DE FOTO-INACTIVERING VAN AUXINE-A-LACTON

G. J. SCHURINGA

Jht

DE FOTO-INACTIVERING VAN AUXINE-A-LACTON

rijksuniversiteit te utrecht

1778 3741

DE FOTO-INACTIVERING VAN AUXINE-A-LACTON

PROEFSCHRIFT

TER VERKRIJGING VAN DE GRAAD VAN DOCTOR IN DE WIS- EN NATUURKUNDE AAN DE RIJKSUNIVERSITEIT TE UTRECHT, OP GEZAG VAN DENnbsp;RECTOR MAGNIFICUS DR. H. R. KRUYT, HOOGLERAAR IN DE FACULTEIT DER WIS- EN NATUURKUNDE, VOLGENS BESLUIT VAN DE SENAAT DERnbsp;UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDENKINGEN VAN DEnbsp;FACULTEIT DER WIS- EN NATUURKUNDE TE VERDEDIGEN OP MAANDAG 17 FEBRUARI 1941, DESnbsp;NAMIDDAGS TE 4 UUR

DOOR

GARRELT JURJEN SCHURINGA

GEBOREN TE STADSKANAAL

1941

DRUKKERIJ Fa. SCHOTANUS 6 JENS - UTRECHT

Aan mijn Ouders.

Het is mij een behoefte mijn hartelijke dank te brengen aan de Hoogleraren, oud-Hoogleraren en Lectoren van de Faculteit dernbsp;Wis- en Natuurkunde en aan hen die verder aan mijn wetenschappelijke opleiding hebben bijgedragen.

In het bijzonder U, Hooggeleerde K ö g 1, Hooggeachte Promotor, dank ik voor Uw voortdurende belangstelling in mijn werk ennbsp;voor het assistentschap dat Gij mij hebt verleend.

Veel erkentelijkheid ben ik verder verschuldigd aan de leden van de wetenschappelijke staf en aan het personeel van het Organisch-chemisch Laboratorium, voor de aangename wijze van samenwerken en de medewerking, die ik steeds heb mogen ondervinden.

Gaarne gebruik ik ook deze gelegenheid om allen die ik gedurende mijn studietijd mijn vrienden heb mogen noemen, te danken voornbsp;de wijze waarop zij deze tijd voor mij tot een zo bijzonder aangename hebben gemaakt.

HOOFDSTUK I.

HISTORISCH OVERZICHT.

Tien jaar geleden werd in het Laboratorium voor Organische scheikunde van de Rijksuniversiteit te Utrecht door F. Kögl ennbsp;zijn medewerkers het onderzoek van de auxinen ter hand genomen.nbsp;De auxinen worden tot de phytohormonen gerekend; zij zijn ge-deflniëerd door hun invloed op de celstrekking. Later zijn ooknbsp;nog andere physiologische reacties van de auxinen bekend geworden.nbsp;Reeds in 1931 hebben Kögl en Haagen Smit een mededelingnbsp;over de afscheiding van het eerste auxine gepubliceerd, dat zij uitnbsp;urine konden isoleren. Deze groeistof, welke later auxine-a genoemdnbsp;werd, komt naast een daarmee verwante verbinding (auxine-b) ooknbsp;voor in mout, waaruit deze phytohormonen drie jaren later innbsp;gekristalliseerde vorm werden afgescheiden. Door een reeks vannbsp;afbraakreacties hebben KöglenErxleben^jde volgende formulesnbsp;voor de beide auxinen kunnen afleiden:

CH3 CHj CHs

I /\ I

CH3—CH,—CH—CH CH—CH—CHj—CH3

I I

CH=C—CHOH-CH2—CHOH—CHOH—COOH I. auxine-a

CH3 CHj CHs

I /\ I

CH3—CHj—CH-CH CH—CH—CHj—CH3

CH=C—CHOH—CHj—CO—CHï—COOH II. auxine-b

') F. Kögl en A. ]. Haagen Smit, Proc. Acad. Sci. Amsterdam 34, 1411 (1931). *) F. Kögl en H. Erxleben, Z. Physiol. Chem. 227, 51 (1934).

10

Zoals uit de formules blijkt, zijn deze auxinen alicydische carbon-zuren. Aangezien reeds door kleine veranderingen, b.v. door hydreren van de dubbele binding de physiologische werkzaamheidnbsp;verdwijnt, was het zeer verrassend, dat — eveneens in 1934 —nbsp;uit urine en later ook uit gist een verbinding geïsoleerd werd,nbsp;welke een soortgelijke invloed op de celstrekking uitoefende, hoewelnbsp;zij in chemisch opzicht met de vroeger ontdekte auxinen nietnbsp;verwant was. Deze nieuwe groeistof bleek namelijk identiek te zijnnbsp;met het reeds lang bekende /S-indolybazijnzuur (indol-d-azijnzuur) III.

CH2-COOH

Uit het onderzoek van Kögl en Kostermans®) bleek, dat de physiologische werking van hetero-auxine, zoals de nieuwe groeistof genoemd werd, minder aan een bepaalde constitutie is gebonden,nbsp;dan oorspronkelijk te verwachten was. Aangezien het moleculenbsp;van j8-indolyl-azijnzuur buitengewoon eenvoudig is, lag het voornbsp;de hand, een onderzoek in te stellen naar de physiologische activiteitnbsp;van tal van meer of minder analoge verbindingen. Inderdaad werdnbsp;vooral door Amerikaanse auteurs bij tientallen stoffen een physiologische werking geconstateerd. Weliswaar zijn vele van dezenbsp;verbindingen bij de Auena-test van F. W. Went^) onwerkzaam;nbsp;zij bleken echter bij de erwtentest van dezelfde auteur actief tenbsp;zijn. Evenals deze test is ook de veel onderzochte invloed op denbsp;wortelvorming van stekken veel minder dan de havertest aan eennbsp;bepaalde constitutie van de stof gebonden.

Uiteraard was het onder deze omstandigheden buitengewoon belangrijk, aan te tonen tot welk type van auxinen de door denbsp;coleoptielen zelf geproduceerde groeistof behoort. Een onderzoek

F. Kögl en D. G. F. R. Kostermans, Z. physiol. Chem. 235, 201 (1935). *} F. W. Went, Ree. trav. bot. néerl. 25, 1 (1928).

®) F. W. Went, Proc. Acad. Sci. Amsterdam 37, 547 (1934).

11

van Kögl, Haagen Smit en Erxleben heeft met behulp van indirecte methoden vrijwel bewezen, dat deze groeistof met hetnbsp;auxine-a identiek is.

Zoals op grond van de zeer uiteenlopende structuur van de eigenlijke auxinen en de „hetero-auxinen” te verwachten is, hebbennbsp;deze groepen verschillende eigenschappen. Het voornaamste verschil is het merkwaardige verschijnsel, dat auxine-a en auxine-bnbsp;in oplossing, maar ook in gekristalliseerde toestand binnen enkelenbsp;maanden physiologisch geheel onwerkzaam worden. De oorzaaknbsp;van deze auto-inactivering werd door een onderzoek van Kögl,nbsp;Koningsberger en Erxleben^) gevonden. Het bleek, dat denbsp;pseudo-auxinen door een allyl-verschuiving ontstaan:

I I

CH=:C—CHOH—CH,

I I

HOCH—C=CH—CHa—CHOH—CHOH—COOH IV. pseudo-auxine-a

I I

CH=:C—CHOH—CHj—CO—CHa —COOH II.

I i

HOCH—C=CH—CHa—CO—CHa—COOH V. pseudo-auxine-b

Hierbij verspringt dus de oorspronkelijk in de ring aanwezige dubbele binding en neemt een semi-cyclische positie in, terwijl denbsp;aan het (5-C-atoom aanwezige hydroxylgroep naar de ring verhuist.nbsp;Het merkwaardige is, dat de reactie volledig naar één kant verloopt.

F. Kögl, A. J. Haagen Smit en H. Erxleben, Z. physiol. Chem. 228, 104 (1934).

’’) F. Kögl, C. Koningsberger en H. Erxleben, Z. physiol. Chem, 244 266 (1936).

12

Auxine-a vertoont in oplossing het verschijnsel der mutarotatie. Deze wordt veroorzaakt door de omkeerbare overgang in het overeenkomstige ^-lacton. Het gekristalliseerde auxine-a-lacton wordt eveneens binnen enkele maanden geheel inactief. Aangezien de bij denbsp;allyl-verschuiving betrokken hydroxylgroep in dit geval door inwendige verestering waarschijnlijk gefixeerd is, kan het mechanismenbsp;van deze inactivering uiteraard geen allyl-verschuiving zijn. Denbsp;bovengenoemde auteurs hebben ook reeds een begin gemaakt metnbsp;het bestuderen van de inactivering van auxine-a-lacton. Bij dit nognbsp;niet gepubliceerde onderzoek, dat gedeeltelijk in de dissertatie vannbsp;C. Koningsberger®) is opgenomen, zijn een reeks zeer merkwaardige feiten naar voren gekomen. Op grond van af braakreactiesnbsp;werd aan het uit auxine-a-lacton gevormde inactieve product voorlopig de formule VII toegekend.

CH=C—CH—CH, —CHOH—CHOH—C:=0

-O-

VI. auxine-a-lacton

CHj-C=;C—CH=CH—CHOH—C=0

I--O-1

Vil.

Uit de analyse bleek namelijk, dat bij de vorming van verbinding VII een molecule water afgesplitst is, zodat dienovereenkomstignbsp;één dubbele binding meer aanwezig is dan in het auxine-a-lactonnbsp;zelf. Tevens kon worden vastgesteld, dat één dubbele binding eennbsp;semi-cyclische positie inneemt; dit bleek uit de afbraak met behulpnbsp;van ozon. Hierbij ontstond namelijk het verzadigde ringketonnbsp;Q3H24O, dat vroeger reeds door oxydatieve afbraak van dihydro-auxine-a verkregen was. Verbinding VII reageert evenals de uitgangsstof neutraal, de lactonring moet dus behouden zijn gebleven.nbsp;Uit de afbraak met ozon volgt tevens, dat de tweede dubbele

C. Koningsberger, Dissertatie Utrecht 1936.

13

binding in de lactonring aanwezig moet zijn. Aangezien bij de bepaling volgens Tschugaeff-Zerewitinoff blijkt dat verbinding VII een actief waterstofatoom bevat, moet het tweede zuurstofatoom in een hydroxylgroep aanwezig zijn, en wel — eveneensnbsp;op grond van de ozonafbraak — aan de lactonring. Het reactie-product geeft geen ijzerchloride-reactie: de hydroxylgroep zal dusnbsp;niet een enolisch, maar een alcoholisch karakter hebben.

Zeer opmerkelijke resultaten werden voorts bij het onderzoek van de absorptiespectra in het ultraviolet verkregen. Zoals uit denbsp;voor auxine-a afgeleide formule te verwachten was, absorbeertnbsp;deze groeistof geen licht in het gemakkelijk toegankelijke ultraviolette gebied. Dit is wel het geval bij auxine-b, dat als /3-ketozuurnbsp;een karakteristiek maximum vertoont, en wel bij 250 m/^. De totnbsp;de inactivering leidende allyl-verschuiving heeft bij beide auxinennbsp;geen of althans geen essentiële verandering van de absorptie tengevolge, wat eveneens te verwachten was. Bij de ringsluiting,nbsp;die van auxine-a tot zijn ó-lacton leidt, treedt geen veranderingnbsp;van het chromofore systeem op. Het was daarom zeer verrassendnbsp;toen bij de meting van het absorptiespectrum van een oplossingnbsp;van auxine-a-lacton een zeer karakteristieke absorptie met eennbsp;maximum bij 295 m/^ werd gevonden. Deze kon uiteraard nietnbsp;door auxine-a-lacton zelf veroorzaakt zijn. Inderdaad bleek, dat denbsp;oplossing na de meting, physiologisch geheel onwerkzaam was geworden. Er moet dus reeds door de zeer zwakke bestraling gedurende de meting een sterk absorberend product gevormd zijn.nbsp;Het nadere onderzoek heeft geleerd, dat het reactieproduct identieknbsp;was met de verbinding, welke door auto-inactivering van auxine-a-lacton ontstaat. In verband met de in theoretisch opzicht zeernbsp;opvallende fotochemische reactie, werd de verbinding lumi-auxine-a-lacton (VII) genoemd. Het lumi-auxine-a-lacton werd in hetnbsp;vervolg altijd door bestraling van auxine-a-lacton bereid. Deze bestraling leidt ook bij het gekristalliseerde lacton tot hetzelfdenbsp;product.

Op grond van de bepaling der mutarotatie van auxine-a en zijn lacton was bekend, dat het evenwicht in alcoholische oplossingnbsp;in de loop van enkele uren bereikt wordt. Men had daarom kunnennbsp;verwachten, dat ook bij de bepaling van de absorptie-spectra,nbsp;onafhankelijk daarvan of men van het vrije zuur dan wel van het

14

lacton uitgaat, gedurende de meting altijd een zekere hoeveelheid lumi-auxine-a-lacton zou ontstaan. In werkelijkheid werd bij denbsp;meting van een auxine-a-oplossing geen absorptie gevonden; er konnbsp;dus in dit geval geen auxine-a-lacton door de evenwichtsreactienbsp;zijn gevormd. De verklaring van dit merkwaardige feit ligt in hetnbsp;verschil in concentratie. Voor de bepaling van de mutarotatienbsp;wordt namelijk met een 10 proc. oplossing gewerkt, terwijl denbsp;absorptiemeting met een 0,02 proc. oplossing wordt uitgevoerd.nbsp;Klaarblijkelijk heeft men dus in de verdunde oplossing geen evenwicht tussen het vrije zuur en zijn lacton, althans moet de reactiesnelheid van de wederzijdse omzetting veel kleiner zijn.

Deze opvatting kon worden bevestigd, door na het bereiken van het evenwicht in de geconcentreerde oplossing, deze oplossingnbsp;te verdunnen voor de absorptiemeting. Daarbij vond men inderdaadnbsp;steeds een percentage van 60 % lumi-auxine-a-lacton, onafhankelijknbsp;daarvan, of bij de proef van auxine-a of van zijn lacton werdnbsp;uitgegaan. Dit percentage kwam goed overeen met de verhouding,nbsp;welke kon worden berekend uit de specifieke draaiing na het bereiken van het evenwicht in de geconcentreerde oplossing. Alsnbsp;verklaring van dit verschijnsel werd aangenomen, dat de concentratie van de waterstof-ionen van invloed was op de snelheid,nbsp;waarmee het evenwicht wordt bereikt. Het aantal waterstof-ionennbsp;in de geconcentreerde oplossing moet zeer veel groter zijn dannbsp;dat in de verdunde oplossing. De door auxine-a geleverde waterstof-ionen zouden dus op de omzetting een katalytisch effect kunnennbsp;uitoefenen.

Bij het onderzoek van Kögl, Koningsberger en Erxleben zijn verschillende vraagstukken onopgehelderd gebleven.

1. nbsp;nbsp;nbsp;Het was wenselijk, de bovenvermelde invloed van de waterstof-ionen op de reactiesnelheid (auxine-a lt; auxine-a-lacton) aannbsp;een nader onderzoek te onderwerpen.

2. nbsp;nbsp;nbsp;De gevonden foto-chemische reactie moest nauwkeurig wordennbsp;onderzocht door met monochromatisch licht van verschillende golflengten te werken en daarbij ook de intensiteit van de bestralingnbsp;te bepalen.

3. nbsp;nbsp;nbsp;Het was theoretisch niet te begrijpen hoe auxine-a-lacton

15

wordt geïnactiveerd door licht van een golflengte, welke het niet kan absorberen.

4. nbsp;nbsp;nbsp;De voor lumi-auxine-a-lacton op grond van het chemischnbsp;onderzoek opgestelde voorlopige formule (VII) verklaart niet zondernbsp;meer de absorptie met een maximum bij 295 m//.

5. nbsp;nbsp;nbsp;Er moest worden nagegaan, in hoeverre de eigenaardige foto-chemische reactie van auxine.-a-lacton betekenis kon hebben voornbsp;de verklaring der fototropische verschijnselen bij planten.

HOOFDSTUK II.

DE INVLOED VAN WATERST0F40NEN OP HET BEREIKEN VAN HET EVENWICHT VAN AUXINE-A MET

ZIJN LACTON.

De resultaten van het werk van C. Koningsberger betreffende het evenwicht tussen auxine-a en auxine-a-lacton waren aanleiding,nbsp;om de invloed van waterstof-ionen op het bereiken van dit evenwichtnbsp;te onderzoeken. Dank zij het feit, dat het inactiveringsproduct vannbsp;auxine-a-lacton, het lumi-auxine-a-lacton, zulk een karakteristiekenbsp;absorptie vertoont, bleek het mogelijk, de afhankelijkheid van de pj^nbsp;met technisch eenvoudige experimenten na te gaan. Voor het veranderen van de Pjj van oplossingen van auxine-a resp. auxine-a-lacton in alcohol, werd gebruik gemaakt van zuiver azijnzuur,nbsp;omdat azijnzuur geen licht absorbeert in het door ons onderzochtenbsp;ultraviolette gebied. De absorptiespectra van deze oplossingennbsp;werden gemeten zonder azijnzuur en na toevoegen van azijnzuur.nbsp;Wanneer nu in een aangezuurde oplossing van auxine-a in alcoholnbsp;een evenwicht tot stand komt tussen auxine-a en zijn lacton, dannbsp;zal onder invloed van de bestraling bij het meten van de absorptie,nbsp;het auxine-a-lacton worden omgezet in lumi-auxine-a-lacton. Wijnbsp;moeten dus in dit geval verwachten, dat het absorptiespectrumnbsp;van lumi-auxine-a-lacton gevonden wordt: de grootte van denbsp;absorptie is bepaald door de snelheid, waarmee het evenwichtnbsp;van auxine-a met auxine-a-lacton wordt bereikt. Uit de hoogtenbsp;van de absorptiekromme kunnen wij dus conclusies trekkennbsp;ten aanzien van de snelheid, waarmee de evenwichtsreactienbsp;(auxine-anbsp;nbsp;nbsp;nbsp;*' auxine-a-lacton) bij een bepaalde p^ verloopt.

Wanneer de reactiesnelheid onder invloed van de waterstof-ionen groot wordt, kunnen wij zelfs een absorptie verwachten, die vol-

17

komen overeenkomt met die van lumi-auxine-a-lacton. Dit laatste bleek inderdaad het geval te zijn.

a. Van twee oplossingen van auxine-a in alcohol werden tegelijkertijd de absorptiespectra gemeten. Oplossing I bevatte 197,4 mg auxine-a per liter. Oplossing Ia bevatte 196,0 mg auxine-a pernbsp;liter, terwijl aan deze oplossing bovendien een weinig ijsazijn (p.a.)nbsp;was toegevoegd, zodat de pj^ was gedaald tot 4,3. Oplossing Inbsp;absorbeerde in ’t geheel geen licht. Oplossing Ia daarentegen bleeknbsp;een absorptiespectrum te hebben, dat volkomen overeenkwam metnbsp;dat van lumi-auxine-a-lacton (fig. 1, tabel I).

b. Van twee oplossingen van auxine-a-lacton in alcohol werden eveneens tegelijkertijd de absorptiespectra gemeten. Oplossing IInbsp;bevatte 198,2 mg auxine-a-lacton per liter en oplossing Ila bevattenbsp;204,4 mg per liter. Aan deze laatste oplossing was een weinignbsp;ijsazijn toegevoegd, waarna de pj^ = 4,1 was. Beide oplossingennbsp;hadden een absorptiespectrum, dat volkomen overeenkwam metnbsp;dat van lumi-auxine-a-lacton (fig. 2, tabel II).

In figuur 1 zien wij, dat het evenwicht onder invloed van azijnzuur, in dit geval bij Ph= 4,3, zeer snel wordt bereikt. Uit dezelfde kromme kunnen we eveneens besluiten, dat de snelheid, waarmeenbsp;het auxine-a-lacton onder invloed van het ultraviolette licht wordtnbsp;omgezet, zeer groot is. Wij zijn de absorptiemetingen begonnen

18

Absorptiespectrum van een oplossing van auxine-a in alcohol (196 mg/1), gemeten na aanzuren met azijnzuur tot p^j = 4,3 *).

*) Bij de in dit proefschrift opgenomen absorptiespectra is op de verticale as, de moleculaire absorptie-coëfflciënt (x) in duizendtallen afgezet.

1 nbsp;nbsp;nbsp;, /o

lo

in deze vergelijking is; c = de concentratie in molen per liter.nbsp;d = de dikte van de vloeistoflaag in cm.

/q = de intensiteit van het invallende licht. Id = de intensiteit van het doorgelaten licht.

19

met de golflengten 405 va/j,, 365 m^ en 334 mfi, die, omdat licht van die golflengten niet wordt geabsorbeerd, niet in de tabel zijn opgenomen. Bij /l = 313 mfj. wordt reeds een absorptie gemeten, dienbsp;overeenkomt met die van het lumi-auxine-a-lacton. Dat wil dusnbsp;zeggen, dat wanneer wij bij 313 mfi zijn gekomen, al het auxine-anbsp;reeds is omgezet in lumi-auxine-a-lacton. Dit moet dus gedurendenbsp;de meting hebben plaats gevonden door licht van de drie eerstgenoemde, niet geabsorbeerde golflengten. De duur van de belichtingnbsp;bij het meten van deze drie golflengten, bedraagt in totaal tennbsp;hoogste vijf minuten, terwijl de intensiteit zeer gering is.

Tabel II.

In figuur 2 vinden wij twee krommen, waarvan één het resultaat is van een absorptiemeting van een neutrale auxine-a-lacton-oplossing en de andere van een aangezuurde auxine-a-lacton-oplossing.nbsp;Deze krommen zijn beide volkomen identiek met die van lumi-auxine-a-lacton.

De resultaten verkregen met auxine-a-lacton zijn in overeenstemming met die van auxine-a. Na toevoegen van azijnzuur aan de oplossing van auxine-a-lacton wordt het evenwicht (auxine-anbsp;-y auxine-a-lacton) bereikt. Door de zwakke bestraling gedurendenbsp;het meten van de eerste golflengten wordt auxine-a-lacton aan hetnbsp;evenwicht onttrokken, waarna dit evenwicht onder invloed vannbsp;de waterstof-ionen wederom snel wordt bereikt.

20

—S-9— Absorptie spectrum van auxine-a-lacton in alcohol (204,4 mg/1),

gemeten na aanzuren met azijnzuur tot pjj = 4,l.

Na de meting van een aangezuurde auxine-a-oplossing moest inderdaad dit absorptiespectrum van de aangezuurde auxine-a-lacton-oplossing worden verwacht, daar elk ander resultaat niet in overeenstemming zou zijn met de hypothese van katalyse door waterstof-ionen.

Het auxine, dat voor de proeven in dit hoofdstuk en in de volgende hoofdstukken werd gebruikt, werd door mej. Dr. H. Erxleben geïsoleerd, waarvoor ik hiernbsp;mijn hartelijke dank betuig.

HOOFDSTUK III.

DE INVLOED VAN LICHT OP AUXINE-A-LACTON.

Naar aanleiding van de inactivering van het auxine-a-lacton bij het meten van het absorptiespectrum in het ultraviolette gebied,nbsp;hebben wij getracht een nauwkeurig inzicht te krijgen in de invloednbsp;van licht op het auxine-a-lacton. Voor het bereiken van dit doelnbsp;was het noodzakelijk, monochromatisch licht te gebruiken. Ditnbsp;monochromatisch licht werd verkregen met behulp van een dubbel-monochromator volgens Pohl, zoals die gebruikt wordt voor hetnbsp;meten van absorptiespectra in het ultraviolette gebied ®).

Om de invloed van licht van verschillende golflengten te kunnen vergelijken was het nodig, een maat te hebben waarin wij de intensiteit van licht van verschillende golflengten kunnen uitdrukken.nbsp;Aangezien de gevoeligheid van de fotocel voor licht van diversenbsp;golflengten niet dezelfde is, was deze niet zonder meer voor onsnbsp;doel te gebruiken. Deze gevoeligheid werd daarom voor de verschillende golflengten die wij gebruiken, in absolute maat bepaald.nbsp;De gevolgde werkwijze en de resultaten zijn beschreven in hoofdstuk IV. Bij deze ijking wordt de gevoeligheid van de fotocelnbsp;bepaald, uitgedrukt in het aantal schaaldelen dat de electrometer,nbsp;bij een gevoeligheid van 10 schaaldelen per volt, per secundenbsp;doorloopt, als er in de fotocel een lichtstroom valt van één ergnbsp;per secunde. Dit betekent dat wij van een lichtstroom van willekeurige golflengte en willekeurige intensiteit, het aantal ergs kunnennbsp;berekenen dat in de fotocel valt, wanneer wij de tijd bepalen gedurende welke de fotocel wordt belicht, benevens het aantalnbsp;schaaldelen dat de snaar van de electrometer, tengevolge van dienbsp;lichtstroom, per secunde doorloopt.

De werkwijze.

De invloed van het licht op het auxine-a-lacton werd bestudeerd aan verdunde oplossingen van dit lacton in alcohol. De concen-

*) De dubbelmonochromator volgens Pohl is door C. Koningsberger in zijn dissertatie (Utrecht 1936) uitvoerig beschreven.

22

trade van deze oplossing was ongeveer 200 mg per liter. Van het Hg-spectrum werd de invloed onderzocht van licht van denbsp;golflengten 334, 365, 405, 436, 494, 546 en 578 m/A.

Het verloop van één meting was als volgt. De intensiteit van de monochromatische lichtbundel werd gemeten, uitgedrukt in hetnbsp;aantal schaaldelen dat de snaar van de electrometer per secundenbsp;doorloopt. Daarna wordt 0,5 cm® van de auxine-a-lacton-oplossingnbsp;in een kwartscuvet volgens Smakula (dikte 1 mm), gedurendenbsp;een bepaalde tijd in de monochromatische lichtstroom gebracht,nbsp;zodanig dat de gehele lichtbundel in het cuvet valt. De volgendenbsp;dag wordt door middel van de Avena-tzst het auxinegehaltenbsp;bepaald. ^{1 2})

Bekend zijn nu de toegevoerde energie, uitgedrukt in ergs, en de onder invloed van deze energie geinactiveerde hoeveelheidnbsp;auxine-a-lacton.

Voor verschillende golflengten van het kwikspectrum hebben

1

Zie C. Koningsberger, dissertatie Utrecht 1936.

2

Gaarne danken wij hier den heer J. Zwaaneveld voor de zorgvuldige uitvoering der groeistofmetingen.

23

wij getracht die hoeveelheid energie te vinden, die van de gebruikte hoeveelheid auxine-a-lacton de helft inactiveert. Daar het uiterstnbsp;moeilijk is om de energie zo te doseren, dat na de bestralingnbsp;juist de helft van het auxine-a-lacton inactief geworden is hebbennbsp;wij met elke golflengte enige metingen gedaan waarbij de belichtingstijd gevariëerd werd en uit deze metingen hebben we denbsp;energie die nodig is voor de „halve inactivering”, door grafischnbsp;interpoleren berekend.

In figuur 3 hebben wij een voorbeeld opgenomen van het grafisch interpoleren, en wel van metingen met licht van 365 m^ (vgl.nbsp;tabel IV). Deze kromme geeft tevens een beeld van het afnemennbsp;van de physiologische activiteit bij toeneming van de toegevoerdenbsp;lichtenergie.

Wij kunnen nu van monochromatisch licht voor verschillende golflengten de energie aangeven die nodig is om van 0,1 mgnbsp;auxine-a-lacton, opgelost in 0,5 cm® alcohol, de helft te inactiveren.nbsp;Deze hoeveelheid energie, uitgedrukt in ergs, zullen wij beschouwennbsp;als maat voor het inactiverend vermogen van monochromatischnbsp;licht. Wanneer wij deze hoeveelheden energie uitzetten tegen denbsp;golflengte waarop zij betrekking hebben, ontstaat een krommenbsp;die inzicht geeft in de invloed van licht op auxine-a-lacton (flg. 4).

In de tabellen III, IV en V zijn de resultaten van deze metingen opgenomen.

TABEL III.

1

De intensiteit van de lichtstroom is schaaldeel per secunde, uitgedrukt in het aantal schaaldelen dat de electrometer doorloopt, bij een gevoeligheid vannbsp;10 schaaldelen per volt.

24

1

De intensiteit van de lichtstroom is Ve schaaldeel per secunde, uitgedrukt in het aantal schaaldelen dat de electrometer doorloopt, bij een gevoeligheid vannbsp;10 schaaldelen per volt.

Met licht van 313 m/t werd slechts één meting uitgevoerd, waarbij bleek, dat 0,14.10° ergs reeds 80% van het auxine-a-lactonnbsp;hadden omgezet. Daar het meten van nog kleinere hoeveelhedennbsp;energie slechts mogelijk zou zijn met een te geringe nauwkeurigheid, hebben wij niet getracht, voor licht van 313 m/z de „half-inactiveringswaarde” te vinden. Daar evenwel de interpolerings-krommen (fig. 3) voor alle golflengten vrijwel de zelfde vorm hebben,nbsp;kunnen wij wanneer wij een soortgelijke kromme tekenen voornbsp;2 = 313 mfi, het benodigde aantal ergs ruw berekenen; dit wordtnbsp;dan 0,04. Van licht van 436 m/z bleek een energie vannbsp;16,56 . 10^ ergs niet voldoende om de activiteit van het auxine-a-lacton te verminderen. Evenzo waren van de golflengten 494, 546nbsp;en 578 m/z respectievelijk 7,2.10^ 1,46.10^ en 1,06. lOquot;¹ ergs

25

niet voldoende om een meetbaar gedeelte van het auxine-a-lacton te inactiveren. Zoals reeds is uiteengezet konden de metingen omnbsp;redenen van experimentele aard, niet worden uitgestrekt tot golflengten kleiner dan 334 mfi.

Uit figuur 4 blijkt dus dat licht met een golflengte groter dan 405 m/z geen inactiverende invloed op het auxine-a-lacton heeft.nbsp;Bij 405 m/z blijkt dat een dergelijke invloed optreedt en aanzienlijknbsp;toeneemt met het kleiner worden van de golflengte. Bij golflengten

26

kleiner dan 313 m/i zijn geen metingen gedaan, zodat van dit gebied niets met zekerheid te zeggen valt. Gezien het verloop vannbsp;de kromme lijkt het evenwel waarschijnlijk dat ook bij golflengtennbsp;kleiner dan 313 tafi een belangrijk inactiverend effect aanwezig is.

Het auxine-a-lacton wordt dus door zichtbaar licht niet geïnactiveerd.

Om een indruk te krijgen omtrent de energieverhoudingen die bij deze foto-chemische reactie optreden, is het interessant de verhouding te berekenen tussen het aantal lichtquanten dat door onsnbsp;wordt toegevoerd en het aantal moleculen auxine-a-lacton dat wordtnbsp;omgezet in lumi-auxine-a-lacton.

Wij gaan uit van het in tabel III opgenomen geval, waarbij voor golflengte 334 vafj. een energie van 0,19 erg nodig is omnbsp;van de hoeveelheid auxine-a-lacton de helft te inactiveren.

Wij zullen eerst het aantal moleculen berekenen dat omgezet is, waarbij wij voor 52 % gemakshalve 50 % zullen lezen, daar denbsp;hierdoor gemaakte fout ligt binnen de foutengrens van de Auena-test.

Er is 0,5 cm® gebruikt van een oplossing die % millimol auxine-a-lacton per liter bevat.

Het aantal moleculen hierin is :

0,5

1000 1000

hierin is Al het getal van Avogadro (Al =6,06. 10^®). Het aantal

moleculen is dus nbsp;nbsp;nbsp;. 6,06.10^® = 2,02 . lO^quot;^.

Van dit aantal moleculen is de helft omgezet, dat is dus 1,01 , 10^^. De energie van een lichtquant is gelijk aan de constante vannbsp;Planck [h), vermenigvuldigd met de frequentie {v).

h = 6.55.10-,.,. = 9.10^^

. 10^® quanten van 334 mu.

9.6,55

0,19 erg komt overeen met nbsp;nbsp;nbsp;. 10^® van deze lichtquanten.

9.6,55

27

10^® quanten van 334 worden dus 1,01 . lO^'^

1.01 . 9.6,55 . 101’

0,19 . lO'**

moleculen.

Er worden dus rond drie millioen moleculen auxine-a-lacton door één lichtquant van 334 mjj. omgezet, wanneer wij aannemen, datnbsp;al het licht wordt geabsorbeerd.

In tabel VI vinden wij voor enkele golflengten het aantal moleculen auxine-a-lacton dat per ingevallen lichtquant wordtnbsp;omgezet.

Bij deze berekening wordt verondersteld, dat het invallende licht geheel wordt geabsorbeerd. Daarmee komen we echter aan eennbsp;zeer belangrijk punt.

Zoals vroeger reeds vermeld, absorbeert auxine-a ultraviolet licht niet in die mate, dat de absorptie met behulp van de foto-electrischenbsp;methode van Pohl kan worden gemeten (vgl. tabel I). Bij de vormingnbsp;van auxine-a-lacton ontstaan geen nieuwe chromofore groepen;nbsp;theoretisch is dus ook geen verandering van de absorptie, vergelekennbsp;met auxine-a, te verwachten. Wij mogen dus mede op grond vannbsp;empirische beschouwingen van Smakula en Dimroth aannemennbsp;dat auxine-a-lacton evenals auxine-a niet absorbeert in het door

28

ons onderzochte ultraviolette gebied Gezien de geringe hoeveelheid licht, welke nodig is voor de inactivering, zal het althans met de door ons gebruikte methode, niet mogelijk zijn de absorptienbsp;van auxine-a-lacton te bepalen, daar wij altijd het spectrum vannbsp;lumi-auxine-a-lacton zullen vinden. Ook bij de tegenwoordige standnbsp;van de experimentele techniek lijkt het bijna onmogelijk om eennbsp;methode te vinden, waarmee door het gebruiken van minimalenbsp;hoeveelheden licht de absorptie van auxine-a-lacton in het ultraviolet zou kunnen worden gemeten, zonder dat gelijktijdig ook eennbsp;gedeeltelijke inactivering optreedt.

Aangezien auxine-a-lacton volgens het inzicht dat wij in zijn structuur hebben, bij de betrokken golflengten nauwelijks licht kannbsp;absorberen, schijnt het dat de gevonden feiten in strijd zijn met de innbsp;de physica algemeen aanvaarde theorie, volgens welke slechts de geabsorbeerde energie foto-chemische omzettingen kan veroorzaken.nbsp;Uiteraard kunnen wij in dit stadium van het onderzoek nog geennbsp;definitieve verklaring geven, maar we zien toch een mogelijkheid,nbsp;door welke het raadsel zou kunnen worden opgelost. In het eerstenbsp;hoofdstuk werd vermeld, dat auxine-a-lacton ook in gekristalliseerdenbsp;toestand in de loop van enkele maanden in lumi-auxine-a-lactonnbsp;wordt omgezet. De inactivering is dus zonder bestraling door ultraviolet licht een zeer langzaam verlopend proces. Wij mogen echternbsp;veronderstellen, dat reeds vanaf de afscheiding van het gekristalliseerde auxine-a-lacton de inactivering begint en dit zal vooral innbsp;oplossing het geval zijn. Om redenen van experimentele aard moestennbsp;wij vaak gebruik maken van kristallisaten, welke enkele dagen ofnbsp;zelfs enkele weken oud waren; we moeten dus vaststellen, dat allenbsp;door ons gebruikte oplossingen een, zij het minimale hoeveelheidnbsp;lumi-auxine-a-lacton hebben bevat. Het lijkt daarom niet onmogelijk,nbsp;dat lumi-auxine-a-lacton het werkzame licht absorbeert en als sensi-bilisator voor de inactivering van niet omgezet auxine-a-lactonnbsp;fungeert. Nu weten wij echter, dat lumi-auxine-a-lacton licht met golflengten groter dan 330 m,a niet absorbeert, terwijl de inactiveringnbsp;— weliswaar „langzaam” — ook in het gebied van 330^—405 mfinbsp;plaats heeft. In dit verband mogen wij wijzen op de in hoofdstuk V

A. Smakula, Z. Angew. Chem. 47, 657 (1934); K. Dim roth, Z. Angew. Chem. 52, 545 (1939).

29

beschreven proeven (vgl. ook flg. 10). Uit deze experimenten blijkt, dat door opensplitsen van de lactonring van lumi-auxine-a-lacton een sterk chromofoor systeem ontstaat. De tot nu toe nietnbsp;geïsoleerde reactieproducten absorberen tot iets boven 400 m/x.nbsp;Hoewel het mechanisme van de overgang van auxine-a-lacton innbsp;het lumi'derivaat in chemisch opzicht niet nader bekend is, is hetnbsp;op grond van deze experimenten niet buitengesloten, dat deze omzetting via sterk absorberende tussenproducten verloopt. Daar onzenbsp;oplossingen in dit gebied ten hoogste 1 % absorptie vertonen, kannbsp;de concentratie van deze tussenproducten dienovereenkomstig slechtsnbsp;gering zijn. In elk geval zien wij echter de mogelijkheid, dat uit auxine-a-lacton zelf „sensibilisatoren” voor de foto-chemische omzetting gevormd kunnen worden. Deze hypothese is zeker aantrekkelijkernbsp;dan te moeten veronderstellen, dat ook in de zuiverste preparatennbsp;een verontreiniging van volkomen onbekende aard aanwezig zou zijn.

Uit bovenstaande beschouwing blijkt duidelijk dat het niet mogelijk is om de quantenopbrengst, dat is het aantal moleculen dat pernbsp;geabsorbeerd quant wordt omgezet, te berekenen. In elk geval kannbsp;worden geconstateerd dat deze opbrengst nog aanzienlijk groter isnbsp;dan het bedrag dat wij hebben berekend voor het totaal aantalnbsp;quanten. De grote lichtgevoeligheid van het auxine-a-lacton is oorzaaknbsp;dat het uiterst moeilijk zal zijn om deze foto-chemische reactie verdernbsp;na te gaan. De Auena-test die ons enerzijds de mogelijkheid boodnbsp;om de reactie quantitatief te onderzoeken, werkt niet voldoendenbsp;snel om b.v. een eventueel voortschrijden van de reactie na afloopnbsp;van de belichting te constateren. Dit toch zou onderzocht moetennbsp;worden in verband met de waarschijnlijkheid, dat wij hier met eennbsp;kettingreactie te doen hebben.

HOOFDSTUK IV.

HET IJKEN VAN DE FOTOCEL.

Bij de aanvang van dit gedeelte van het proefschrift maak ik gaarne van de geboden gelegenheid gebruik, om mijn bijzonderenbsp;dank te betuigen aan Prof. Ornstein, voor het welwillend innbsp;bruikleen afstaan van de apparatuur en het materiaal van het Physischnbsp;Laboratorium te Utrecht, nodig voor het ijken van de fotocel. Medenbsp;breng ik hartelijke dank aan den heer K. J. Keiler van het Physischnbsp;Laboratorium voor de aangename wijze van samenwerken bij hetnbsp;uitvoeren van de in dit hoofdstuk beschreven metingen.

Wij hebben voor deze ijking gebruik gemaakt van de dubbel-monochromator volgens P o h 1, zoals die is beschreven door C. Koningsberger, een kwartsspectrograaf en een geijkte band-lamp, die gevoed wordt door een accumulatoren-batterij.

Wij zullen beginnen met het principe van de ijking te bespreken.

De monochromator wordt zodanig ingesteld, dat licht van slechts één golflengte op een wit vlakje een homogene lichtvlek doetnbsp;ontstaan. Wij vervangen nu het witte vlakje door een diafragma,nbsp;waarvan de afmetingen nauwkeurig bekend zijn; dit diafragmanbsp;wordt geplaatst in een homogeen gedeelte van de lichtstroom. Nanbsp;het diafragma te hebben gepasseerd, bereikt het licht de fotocelnbsp;en veroorzaakt daar een electronenstroom, die een snaar-electro-meter oplaadt. Het aantal schaaldelen, dat de snaar per tijdseenheid doorloopt, is evenredig met de hoeveelheid energie, die innbsp;de fotocel valt.

Bij een bepaalde gevoeligheid van de electrometer wordt nu de intensiteit van de invallende lichtstroom gemeten in het aantalnbsp;schaaldelen dat de snaar van de electrometer per secunde aflegt.

Teneinde nu de intensiteit in een absolute maat uit te drukken, hebben wij de objectieve of physische helderheid van het witte

Fig. 5.

Schematische opstelling voor het ijken van de fotocel. M = de dubbelmonochromator volgens P o h I.

F = de fotocel.

Sp = de spectrograaf.

A = het witte vlakje.

Li en Lj 2ijn kwartslenzen.

32

vlakje gemeten, die wordt veroorzaakt door dezelfde lichtstroom. Deze objectieve helderheid is door ons fotografisch, met behulpnbsp;van een spectrograaf, vergeleken met de objectieve helderheid dienbsp;op het witte vlak wordt veroorzaakt door de geijkte bandlamp.

Het diafragma wordt weer vervangen door het witte vlak, waarna wij de spectrograaf zodanig hebben ingesteld dat, wanneernbsp;we door de spectrograaf teruglichten, een scherp beeld van denbsp;spleet wordt gevormd op de plaats waar het diafragma zich bevond. Daarna hebben we de spectrograaf voorzien van een fotografische plaat en deze gedurende een bepaalde tijd belicht. Daarnanbsp;zijn op dezelfde plaat enkele opnamen met de bandlamp gemaakt,nbsp;waarbij voor iedere opname een andere objectieve helderheid vannbsp;het bandje van de bandlamp wordt gekozen. De helderheid vannbsp;het bandje is afhankelijk van de temperatuur en deze weer vannbsp;de stroomsterkte. Aangezien dit verband door ijking bekend is,nbsp;kunnen wij uit de stroomsterkte de objectieve helderheid van hetnbsp;bandje berekenen, en daaruit die van het witte vlak wanneernbsp;wij het oppervlak van het bandje kennen en de afstand tot hetnbsp;witte vlak.

De stroomsterkten worden nu zodanig gekozen, dat de door de bandlamp op de plaat veroorzaakte zwartingsmerken gedeeltelijknbsp;sterker en gedeeltelijk zwakker zijn dan het monochromatischenbsp;zwartingsmerk van de kwiklamp.

Na meten van de zwarting met behulp van de micro-fotometer van Moll, kunnen wij door interpoleren de stroomsterkte vindennbsp;die op de fotografische plaat een zwarting zou veroorzaken, evennbsp;groot als die welke veroorzaakt wordt door het monochromatischenbsp;licht van de kwiklamp.

In figuur 6 is een voorbeeld gegeven van een opname, en wel die voor 2 = 2699 A, fig. 7 geeft het resultaat van de zwartings-meting van dezelfde opname en in fig. 8 wordt de stroomsterktenbsp;bepaald die overeenkomt met de zwarting van het monochromatischenbsp;zwartingsmerk.

Stellen wij nu;

= monochromatische objectieve helderheid van het witte vlak; ü], — objectieve helderheid van het bandje van de bandlamp, welkenbsp;men bij gegeven temperatuur en golflengte kan berekenen;

Fig. 6.

IJkplaat voor 1 = 2699 A De vier lijnen zijn de continue zwartingsmerkennbsp;van de bandlamp, van boven naar beneden bijnbsp;stroomsterkten van resp. 16, 15,6, 15 en 14 Ampère.nbsp;De beide andere zwartingsmerken zijn de mono-chromatische van de kwiklamp (2699 A).

g-/* quot;'AP/. gt;• quot;-svs^ ' ï-ss* ™‘'--r nbsp;nbsp;nbsp;'

iB-'^t^-v.f#'^*’‘.-.'t'*- '«'*^' nbsp;nbsp;nbsp;ïAquot;’; s*lt;*‘»nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,vquot;*. ;i*. '¦, ' 'j

f V *4'¦¦*» .• nbsp;nbsp;nbsp;'. Cnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;.’, *'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;*;,gt;lt;,

' . -i fidr lt;ilt;-iï*w. ’*-'¦ '\ quot;lt; ^«t‘*‘ nbsp;nbsp;nbsp;.''nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;quot; vt ':?'quot; r ’•quot;'^¦.*¦*'i.amp;-’ '• 'i''!

’;¦’# ï-^quot;.;;»''quot;- - ‘ lt; j nbsp;nbsp;nbsp;ï ‘i.,n^»-' s , ^ ¦.*‘''!iï^fnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,quot;nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;•

FWi‘, '$iit^i!«^*-^ .. 4ÏV» vf nbsp;nbsp;nbsp;' „nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;.j'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;' '’•ƒ ttissi''¦gt;¦. 'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;-nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;»'’-

' nbsp;nbsp;nbsp;'MS ..nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;3*»4»f.. -nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;• ,-«gt;sKI#'*' *M, . 'Vti-.v A

J.-.'*' 4', A-f'**. J,quot;* J nbsp;nbsp;nbsp;^'¦«wnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;- ,^' v!’^* /ii- -5 '

.'-/ 'y ¦-( nbsp;nbsp;nbsp;^¦quot;. ‘ . i, 't'quot;--'¦'-'¦‘v.vr;** ¦. ,'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^‘*quot;'fSI?ï.';~'V'.’quot;'•ï.

'.'iV’*;?;;^ nbsp;nbsp;nbsp;'sè-''nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;-nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;.Aquot;y**-vii«ïigt;-gt;^j:^-,.- :,

''quot;lt; -^Viv-v - ./ WA-’ ¦ nbsp;nbsp;nbsp;_nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;__nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;. ¦;-.'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;...,:gt;^5..

^quot;fi' -, nbsp;nbsp;nbsp;* ''^ ^gt;‘^/.^ lt;•''nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;•*nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;--^¦.;^*;'*’V, vV ' ^’'~

^ nbsp;nbsp;nbsp;' ’v quot;lt; - . -nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;’ »•*.¦ -- .V “.-nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;''¦^'' ¦ '

%'*¦¦ nbsp;nbsp;nbsp;'.'''Si^,nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;'A'Ws^*.nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;V^V»•^ -'-.«lnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;•*^'/S^jfeVid^.-'ii-nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;i^r».nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;gt;nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;.4;

' ’ . nbsp;nbsp;nbsp;'}^yj'‘^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;'¦;quot; ;''^'=..-i. v,:^Xquot;s*. “fV ¦^¦^-»vï‘-.';, -^.t»'¦ ^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;,A-4lt; . -V '

‘ ! /i.'-,'Y'r'V*'i‘'‘^-i'*i* WFy' - -

‘ - nbsp;nbsp;nbsp;. 'ï;quot;^ w .’ AA* -¦ift’«-,W’’“'tA 'i'

iS:. ?s. nbsp;nbsp;nbsp;-i- . ;nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;¦'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^-r-quot;’^'-::/'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;“;*

A', /. nbsp;nbsp;nbsp;CS(^nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;^

¦''’r .' ¦»-* nbsp;nbsp;nbsp;¦¦*—nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;•- 4s/‘»W'.gt; '-iA

|^vyi‘:;'t'»»’M^ y ^ 'A' n't ^.^- i gt;• nbsp;nbsp;nbsp;,• Jamp;i' ;.'^. ;ƒ'lt;- •

‘ nbsp;nbsp;nbsp;' Vnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;4nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;'nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;4*^-*nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;'•lt;^*l.«.nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;•nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;*

^.f¦ nbsp;nbsp;nbsp;• ' --V *'‘nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;- . .¦;!?.:'-..rr^ ¦:. .nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;. - ^‘ •' / a'- , ¦ ^

= objectieve helderheid van het witte vlak bij de betrokken golflengte, veroorzaakt door bestraling met de bandlamp;

O = oppervlak van het bandje = 0,260 cm^; d = afstand van de bandlamp tot witte vlak; ¹)nbsp;b = breedte van de spleet van de spectrograaf;nbsp;r = collimatoras van de spectrograaf = 51 cm;nbsp;s = afstand van de cameralens tot het spleetbeeld;nbsp;d — dispersie in cm/A;

i = die stroomsterkte in ampère’s, waarbij de zwarting op de fotografische plaat voor de spectraallijn en het continuenbsp;spectrum gelijk is. Deze stroomsterkte wordt bepaald uit denbsp;zwartingskrommen (fig. 8);

T = de temperatuur van het bandje van de bandlamp bij stroomsterkte i, afgelezen uit de ijkkromme van de bandlamp:

1

d = 0,050 cm bij 2536 A, 2652 A, 2699 A, 2753 A, 2804 A en 3020 A en 0,030 cm bij de andere golflengten.

35 dan gelden de volgende formules:

ü,

: 0,90 . -A

71

De factor 0,90 treedt op wegens reflecties tegen vóór- en achterzijde van het kwartsvenster ten bedrage van 10 %.

In tabel VII zijn i, d, s, l/d en bij de verschillende gemeten kwiklijnen opgenomen:

TABEL VIL

*) In verband met de nauwkeurigheid van deze ijking is de golflengte in dit hoofdstuk uitgedrukt in A, in tegenstelling met het andere gedeelte van ditnbsp;proefschrift, waar hij is uitgedrukt in mfi.

**) De lijnen 3650 en 3655 konden niet afzonderlijk worden gemeten daar de zwartingsmerken elkaar bijna geheel bedekten.

***) Daar de lijnen 4047 en 4078 met de dubbelmonochromator van Po hl niet geheel te scheiden zijn, hebben wij de monochromatische objectieve helderhedennbsp;samengeteld en de beide lijnen bij de berekeningen als één lijn beschouwd.

Nu wij de monochromatische objectieve helderheid van het witte vlak voor iedere golflengte kennen, is het gemakkelijk om

36

de energiestroom te berekenen, die in de fotocel valt; deze is maal de oppervlakte van het diafragma = 0,123 .

Wij kennen bovendien het aantal schaaldelen dat de snaar van de electrometer per secunde aflegt bij de gebruikte gevoeligheidnbsp;van 10 schaaldelen per volt.

Het quotient van deze twee grootheden is dan voor elke golflengte de gevoeligheid van de fotocel, uitgedrukt in het aantal schaaldelen per secunde, bij een lichtstroom van 1 erg per secunde.

In onderstaande tabel hebben wij voor iedere golflengte opgenomen, de energiestroom in ergs per secunde, het aantal schaaldelen per secunde en de gevoeligheid.

In fig. 9 hebben wij op de horizontale as de golflengte en op de verticale as de gevoeligheid uitgezet.

37

Gevoeligheidskromme van fotocel en electrometer.

De gevoeligheid is als functie van de golflengte opgegeven in het aantal schaal-delen, dat de electrometer, bij een gevoeligheid van 10 schaaldelen per volt, doorloopt, als er in de fotocel een lichtstroom valt van één erg per secunde.

HOOFDSTUK V.

DE STRUCTUUR VAN HET LUMI-AUXINE-A-LACTON.

De uit het auxinc-a-lacton onder invloed van het licht ontstane verbinding, het lumi-auxine-a-lacton, bleek hetzelfde smeltpunt tenbsp;hebben als het product, dat uit auxine-a-lacton bij enkele maandennbsp;bewaren ontstaat; het mengsmeltpunt vertoont geen depressie. Denbsp;elementair-analyse geeft aan, dat één atoom zuurstof en twee atomennbsp;waterstof minder aanwezig zijn dan bij auxine-a-lacton; wij moetennbsp;dus afsplitsing van een molecule water aannemen. Bij de katalytischenbsp;hydrering werden twee moleculen waterstof opgenomen, waarnanbsp;een verzadigd lacton bleek te zijn ontstaan.

1 I

CHj-C=0

VIII.

De oxydatieve afbraak met behulp van ozon leverde een keton (VIII), dat identiek was met het product, dat vroeger door oxydatienbsp;van dihydro-auxine-a was verkregen. Verder bleek uit een bepalingnbsp;van het aantal actieve waterstofatomen volgens Zerewitinoff,nbsp;dat één waterstofatoom actief was, hetwelk dan alleen in eennbsp;hydroxylgroep aanwezig kan zijn. Het ontstaan van het ringketonnbsp;VIII bij de ozonafbraak wees erop, dat één der dubbele bindingennbsp;een semi-cyclische positie inneemt, terwijl de andere in de lacton-ring aanwezig moet zijn. Deze tweede dubbele binding kon nietnbsp;tussen de koolstofatomen a en /? liggen, omdat, indien aan dienbsp;koolstofatomen waterafsplitsing had plaats gevonden, naar analogienbsp;van de vorming van auxine-b uit auxine-a, een enol- of keto-verbinding zou ontstaan. De hydroxylgroep moet een alcoholisch

39

karakter hebben, daar het lumi-auxine-a-lacton niet zuur reageert. De enige plaats, die voor deze hydroxylgroep in aanmerking komt,nbsp;is volgens vroeger genoemde auteurs het a-koolstofatoom.

Wij hebben nu getracht, gebruik makende van het absorptie-spectrum van lumi-auxine-a-lacton, te bevestigen dat de tweede dubbele binding tussen het /S- en y-koolstofatoom ligt.

In de eerste plaats hebben wij geprobeerd, de lactonring open te splitsen, om dan van het zuur of zijn zout een absorptiespectrumnbsp;te meten. De lactonring bleek gemakkelijk door kaliumhydroxydenbsp;te worden opengesplitst. In een Smakula-cuvet werd aan 0,5 cm®nbsp;van een alcoholische oplossing van lumi-auxine-a-lacton, die 200nbsp;mg per liter bevatte, 5 mg kaliumhydroxyde p.a. toegevoegd. Denbsp;oplossing werd intensief geel. welke verkleuring na ongeveer eennbsp;minuut veranderde in zeer zwak bruin. Na ongeveer een half uur

40

werd de absorptie van de oplossing gemeten. Het spectrum bleek een grondige verandering te hebben ondergaan. Er waren nu tweenbsp;maxima ontstaan, waarvan één bij 325 ta/j. en het andere bijnbsp;255 tafi.

Na afloop van de meting werd aan de oplossing in het cuvet 10 mg ijsazijn p.a. toegevoegd, waarna de Pjj = 4,8was. Hetab-sorptiespectrum gaf nu weer een geheel nieuw beeld.

In lig. 10 zien wij het absorptiespectrum van het lumi-auxine-a-lacton, het spectrum van dezelfde oplossing na de behandeling met loog en het spectrum na aanzuren van de alkalische oplossingnbsp;met ijsazijn (tabel IX).

Een dergelijke behandeling, waarbij evenwel 18 mg kaliumhydroxyde en 40 mg ijsazijn werd toegevoegd tot p^^ = 3,4, gaf vrijwel dezelfde absorptiespectra te zien (tabel X).

41

Het zeer opmerkelijke verschijnsel van het tijdelijk optreden van een gele kleur moet in elk geval worden veroorzaakt door hetnbsp;ontstaan van een weinig stabiele verbinding, die absorbeert in hetnbsp;zichtbare gebied. Wij kunnen ons voorstellen, dat de C=0 groep vannbsp;de lactonring geënoliseerd wordt onder invloed van kaliumhydroxyde.nbsp;Wij krijgen dus in eerste instantie de volgende reactie;

I I

CHs-C=CH—CH=CH—CHOH—C=0 -

-O

VII.

CH, -C=CH—CH=CH—COH=:COH

-O-

IX.

42

Een soortgelijk „endiol” (XI) wordt door Haworth aangenomen bij de inwerking van kaliumhydroxyde op het dilacton van mannosuikerzuur (X). Dit dilacton reageert namelijk met kaliumhydroxyde zonder dat één der lactonringen wordt opengesplitst,nbsp;terwijl eveneens een gele kleur optreedt.

Het „endiol” (IX), waarvan beide hydroxylgroepen een zuur karakter hebben, vormt dan met de overmaat loog een zout. Wijnbsp;krijgen dus de verbinding:

I 1

CHj- C=C—CH=CH—COK=COK

-O-

XII.

Wanneer het chromofore systeem van deze verbinding vergeleken wordt met dat van lumi-auxine-a-lacton, dan valt op dat in hetnbsp;lumi-auxine-a-lacton van de drie aanwezige dubbele bindingen ernbsp;twee geconjugeerd zijn, terwijl de derde, die van de carbonylgroep,nbsp;„onafhankelijk” is. In het kaliumzout van het „endiol” evenwelnbsp;zijn de drie dubbele bindingen geconjugeerd. Volgens de empirischenbsp;beschouwingen van Kuhn, Hauser, Smakula^®) en van

W. N. Haworth, ]. Soc. Chem. Ind. (Chem. and Ind.) 52, 482 (1933); K. Rehorst, Ber. 71, 923 (1938).

'^) A. Sraakula, Z. Angew. Chem. 47, 657 (1934); K, W. Hauser, R, Kuhn, A. Smakula en K. Kreuchen, Z. Physik. Chem, (B) 29, 363 (1935); K. W.nbsp;Hauser, R. Kuhn, A. Smakula en M. Hoffer, Ibid. 371 ; K. W. Hauser,nbsp;R. Kuhn, A. Smakula en A. Deutsch, Ibid. 378; K.W. Hauser, R. Kuhnnbsp;en A. Smakula, Ibid. 384.

43

Dimroth^^) wordt het maximum van een absorptiespectrum door verlengen van een geconjugeerd systeem met één dubbele binding,nbsp;25 a 30 m^ naar de kant van de lange golflengten verschoven.

Maar behalve het verlengen van het geconjugeerde systeem is er nog een oorzaak, die een verschuiving van het absorptiemaximumnbsp;naar de kant van de lange golflengten tot gevolg heeft. Dit isnbsp;namelijk de zoutvorming, die bij enolische of phenolische hydroxyl-groepen steeds een bathochroom effect heeft. Zo is de absorptie-kromme van natrium phenolaat vergeleken bij die van phenol 23 m/tnbsp;naar de kant van de lange golflengten verschoven Bij o-oxy-biphenyl bedraagt de verschuiving tengevolge van zoutvormingnbsp;42 rafi ^®). Ook bij ascorbinezuur (XIII) treedt dit verschijnsel op;

Ph nbsp;nbsp;nbsp;bij 242 m,M, voor Pj^ = 5,5—11,5

bij 264 m/ji en voor Ph^ nbsp;nbsp;nbsp;m/^ Deze maxima komen

resp. op rekening van het ongedissociëerde zuur, het eenwaardige ion en het tweewaardige ion.

HOC=COH

1 I

0=C CH—CHOH—CHaOH

XIII.

Het is dus zeer wel mogelijk dat tengevolge van deze omzetting met kaliumhydroxyde een zout ontstaat dat in het zichtbare gebied absorbeert. Het ontstaan van het „endiol” (IX) is onder denbsp;gegeven omstandigheden bovendien niet onwaarschijnlijk te achten,nbsp;omdat, wanneer in een molecule meerdere dubbele bindingen aanwezig zijn, er steeds een neiging bestaat om een geconjugeerdnbsp;systeem te vormen, of een reeds aanwezig geconjugeerd systeemnbsp;uit te breiden.

Het verdwijnen van de gele kleur bij de behandeling met kaliumhydroxyde kunnen wij zien als gevolg van het opensplitsen van de lactonring.

K. Dimroth, Z. Angew. Chem. 52, 545 (1939).

H. Ley en R. Dreinhöfer, Z. wiss. Phot. 29, 140 (1930). i«) H. Ley, Z. Physik. Chem. (A) 94, 422 (1920).

'’) G. E. Car pén i, ]. Chim. Phys. 35, 193 (1938).

44

CHj-C=C—CH=CH—COK—COK

I-O---[

XII.

CHj- C=COK—CH=CH—CHOH—COOK XIV.

Bij dit opensplitsen van de lactonring ontstaat dan het kalium-zout van een onverzadigd enol-oxyzuur (XIV).

Indien in het lumi-auxine-a-lacton de hydroxylgroep op de j'-plaats zou staan en de dubbele binding in a./9-positie, dan is ditnbsp;verschijnsel niet of tenminste zeer veel moeilijker te verklaren,nbsp;daar dan enolisering aan de lactonring niet mogelijk is.

De absorptie die wij vinden na aanzuren van de alkalische oplossing met azijnzuur is niet zonder meer te begrijpen. Men zou kunnen verwachten dat door aanzuren de reeks van omzettingennbsp;terugloopt, zodat wederom het absorptiespectrum van lumi-auxine-a-lacton verschijnt. Zoals de derde absorptiekromme van figuurnbsp;10 toont, is dit echter niet het geval. Wij vinden een absorptie,nbsp;welke schijnbaar ontstaat door superpositie van de spectra vannbsp;XIV en lumi-auxine-a-lacton. Daar wij echter moeten veronderstellen dat na aanzuren niet meer het zout maar het vrijenbsp;zuur aanwezig is, kunnen wij de absorptie niet op deze wijze verklaren. In elk geval blijkt, dat de formule met een dubbele bindingnbsp;tussen de a- en ;5-koolstofatomen ons in staat stelt, de reactiesnbsp;tenminste bij benadering te beschrijven.

Naast het bestuderen van de absorptiespectra van het lumi-auxine-a-lacton en de daaruit verkregen producten, hebben wij getracht door synthese een verbinding te verkrijgen, die hetzelfdenbsp;chromofore systeem bevat als in het lumi-auxine-a-lacton wordtnbsp;aangenomen. Er moest dus een verbinding worden bereid metnbsp;een ^-enol-lactonring, die nog een tweede dubbele binding bevat,nbsp;geconjugeerd t.o.v. de eerste. De eenvoudigste stof die aan dezenbsp;eisen voldoet is:

45

CH2=C—CH=CH—CHj —C=0

I----------o--1

XV.

Wij meenden een soortgelijke verbinding te kunnen verkrijgen door condensatie van formyl-azijnzuur met aceton-dicarbonzure-diaethylester. Om evenwel te voorkomen dat beide methyleen-groepen van de aceton-dicarbonzure-ester met het formyl-azijnzuurnbsp;reageren, hebben wij van één van deze methyleengroepen de beidenbsp;waterstofatomen vervangen door methylgroepen. Wij zijn daaromnbsp;uitgegaan van aa-dimethyl-aceton-dicarbonzure-diaethylester (XVI).

Daar het formyl-azijnzuur een zeer weinig stabiele verbinding is, hebben wij eerst geprobeerd de natriumverbinding van de for-myl-azijnzure-aethylester voor de condensatie te gebruiken. Ondernbsp;verschillende omstandigheden werd getracht, deze natriumverbinding met aa-dimethyl-aceton-dicarbonzure-diaethylester te condenseren. Met geen der door ons beproefde methoden kon het gewenstenbsp;resultaat worden bereikt.

Wij hebben daarna geprobeerd op een andere manier het probleem op te lossen, en wel analoog aan de synthese van v. P e c h -mann. Deze auteur beschreef in 1884 reacties, waarbij gebruik wordt gemaakt van appelzuur, dat door inwerking van geconcentreerd zwavelzuur ontleedt in formyl-azijnzuur, koolmonoxyde ennbsp;water. Dit formyl-azijnzuur is uit de aard der zaak als /?-aldehydo-carbonzuur zeer onbestendig en ontleedt snel; het kan echter tochnbsp;de gewenste reacties geven, zoals het voorbeeld van de cumarine-synthese van v. Pechmann aantoont.

Wij hadden ons het volgende reactie-schema voorgesteld:

46

CH=CH—CHj—C=0

I nbsp;nbsp;nbsp;I

-gt; C-o-i

c(ch3;

XX.

De condensatie had evenwel een enigszins ander verloop. aa-Dimethyl-aceton-dicarbonzure-diaethylester en appelzuur werdennbsp;met een overmaat geconcentreerd zwavelzuur snel verhit, tot hetnbsp;schuimen ophield. Uit het reactieproduct kon een vaste stof wordennbsp;afgezonderd, die na kristalliseren uit aethylacetaat smolt bij 208°nbsp;en identiek bleek te zijn met cumalinezuur, dat ook door v. Pechmaan was verkregen uit appelzuur en zwavelzuur.

Bij een volgende poging hebben wij inplaats van het snelle verhitten, enkele uren verwarmd op een waterbad. Nu verkregennbsp;wij een vaste stof, die na kristalliseren uit aethylacetaat smolt bijnbsp;153—154°^{1 2}).

De analyse kwam overeen met de brutoformule (C9Hiq04)„, terwijl wij CgH^QOg hadden verwacht. Het verschil van één koolstofatoomnbsp;en twee zuurstofatomen wijst er op, dat één der carboxylgroepennbsp;van XVII niet is afgesplitst.

Wij kunnen ons voorstellen, dat van de verbinding XVII de carboxylgroep naast de twee methylgroepen sneller wordt afgesplitst dan de andere, waarna enolisering van de ketogroep volgtnbsp;en sluiting van de lactonring, zodat de overblijvende carboxylgroepnbsp;niet meer wordt afgesplitst.

1

H. V. Pechmann, Ber. 17, 929 (1884); Ann. 264, 261 (1891).

2

De smeltpunten die in dit proefschrift zijn opgegeven zijn niet gecorrigeerd.

47

COOH

I

C=CH—CHï—CrrO

I nbsp;nbsp;nbsp;I

C-O--1

CiCHs)

XXIII.

De zuur reagerende stof werd getitreerd met 0,01 n natronloog. Voor XXIII is het equivalentgewicht 182, terwijl wij in goedenbsp;overeenstemming daarmee een waarde van ongeveer 190 vonden.

Na koken met overmaat natronloog in stikstof-atmosfeer en terugtitreren met zoutzuur, bleek de stof zich te gedragen als eennbsp;tweebasisch zuur (aequivalentgewicht: berekend 91, gevondennbsp;83 en 86).

Koken met loog veroorzaakt dus opensplitsen van de lactonring, waarbij het natriumzout van XXII ontstaat. Uit een microproefjenbsp;in een smeltpuntsbuisje bleek, dat bij verhitten in vacuum bovennbsp;het smeltpunt koolzuur wordt afgesplitst, hetwelk kon worden aan-getoond met barytwater.

Wij mogen dus uit de eigenschappen en de wijze van ontstaan concluderen, dat de structuur inderdaad overeenkomt met XXIII.nbsp;Dit product is evenwel als „modelstof” minder bruikbaar, welnbsp;is de ring dezelfde als die we in lumhauxine-a-lacton hebbennbsp;aangenomen, het verschil is echter dat aan het a-koolstofatoomnbsp;een hydroxylgroep vervangen is door een waterstofatoom, ennbsp;vooral is belangrijk dat aan het /-koolstofatoom een carboxylgroepnbsp;in de plaats van een waterstofatoom staat.

Het resultaat van de absorptiemetingen is opgenomen in tabel XI en flg. 11.

48

Na de meting werd aan de oplossing 30 mg KOH toegevoegd, waarna wij nogmaals de absorptie van de oplossing hebben gemeten; het resultaat is eveneens opgenomen in tabel XI en flg. 11.

Wij zien in lig. 11, dat de „modelstof” behalve een maximum bij 250 m,M inderdaad ook een maximum heeft bij 295 m|M, ditnbsp;laatste analoog aan het lumi-auxine-a-lacton, evenwel minder hoognbsp;en breder.

Het maximum bij 250 xafi is vermoedelijk mede door de carboxyl-groep veroorzaakt. Het absorptiespectrum van de met loog behandelde verbinding XXIII, vertoont evenwel weinig overeenkomst met hetnbsp;spectrum dat wij verkrijgen na een soortgelijke behandeling vannbsp;lumi-auxine-a-lacton.

Een mogelijk niet onbelangrijk structuurverschil tussen de modelstof en het lumi-auxine-a-lacton is, dat de semi-cyclische dubbele binding in het lumi-auxine-a-lacton semi-cyclisch ten opzichte vannbsp;twee ringen is, in de „modelstof” daarentegen slechts semi-cyclischnbsp;ten opzichte van één ring.

49

Om een indruk te krijgen van de invloed van de tweede ring op de absorptie, hebben wij de absorptiespectra vergeleken vannbsp;cyclopentylideen-cyclopentanon (XXIV) en isopropylideen-cyclopen-tanon (XXV).

CH2-C=0 nbsp;nbsp;nbsp;CH2-CH2

1 gt;=lt; I

CH2—CH2 nbsp;nbsp;nbsp;CHj—CHj

XXIV.

XXV.

Deze twee stoffen werden bereid volgens W a 11 a c h ^®); het cyclopentylideen-cyclopentanon door condensatie van twee moleculen cyclopentanon, met behulp van natriumaethylaat en hetnbsp;isopropylideen-cyclopentanon door condensatie van één molecule

'*) O. Wallach, Ber. 29, 2955 (1896); Ann. 389, 169 (1912); Ann. 394, 362 (1912).

50

aceton met één molecule cyclopentanon, eveneens met behulp van natriumaethylaat.

In tabel XII en fig. 12 zien wij de beide absorptiespectra en het blijkt duidelijk, dat het verschil in absorptie tussen deze tweenbsp;verbindingen zeer gering is.

Aan het eind van dit hoofdstuk moeten wij vastellen, dat de vergelijking van de absorptiespectra van het lumi-auxine-a-lacton en de door ons gesynthetiseerde verbinding XXIII, geen definitieve conclusienbsp;toelaat ten opzichte van de structuur van het lumi-auxine-a-lacton.

Door het afkondigen van de mobilisatie in Augustus 1939 moest schrijver van dit proefschrift het onderzoek naar de structuur van het lumi-auxine-a-lactonnbsp;afbreken.

EXPERIMENTEEL GEDEELTE BEHORENDE BIJ HOOFDSTUK V.

Condensatie van aa-dimethyl-aceton-dicarbonzure diaethylester

met formyl-azijnzuur, ¹)

lig dimethyl-aceton-dicarbonzure diaethylester en 7 g appel-zuur werden met 20,5 cm® geconcentreerd zwavelzuur gedurende twee uren op een waterbad verwarmd, waarna de gasontwikkelingnbsp;was opgehouden. Het mengsel werd uitgegoten in ijswater ennbsp;daarna met aether geëxtraheerd. Het aetherische extract leverdenbsp;na drogen met gegloeid natriumsulfaat en afdampen van de aethernbsp;een dikke bruine stroop. Om de kristallisatie te bevorderen werdnbsp;afwisselend één uur afgekoeld tot 0° en één uur verwarmd totnbsp;kamertemperatuur. Na een halve dag begon de kristallisatie, terwijlnbsp;er na twee a drie dagen niets meer kristalliseerde. Daar denbsp;vloeistof te visceus was om de kristallen te filtreren, werd één cm®nbsp;alcohol toegevoegd. Op het filter bleef een bruine vaste stof achter,nbsp;die na twee maal kristalliseren uit aethylacetaat lichtgeel gekleurdnbsp;was, smeltpunt 152—154°. Daarna werd nog tweemaal gekristalliseerd uit een mengsel van één deel aceton en negen delen hexaan.nbsp;Het smeltpunt was 154°, de opbrengst 120 mg.

1

Deze tot nu toe niet beschreven condensatie werd in het Org. chem. Laboratorium te Utrecht het eerst uitgevoerd door den heer J. B o 1 d i n g h.

52

CH-analyse (uitgevoerd door den heer P. J. H u b e r s te Amsterdam).

De stof werd in vacuum boven fosforpentoxyde gedroogd. 3,720 mg stof: 8,05 mg CO^; 1,82 mg HgO.

C9H10O4 (182,1) berekend: C 59,30 «/o: H 5,53%.

gevonden: C 59,02 %; H 5,48 %.

Titraties*

a. nbsp;nbsp;nbsp;4,405 mg van de verbinding CgHjo04 werd opgelost in 4 cm®nbsp;heet water en getitreerd met 1,987 cm® 0,0116 n loog (indicatornbsp;phenolphtaleïne). Bij een tweede titratie werd 3,693 mg opgelostnbsp;in 4 cm® 50 proc. methanol, die eerst met loog was geneutraliseerdnbsp;op phenolphtaleïne. De oplossing reageerde na toevoeging vannbsp;1,670 cm® 0,0116 n loog neutraal.

Aequivalentgewicht; berekend: 182,1

gevonden: 191,1 resp. 190,6.

b. nbsp;nbsp;nbsp;Om de aanwezigheid van een lactonring te bewijzen werdnbsp;6,891 mg der verbinding C9H40O4 een half uur onder stikstof gekookt met 2,430 cm® 0,0400 n loog. Daarna werd de overmaatnbsp;loog met 0,606 cm® 0,0204 n zoutzuur teruggetitreerd (phenolphtaleïne).

Bij een tweede lactontitratie werd voor 4,891 mg en 2,016 cm® 0,0400 n loog, 1,331 cm® 0,0204 n zoutzuur gebruikt.nbsp;Aequivalentgewicht: berekend: 91,0

gevonden: 83,1 resp. 86,2.

De verbinding C9H40O4 bevat dus inderdaad naast de carboxyl-groep een lactonring.

HOOFDSTUK VI.

DE INVLOED VAN CAROTINOÏDEN OP DE FOTO-INACTIVERING VAN HET AUXINE-A-LACTON

Zoals algemeen bekend is, nemen planten-organen bij eenzijdige belichting een bepaalde stand in ten opzichte van de richting vannbsp;het licht, hetgeen ieder aan zijn kamerplanten kan waarnemen.nbsp;Het spreekt vanzelf, dat dit opvallende verschijnsel, de fototropie,nbsp;door de botanici veelvuldig werd bestudeerd. Wij kunnen uiteraardnbsp;in dit proefschrift de uitgebreide plantenphysiologische literatuurnbsp;van dit gebied niet uitvoerig bespreken en moeten vooral tennbsp;opzichte van de oudere publicaties naar de leerboeken verwijzen,nbsp;in de eerste plaats naar de samenvatting van F. A. F. C. Wentnbsp;In verband met ons eigen onderzoek moeten we echter speciaalnbsp;de aandacht vestigen op het pionierswerk van Blaauw, waarbijnbsp;de volgende zin van F. A. F. C. Went moge worden aangehaald:

„Als Blaauw aus seinen Versuchen den Schluss zog, das eine bestimmte Reaktion von einer bestimmten Lichtmenge ausgelöstnbsp;wird, unabhangig von der Frage, ob diese Menge durch langenbsp;Beleuchtung mit einer kleinen Intensitat oder durch kurzwahrendenbsp;Beleuchtung mit starkem Lichte zustande kommt, hat er dabeinbsp;gleich auf die Ahnlichkeit mit dem Bunsen-Roscoeschen Gesetznbsp;bei den photo-chemischen Reaktionen hingewiesen, und sich dienbsp;Frage vorgelegt, ob nicht in erster Instanz die Veranderung,nbsp;welche das Licht in den Zeilen zustande bringt, auf einem derartigennbsp;photo-chemischen Prozess beruhen würde.”

In het jaar 1915 verscheen de voor ons eveneens belangrijke

*“) S. Kostytschew, Lehrb. der Pflanzenphysiologie, 2. Band, J. Springer, Berlin, 1931. Vgl. ook B ene cke ^ ]os t, Pflanzenphysiologie Band II, 4. Auflage,nbsp;S. Fischer, Jena 1923.

S. Kosty tschew, Lehrb. der Pflanzenphysiologie, 2. Band, ]. Springer, Berlin, 1931, blz. 346.

54

publicatie van Blaauw over de door hem ontdekte „licht-groei-reactie”. Onder „licht-groeireactie” verstaat men het verschijnsel, dat een bij benadering gelijkmatige groei bij belichting ongelijkmatignbsp;wordt. Bij Phycomyces noemt Blaauw die reactie positief, omdatnbsp;eerst een bevordering te zien is, bij Helianthus negatief, omdatnbsp;eerst een remming tot stand komt. Ook bij Avena werd een licht-groeireactie geconstateerd en vooral door S i e r p uitvoerig bestudeerd. Blaauw veronderstelde, dat ook de fototropischenbsp;krommingen door de „licht-groeireactie” verklaard zouden kunnennbsp;worden, omdat de licht- en de schaduwzijde van een eenzijdig belichte plant verschillende hoeveelheden licht verkrijgen.

Toen men in deze tijd naging, of licht van verschillende golflengte gelijke fototropische werking heeft, werden zeer tegenstrijdige resultaten verkregen. Zoals Blaauw aantoonde, zijn deze veroorzaakt door bestralingen met zeer verschillende intensiteiten.nbsp;Het is noodzakelijk, de intensiteit voor elke golflengte nauwkeurignbsp;te bepalen, waarmee V. J. Koningsberger in het jaar 1922nbsp;bij zijn proeven een begin heeft gemaakt. Bij een in later tijdnbsp;uitgevoerd onderzoek van du Buy en N uernbergk werd denbsp;intensiteit van elke golflengte met behulp van een thermozuil volgensnbsp;Moll nauwkeurig bepaald. De drempelwaarde voor de prikkelingnbsp;(Reizschwelle) werd daarbij als volgt gevonden:

TABEL XIII.

Toen met de ontdekking van auxine een nieuwe periode in de plantenphysiologie begon, kwam de vraag naar voren, of de groeistof

22) nbsp;nbsp;nbsp;A. H. Blaauw, Z. f. Bot. 7. 465 (1915).

23) nbsp;nbsp;nbsp;H. Sierp. Z. f. Bot. 13, 113 (1921).

2^) V. J. Koningsberger, Ree. trav. bot. néerl. 19, 1 (1922).

23) S. Kosty tschew, Lehrb. der Pflanzenphysiologie, 2. Band, ]. Springer’ Berlin 1931, blz. 353.

55

door het licht een verandering ondergaat. F. W. Went®®) kwam op grond van zijn proeven tot de conclusie, dat de groeistof tennbsp;opzichte van licht van elke intensiteit en samenstelling volkomennbsp;stabiel is. Verder concludeert hij o.a. het volgende;

1. nbsp;nbsp;nbsp;„ . . . dass die Lichtwachstumsreaktion nach Spitzenbelichtungnbsp;eine Folge ist von einer vom Licht induzierten Verringerungnbsp;der aus der Spitze hinausdiffundierende WuchsstofFmenge.”

2. nbsp;nbsp;nbsp;„Einseitig einfallendes Licht lenkt den sonst allseitig aus dernbsp;Spitze kommenden WuchsstofFstrom derweise ab, dass dienbsp;Lichtflanke sehr wenig und die Schattenflanke einen Überschussnbsp;des Wuchsstoffes empfangt, welche WuchsstolfdifFerenz voll-standig genügt um die phototropischen Krümmungen zunbsp;erklaren.”

In 1933 verscheen eveneens uit het Botanisch Laboratorium te Utrecht een proefschrift van J. v. O ver beek ®'^). Deze auteurnbsp;heeft bij hypocotylen van Raphanas gevonden, dat positievenbsp;fototropische krommingen niet slechts door de ongelijke verdelingnbsp;van de groeistof (Went-effect) tot stand komen, maar dat daarbijnbsp;ook de grotere gevoeligheid van de schaduwzijde tegenover auxinenbsp;een rol speelt. Beide effecten werken samen. Drie jaar laternbsp;vergeleek dezelfde auteur de invloed van auxine-a en hetero-auxinenbsp;bij Auena-coleoptielen met belichting en onder uitsluiting vannbsp;licht. In het laatste geval vond hij normale activiteiten, terwijlnbsp;bij belichting bleek, dat de invloed van auxine-a sterk verminderde ennbsp;die van hetero-auxine constant bleef. Van Overbeek concludeerdenbsp;tot een „oxydatieve inactivering” van auxine-a en wel op grondnbsp;van een peroxydase-test.

Toen C. Koningsberger®®) bij zijn onderzoek over de auto-inactivering van de auxinen het merkwaardige feit ontdekte, dat auxine-a-lacton in tegenstelling tot auxine-a zelf, door ultravioletnbsp;licht geïnactiveerd wordt, leek dit alleen in chemisch opzicht vannbsp;belang te zijn. Conclusies over een eventuele physiologische betekenisnbsp;werden eerst niet getrokken, omdat men van mening was, dat in

Diss. Utrecht, 1927,

]. V. Overbeek. Ree. trav. bot. néerl. 30, 537 (1933).

]. V. Overbeek, Proc. Nat. Acad. of Sc. 22, 187 en 421 (1936). ^®) Diss. Utrecht, 1936.

56

de plant slechts auxine-a zelf voorkomt. In het najaar van 1936 heeft dan echter Kögl**') de hypothese uitgesproken, dat auxine-anbsp;waarschijnlijk ook in de plantencel in evenwicht is met zijn lactonnbsp;en dat dienovereenkomstig het groeistofdeficit in de lichtzijde — tenminste gedeeltelijk — door de vorming van lumi-auxine-a-lactonnbsp;ontstaat. Inderdaad konden V. J. Koningsberger en B. Verkaaik^^)nbsp;in het jaar 1938 aantonen, dat geen fototropische kromming optreedt indien als groeistof slechts hetero-auxine aanwezig is; nanbsp;toedienen evenwel van auxine-a bleek de fototropische gevoeligheidnbsp;te zijn hersteld. Zij concluderen dat in de planten het auxine-anbsp;inderdaad kan worden omgezet in auxine-a-lacton, waarvan de in-activering voor een belangrijk deel de oorzaak zou kunnen zijn vannbsp;de fototropie.

Ofschoon het dus om verschillende redenen zeer aannemelijk is, dat aan de door ons bestudeerde foto-chemische reactie een phy-siologische betekenis toekomt, mocht niet uit het oog worden verloren, dat de vorming van lumi-auxine-a-lacton in vitro slechts doornbsp;licht met een golflengte kleiner dan 405 m^ veroorzaakt wordt.nbsp;Aan de andere kant toont tabel XIII, dat ook licht van veel langerenbsp;golflengte de groei beïnvloedt. De veronderstelling lag voor denbsp;hand, dat de gevoeligheid bij de langere golflengte wordt veroorzaakt door in de plantencel aanwezige sensibilisatoren. Ook overnbsp;de aard van deze sensibilisatoren hadden genoemde auteurs reedsnbsp;een aanknopingspunt. In 1936 hebben n.1. Wald en du Buy®^)nbsp;in een extract van Auena-coleoptielen colorimetrisch carotine aangetoond. Zij namen aan, dat de gevoeligheid van de planten tennbsp;opzichte van licht gebonden is aan de aanwezigheid van deze kleurstof. Een jaar later verschenen belangrijke publicaties van Bünni n gnbsp;over de invloed van licht op de sporangiëndragers van Pilobolus.nbsp;Hij kon uit deze schimmel yö-carotine isoleren en merkte bovendiennbsp;op, dat het golflengtegebied, waarbinnen de planten het meest gevoelig zijn voor licht, overeenkomt met dat waarin /S-carotinenbsp;een maximale absorptie vertoont.

Voordracht aan de Technische Hogeschool te München, op 5 December

1936.

V. J. Kon ing sber g er en B. Verkaaik, Ree. trav. bot. néerl. 35, 1 (1938). ”) G. Wald en H. G. du Buy, Science 84, 247 (1936).

®®) E. Bünning, Planta 26, 719 en 27, 148 en 583 (1937).

57

Schrijver van dit proefschrift had de taak te onderzoeken, of de foto-inactivering van auxine-a-lacton inderdaad door carotinoïdennbsp;wordt beïnvloed. Uit historische overwegingen (Bünning) werdnbsp;begonnen met het onderzoek over de invloed van /9-carotine.

De werkwijze was geheel dezelfde als in hoofdstuk III. Wij gebruikten oplossingen van dezelfde concentratie, waaraan evenwel een half uur voor de meting, ongeveer 25 y van het carotinoïdenbsp;was toegevoegd.

TABEL XIV.

58

TABEL XVII.

*) Deze waarde werd gevonden door grafisch interpoleren.

Wanneer wij nu voor iedere golflengte het aantal ergs, dat nodig is om de helft van het auxine-a-lacton te inactiveren, uitzetten tegen die golflengte, verkrijgen wij een kromme, die, vergeleken met de kromme van figuur 3, een beeld van de invloednbsp;van jS-carotine op de foto-inactivering van auxine-a-lacton geeft.nbsp;In figuur 13 hebben we beide krommen opgenomen.

Uit figuur 13 blijkt inderdaad, dat de invloed van het j?-carotine aanzienlijk is. De optimale werking van het jö-carotine ligt bij golflengte 436 m/J-.

59

Gezien de resultaten, welke R. Kuhn®^) en zijn medewerkers bij de bevruchtingsstolfen van algen ten opzichte van de specifiteitnbsp;van zekere carotinoïden hebben gevonden, leek het mogelijk, dat

----------- De invloed van licht op auxine-a-lacton (vgl. flg. 4).

------ — De invloed van licht op auxine-a-lacton bij aanwezigheid van /S-carotine.

Op de verticale as is het aantal ergs afgezet dat nodig is om van 0,5 cm^ van een oplossing van auxine-a-lacton (200 mg/1) de helft te inactiveren.

ook bij de sensibiliserende werking in de plantencel de verschillende kleurstoffen zich van elkaar zouden onderscheiden.

Wij hebben, om deze vraag te kunnen beantwoorden, onze metingen voortgezet met enkele andere stoffen, behorende tot de

’•*) R. Kuhn, F. Moewus en G. Wendt, Ber. 72, 1702 (1939).

60

groep der carotinoïden, namelijk met a-carotine, lycopine, crocetine-dimethylester en bixine-methylester ¹).

Van deze carotinoïden hebben wij evenwel slechts de grens van de invloed aan de zijde van de langere golflengten bepaald, namelijknbsp;bij de golflengten 494, 546 en 578 mfx.

De resultaten van deze metingen vinden wij in tabel XX.

Daar alle door ons tot nog toe gedane metingen waren uit-gevoerd in alcoholische oplossing, hebben wij ook nog een serie bepalingen gedaan met a-carotine in colloïdale oplossing in water.nbsp;Deze waterige oplossing hebben wij verkregen door een oplossingnbsp;van auxine-a-lacton in water te voegen bij een colloïdale oplossingnbsp;van a-carotine in water. De colloïdale a-carotine-oplossing werdnbsp;bereid volgens Kar r er en Strauss®^). Het a-carotine hebben wijnbsp;opgelost in een 50 proc. mengsel van aceton en water. De acetonnbsp;werd voorzichtig bij verminderde druk in een vacuumexsiccatornbsp;verdampt, waarna een colloïdale oplossing in water overbleef. Bijnbsp;de oplossing wordt nu zoveel van de waterige auxine-a-lacton-oplossing gevoegd, dat de concentratie van auxine-a-lacton overeenkomt met die van de door ons gebruikte alcoholische oplossingen.

1

Voor het welwillend ter beschikking stellen van deze carotinoïden danken wij Prof. Dr. R. Kuhn.

P. Karrer en W. Strauss, Helv. Chim. Acta 21, 1624 (1938).

61

-----De invloed van licht op auxine-a-lacton (fig. 4).

-------De invloed van licht op auxine-a-lacton bij aanwezigheid van yS-

carotine (fig. 13).

-----De invloed van licht op auxine-a-lacton bij aanwezigheid van a-

carotine (in water).

............ De invloed van licht op auxine-a-lacton bij aanwezigheid van lycopine.

Op de verticale as is het aantal ergs afgezet dat nodig is om van 0,5 cm^ van een oplossing van auxine-a-lacton (200 mg/1) de helft te inactiveren.

62

De resultaten van deze metingen zijn opgenomen in tabel XXL

TABEL XXI.

De resultaten, opgenomen in de tabellen XX en XXI hebben wij in figuur 14 tot een grafiek uitgewerkt. Om de figuur overzichtelijk te houden, zijn alleen de curves opgenomen van /?-caro-tine, a-carotine en lycopine; de overige curves liggen tussen dienbsp;van a-carotine en lycopine. Uit figuur 14 blijkt dus, dat alle doornbsp;ons onderzochte carotinoïden een vrijwel gelijke invloed uitoefenennbsp;op de foto-inactivering van het auxine-a-lacton, in tegenstellingnbsp;met de resultaten van Kuhn, waar de cis- of trans-positie van eennbsp;dubbele binding een doorslaggevende invloed heeft op de werkingnbsp;van de stof. Bij het sensibiliseren van onze foto-chemische reactie isnbsp;evenwel van specifiteit geen sprake, zoals blijkt uit fig. 14. Bij hetnbsp;vermogen om deze reactie te sensibiliseren moet dus een gemeenschappelijke eigenschap van deze carotinoïden een rol spelen ennbsp;als zodanig ligt het absorptiespectrum voor de hand, temeer omdatnbsp;wij hier juist met een foto-chemische reactie te doen hebben. Dezenbsp;carotinoïden (vgl. form. XXVI—XXX) hebben inderdaad absorptie-spectra, die sterk met elkaar overeenkomen (vgl. fig. 15, 16 en 17).

In fig. 15, 16 en 17 hebben wij de absorptiespectra opgenomen van /ö-carotine, a-carotine en lycopine. Uit deze figuren blijkt tennbsp;duidelijkste, dat inderdaad het gebied, waarin de verschillendenbsp;carotinoïden hun invloed op de inactivering uitoefenen, overeenkomtnbsp;met dat, waarin zij maximale absorptie vertonen.

63

*) Dit absorptiespectrum is ontleend aan A. Smakula, Z. Angew. Chem. 47, 657 (1934).

64

X/1 ,lxx

1 II

a-carotine

65

biKine-methylestep nbsp;nbsp;nbsp;COOCH^

XXIX.

crocetine-dimelhylester

XXX.

Onze resultaten zijn nu volkomen in overeenstemming te brengen met die welke door verschillende, reeds door ons genoemdenbsp;botanische onderzoekers, met levende planten en plantendelennbsp;werden verkregen.

Volgens onze resultaten is het mogelijk, auxine-a in zwak zuur milieu, bij aanwezigheid van carotinoïden, door licht van golflengten tussen 400 en 500 rafji te inactiveren. De resultaten vannbsp;V. Overbeek en van Koningsberger en Verkaaik kunnennbsp;hiermede dus volkomen worden verklaard. Ook de waarnemingennbsp;van Waid en du Buy en van Bünning zijn met onze resultatennbsp;in overeenstemming.

BLADZ.

HOOFDSTUK I.

Historisch overzicht.................. 9

HOOFDSTUK II.

De invloed van waterstof-ionen op het bereiken van het evenwicht van auxine-a met zijn lacton...........16

HOOFDSTUK III.

De invloed van licht op auxine-a-lacton.........21

HOOFDSTUK IV.

Het ijken van de fotocel................30

HOOFDSTUK V.

De structuur van het lumi-auxine-a lacton

HOOFDSTUK VI.

De invloed van carotinoïden op de foto-inactivering van het auxine-a-lacton....................53

Samenvatting.....................66

STELLINGEN.

I.

Het is waarschijnlijk dat de inactivering van auxine-a-lacton onder invloed van licht, een physiologische betekenis heeft.

II.

De door Metcalf opgestelde theorie ter verklaring van de osmotische verschijnselen leidt tot onjuiste consequenties.

W. V. Metcalf, Kolloid Z. 90, 11 (19-10).

III.

Het is waarschijnlijk dat de door Voss gevonden groeistof-antagonist identiek is met de eveneens door hem aangetoonde inactieve scutellum-groeistof.

H. Voss, Planta 30, 252 (1939),

IV.

De betrouwbaarheid van röntgenografisch bepaalde atoomafstanden wordt overschat.

W. H. Zachariasen, Z. Krist. 89, 442 (1934).

J. M. Robertson en I. Woodward, ]. Chem. Soc. 1936, 1817.

R. nbsp;nbsp;nbsp;Brill, C. Hermann en Cl. Peters, Naturwissenschaften 27,nbsp;677 (1939).

V.

Tak ei en medewerkers hebben niet bewezen dat het natuurlijke hexeen-(3)'Ol-(l) de trans-configuratie bezit.

S. nbsp;nbsp;nbsp;Ta kei, M. Ono en K. Sin osa ki, Ber. 73, 950 (1940).

VI.

Het stabiliserend effect van kaliumcyamide t.o.v. oplossingen van ascorbinezuur berust niet direct op het verhinderen van een ontleding; het moet worden beschouwd als een belemmering van denbsp;oxydatie.

H. Mohier en H. Lohr, Helv. Chim. Acta 21, 485 (1938).

G. E. Carpéni, Helv. Chim. Acta 21, 1031 (1938).

VII.

De verklaring van Clemo en Ramage voor het optreden van de isomeren norlupinaan A en B is onjuist.

G. R. Clemo en G. R. Ramage, J. Chem. Soc. 1931, 437.

V. Prelog en R. Seiwerth, Ber. 72, 1638 (1939).

VIII.

Bij het vermelden van absorptie-coëfïiciënten is het gewenst dat de wijze waarop zij zijn berekend, wordt aangegeven.

I

■■'■■''iïï nbsp;nbsp;

'4

â– ^4'

', ('v' gt;•

- .• ■ ^-

V'

‘ iXi;

â–  t