisenfreier Niederschlag. Ich schmolz das Produkt der Reaktion 1) Zeitschr. f. physiol. Chemie 84, 262, 282 [1913]. 2) Monatshefte f. Chemie 9, 115 [1888]. 45 mit flüssigem Chlorwasserstoff ferner mit flüssigem Bromwasserstoff in Röhren ein; in der übHchen Weise isoliert und mit Äther behandelt, gab das Halogenid keine Asche mehr. Es enthielt nun Chlor und Brom und stimmte in seinen Reaktionen mit den oben beschriebenen Bro- miden überein. Beim Auflösen in Methylalkohol und viertägigem Stehen entstand dann die Tetramethylverbindung des Hämatoporphyrins (1,2 g aus 2 g eisenhaltigem Chlorid), das m schönen Pyramiden kry- stallisierte (Analyse III des Methylderivates). Von den Umwandlungsprodukten des eisenhaltigen Chlorids soll hier nur vergleichsweise die Methyl verbindimg angeführt werden, die beim Auflösen des Rohproduktes (5 g) in Methylalkohol (100 ccm) entstand. In diesem Falle war schon in einem Tage die Esterbildung vollständig, eine Probe gegen verdürmte Natronlauge indifferent. Ich führte die Verbindung in Äther über und erhielt schon bei mäßigem Einengen eine Krystallisation langer, dünner, netzartig verfilzter Nadeln von brauner Farbe in der Durchsicht. Sie sind in Äther leicht löslich, aber erheblich schwerer wie die Pjo^amiden des schon beschriebenen Tetramethylderivates. In der Salzsäurezahl 3 stimmen sie mit letzterem überein, auch der Schmelzpunkt ist ganz ähnlich: 165°, nach längerem vorangehendem Sintern. Es liegt gleichfalls eine Tetramethyl Verbin- dung vor, aber sie ist anders zusammengesetzt als die erste. Ihre Ver- seifung gibt den Dimethyläther des Hämatoporphyrins (Analyse III und IV der Dimethoxysäure). 0,1775 g gaben 0,2347 g AgJ (nach Zeisel), 0,2090 g gaben 0,5062 g COg und 0,1263 g HgO. Berechnet für Cg^HgoOgN^ Gefunden C 65,45 — 66,05 H 7,43 — 6,76 OCH3 18,29 17,46 — lY. Die Porphyrine mit mehr als vier Sauerstoffatomen (Gruppe des Hämatoporphyrins). Darstellung in amorphem Zustand. M. Nencki und N. Sieber^) haben die Bildung des Hämato- porphyrins durch Einwirkung von Bromwasserstoff-Eisessig auf Hämin bei Wasserbadtemperatur beschrieben. Nencki und J. Zaleski^) ^) Monatshefte f. Chemie 9, 115 [1888]; Nenckis gesammelte Werke II, 74. 2) Zeitschr. f. physiol. Chemie 30, 384, 423 [1900]; Nenckis Werke II, 753. 46 haben die Darstellung verbessert, ihre Angaben sind bis heute nur in geringen Einzelheiten abgeändert worden. Nach ihrer Vorschrift arbeitet man bei gewöhnlicher Temperatur mit Bromwasserstoff-Eis- essig (bei 10° gesättigt von Kahlbaum käufhch), zweckmäßig in kleinen Portionen von Hämin; die Einwirkung dauert 3 bis 4 Stunden, beim Verdümien mit Wasser luid mehrstündigem Stehen soU nur ein kleiner Bodensatz ausfallen, von dem man abfiltriert. 0. Pilot y^) hat den Verlauf der Hämatoporphyrinbildung unter- sucht und Angaben über die Methode veröffentlicht; er verwendet bei 0° gesättigten Eisessig-Bromwasserstoff, nach etwa sechstägiger Be- handlung wird die Flüssigkeit mit Wasser verdümit luid ohne weiteres Stehenlassen Hämatoporphyrin ausgefällt, und zwar durch Zusatz von Natriumacetat in der Form eines Ferrisalzes. Pilot y bemerkt dazu: „Es ist ims auf keine Weise gelungen, ein bromhaltiges Zwischen- produkt bei der Hämatoporphyrinbildung zu isolieren. Und es ist äußerst unwahrscheinlich, daß unter den milden Bedingungen, wie wir sie oben geschildert haben, an Kohlenstoff gebundenes Brom quantitativ durch Hydro xyl ersetzt werde." Nach den letzten Angaben von W. Küster^) soll umkrystallisiertes Hämin in 10 Portionen von 0,5 g in 100 g Eisessig-Bromwasserstoff im Laufe von 5 Tagen unter möglichstem Ausschluß von Luftfeuchtig- keit eingetragen werden. Nach dem Verdünnen mit Wasser läßt dieser Autor 5 Stunden lang stehen, versetzt mit Natronlauge bis zur schwach sauren Reaktion und fällt mit Natriumacetat das Hämato- porph3T:in vollständig aus. Für den wichtigsten Umstand bei der Gewinnung des Hämato- porphyrins halte ich die geeignete Konzentration des Eisessig-Brom- wasserstoffs. Die von Kahlbaum käufliche Säure schwankt in ihrem Bromwasserstoffgehalt erheblich, manchmal eignet sie sich zum Lösen des Hämins, manchmal nicht. Zumeist fand ich im Handel eine Säure vom spez. Gewicht 1,40 (bei 0° bestimmt) ; sie löst Hämin sehr schlecht, sie verwandelt es hauptsächlich in die beschriebene Verbindung C33H3504N4FeBr4 . Sättigt man den Eisessig-Bromwasserstoff bei 0°, so löst das Reagens wieder auffallend schlecht, auch hier entsteht Additionsprodukt. Die geeignete Konzentration ist 1,41 (bei 0° be- 1) Annalen d. Chemie sn, 314, 351 [1910]. 2) W. Küster und P. Deihle, Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 51, 60 [1913]; Chem. Ber. 45, 1941 [1912]. 47 stimmt), dami braucht man Hämin nicht zu pulvern, nicht mit kleinen Portionen zu arbeiten, nicht langsam einzutragen und nicht tagelang stehen zu lassen. Eine Avichtige, bis jetzt zu wenig hervorgehobene Phase in der Umwandlung von Hämin in Hämatoporphyrin ist das Stehenlassen der mit Wasser verdünnten Bromwasserstoff -Eisessiglösung. Dabei er- folgt nämlich die Einführung der Hydroxyle an Stelle der Bromatome des addierten Halogen Wasserstoffs. Man kann zwar diese Hydrolyse überspringen und sie durch längeres Waschen des Niederschlages auf dem Filter oder durch Behandeln mit verdünnter Natronlauge nach- holen, das ist aber für die Darstellung eines reinen Präparates nicht zu empfehlen. Zur Prüfung der Präparate auf Reinheit und Einheitlichkeit war mir hier die Methode der Bestimmung der Salzsäurezahl nach den Angaben von Willstätter und Mieg^) unentbehrlich. Die ätherische Lösung von Hämatoporphyrin gibt an 0,03 proz. Salzsäure Spuren, an Säure von 0,1 bis 0,15 etwa zwei Drittel, an 0,4 proz. bei einmaligem Durchschütteln fast die ganze Menge ab. Wenn ich die nach nach- stehendem Verfahren erhaltenen Rohprodukte in Fraktionen zerlege, so stimmen sie in der Verteilung zwischen Salzsäure und Äther überein. Halogenhaltige und andere unreine Präparate enthalten schwach- basische Anteile und lassen sich durch die Fraktionierung mit Salz- säure reinigen. Ich trug z. B. 36 g Häminkrystalle auf einmal in eine Stöpselflasche mit 900 g Eisessig-Brom Wasserstoff (1,41) ein und schüttelte eine Viertelstunde lang. Dann ging beim Stehen in 7 Stunden der Farb- stoff klar in Lösung. Die Menge des Eisessig- Brom Wasserstoffs läßt sich etwas vermindern ; 4 g wurden schon in 75 g Eisessig-Bromwasser- stoff in 24 Stunden (an einem Sommertag) vollständig gelöst. (Nach Küster werden 20, nach Pilot y etwa 32 Gewichtsteile vom Reagens verwendet.) Die Auflösung aus 36 g wurde in 5 1 Wasser eingetragen und durch eine dünne Talkschicht von wenig kömigen Partikeln abfiltriert. Die Flüssigkeit blieb 3 Stunden stehen, ehe ich sie mit konzentrierter Na- triumacetatlösung fällte. Das Porphyrin schied sich in braun violetten Flocken aus, die bei gewöhnlicher Temperatur getrocknet wurden. Die Ausbeute an diesem (eisenhaltigen) Produkt betrug 34 g. Durch Auf- lösen in Natronlauge, Filtrieren vom Eisenhydroxyd und Ansäuern mit Essigsäure wurde es aschefrei. ^) Untersuchungen über Chlorophyll I, Annalen d. Chemie 350, 1 [1906]. 48 Darstellung von krystallisiertem Hämatoporphyrin. Nach dem Umfallen des Hämatoj^orphyrins aus verdünnter Natron- lauge mit Essigsäure saugte ich die flocldge Fällung auf Koliertuch ab und verdrängte die Mutterlauge mit Wasser. Dann löste ich das noch feuchte Präparat aus 10 g Hämin in 1 1 Alkohol und trug die Lö- sung in 25 1 Äther ein, die auf fünf 7-1-Scheidetrichter verteilt waren. Der Alkohol wurde weggewaschen, indem ich durch jeden Scheide- trichter etwa 20 Minuten lang am Brunnen Wasser durchfließen ließ. Dabei fiel allerdings etwas flockiges Calciumsalz aus, das ich sammelte, um es mit Säure zu zersetzen und das entbundene Porphyrin zur Hauptmenge zurückzubringen. Die ätherische Lösung wurde mit Natriumsulfat getrocloiet und auf 1 1 eingeengt. Bei diesem Volumen beginnt schon in der Wärme das Hämatoporphyrin auszufallen. Ich ließ nun die Ätherlösung bei gewöhnlicher Temperatur stehen und er- hielt das Porphyrin als glänzende violette Krystallisation , die aus schönen gerundeten, in der Durchsicht rotbraunen Blättchen bestand. Der Betrag des auskrystallisierten Anteils war 4,5 g, diese Ausbeute würde sich leicht noch erhöhen lassen. Li krystallisiertem Zustand habe ich Hämatoporphyrin auch aus den verschiedenen Zwischenprodukten der Enteiseniuig mit Brom- wasserstoff sowie bei der Hydrolyse seines Esters erhalten. Analyse. Für die Analyse sind die krystallisierten Präparate im Vakuum- exsiccator getrocknet worden, die Werte weisen beträchtliche Schwan- kungen auf, infolge eines kleinen Wassergehaltes, den man leider nicht ohne Erhitzen entfernen kann.i) Sie stimmen aber durch- wegs besser für die Formel mit C33 als für C34. Dasselbe gilt von den Analysen des freien Hämatoporphyrins in amorphem Zustand und des krystallisierten Chlorhydrates, die Nencki und Sieber^) ver- öffentlicht haben. Chlorhydrat: nach Nencki und Sieber H. Fischer^) C 59^80 59J9 51^57 59,50 60,64 H 6,16 5,89 6,29 6,08 6,48 ^) Siehe den Gewichtsverhist von HäraatoporphjTin bei 105° und Hochvakuum. 2) Nenckis gesammelte Werke 11, 78. ^) H. Fischer, E. Bartholomäus und H. Rose, Zeitschr. f. physiol. Chemie 84, 281 [1913]. 49 Berechnet für Cg^H^oOeN^Clg CggH^oOeN^Cla j C 60,81 60,07 \ H 5,96 6,12 Freies Porphyrin: , nach Nencki und Sieber H.Fischer W. Küster i) J C 66^84 67,16 ^ö'^S 66^5 67,20 68,63 ' H 6,32 6,56 6,21 6,53 6,33 6,15 ! Berechnet für C34H38O6N4 CggEggOßN^ C 68,19 67,54 ; H 6,40 6,53 j I. Kjyst. Präp. aus C33H3404N4FeBr3 j 0,2142 g gaben 0,5241 g CO2 und 0,1260 g HgO ' II. Kryst. Präp. aus C33H3504N4FeBr4 0,1936 g gaben 0,4732 g COg und 0,1134 g HgO , III. Kryst. Präp. aus C33H3904N4Br5 : 0,2178 g gaben 0,5359 g COg und 0,1288 g HgO ' \ IV. Kryst. Präp., aus Aceton umgefällt 1 0,2462 g gaben 0,6030 g COg und 0,1448 g H2O ' V. Amorph. Präp. aus Dimethylester mit Alkali ] 0,2149 g gaben 0,5297 g COg und 0,1298 g HgO 1 VI. Kryst. Präp. aus Dimethylester mit Säure I 0,2532 g gaben 0,6226 g COg und 0,1475 g HgO j VII. Kryst. Präp. aus HäminoporphjTin mit wässeriger HBr 0,1996 g gaben 0,4914 g COg und 0,1184 g HgO VIII. Kryst. Präp. von der Verseif ung des Esters aus Häminoporph. ; 0,2215 g gaben 0,5459 g COg und 0,1322 g H2O j Gefunden I II III IV V VI VII VIII ' C 66,73 66,60 67,09 66,80 67,47 67,04 67,14 67,22 ] H 6,58 6,55 6,62 6,58 6,78 6,52 6,64 6,68 \ Im Hochvakuum bei 105° verliert Hämatoporphyrin Wasser; bei ver- | schiedenen Darstellungen fand ich Gewichtsverluste von 5,6 und 5,07% i (berechnet für 1 Mol HgO: 3,0%); die Analyse stimmt dann für eme '^ Verbindung mit fünf Sauerstoffatomen. j IX. Kryst. Präp. aus Hämin mit wässeriger HBr 0,1962 g gaben 0,5021 g CO2 und 0,1131 g HgO X. Kryst. Präp. aus C33H3504N4Br4 j 0,2180 g gaben 0,5562 g CO2 und 0,1209 g HgO I 1) Chem. Ber. 45, 1941 [1912]. ^33^36^5^ 4 Gefunden IX X 69,68 69,79 69,58 6,39 6,45 6,21 50 Berechnet für C34H36O5N4 C 70,31 H 6,25 Als ich bei 105° an der Quecksilberpumpe das Trocknungskölbchen (unter Zwischenschaltung einer mit Blattgold gefüllten Röhre) mit einer durch flüssige Luft gekühlten Vorlage verband, gab das Hämato- porphyrin noch ein weiteres Molekül Wasser ab (Gewichtsverlust 7,5 und 5,9%) ; seine Zusammensetzung entsprach dann einer Formel mit vier Sauerstoffatomen. Die in der Vorlage kondensierte Flüssigkeit habe ich mittels der Elementaranalyse untersucht; sie war fast reines Wasser und enthielt nur eine Spur organische Substanz. Alle erhitzten Präparate von Hämatoporphjn^in waren gänzlich verdorben, schwach basisch, unlöslich, unkrystallisierbar. Bei dem Versuch, sie wieder in Äther überzuführen, war die Hauptmenge un- löslich, ein kleiner Anteil, der in Äther gebracht werden konnte, ließ sich erst mit 2- bis 3proz. Salzsäure ausschütteln und ging in diese mit grünstichig roter anstatt violetter Farbe. Die Carboxyle sind an dieser Veränderung unbeteiligt, das Verhalten gegen Ammoniak ist nach der Trocknung dasselbe wie zuvor. In trockenem Ammoniakgas nimmt Hämatoporphyrin merk- würdigerweise [ebenso wie in wässerigem Ammoniak nach der Be- obachtung von W. Küster^)] drei Moleküle NH3 auf, die schon im nicht evakuierten Exsiccator langsam aber vollständig wieder ab- gegeben werden. Gefunden mit exsiccatortrockenem Präparat 7,1 und 7,5%, mit dem bei 105° getrockneten 7,1 und 7,2%, berechnet für drei NH3: 8,7%. Da also weder Anhydrid- noch Lactonbildung stattgefunden hat, so ist allein von den alkoholischen Hydroxylen des HämatoporphjTins Wasser abgespalten worden und das gebildete Produkt hat sich poly- merisiert. W. Küster^) hat in seinen letzten Untersuchungen mitgeteilt, daß HämatoporphjTin durch verdünnte Schwefelsäure in einen sowohl in Säure wie in Alkali unlöslichen, sehr resistenten Körper übergefülirt und daß es schon durch Aceton bei gewöhnlicher Temperatur ver- ändert werde, nämlich durch intramolekulare Ätherbildmig Wasser verliere. Bei diesen Angaben ist leider das Verhalten des Hämato- porphyrins in der Hitze nicht berücksichtigt worden. Die von Aceton 1) Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 63 [1913]. 2) Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 60 und Chem. Ber. 45, 1942. 51 scheinbar veränderten Präparate AAoirden für die Analyse bei 120° ge- trocknet und stimmten demnach für eine Formel mit fünf Sauerstoff- atomen. Ich habe die Einwirkung von Aceton nach den Angaben von Küster wiederholt. Das aus Acetonlösung zurückgewonnene und im Exsiccator getrocknete Präparat war nach allen Eigenschaften und nach der oben angeführten Analyse IV unverändert. Das Chlorhydrat stellte ich durch Auflösen des Hämatoporphyrins in mäßig warmer 3proz. Salzsäure dar; man hat eben Zeit, die Lösung zu filtrieren, dami scheidet sich rasch die ganze Menge des Salzes in Nadeln aus, die in der Durchsicht unter dem Mikroskop olivgrün er- scheinen, aber ein schön rotes lichtempfindliches Pulver geben. Für die Analyse diente das Salz exsiccatortrocken, im Vakuum und in der Wärme ließ es sich nicht trocknen, da es Chlorwasserstoff verhert. Chlorhydrat aus krystallisiertem Präparat der beschriebenen Dar- stellung 0,1826 g gaben 0,4060 g CO2 und 0,1002 g HgO. Gefunden C 60,64 H 6,14 Beschreibung. In krystallisiertem Zustand ist Hämatoporphyrin haltbar; ein auf- bewahrtes Präparat war nach einem ^/^ Jahr unversehrt, was am besten mit der Salzsäurezahl beobachtet wird. Das krystaUisierte Hämatoporphyrin ist in Äther schwer löslich ^ ebenso in Alkohol und Methylalkohol, etwas mehr in absolutem Alkohol ; Chloroform färbt es gar nicht an. In der Wärme löst es sich in Alkohol auch nur träge; während das amorphe Präparat in absolutem Alkohol leicht löslich ist. Aceton löst beträchtlich, Eisessig leicht mit prächtig violetter Farbe; bei kurzem Kochen oder Erwärmen erfolgt Acety- lierung, dabei wird der blaue Ton der Flüssigkeit abgeschwächt, zugleich ändert sich die Salzsäurezahl des Porphyrins von 0,1 in 1. In verdüimter Schwefelsäure löst sich die Substanz rasch mit violetter Farbe, hingegen in konzentrierter mit stark grünstichigem Rot. Beim Verdünnen fällt das Porphyrin verdorben in ätherunlöslichen Flocken aus. In konzen- trierter Salzsäure tritt eine solche Veränderung nicht ein; schon in 3proz. Salzsäure löst sich Hämatoporphyrin leicht, in 0,5proz. langsam. Flüssiger Chlorwasserstoff wirkt bei gewöhnlicher Temperatur auf die alkoholischen Hydroxyle des Hämatoporphyrins ein, während im offenen Rohr, also bei sehr tiefer Temperatur, nur das Chlorhydrat 52 entsteht. Ich ließ das Porphyrin mit wasserfreier Salzsäure im Ein- schlußrohr zwei Tage stehen. Nach dem Verjagen des Chlorwasserstoffs war der metallisch glänzende, violette Rückstand in Aceton leicht lös- lich, während das Chlorhydrat des Hämatoporphyrins schwer löslich ist. Ich nahm das Reaktionsprodirkt mit Aceton auf, fällte es fein ver- teilt mit Äther und schüttelte die ätherische Suspension mit viel wasser- freiem Natriumcarbonat unter Zusatz eines Tropfens Wasser Icräftig durch. Die aus ihrem Salz entbundene chlorierte Säure ging mit brauner Farbe in Äther und wurde daraus mit Petroläther in dunkelbraunen Flocken gefällt. Salzsäurezahl ungefähr 3. I. Präparat aus Hämatoporphyrin 0,1282 g gaben 0,0591 g AgCl (nach Carius), II. Präparat aus Monoacetylhämatoporphyrin 0,1132 g gaben 0,0518 g AgCl (nach Carius). Berechnet für C33H3g04N4Cl2 Gefunden I II a 11,38 11,40 11,32 Bei einem Versuch ließ ich auf das Chlorhydrat des chlorierten Porphjrins Methylalkohol einwirken. Nach eintägigem Stehen bei Zimmertemperatur war die Esterifizierung vollständig. Der Äther- ester wurde aus ätherischer Lösung in prachtvollen Krystallen er- halten, die nach der Analyse und der Salzsäurezahl 3 mit der Tetra- methylverbindung des Hämatoporphyrins identisch waren (siehe Ana- lyse VI dieser Verbindung). Absorptionsspektrum. Mit Präparaten von zweifelhafter Reinheit ist das Spektrum des Hämatoporphyrins häufig untersucht worden^), zumeist in saurer oder in alkalischer Lösung. Unter solchen Bedingungen ist das Spektrum aber wesentlich abhängig von den Erscheinungen der Dissoziation in den salzsauren Lösungen. In den Untersuchungen von Willstätter und Pfannen stiel 2) und Fritzsche^) ist dies durch den Vergleich der Chlorhydrate von Hämatoporphyrin und anderen Porphyrinen in Alkohol mit und oline Überschuß von Chlorwasserstoff gezeigt worden. ^) Die Angaben der Literatur sind sorgfältig in H. Kaysers Handbuch der Spektroskopie Bd. IV, 129 [1908] und ferner in den „Beiträgen zur Photograpliie der Blutspektra" von E. Rost, F. Franz und R. Heise (Arbeiten a. d. Kaiser!. Gesundheitsamt 32, 223, 290 [1909]) zusammengestellt worden; zur Ergänzung ist auf die Messung von Willstätter und Pfannen stiel hinzuweisen. 2) Annalen d. Chemie 358, 262 [1907]. 3) Annalen d. Chemie 3TI, 116 [1909]. ■ . V« 53 Das Spektrum des freien Hämatoporphyrins in Äther haben E. Seh unk und L. Marchlewski^), ohne Messungen mitzuteilen, mit dem von Phylloporphyrin vergUchen. Das krystalhsiert erhaltene freie Hämatoporphyrin hat mir in ätherischer Lösung für die folgenden Messungen des Absorptions- spektrums gedient, die ich mit dem Löweschen Gitterspektroskop mit Wellenlängeschraube (der Firma Carl Zeiß) ausgeführt habe. Wenn man von einem schwachen dünnen Streifen (II) im Orange absieht, besteht das Spektrum einer mittleren Schicht in der sicht- baren Region aus vier Absorptionsbändern, einem sehr schmalen, scharfen und dunklen (I) im Orange gegen Rot hin, einem schmalen, etwas weniger dunklen Streifen (III) beim Beginn von Grün, dem ein sehr breiter, die gelbe Region ausfüllender Schatten vorgelagert ist, imd zwei starken Bändern im Grün und beim Übergang von Grün in Blau. Das letztere (V) ist das dunkelste und weitaus breiteste. 0,0586 g Substanz in 1 1 Äther (Viooo Mol in 10 1). Schicht in lum 10 20 40 60 Band I 626 - 652 626 - 622 632/628-622/615 633- -630-620- -611 Band II 599/595 599 • 595 599 • • 595 600 - • - 595 Band III 584-572/570---567 584 •• 573/570 - -567 589-585- -575- -571-567 591 -586-565-559 Band IV 533 - - 525 537 - 524 539 - 521 541 - 520 Band V 509 - 484 512 - 482 516 - 481 516 - 479 Band VI — — 472/469 472/468 Endabsorpt. 434- 438- 443- 446- Intensitätsfolge der Bänder vor der Linie G: V, IV, III, I, II, VI. Esterifizierung des Hämatoporphyrins. Die Esterbildung des Hämatoporphyrins haben Nencki und Za- leski^) und vor kurzem W. Küster und P. Deihle^) beschrieben. Längeres Kochen mit chlorwasserstoffhaltigem Methylalkohol führte zur Tetramethylverbindung, die aber auf diesem Wege nicht rein zu erhalten war. Bei kurzem Kochen entsteht nach Küster der Dimethyl- ester des Hämatoporphyrins, ein amorphes Pulver vom Schmelzpimkt 140—142°. Ich habe beobachtet, daß Hämatoporphyrin je nach den Bedingungen der Ester bildung zwei verschiedene Dimethylester bildet. Die Methyle • 1) Proc. Roy. Soc. 59, 233 [1896] und Annalen d. Chemie 290, 306 [1896]. 2) Nenckis Werke II, 756. 3) Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 51 [1913]. 54 sind nur in die Carboxyle eingetreten, die Reaktion beschränkt sich aber nicht auf diese Gruppen. Durch dreitägiges Stehen bei gewöhnlicher Temperatur mit 8proz. methylalkohoHscher Chlorwasserstoffsäure wurde Hämatoporphyiin vollständig esterifiziert. Das Produkt war leicht löslich in Äther und krystallisierte daraus nicht. Beim Abdampfen hinterblieb es in Form einer spröden, glänzenden, dunkelroten Eauste vom Schmelzpunkt 149°; wahrscheinlich ist es dieselbe Verbindung, die Küster durch kurzes Erwärmen mit Iproz. methylalkoholischer Salzsäure dargestellt hat. 0,2134 g gaben 0,1664 g AgJ (nach Zeisel). Berechnet für C35H42O6N4 Gefunden OCH3 10,10 " 10,53 Dieser Ester ist durch die Salzsäurezahl V2 gekennzeichnet. Bei kurzem Kochen mit Normalschwefelsäure oder durch Auflösen in methyl- alkoholische Kalilauge wird er verseift und bildet Hämatoporphyrin zurück (Analyse VI desselben). Da ich den nämlichen Ester aus Hämino- porphyrin erhalten habe, so ließ sich auf diesem Wege Häminoporphj^rin in Hämatoporphjrrin überführen (siehe Analyse VIII des letzteren). Beim Erhitzen des Hämatoporphyrins mit 6proz. methylalko- holischer Chlorwasserstoffsäure während einer Stunde entstand noch keine Tetramethyl verbindmig. Der so gebildete Ester, durch Ab- dampfen der ätherischen Lösung als ziegelrotes Pulver vom Schmelz- punkt 121° erhalten, ging aus Äther erst in Iproz. Salzsäure reichlich (zu 2/g) über. Nach ihrer Zusammensetzung scheint die Dimethyl- verbindung ähnlich wie Häminoporphyrin durch Austritt von einem Molekül Wasser aus zwei Molekülen Hämatoporphyrin, und zwar aus ihren alkoholischen Hydroxylen entstanden zu sein. 0,0845 g gaben 0,2158 gCOg und 0,0555 g H2O, 0,1714 g gaben 0,1267 g AgJ (nach Zeisel). Berechnet für C35H4^05i,N4 Gefunden C 69,42 ' 69,65 — H 6,83 7,35 — OCH3 10,25 — 9,76 Tetramethylverbindung des Hämatoporphyrins [Ätherester, C3iH34N4(OCH3)2(COOCH3)2]. Den Eintritt von vier Methylen in Hämatoporphyrin beim Erhitzen mit Methylalkohol und Chlorwasserstoff haben schon Nencki und Zales ki beobachtet. Die Bildung dieser Tetramethylverbindung hat 55 sodami in den Arbeiten von W. Küster zum Beweise der Addition von Bromwasserstoff bei der Eliminierung des Eisens aus dem Hämin gedient. Die Bromwasserstoff -Eisessiglösung ist abgedampft und der Rückstand bei 50° mit Methylalkohol behandelt worden. So erhielt Küster^) das Tetramethylderivat zunächst unrein und amorph, vor kurzem 2) auch rein in schön kiystallisiertem Zustand. Dadurch ist dieser Teil meiner Versuche überholt worden. Als ich die bisher fehlenden halogenhaltigen Zwischenprodukte der Porphyrinbildung isolierte, habe ich aus diesen durch Stehenlassen mit Methylalkohol den Ester der Äthersäure dargestellt. Die Konstitu- tion der Tetramethyl Verbindung ergibt sich daraus, daß ich diese Verbindung in glatter Weise aus dem Hämatoporph3T'in durch Ein- wirkung von wasserfreier Salzsäure und darauffolgender Methanolyse erhielt. Auch gelingt es folgendermaßen vom Ätherester wieder zu Hämatoporphyrin zu gelangen: Ich löse das Methylderivat in Brom- wasserstoff-Eisessig (1,41) und verdünne nach einer Stunde mit Wasser; nach abermaligem Stehen wird die hydrolisierte Substanz in viel Äther übergeführt und mit ihrer Salzsäurezahl ^/^q als Hämatoporphyrin identifiziert. Der Ätherester ist in den üblichen Solvenzien, namentlich m den Alkoholen, Äther, Chloroform, Benzol sehr leicht löslich mit braun- roter Farbe und krystallisiert erst bei großer Konzentration, dann aber bis zum letzten Tropfen der Lösung, in charakteristischen großen Pyramiden, deren Pulver leuchtend rot ist. Die Salzsäurezahl der Verbindung ist 3, deren saure Lösung prächtig violett. Bei ziemlich raschem Erhitzen im Schmelzpunktsrohr entweicht Methylalkohol, dann erfolgt nach einigem Sintern bei 163° Schmelzen unter starkem Aufschäumen; das ist indessen der Schmelzpunkt der Substanz nach vorangegangener Zersetzung. W. Küster gibt den Schmelzpunkt 128° an. I. Darstellung aus dem Bromid C33H3904N4Br5 0,2450 g gaben 0,6226 g COg und 0,1585 g HgO, 0,1882 g gaben 0,4778 g COg und 0,1226 g HgO, 0,1931 g gaben 0,2548 g AgJ (nach Zeisel). II. Aus demselben nach Einwirkung von flüssigem Chlorwasserstoff 0,2193 g gaben 0,5513 g COg und 0,1369 g HgO, 0,2543 g gaben 0,3475 g AgJ (nach Zeisel). 1) Chem. Ber. 45, 1935 [1912]. 2) Zeitschr. f. physiol. Chemie 86, 51 [1913]. 56 III. Darstellung aus C33H37N404reCl6 nach Einwirkung von flüs- sigem Bromwasserstoff 0,2879 g gaben 0,7340 g CO2 und 0,1863 g HgO. IV. Darstellung aus der Bromwasserstoff -Eisessiglösung des Hämins nach Erhitzen auf 100°, Fällen mit Äther und Methanolyse 0,1968 g gaben 0,4984 g COg und 0,1247 g HgO, 0,1379 g gaben 0,1909 g AgJ (nach Zeisel). V. Ebenso aus Chlorwasserstoff-Eisessiglösung 0,2723 g gaben 0,3564 g AgJ (nach Zeisel). VI Darstellung aus Hämatoporphyrin durch Einwirkung von flüs- sigem Chlorwasserstoff und Methanolyse 0,1378 g gaben 0,3525 g COg und 0,0892 g HgO, 0,1640 g gaben 0,2238 g AgJ (nach Zeisel). VII. Ebenso aus Monoacetylhämatoporphyrin 0,2790 g gaben 0,7018 g COg und 0,1751 g HgO, 0,2272 g gaben 0,3047 g AgJ (nach Zeisel). Berechnet für (CagH^gOßN^) C 69,68 H 7,09 OCH3 18,96 Gefunden I II C37H46O6N 69,12 7,22 19,32 III 69,53 7,24 VII 4 IV C H OCH3 69,31 7,24 C H 69,24 — 68,56 — 7,29 — 6,99 — 17,43 18,05 V VI 69,07 — 7,09 — 18,27 — 69,79 — — 7,23 — 68,59 - 7,02 - - OCH3 17,29 — 18,02 — 17,72 Das Tetramethylderivat eignet sich zur Bestimmung des Molekular- gewichts dank seiner großen Löslichkeit. Über die Molekulargröße des Hämatoporphyrins sind schon drei Untersuchungen veröffentlicht worden, abgesehen von Zaleskis^) Bestimmung für Mesoporph3rrin, welche keinen Zweifel an der Formel mit 32 bis 34 Kohlenstoffatomen gelassen hat. Zuerst haben M. Ne nc kl und A. Rotschy2) Hämatoporphyrin trotz seiner geringen Löslichkeit 1) Zcitschr. f. physiol. Chemie 3T, 73 [1902]. 2) Monatshefte f. Chemie 10, 5ö8 [1889] und Nenckis Werke II, 127. 57 nach der kryoskopischen Methode in Phenol und Eisessig untersucht und Werte beobachtet, welche die Formel CieHjgOgNa zu bestätigen schienen. Entgegengesetzt sind die Resultate, zu welchen vor einem Jahr 0. Piloty und W. Schien k^) bei Bestimmung nach der Siedemethode in Pyridinlösung gelangten; sie fanden für Hämatoporphyrin^) die Werte 1143, 1113 und 1194 und schließen daraus, ,,daß für das Hämato- porphyrin das Doppelte des bisher angenommenen Molekulargewichts als feststehend angenommen werden muß," also die Formel CggH^eOjoNg. Von 0. Piloty und H. Fink^) ist diese Folgerung auf Hämin und sogar auf Hcämoglobin ausgedehnt worden. Diese Forscher isolierten bei der Darstellung des Mesoporphyrins ein amorphes Nebenprodukt, das Phono porphyrin, und erblickten darin eine Bestätigung der Molekular- gewichtsbestimmung von Hämatoporphyrin. Piloty und Fink führen aus, daß das Mesoporphyrin nur aus einer Hälfte des Moleküls gebildet werde, und sie ziehen den Schluß: ,, Demnach ist mit Bestimmtheit erwiesen, daß das Hämin durch die gelinde Behandlung mit Jodwasserstoff in zwei Komponenten zer- fällt, welche beide mindestens je 34 Kohlenstoffatome enthalten." Eine dritte Angabe haben vor kurzem H. Fischer und A. Hahn'*) über die Bestimmung des Molekulargewichts von Hämatoporphyrin veröffentlicht. Diese wiederholen mit einem bei gewöhnlicher Tem- peratur getrockneten Präparat die Bestimmung nach der Siedemethode in Pyridin und finden nur so geringe Siedepunktserhöhungen (ent- sprechend den Molekulargewichten 4295 und 3397), daß eine kolloidale Lösung anzunehmen war. Hingegen gab Hämin in Pyridin nach der ebulioskopischen Methode gute Werte, die der einfachen Formel (mit C34) entsprechen. Bei diesem Stancire der Anschauung genügt es nicht, das Molekular- gewicht des Hämins zu bestimmen. Es ist notwendig, die Frage für das Hämatoporphyrin zu lösen. Denn nach Piloty und Dormann soll das Porphyrin, wenn Hämin auch der einfachen Formel entspricht, daraus durch Kondensation zweier Moleküle entstehen. ^) Mitgeteilt von 0. Piloty und E. Dormann, Annalen d. Chemie 388, 319 u. 327 [1912]. 2) Über Darstellung und Trocknung des angewandten Präparates sind keine Angaben gemacht worden ; entweder war das Präparat nicht gut, nämUch vielleicht beim Trocknen polymerisiert, oder Hämatoporphyrin verträgt das Sieden in Pyridin ebensowenig wie das Trocknen bei 100°. 3) Chem. Per. 45, 2495 [1912] und 46, 2020 [1913]. *) Chem. Ber. 46, 2308 [1913]. 0,246 0,207 0,433 0,694 0,188 0,398 III IV V VI 600 590 625 624 i 58 Mit der krystallisierten Tetramethyl Verbindung des Hämatopor phyrins habe ich wegen der leicht eintretenden Abspaltung von Methyl- i alkohol nicht die ebulioskopische Methode angewandt, sondern wäe bei vielen Chlorophyllderivaten die kryoskopische mit Veratrol als Lösungsmittel. Aus den Beobachtungen ergibt sich für das Methyl- derivat und für Hämatoporph3rrin selbst die einfache Molekulargröße, entsprechend der Formel mit 33 Kohlenstoffatomen. Die angewandte Substanz war bei gewöhnücher Temperatur im Vakuum getrocknet. Bestimmung in Veratrol, Konstante 63,8. Gefrierpunktserniedrigung I. 0,2513 g gaben in 10,55 g Veratrol II. 0,1984 g gaben in 10,33 g Veratrol III. 0,4206 g gaben in 10,33 g Veratrol IV. 0,6630 g gaben in 10,33 g Veratrol r V. 0,1768 g gaben in 9,60 g Veratrol I VI. 0,3737 g gaben in 9,60 g Veratrol Berechnet für C37H46O6N4 Gefunden I II Molekulargewicht 642 618 592 Dimethyläther des Hämatoporphyrins, C3iH3,N,(OCH3)2(COOH)2. Die Dimethoxysäure gewann ich genau übereinstimmend in ihrer Salzsäurezahl und Krystallisationsweise : 1. durch Einwirkung von methylalkoholischer Kalilauge auf das Hydrobromid C33H3704N4Br5 (Analyse I); 2. bei gleicher Behandlung des Hydroclilorids C33H3704N4reCl6 (Analyse V); 3. aus der Tetramethyl Verbindung des Hämatoporphi^Tins durch Auflösen in wasserhaltiger, methylalkohoHscher Kalilauge (Analyse II); 4. aus der Tetramethylverbindung C37II50O8N4 bei gleicher Behand- lung (Analyse III und IV). I. 0,2415 g gaben 0,6049 g CO2 und 0,1532 g H2O. II. 0,1555 g gaben 0,1145 g AgJ (nach Zeisel). III. 0,1566 g gaben 0,0960 g AgJ (nach Zeisel). IV. 0,1505 g gaben 0,3767 g CO2 und 0,0907 g H2O. V. 0,1640 g gaben 0,0999 g AgJ (nach Zeisel). 59 Berechnet für CgsH^aOgN^ Gefunden I II III IV V C 68,36 68,31 — — 68,26 — H 6,89 7,09 — — 6,74 — OCHg 10,10 — 9,72 8,10 — 8,04 Von der Theorie für die Formel C34H420gN4, nämlich C : 69,12, H : 6,77, entfernen sich die gefundenen Werte erheblich. Die Säure zeichnet sich durch ihre Kjystalhsationskraft aus, ich sah sie nie anders als schon aus ziemlich verdünnter ätherischer Lösung in schönen, glänzenden, in der Durchsicht braumroten, prismatischen Täf eichen krystallisiert, die schief abgeschnitten waren und öfters Schwalbenschwanzzwillinge bildeten. Die Substanz sintert ein wenig beim Erhitzen und schmilzt nicht bis über 270°. Es ist daher schwer, die Verbindung für identisch zu halten mit der ganz kürzlich von Küster und Deihle als Dimethyläther des Hämatoporphyrins be- schriebenen Substanz (gef. C 69,6, H 6,4), die nur amorph beobachtet wurde und bei 105° schmolz. Dem Dimethyläther kommt die Salzsäurezahl 1 zu; aus seiner ätherischen Lösung geht er spurenweise in Salzsäure von 0,25%» fast vollständig auf einmal in 2%. Die saure Lösung ist schön violett und fluoresciert rot; unter den Bedingungen, wie Hämatoporphyrin als Chlorhydrat ausfällt, z. B. durch Auflösen in 3proz. Salzsäure, bleibt die Methylverbindung gelöst. Gegen konzentrierte Schwefelsäure, worm sie sich grünlichrot löst, verhält sich die Substanz wie Hämatoporphyrin. In Eisessig ist sie schon kalt mit wenig blaustichig roter Farbe leicht löslich, viel leichter als Hämatoporphyrin, auch in Aceton sehr leicht und in Alkohol leicht mit braunroter Farbe und braunroter Fluorescenz. Durch Einwirkung von Bromwasserstoff-Eisessig läßt sich aus der Methyl Verbindung Hämatoporphyrin zurückbilden. Monoacetylverbindung des Hämatoporphyrins, C3iH34N4 . OH . OCOCH3(C02H)o . Aus verschiedenen Halogenwasserstoffadditionsprodukten, den Zwi- schenstufen der Porphyrinbildung, geht bei der Einwirkung von Na- triumacetat in Eisessig eine Monoacetylverbindung hervor. Man sollte dabei eine Diacetylverbindung erwarten, sie ist auch wahrscheinlich zunächst gebildet, aber sehr leicht, nämlich schon von wässeriger Essig- säure gespalten worden. Nach der Salzsäurezahl und dem Verhalten zu urteilen, entsteht aus Hämatoporphyrin dasselbe Acetylderivat. Seine Einheitlichkeit ist aber zweifelhaft, da es nicht in krystallisiertem Zustand erhalten worden ist. 60 Das aus der Bromwasserstoff-Eisessiglösung des Hämins gefällte Tetrabromid (4 g) löste ich in 500 ccm heißem Eisessig und fügte bis zum vollständigen Verschwinden der grünlichen Nuance krystallisiertes Natriumacetat hinzu, etwa 5 g. Die noch warme Lösung wurde mit Wasser gefällt und der flockige Niederschlag bei gewöhnUcher Tem- peratur getrocknet (2,1 g). Um Hämatoporphyrin zu acetylieren, braucht man nur mit Eisessig aufzukochen und mit Wasser zu fällen; man darf nicht länger erhitzen, sonst verdirbt die Substanz und gibt ein in Äther unlösliches Produkt. Das blauviolette Pulver ist in Alkohol und Aceton mit braunroter, in Eisessig mit schön violetter Farbe leicht löslich, in Äther schwerer, doch beträchtlich löslich. Die Salzsäurezahl ist 1V2> die saure Lösung hat weniger blauen Ton als die des Hämatoporphyrins. Bei längerem Aufbewahren verdirbt die Substanz. I. Präparat aus C33H3804N4Br4 0,1972 g gaben 0,4803 g COg und 0,1137 g HgO. II.i) Präparat aus C33H3704N4FeCl6 0,2538 g gaben 0,6229 g COg und 0,1468 g HgO. Berechnet für C33H37O5N4 • OCOCH3 Gefunden I II C 66,84 66,43 66,93 H 6,42 6,45 6,47 Beim Erwärmen an der Quecksilberpumpe im Acetonbad verliert die Acetylverbindung langsam, im Toluolbad rasch an Gewicht, nämlich 12 — 14%; für ein Mol Essigsäure und ein Mol Wasser ist 12,4% be- rechnet. Die flüchtigen Anteile kondensierte ich in einer mit flüssiger Luft gekühlten Vorlage. 2,3976 g verloren 0,2563 g, davon kondensiert 0,2309 g. Diese er- forderten zur Neutralisation 32,3 ccm n/^o-NaOH entsprechend 0,2083 g Essigsäure. Für ein Mol Essigsäure sind berechnet 0,2240 g. Die Zusammensetzung der erhitzten Präparate stimmt annähernd für die Formel mit vier Sauerstoffatomen, ähnlich wie lang erhitztes Hämatoporphyrin . 0,1791 g gaben 0,4675 g COg und 0,1024 g H2O, 0,1666 g gaben 0,4380 g COg und 0,0965 g H2O. Berechnet für C33H34O4N4 Gefunden C 71,96 71,19 71,70 H 6,23 6,40 6,48 ^) Die beiden Präparate sind einander sehr ähnlich, aber ihre Identität ist nicht ganz sicher. 61 Die Acetyl Verbindung liefert mit flüssigem Chlorwasserstoff im ge- schlossenen Rohr das Dichlorid des Hämatoporphyrins, und sie wird von Bromwasserstoff -Eisessig, auch schon von 4proz. Salzsäure bei zweistündigem Stehen in der Kälte, ferner von Natronlauge verseift, dabei entsteht wieder Hämatoporphyrin von der Salzsäurezahl 0,1. Häminoporphyrin. Bei der Einwirkung von flüssigem Chlorwasserstoff auf Hämin unter Hydrolyse des Zwischenproduktes C33H37N404FeCl6 durch Säure entsteht nicht das bekannte Hämatoporphjrrin, sondern eine neue Verbindung, die als Häminoporphjrrin bezeichnet werden soll. Sie ist ihm sehr ähnlich; nämlich in der Kjy stallform, der Löslichkeit und in den basischen Eigenschaften (Salzsäurezahl) mit Hämatoporph3Arin übereinstimmend. Die Zusammensetzung ist aber etwas verschieden; Häminoporphyrin ist durch Austritt von einem Mol H2O aus zwei Molen Hämatoporphyrin gebildet, gemäß der Formel (C33H37N4O51, Jg. Vielleicht ist unter dem Einfluß des Eisenhalogenids die Porphyrin- bildung aus dem. Hydrochlorid etwas anders verlaufen als beim Hydrobromid. Im Verhalten gegen Ammoniak gleicht Hämino- dem Hämatoporphyrin; an dem Verlust von Wasser sind also nicht die Carboxyle beteiligt, sondern eine alkoholische Hydroxylgruppe. Es wäre erwünscht, die angenommene Formel durch eine Molekulargewichts- bestimmung zu prüfen, aber es ist mir noch keine dafür geeignete Form des Häminoporphyrins bekannt. Bei der Esterbildung ist näm- lich eine Methylverbindung des Hämatoporphjn-ins aus ihm entstanden. Es gibt folgende charakteristische Unterschiede zwischen Hämino- und Hämatoporphyrin: Beim Erhitzen im Hochvakuum auf 105° spaltet Hämatoporphyrin Wasser ab und geht in sauerstoffärmere Produkte über. Dabei wird es unlöslich und schwachbasisch. Unter denselben Bedingungen verliert Häminoporphjrrin kein Wasser und bleibt nach Zusammensetzung, Löslichkeit und Salzsäurezahl unverändert. Während Hämatoporphjnrin ein Dichlorhydrat bildet, entsteht unter gleichen Umständen ein Trichlorhydrat des Häminoporphyrins. Das Häminoporphyrin kann durch Hydrolyse mit energischen Mit- teln in Hämatoporph3T:'in übergeführt werden. Das Chlorwasserstoffadditionsprodukt des Hämins (3 g) löste ich unter gelindem Erwärmen in 20proz. Salzsäure und filtrierte von etwas flockiger Ausscheidung ab. Die Hydrolyse erfolgt sofort. Unter genauem Neutralisieren extrahierte ich das gebildete Porphyrin mit o 62 viel Äther, woraus es schon aus verdünnter Lösung als schweres, dunkel- violettes Krystallmehl (1 g) ausfiel, aus metallglänzenden, rechteckigen, an den Ecken gerundeten Blättchen bestehend. Hinsichtlich der Löslichkeit gilt für das neue Porphyrin die Be- schreibung des Hämatoporphyrins, die Salzsäurezahl ist Vio ^^^ Vs» die Verbindung scheint ein wenig schwächer basisch zu sein als Hämato- porphyrin. Die Analyse I ist mit einem exsiccatortrockenen Präparat, II mit demselben nach vierstündigem Erhitzen im Hochvakuum auf 105 (Gewichtsverlust 1,8%) ausgeführt; in drei weiteren Stunden trat keine Gewichtsabnahme mehr ein. Die erhitzte Substanz wies keinen Unterschied auf gegenüber der frisch dargestellten. I. 0,1927 g gaben 0,4874 g COg und 0,1149 g H2O. II. 0,2140 g gaben 0,5389 g COg und 0,1250 g HgO. Berechnet für CggHg^OsyN^ Gefunden I II C 68,59 ' 68,98 68,68 H 6,46 6,67 6,54 Trichlorhydrat. 3proz. Salzsäure löst Häminoporphyi"m klar auf und scheidet das schwerlösliche, aber nicht unlösliche Salz als hellroten Brei von Krystall- nadeln aus. 0,2204 g (exsiccatortrocken) gaben 0,4628 g COg und 0,1176 g HoO. Berechnet für C33H40N4O51, CI3 Gefunden C 57,66 ' 57,27 H 5,87 5,97 Umwandlung in Hämatoporphyrin. Ich löste das Häminoporphyrin (0,3 g) in viel bei 0° gesättigter Bromwasserstoff säure auf und trug die Flüssigkeit in Wasser ein. Nach 3 Stunden wurde das Porphyrin in Äther übergeführt und aus mäßig eingeengter Lösung krystallisiert erhalten (0,2 g). Es war Hämatoporphyrin (Analyse VII desselben). Eine zweite Überführung wird vom Methylester vermittelt, den ich bei eintägigem Stehen des Häminoporph}T:'ins mit Sproz. methyl- alkoholischer Chlor Wasserstoff säure erhielt. Er bildet ein in Äther leicht lösliches ziegelrotes Pulver (OCH3 gefunden 10,5%) von der Salzsäurezahl '^j^, ist also mit dem in der Kälte dargestellten Dimethyl- ester des Hämatoporphyrins identisch. Ich verseifte ihn mit methyl- G3 alkoholischer Kalilauge und brachte das freie Porph3T:'in in Äther, woraus es schon bei großer Verdünnung krystallisierte. Die Analyse VIII des Hämatoporphyrins ist mit diesem Präparat ausgeführt. Hämidoporphyrin. Ein anderes Porphyrin, über das ich an dieser Stelle nur einige vorläufige Angaben machen kann, erhielt ich aus dem Hydrochlorid des Hämins beim Behandeln einer warmen Lösung in Aceton (anstatt in Eisessig wie bei der Bildung der Monoacetylverbindung des Hämato- porphyrins) mit Eisessig-Natriumacetat. Das Produkt dieser Reaktion hatte vor dem Trocknen die Zusammensetzung des Hämatoporphyrins. Es ist eine prächtig krystallisierende Verbindung, durch die Salzsäure- zahl 1 gekennzeichnet und von Hämato- sowie von Häminoporphyrin scharf unterschieden. Ich schlage für die Substanz den Namen Hämido- porphyrin vor. Man sollte die Bildung einer Acetyl Verbindung er- warten, aber das Hämidoporphjrrin enthielt keine Essigsäure. Im Hoch- vakuum bei 105° erhitzt und mit einer durch flüssige Luft gekühlten Vorlage verbunden, verhielten sich verschiedene Präparate zwar auf- fallend ungleich, aber alle spalteten nur Wasser ab, ein bis zwei Moleküle und von Essigsäure höchstens Spuren. Das Hämidoporphyrin ver- hielt sich also wie eine Oxysäure. Gegen Säure und Alkalilauge ist es beständig, so daß noch keine Umwandlung in Hämatoporphyrin beob- achtet wurde. Hydrochlorid löste ich in Aceton (2 g in 100 ccm) und ließ, während die Flüssigkeit am Rückflußkühler kochte, eine Lösung von krystalli- siertem Natriumacetat in Eisessig zutropfen. Die blaurote Farbe schlug in Rot, dann in Braun um, und es trat gewöhnlich eine Trübung ein; an diesem Punkt unterbrach ich den Zusatz der Eisessiglösung und filtrierte von etwas Nebenprodukt ab. Das Filtrat verdünnte ich mit viel Äther, beseitigte alle Essigsäure mit festem Natriumbicarbonat und wenig Wasser und engte die mit viel Wasser gewaschene ätherische Lösung stark ein. Dann Icrystallisierte das Hämidoporphjrrin in pracht- vollen großen Prismen aus, die gerade abgeschnitten waren und braun- violetten Glanz zeigten (Ausbeute 1 g). Das Porphjrrin ist in Salzsäure mit violetter, in Ammoniak mit schön roter Farbe löslich. I. 0,1660 g gaben 0,4123 g COg und 0,0960 g H2O. IL 0,2241 g gaben 0,5533 g CO, und 0,1345 g H2O. Berechnet für CggHggOgN^ Gefunden I II C 67,54 67,74 67,33 H 6,53 6,47 6,67 64 Analyse der heiß getrockneten Substanz : I. 0,2926 g gaben 0,7512 g COg und 0,1709 g HgO. II. 0,1332 g gaben 0,3434 g COg und 0,0809 g H^O. III. 0,2147 g gaben 0,5538 g COg und 0,1302 g HgO. Berechnet für C33H36O5N4 Gefunden I II III C 69,68 70,02 70,31 70,35 H 6,39 6,53 6,79 6,79 V. Ätioporphyrin aus dem Blutfarbstoff. Theoretische Einleitung. Um neue, dem Hämin in ihrer Zusammensetzung näher als Hämato- porphyrin stehende Porphyrine zu erlangen, haben Willstätter und Forsen die Methode des Abbaus von Chlorophyll durch Erhitzen mit methylalkoholischer Kalilauge auf Hämin und Hämatoporphyrin über- tragen. So erhielten sie aus Hämatoporphyrin ein einheitliches, gut krystallisierendes Porphyrin mit vier Sauerstoffatomen, das Hämopor- phyrin, das sich in seinen basischen Eigenschaften zwischen Hämato- und Mesoporphyrm stellt und letzterem in der Zusammensetzung sehr nahe steht. Gemäß der Analogie mit dem Abbau von Phytorhodin g^) zu Phylloporphyrin wird auch hier die Bildung des Hämoporph3T:-ins, für das die Analyse die Formel C33H36O4N4 ergibt, als eine Reduktion des Hämatoporphyrins aufgefaßt, nämlich als Abspaltung von zwei Hydroxylgruppen, mit anderen Worten als Austritt von Wasser und Reduktion mit einem Molekül Wasserstoff: C33H38O6N4 + H2 ^ C33H3e04N4 + 2 H^O. Hämatoporphyrin Hämoporphyrin Dennoch ist Hämoporphyrin nicht etwa einfach eine Dihydro- verbindung des enteisenten Hämins, vielmehr sind bei der Bildmig des Hämatoporphja-ins durch Addition von Bromwasserstoff oder von Wasser reaktionsfähige Stellen angegriffen und bei der Überführung in Hämoporphyrin keineswegs zurückgebildet worden. Hämin addiert leicht, Hämoporphyrin addiert nicht, ebensowenig wie Mesoporphyrin. Durch das Ergebnis der Analyse wird das Hämoporphyrin den aus Chlorophyll erhaltenen zweicarboxyligen Porphyrinen: Glauko-, Rhodo-, Cyano-, Erythro-, Rubiporphyrin sehr nahe gerückt ; es ist mit ihnen isomer. Es verhält sich bei weiterem 1) XXII. Abhandlung über Chlorophyll, Annalen d. Chemie 400, 147 [1913]. \ 65 Abbau zwar nicht ganz gleich diesen, es verhert nämlich nicht so leicht ein Carboxyl, wie alle die Isomeren, aber beim Erhitzen mit Natron- kalk erhielt ich, wie im folgenden gezeigt Avird, durch Abspaltung seiner beiden Carboxylgruppen das nämliche Ätioporphyrin C31H36N4. Schon die Analyse des Hämoporphyrins schließt eine Formulierung mit 34 Kohlenstoff atomen aus, Willstätter und Forsen fanden die Werte: C 71,48 71,42 71,63 71,68 71,76 H 6,44 6,36 6,53 6,46 6,44 Berechnet für C34H36O4N4 C33H36O4N4 C 72,30 71,70 H 6,43 6,57 Die Bildung der Stammsubstanz C31H36N4 daraus macht die Formel der Dicarbonsäure Hämoporphyrin C3iH34N4(COOH)2 mit 33 Kohlen- stoff atomen und damit die entsprechende des Hämins sicher. Ätioporphyrin. Das HämoporphjTin verhält sich beim Erhitzen mit Natronkalk ähnlich dem isomeren Rhodoporphyrin, die Abspaltung von Kohlen- säure nimmt aber einen noch weniger glatten Verlauf, so daß viel sauer- stoffhaltiges Nebenprodukt auftritt. Es ist vorzuziehen, da die Phylline ihr Carboxyl leichter verheren als die Porphyrine, die Magnesium- verbindung des Hämoporphyrins für die Decarboxyherung anzuwenden und das Ätioporphyrin auf dem Umwege über das Ätiophyllin zu bilden, zu dem ich durch den Abbau des Chlorophylls gelangt bin. Für die Einführung des Magnesiums in die Porphyrine aus Chloro- phyll und Hämin haben Willstätter und Forsen^) zwei allgemein anwendbare Methoden gefunden, die Einwirkung von Grignardschen Lösungen und die Behandlung mit Magnesiumoxyd und methyl- alkoholischer Kalilauge. Mit der ersteren Methode hat kürzlich J. Za- leski^) unabhängig von der Veröffentlichmig von obigen Autoren die Magnesium Verbindung des Mesoporphyrins dargestellt ; in meinem Falle ist die Magnesiamethode vorzuziehen, da sie mir in einem einzigen Prozesse aus dem Hämatoporph3a'in das Magnesiumderivat des Hämo- porphyrins in der für die Decarboxylierung geeigneten Form des Kali- salzes liefert. ^) Annalen d. Chemie 39«, 180 [1913]. 2) Chem. Bar. 46, 1687 [1913]. 66 Das Phylliii des Hämoporphyrins entsteht nämlich unmittelbar aus Hämoporphyrin beim Erhitzen auf 190° im Autoklaven in Mengen von 6 g mit 90 com methylalkoholischer Kalilauge und 2 g Magnesium- oxyd unter Zusatz von Pyridin (160 ccm). Nach dem Erkalten wurde die alkalische Flüssigkeit zur Entfernung des Pyridins mit 500 ccm Äther versetzt und die ausgefällte alkahsche Schicht wiederholt mit Äther gewaschen. Dann verdünnte ich sie mit 200 ccm Wasser und fällte dadurch das Kaliumsalz des Phyllins in hellroten Flocken voll- ständig aus. Beim Anschütteln mit Äther im Scheidetrichter sammelten sie sich an der Grenzschicht und ließen sich nach dem Ablassen der Lauge, die ein braunes Nebenprodukt entfernte, vom Äther abfiltrieren; die Ausbeute an der hochprozentigen Kalium verbindmig betrug 8 g. Beim Ansäuern einer Probe mit primärem Phosphat entstand das freie Phyllin; es ist in ätherischer Lösung fuchsienrot wie Ätiophyllin, flu- oresciert stark und krystallisiert schön. Durch Säure wird es leicht in Hämoporphyrin mit der Salzsäurezahl ^/^ übergeführt. Von dem Kaliumsalz dieses Phyllins vermische ich je 1 g gründlich mit 5 g reinem (eisenfreiem) Natronkalk in der Reibschale und erhitze, wie für Rhodophyllinsalz beschrieben, im Reagierrohr in vielen sehr kleinen Portionen rasch und vorsichtig über einer kleinen Flamme, wobei durch Bewegen das Anhaften der Substanz an der Glaswand verhütet wurde. Bei dem Eintritt eines Färb wechseis von Hellgrau in Braun war das Erhitzen sofort zu unterbrechen. Aus der alkalischen Masse ging beim Anfeuchten und Ausschütteln mit warmem Äther das gebildete PhylHn in Lösung, unrein und daher braunrot. Die Aus- züge vieler Portionen wurden zusammen mit konzentrierter, methyl- alkohohscher Kalilauge, dann mit 4proz. Salzsäure durchgeschüttelt, wodurch sich ohne Zersetzung des Phyllins braune Beimischungen entfernen ließen. Es war sehr wichtig, das Rohprodukt weiter mit Petroläther zu reinigen. Beim Versetzen der sehr konzentrierten ätherischen Lösung mit viel (z. B. 11) Petroläther fielen sofort und noch mehr beim Stehen Flocken von amorphem Nebenprodukt aus. Nach einer wdederholten derartigen Behandlung war die Lösmig des Ätiophyllins prächtig violettrot und fluorescierte schön rot. Nun spaltete ich aus dem Phyllin mit Säure das Magnesium ab; während die ätherische Lösung des Ätiophyllins gegen wässerige Salz- säure auffallend beständig ist, z. B. bei einigem Schüttehi mit lOproz. Salzsäure unverändert bleibt, genügt schon eine sehr verdüimte Säure (von 0,1 bis 0,05%), um bei der Einwirkung auf die Petrolätherlösung die Magnesiumverbindung zu zersetzen, so daß die Farbe in den Bronzeton 67 des Ätioporphyrins umschlägt. Um das Porphyrin aufzunehmen, bedarf es freihch, entsprechend seiner Salzsäurezahl 3, einer stärkeren Säure. Der große Unterschied im Verhalten der petrolätherischen und ätherischen Phyllinlösung beruht wahrscheinlich darauf, daß der Äther die komplexe Bindung des Magnesiums schützt, in dem er eine be- ständige Verbindung mit dem Phyllin bildet. Wie die anderen Phylline und ähnlich den Grignardschen Verbindmigen enthält nämlich Ätio- phyllin gebundenen Äther, der im Hochvakuum bei 100° abgegeben wird. Ich zog aus dem Petroläther mit 6proz. Salzsäure das Ätioporphyrin aus und führte es unter Neutralisieren wieder in Äther über. Während des Einengens begami sich bei einem Volumen von 0,5 1 die Substanz abzuscheiden, indessen dampfte ich rasch auf 100 ccm ein und ließ dami die Flüssigkeit stehen ; das Ätioporphyrin krystallisierte vollständig aus in schönen und einheitlichen, glänzenden, spitzen Prismen. Die Ausbeute betrug 0,6 g aus 25 g Hämatoporphyrin, bei einem anderen Versuche 0,3 g aus 9 g. Die exsiccatortrockenen Präparate erlitten im Hochvakuum bei 105° einen Gewichtsverlust von 1 — 3%. Ihre basischen Eigenschaften änderten sich nicht beim Trocknen. Die Substanz war ohne Um- krystallisation aschefrei; obwohl sie ganz einheitlich und ebenso rein zu sein schien wie die Präparate aus Chlorophyllderivaten, ergaben diese etwas zu niedere Werte. Präp. I. 0,1645 g gaben 0,4800 g COg und 0,1067 g HgO. Präp. IL 0,1526 g gaben 0,4450 g COg und 0,1009 g HgO. Berechnet für C3iH3eN4 Gefunden I II C 80,11 79,58 79,53 H 7,82 7,26 7,40 Zur weiteren Reinigiuig führte ich die Substanz in ihr styphnin- saures Salz über, das gut krystalUsiert, indessen von überschüssiger Styphninsäure nicht leicht zu trennen ist. Das Porphyrin ließ sich am besten durch Auflösen in alkoholhaltiger 20proz. Salzsäure und Abstumpfen der Säure mit Ammoniak in Äther überführen. Beim Versetzen mit ätherischer Styphninsäure fielen wenige Flocken und dunkle Partikel aus, aber nach dem Einengen prächtige Krystalle des Styphnates, rubinrote, trigonale Pyramiden mit gerundeten Kanten. Das Salz zersetzte sich beim Erhitzen, sinterte und schmolz bei 170° wie das Styphnat des Präparates aus Phylloporphyrin. Die Verbindung ist mit Wasser und Äther zerlegt und das Porphyrin beim Einengen wieder in Krystallen erhalten worden, die im Hochvakuum nur 0,3% an Gewicht verloren. 68 0,1595 g gaben 0,4643 g CUg und 0,1070 g B^O. Berechnet für C31H38N4 Gefunden C 80,11 79,39 H 7,82 7,55 Trotz der schwer erklärlichen Abweichungen der Analyse, die auf eine nicht ganz genügende Reinheit hindeuten, halte ich die Identität der Substanz mit dem Ätioporphyrin aus den Chlorophyllderivaten für sicher. Die Übereinstimmung in allen Eigenschaften und die quanti- tative Bestimmung der Verteilung zwischen Salzsäure und Äther, der Verteilungszahl, ist dafür beweisend. Ich fand für 3proz. Salzsäure (an diese gibt die ätherische Lösung etwa zwei Drittel der Substanz ab) die Verteilungszahl 43 und habe für die Darstellung aus Chlorophyll 40 ermittelt. Das Ätioporphyrin der neuen Herkunft ist in Alkohol, Äther und Petroläther schAver, in Eisessig leicht löslich mit prächtig blauroter Farbe, während es in Äther bronzerot ist. Beim Verdunsten einer petrolätherischen Lösung krystallisiert es in kleinen rotbraunen, schief begrenzten Prismen ; das Pulver hat die Farbe von Alizarin auf Chrom- beize. Es schmilzt allmählich bei 265° (unter Zersetzung), etwas tiefer als das Präparat aus PhyUoporphyrin (280°). Absorptionsspektrum. Die ätherische Lösung stimmt, wie die folgenden Zahlen zeigen, in ihrem charakteristischen Spektrum mit meinen früheren Messungen überein. Es sind hauptsächlich vier starke Bänder zu beobachten; ein besonders dunkles und scharfes liegt in Blau (VIII), ein anderes breites in Grün, ein eigentümhch gegHedertes in der gelbgrünen Region und im Orange ein schmales Band, dem gegen Gelb hin ein Schatten folgt. 0,0464 g in 11 Äther (Vi^oo Mol in 10 1). Schicht in mm 20 80 Band I — 649 / 641 Band II Band III 624 — ()19 / 613 • 609 } 634 / 627 — 617 • • • 609 Band IV 598 / 593 598 •• • 593 Band V 5S1 • • . 572 / } 588 • 581 — 562 • • 556 Band VI 568 565 / r .56 Band VII 536/531—522- •518 537 — 517 Band VIII 506 — 478 513 — 480 . 465 Endabporption 433 — — 443 Reihenfolge nach der Intensität: Endabsorption, VIII, VII, II, VI, V, III, IV, I. 69 In das Ätioporphyrin läßt sich Eisen einführen, wenn man es in Eisessig mit Eisenchlorid und etwas Natriumacetat erwärmt. Ohne den Zusatz von Natriumacetat erfolgt die Substitution nicht, so gibt die ätherische Lösung mit Eisenchlorid nur die hellrote flockige Fällung eines lockeren Additionsproduktes, das schon von Wasser zerlegt wird. Die Fernverbindung, braunrot in Ätherlösung, ist zum Unterschied von Ätioporphyrin noch gegen 20proz. Salzsäure indifferent, stärkere Salzsäure nimmt ohne Abspaltung des Eisens die komplexe Verbindung auf. Mit Alkali reagiert ihre ätherische Lösung sofort wie Hämin- und Mesohäminester, sie wird braun und nimmt intensives gelbes Tingieren an. Dabei erfolgt die Umwandlung des Chlorides in die Base nach der Gleichung: C3iH34N4FeCl + NaOH = CgiHg^N^FeOH + NaCl. ■? % ->" Curriculum vitae. Geboren am 8. April 1889 in Reinach (Aargau), besuchte ich nach Absolvierung der dortigen Gemeinde- und Bezirksschule die technische Abteilung der aargauischen Kantonsschule in Aarau vom Frühjahr 1905 bis Herbst 1908. Mit der erfolgreichen Ablegung der Maturitäts- prüfmig daselbst trat ich Herbst 1908 an die naturwissenschaftliche Abteilung der Eidg. technischen Hochschule in Zürich über, um Früh- ling 1912 auf Grund bestandener Vordiplom- und Diplomprüfungen und einer im Laboratorium von Herrn Prof. Willstätter ausgeführten Untersuchung über Chlorophyll das Diplom eines Fachlehrers in Natur- wissenschaften zu erwerben. Die in der Diplomarbeit begonnenen Untersuchungen über den Blattfarbstoff führte ich im Sommersemester 1912 als Assistent meines hochverehrten Lehrers an der technischen Hochschule fort. Mit der von Herrn Prof. Willstätter angenommenen Berufung an das neugegründete Kaiser-Wilhelm-Listitut für Chemie in Berlin-Dahlem bin ich Herbst 1912 als Assistent nach Berlin gefolgt, um an diesem Institut die Arbeiten über Blut- und Blattfarbstoff fortzusetzen. i|^ c « 'i # n •f'^ .5 ® Druck der Spamerschen Buchdruckerei In Leipzig