Химия

Красители




Природные красители,органические  соединения,которые  вырабатываются  живыми
организмами и окрашивают животные и растительные клетки и  ткани.В  основном
соединения желтых, коричневых , черных и  красных  цветов  разных  оттенков,
очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.
До 2-ой половины 19в. природные  красители-единственные  в-ва  для  крашения
текстильных и парфюмерных изделий, кожи,бумаги,пищевых  продуктов  и  др.  С
развитием  промышленности  органического  синтеза,  особенно  анилокрасочной
пром-ти,природные  красители  не   выдержали   конкуренции   с   красителями
синтетическими  и  в  основном  утратили  былое  практическое  значение.   В
небольших  количествах  природные  красители  используют  в  реставрационных
работах. Их применяют также в пищевой  и  парфюмерной  промышленностях,  при
исследованиях методами оптической и электронной микроскопии  в  цитологии  и
гистохимии, в  аналитической  химии.  Многие  природные  красители  обладают
значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие  чего
их  часто  используют  как  лекарственные  средства.   Некоторые   природные
красители  -  регуляторы  роста  растений,  а  также  сигнальные   вещества,
привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.
Природные красители широко распространены в природе и  крайне  многообразны.
Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или  близкие
по   строению   природные   красители,   поэтому   наиболее    целесообразно
классифицировать их по типам химических соединений.

   Алифатические   и    алициклические    красители.Включают    каратиноиды,
обусловливающие желтую,оранжевую  и  красную  окраски  цветов  и  плодов.  С
удлинением  цепи  сопряженных  двойных  связей  окраска  углубляется.  Среди
природных  красителей  этого  ряда  -  углеводороды  ,   например,   ликопин
(красный),алюфа-,бетта-,гамма   -   каротины(фиолетовый);спирты,   например,
криптоксантин и ксантофил (желтый), зеаксантин (желтовато-красный);  кетоны,
например,  родоксантин  (синевато-черный)  и  астицин  (фиолетовый);   кето-
спирты,         например,         кантаксантин         и         астаксантин
(красный);альдегиды,альдегидоспирты и др..
Встречаются каротиноиды в растительном  и  животном  мире.  Многие  из  них,
например, каротин, обладают высокой  физиологической  активностью,  ретиналь
(альдегид,образующийся из витамина А)  входит  в  состав  зрительного  белка
родопсина. К полиенам относится  ряд  антибиотиков  (канацидин,  пентамицин,
трихомицин и др.), продуцируемых актиномицетами.

Ароматические красители. В основном  это  гидрокси-  и  алкокси-  замещенные
непредельные кетоны:  1)производные  коричной  и  феруловой  кислот  -  4,4-
дигидроксидициннамоилметан  (желтый),    4-   гидроксициннамоилферулоилметан
(оранжевый)    и    диферулоилметан,или     куркумин     (оранжево-красный),
встречающиеся  в  корнях  куркумы   и   др.   ;   2)   производные   халкона
С6Н5СН=СНСОС6Н5  и   хинонов,   например,   лавсон   и   юглон,   выделенные
соответственно из листьев хны и из кожуры незрелых грецких орехов, -  желтые
красители для шерсти и щелка;  хризаробин  -  желтый  краситель  бразильских
видов  древесины,  эмодинантрон  -  желтый   краситель   древесины   жостера
даурского; гиперицин и псевдогиперицин -  темно-фиолетовый  и  темно-красный
красители цветов зверобоя продырявленного, обладающие  способностью  убивать
микроорганизмы и простейшие даже при слабом УФ облучении.
Многие природные красители обладают  физиологической  активностью,  витамины
группы  К  -противовоспалительным  действием.   К   частично   гидрированным
ароматичным природным красителям относятся антибиотики  группы  тетрациклина
и хромомицина, окрашенные в желтый цвет. Некоторые из красителей этого  ряда
все еще применяют для крашения; например, в реставрационных  рабо        тах
используют  ализарин  -  основное  красящее  вещество  краппа,  или   марены
красильной,  содержащее  также  пурпурин  -   красный   краситель,   который
применяют в гистохимии для выявления Са в замороженных средах, а  также  как
реактив в аналитической химии: картамин -  желтый  краситель  пыльцы  цветов
сафлора  красильного;  кармин,  выделяемый   из  кошенили  (самок  насекомых
кактусовая  ложнощитовка);   и   применяемый   в   пищевой   и   парфюмерной
промышленностях.  Действующее  начало  кармина  -  карминовая  кислота;   ее
применяют в цитологии.
Гетероциклические красители.
Наиболее широко представлены желтые природные красители- гидрокси-,  метокси
- и  метилендигидроксипроизводные  4-хромона  и  хромена.  К  ним  относятся
флавоноиды  -  производные  флавона,  флавонола,  флаванона  и  флаванонола,
изофлавона, а также антоцианидины, окрашивающие цветы, ягоды, плоды и  овощи
в красный, фиолетовый, синий и черный цвета.
К этой группе природных  красителей  относятся  также  телефоровая  кислота-
черно-фиолетовый краситель множества видов грибов, бразилин и  гематоксилин,
выделенные из  древесины  различных  видов  красного  дерева  и  кампешевого
дерева.  Эти  бесцветные  вещества  при  крашении  хлопка  по   аллюминиевой
протраве дают синевато-красные и фиолетовые окраски.  Гематоксилин  (на  его
основе созданы красящие растворы специфического  действия)  применяют  также
для цитологической диагностики рака.
Азотсодержащие гетероциклы.
Наиболее  древние  природные  красители  -   индиго   и   пурпур   античный.
Производные поррола включают три важные группы красителей:
1. Красный пигмент эритроцитов крови гемоглобин - железосодержащий  комплекс
протопорфирина и белка глобина.
2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в  хлоропластах  наряду  с
каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и  желто-зеленый
хлорофилл б, играющие важную роль в процессах фотосинтеза.
3. Желчные пигменты.
Производные птеридина - широко  распространенные  пигменты,  содержащиеся  в
крыльях бабочек и птиц.



Красители синтетические,органические соединения,используемые   для  крашения
различных    (преимущественно   волокнистых)     материалов    и    изделий.
Представляют  собой  главным  образом  окрашенные   соединения.,   некоторые
бесцветные  соединения,   например,   отбеливатели   оптические,   а   также
соединения, из которых красители образуются после нанесения на  окрашиваемый
материал. Цвет красителя обусловлен  наличием  в  его  молекуле  хромофорной
ссистемы - достаточно развитой открытой или  замкнутой  системы  сопряженных
кратных   связей   и   связанных   с   ней   электронодонорных   и     (или)
электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей  могут
содержаться  заместители,  придающие  им   различные   свойства,   например:
способность  растворяться  в  водных  или  неводных   средах;   образовывать
внутрикомплексные  соединения   с   металлами;   химически   связываться   с
окрашиваемым материалом.
Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к  различным
физико-химическим  воздействиям  в  процессах  последовательной  переработки
окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к  обработке  горячей
водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур (  в
расплавах полимеров), света, морской  воды,  к  погодным  условиям,  стирке,
глажению, трению в сухом и мокром состояниях. Эти  свойства  оцениваются  по
пятибалльной шкале, только прочность к  свету  -  по  восьмибалльной.  Набор
требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением  и  способом
производства  окрашенного  материала.  Помимо   устойчивости   к   различным
воздействиям,синтетические  красители   характеризуют   также   по   ровноте
окрасок, чистоте их оттенка.



В течение многих  веков  для  крашения  тканей,  изготовления  косметических
препаратов, а позднее и художественных красок применяли красители  природные
- ализарин, индиго, кармин и др. (всего около 30). В 1771г.  действием  НNO3
на индиго получен первый  синтетический краситель -  пикриновая  кислота;  в
1843г ее получили из более  доступного  сырья  -  фенола,  что  позволило  в
1849г.  начать  производство  кислоты   для   крашения   шелка.Возникновение
промышленности синтетических красителей стало возможным лишь после  открытия
Н.Н.Зининым  (1842г.)  универсального  метода  получения   анилина   и   др.
ароматических  аминов.В  1855г.  Я.Натансон  получил  из   анилина   красный
синтетический краситель, вторично открытый в 1859г. Э.Вергеном  и  названный
фуксином (цвет  фуксии).В  1856г.  У.Перкин-старший  синтезировал  розовато-
лиловый   мовеин  (цвет  мальвы).Год  1856  считается  датой   возникновения
промышленности синтетических красителей, названной анилинокрасочной.
В 1858г. П.Грисс открыл реакцию диазотирования, а  в  1864  -  азосочетания,
что привело к синтезу азокрасителей. В 1880г. А.Байер  синтезировал  индиго,
промышленное производство которого началось в 1896г., после чего  последовал
синтез др. индигоидных синтетических красителей. В 1873г. открыты  сернистые
синтетические  красители,  а   с   1893г.   организовано   их   промышленное
получение.В  19о1г.   получен   первый   синтетический   кубовый   краситель
индантрон,  в  1903г.  налажено  производство  полиметиновых   синтетических
красителей, в  1936г.  -  фталоцианиновых.  К  началу  20  в.  синтетические
красители вытеснили  природные  красители.Крупнейшие  достижения  после  2-й
мировой войны выпуск активных и дисперсных  синтетических соединений.  Общее
число  известных  синтетических  красителей   составляет   свыше   6500,   а
производимых в мире около 1500.
До 1914г. монополистом в области производства синтетических красителей  была
Германия,  на  долю  которой  (вместе  с  филиалами  ее  фирм  за   рубежом)
приходилось около 90% мирового  производства,  равного  150,3  тыс.т/год.  К
1937г.   крупные   промышленные   производства   синтетических    красителей
организованы в 18 странах, и потребление красителей достигло 235  тыс.т/год.
В 80-х  гг.20в.  производство  синтетических  красителей  составило  770-860
тыс.т/год, причем 70% этого количества приходится на долю  США,  ФРГ,  СССР,
Японии, Англии,
Швейцарии и Франции.
Термин “краситель” введен в 1908г. А.Е.Порай-Кошицем.
Красители выпускают в продажу обычно под торговыми названиями. За рубежом  -
это фирменные названия, защищенные патентами. Поэтому часто   одинаковые  по
химическому строению синтетические  красители  разные  фирмы  выпускают  под
различными названиями.



Производство  синтетических  красителей  -  отрасль  промышленности  тонкого
органического  синтеза.  Синтетические  красители  получают   в   результате
проведения многостадийного химического синтеза из  промежуточных  продуктов,
производимых,  в  свою  очередь,  из  ароматических   и  гетероароматических
соединений, вырабатываемых угле- и  нефтехимической  промышленностью.  Часто
из  одного  промежуточного   продукта   получают   несколько   синтетических
красителей.  Промежуточные  продукты,  кроме  того,  широко  используют  для
производства лекарственных веществ, пестицидов, ростовых  веществ  и  многих
других  продуктов.  Как  правило,   производство   промежуточных   продуктов
организовано на заводах, которые вырабатывают синтетические красители.
Для      промышленности      синтетическим      красителям       характерны:
многоассортиментность  (большое  число  марок   синтетических   красителей),
малотоннажность   отдельных    производств,    многостадийность    получения
большинства  красителей  (иногда  10  и  более  стадий).    Это   затрудняет
механизацию  и  автоматизацию   производства  и,  следовательно,   улучшение
экономических показателей.
Основные  пути  прогресса   в   промышленности   синтетических   красителей:
разработка для каждого вида крашения  триад   красителей  (желтый-пурпурный-
голубой),  смешением  которых  по  данным  расчета  цветности  на   ЭВМможно
получить  смесовые   марки   синтетических   красителей   любых   цветов   и
оттенков;организациягибких производств,  позволяющих  с  помощью  небольшого
числа  аппаратов  повышенной  мощности   производить   широкий   ассортимент
продукции;   изыскание   возможностей   использования   одних   и   тех   же
промежуточных продуктов для синтеза   возможно большего числа  синтетических
красителей  и  применения   в   качестве   промеж.   продуктов   соединений,
производимых для синтеза лекарственных веществ,  пестицидов,  фотоматериалов
и др..
Полученные в результате химического синтеза синтетические  красители  обычно
мало пригодны для непосредственного  применения  в  крашении  и  особенно  в
печатании. Чтобы красители были удобны в применении и для повышения  степени
их  использования  (например,   исключение   мех.   потерь,   более   полная
выбираемость из  красильных  ванн)  из  них  готовят  выпускные  формы.  Это
стандартизованные  товарные  формы,  в   которых   синтетические   красители
поступают потребителям;  кроме  красителя,  взятого  в  строго  определенной
концентрации, в их состав  входят  различные  вспомогательные  вещества.  На
основе одного и того же синтетического  красителя  может  быть  приготовлено
несколько  выпускных  форм.  Синтетические  красители  производят   в   виде
непылящих порошков, гранул   и жидкостей, в виде растворов.
Применяют  синтетические  красители  для  крашения   волокон   и   различных
текстильных материалов, кожи, мехов, бумаги, древесины и др.; растворимые  в
органических   средах   синтетические   красители    -    для    окрашивания
бензинов,парафина,  спиртов,  восков,  растительных   жиров,   синтетических
волокон  при  получении  их  формированием  в   массе,   пластмасс,   резин.
Синтетические  красители  используют   также   в   цветной   и   черно-белой
кинематографии и фотографии,  в  электрофотографии  аналитической  химии,  в
медицине  (средства  диагностики,  при   биохимических   исследованиях),   в
жидкостных   лазерах,   в   различных   физических   приборах   в   качестве
полупроводников  и  элементов,  обладающих  фотопроводимостью  и  некоторыми
другими свойствами, как катализаторы.



смотреть на рефераты похожие на "Красители "