RECHERCHES CHIMIQUES SUR LA CHLOROPHYLLE

Rouelle. — Tingry. — Senebier. — Pelletier et Caventon. — Schublcr. — Gmelin. — Clamor Marquart. — Berzelius. — Mulder. — Morot. — Rapports chimiques de la chlorophylle avec la fécule et la graisse. — Hypothèses sur l'élaboration de la chlorophylle. — Propriétés chimiques de la chlorophylle.

Les chimistes du XVIII e siècle eurent déjà , certaines notions sur la matière verte des plantes; ils la reconnaissaient dans le suc des organes herbacés, et la séparaient plus ou moins parfaitement des autres principes. Ainsi les deux Rouelle, entre autres, s'en occupèrent assez spécialement. Ils reconnurent qu'elle est ' soluble dans les huiles et l'alcool, croyaient qu'elle était toujours accompagnée d'une matière azotée, et la considéraient comme de nature résineuse. Ces auteurs la désignaient sous le nom de fécule verte, non parce qu'ils croyaient qu'elle avait de l'analogie avec ce que nous appelons fécule ou amidon, mais parce qu'elle se disposait ordinairement sous forme granuleuse.

Tingry (*) parvint à séparer, dans un extrait alcoolique de

(1) D'après Senebier, Phys. vég., tom. II, p. 446.

feuilles , la chlorophylle d'une matière cireuse. Senebier 0) s'occupa d'une manière spéciale de la chlorophylle et découvrit ses rapports avec l'exhalaison de l'oxygène ; il la classa, quant à ses propriétés chimiques, parmi les résines colorantes.

Pelletier et Caventou ( 2 ) sont les premiers qui aient étudié les principales propriétés chimiques de la chlorophylle: ils l'obtinrent en faisant digérer les feuilles de plusieurs espèces de graminées dans l'alcool rectifié. L'évaporalion de la liqueur filtrée donne un résidu d'un vert foncé, d'apparence assez sale et de consistance résineuse; celui-ci fut séché, réduit en poudre et lavé par l'eau chaude qui enleva une matière extractive brune.

Ainsi obtenue, la chlorophylle se présenta comme une matière d'apparence résineuse, insoluble dans l'eau froide, légèrement soluble dans l'eau chaude, incristallisable, soluble dans l'alcool, l'éther, les huiles grasses et volatiles, la potasse et la soude. Toutes ces solutions sont d'un beau vert; cependant, sous une certaine épaisseur, elles paraissent d'un rouge brun tellement intense, qu'il faut agiter la liqueur et la regarder par transparence pour que la couleur verte devienne visible (le rouge est la couleur complémentaire du vert). Les acides sulfurique et acétique dissolvent la chlorophylle sans l'altérer. Elle n'éprouve aucune altération à l'air, mais la chaleur la ramollit, puis la décompose. Le chlore la décolore instantanément et la précipite de ses solutions sous forme de flocons blancs.

« Si après avoir mêlé, disent MM. Pelletier et Caventou (I. c), un sel terreux ou métallique, à la dissolution de la matière verte dans l'alcool, on ajoute un alcali ou un sous-carbonate; il se fait un précipité abondant, qui dans la plupart des cas entraîne la matière verte à l'état de combinaison. On peut préparer des laques

(1) Mémoire sur les rapp. qui existent entre la lum. et la col. verte des végétaux. — «Physiol. végét. — Encycl. méthod.

(2) Sur la matière verte des feuilles, par MM. Pelletier et Caventou. — Ann. de Chim. et Phys., T. IX, p. 1818, etJourn. de Pharm., T. III, p. 486.

vertes à peu de frais en ajoutant au suc des plantes obtenu par expression et suffisamment étendu, un sel terreux que Ton déeompose par un alcali ou un sous-carbonate. Presque toutes les laques que nous avons ainsi préparées se sont conservées à la lumière pendant plusieurs semaines. Nous avons principalement remarqué celles fournies par l'herbe commune des prairies , la vigne, le sureau et la luzerne. »

Par l'ensemble de ces caractères ces auteurs donnèrent à ce composé le nom de chlorophylle. Us la séparent non-seulement des fécules, mais encore des résines et la regardent comme un produit immédiat très hydrogêné.

Plus tard, en 1832, Pelletier ayant voulu soumettre cette chlorophylle à l'analyse élémentaire, reconnut comme Bereelius l'avait déjà fait, que ce qu'il avait considéré précédemment comme un produit immédiat pur, était un mélange d'une cire incolore avec une matière colorante verte.

En 1825, Schubler( 1 ) se livra à de nouvelles recherches sur la chlorophylle : il s'occupa surtout des changements que lui font subir les différents réactifs, notamment les acides et les alcalis. Il résulte de ces expériences, et de celles de Pelletier et Caventou, que la chlorophylle, extraite des organes verts, est insensible à l'action de ces agents chimiques et particulièrement que les acides et les alcalis la dissolvent sans modifier sa couleur. Bien que ces auteurs n'expérimentèrent pas sur de la chlorophylle chimiquement pure, ce fait est d'une haute importance, en ce qu'il prouve que la chlorophylle, mélangée aux substances avec lesquelles elle est associée dans le tissus, ne change pas de couleur quand elle est traitée par les acides ou les alcalis. Mais les recherches de Schubler, sur les changements de couleur que les autres matières colorantes des végétaux subissent sous l'influence des acides et des alcalis , firent supposer que ces substances dérivaient de la chlorophylle. Cette théorie fut soutenue par les observations

(1) Untersuchungcn uber die Farben der Bluthen. Tubingen, 1828, in-8°.

superficielles de Macaire Princepst*) et appuyée bientôt après, par l'autorité de De CandoIIe.

Mais Léopold Gmelin( 2 ) opposa des faits à cette théorie en prouvant qu'il était faux d'admettre que la chlorophylle rougissait sous l'influence des acides, ou qu'elle bleuissait par l'action des alcalis.

En 1835, Claraor Marquant 5 ) publia un travail remarquable sur la coloration végétale. Il élève des doutes sur la théorie de l'oxidalion et de la désoxidation de la chromule verte admise par Macaire Princeps, mais fit néanmoins dériver les couleurs bleue et rouge des fleurs d'une modification de la chlorophylle; la première par deshydratation , la seconde par l'absorption de l'eau : en outre, ces deux matières colorantes bleue et rouge, qu'il a nommées anthocyane et anthoxanthine , pourraient selon lui passer de l'une à l'autre. Cette théorie de Marquart repose sur les expériences suivantes :

L'acide sulfurique dissout la chlorophylle en vert bleu intense : si l'on verse sur cette solution de l'alcool à 0°,40, sans le mêler, il prend une coloration bleu-indigo très vive. D'un autre côté , la chlorophylle au contact de l'eau passerait au jaune; l'eau dissout une partie de ce colorant et le résidu traité par l'alcool se dissout également en jaune. Ce bleu serait , suivant Marquart, de l'anthocyane et le jaune de l'anlhoxanthine. Enfin, l'anthoxanthine traitée par l'acide sulfurique concentré, donne également une coloration bleue, d'où Marquart conclut que l'anlhoxanthine peut produire de l'anthocyane.

Ces motifs n'ont pas paru suffisants à Berzelius , Meyen, Mohl, etc., pour admettre la théorie de Marquart. En effet, il est impossible que la solution bleuie par l'acide sulfurique soit de l'anthocyane, cette matière étant d'une sensibilité extrême à l'égard

(1) Mémoire sur la coloration automnale des feuilles, — Mém. de la soc. de Phys. etd'Hist. nat. de Genève, T. IV, p. 43.

(2) L. Gmelin, Handb. d. thèor, Chem., II, 635.

(3) Die Farben derBluthen. Bonn, 1835.

des acides : elle perd par leur action sa teinte bleue et devient rouge; la matière bleue de Marquart conserve au contraire sa coloration en présence de l'acide sulfurique. En outre, M. Morot, en répétant récemment l'expérience de Marquart avec de la chlorophylle pure , a obtenu un résultat négatif : l'alcool versé sur la solution acide , s'est simplement coloré en vert.

Berzelius publia un mémoire spécial sur la chlorophylle, qu'il avait extrait par la macération des feuilles vertes et fraîches, prolongée pendant plusieurs jours, dans l'alcool. En évaporant la liqueur on obtient une matière verte qui, traitée par l'éther, abandonne la matière colorante. Si l'on évapore de nouveau l'éther, il reste un dépôt verdàtre, ressemblant à de la cire et que l'alcool redissout partiellement en se colorant en beau vert. La potasse caustique étendue d'eau le dissout également mais en se colorant en jaune et en laissant un nouveau résidu cireux, enfin il éprouve une certaine modification par la macération avec l'eau et se colore en jaune.

Berzelius d'après ces essais, évalua que toute la matière verte qui colore un grand arbre ne pèse pas 10 grammes; celte proportion, si minime qu'elle paraisse est néanmoius encore trop élevée. En effet, M. Morot n'obtint que gr *,350 de chlorophylle, de 4 flacons d'une capacité totale de six litres environ , remplis de folioles de Robinia pseudoacacia.

Berzelius prépara la chlorophylle du Cratœgus Aria en épuisant les feuilles fraîches par l'éther; on chasse l'éther et on reprend par l'alcool absolu, on évapore cette solution alcoolique et on traite le résidu par l'acide chlorhydrique qni prend une belle couleur verte et laisse une substance noirâtre. On précipite la chlorophylle de la solution acide par l'addition de l'eau et on la lave par l'eau chaude qui en sépare une matière jaune.

Mulder (*) fit faire d'immenses progrès à la connaissance de la chlorophylle : il reconnut que le mode d'extraction, tel qu'il avait

(1) G. J. Mulder, Vers. ein. ail g. Phys. Ch. } p. 270-300. 184i.

été pratiqué par Pelletier, Caventou, Marquart, Berzelius, etc., ne donnait point cette substance pure, mais un mélange de chlorophylle et de cire. Il se servit du procédé de préparation suivant :

On épuise les feuilles par l'éther, puis on expulse ce dissolvant par la distillation et on fait bouillir le résidu avec de l'alcool, qui par refroidissement abandonne une cire que Ton sépare par filtration. On évapore et on redissout dans une petite quantité d'alcool chaud ; celte solution doit être plusieurs fois filtrée pour se débarrasser des dernières traces de cire. Puis on évapore et Ton traite le résidu, à une douce chaleur, par le chloride hydrique qui dissout la chlorophylle; on la précipite enfin de la liqueur acide par du marbre blanc bien pur, et on la lave, d'abord par de l'acide chlorhydrique étendu, puis par de l'eau.

Mulder signala la présence de l'azote dans la chlorophylle, fait très important qui doit la séparer complètement des résines et des graisses, avec lesquelles on l'assimilait jusqu'alors.

L'analyse élémentaire, la première qui ait été faite, donna en effet à Mulder les résultats suivants :

Trouvé. A t. Calculé.

Carbone 54,81 18 55,526

Hydrogène. 4,82 18 4,604

Azote 6,88 2 7,176

Oxygène 33,49 8 32,794

Ce qui conduit à la formule C 18 H 9 Az0 8 .

Pour la cire, Mulder trouva C 15 H i5 0.

Par sa composition et l'ensemble de ses propriétés, la chlorophylle semble se rapprocher de l'indigo. Mulder supposa même qu'elle se colore, comme l'indigo, par l'absorption de l'oxygène, et que par la soustraction de cet élément elle devient jaune. La formule de l'indigo se rapproche en effet de celle de la chlorophylle. On a trouvé pour l'indigo bleu C 16 H s N0 2 et pour l'indigo blanc C 16 H 6 i\0 2 .

Mulder croyait aussi à la modification de la chlorophylle en d'autres couleurs. Il obtint en effet de cette substance une matière bleue et un principe jaune. La première se forme en précipitant la chlorophylle d'une solution dans l'acide chlorhydrique par de l'eau de chaux, et en traitant par l'acide sulfurique concentré : cette solution faiblement acide , ne renferme plus de matière verte, celle-ci reste sur le filtre et la liqueur est colorée en beau bleu. II est possible que cette matière bleue se rapproche de l'indigo, mais il est impossible qu'on puisse la considérer comme semblable au bleu des fleurs, puisque celui-ci sous la plus légère réaction acide, rougit immédiatement.

M. Morot(l) a fait récemment une étude approfondie de la chlorophylle, et il a confirmé l'existence d'une matière grasse particulière qui accompagne toujours la matière colorante verte. Son travail , du plus haut intérêt , est le plus considérable et le plus exact de tous ceux auxquels les matières colorantes . aient été soumises. Il employa pour ses recherches les feuilles du Robinia pseudo-acacia, du Malva sylvestris, du Mercurialis annua et du Lolium perenne , qu'il soumit au procédé d'extraction suivant :

On fait macérer les feuilles fraîches dans de l'alcool à 36 ou 40 degrés, pendant quelques jours; la liqueur devient d'un vert intense et bientôt rouge brun ; on la décante, on filtre et on distille au bain marie jusqu'à ce que la distillation se ralentisse. On remet le résidu sur un filtre; il passe un liquide rouge foncé, tenant en dissolution une matière extractive, et il reste un dépôt que l'on lave à l'eau jusqu'à ce que le liquide qui passe soit à peine jaunâtre. Ce dépôt est traité par l'éther, qui en dissout une partie en prenant une couleur vert noir, et en laisse une autre sous un aspect gélatineux et une couleur verdàtre. On reprend cette dernière substance par l'acide chlorhydrique fumant qui se colore en vert un peu jaunâtre et laisse un résidu noir. Puis on filtre la solution acide et on la sature par le marbre. On filtre de nou-

(I) Ann. des Se. naL, lit* série. 1850. T. XIII, p. 160.

veau, on lave et on reprend la substance par de l'alcool à 40° bouillant, qui en dissout la plus grande partie et abandonne par refroidissement un dépôt gélatineux transparent.

M. Morot se servit d'un procédé plus simple pour l'extraction de la chlorophylle du Lolium perenne. Voici comment il le décrit : « J'ai pilé dans un mortier une très grande quantité de Lolium perenne très jeune, et j'en ai exprimé le jus. Je l'ai fait coaguler dans une bassine en cuivre, puis je l'ai filtré et lavé; j'ai obtenu une grande quantité de matière que j'ai desséchée, pulvérisée et traitée par l'éther dans un appareil à déplacement. La substance pulvérisée était vert noirâtre et communiqua cette teinte à l'éther. J'ai filtré, puis évaporé ce liquide, et le résidu de l'évaporation a exigé plus de sept litres d'acide. chlorhydrique pour être épuisé de chlorophylle. La graisse était assez compacte pour se détacher aisément des filtres, et je dois à cette circonstance d'avoir obtenu assez facilement une petite quantité de chlorophylle sensiblement pure. »

Pour obtenir à l'état de pureté la graisse qui accompagne la chlorophylle, M. Morot traite par l'acide chlorhydrique concentré, la matière qu'avait dissout l'éther, dans le résidu de l'évaporation de la dissolution alcoolique primitive. L'acide se colore en vert ; on le renouvelle tant que cette coloration reste sensible. La partie non dissoute est lavée à l'eau sur un filtre. Afin de la débarasser complètement des traces d'acide, on la dissout dans l'éther, en agitant cette dissolution au contact de l'eau, et en la traitant par le nitrate d'argent , jusqu'à ce qu'on n'aperçoive plus de louche dans la liqueur ; on enlève ainsi les dernières traces d'acide. La dissolution éthérée étant séparée, est évaporée entre SO et 60°. Le résidu chauffé à 100°, est une graisse brun jaune, jaunâtre sous une moindre épaisseur.

Cette graisse qui accompagne partout la chlorophylle, présente les propriétés suivantes :

Elle est fusible à 30% inaltérable à l'air, se gonfle considérablement au contact de l'eau en prenant une teinte grisâtre , se dissout en rouge brun dans l'éther, complètement saponifiable par

la moitié de son poids de potasse, et du double de son poids d'eau. Après la saponification, elle conserve sa composition et ses propriétés (*).

On la retrouve avec tous ses caractères ordinaires, sauf une tendance à se deshydrater, dans les feuilles jaunies par l'automne, et dans les feuilles étiolées. Sa composition correspond à la formule C 8 H 7 0.

La chlorophylle du Malva Sylvestris et celle du Lolium perenne, séparées de toute impureté et notamment des dernières traces dé graisse, ont fourni à l'analyse les compositions suivantes :