stringtranslate.com

Азокраситель

Химическая структура Solvent Yellow 7 , азокрасителя оранжевого цвета.

Азокрасители — это органические соединения, несущие функциональную группу R−N=N−R′, в которой R и R′ обычно являются арильными и замещенными арильными группами. Они представляют собой коммерчески важное семейство азосоединений , т. е. соединений, содержащих связь CN=NC. [1] Азокрасители — это синтетические красители , которые не встречаются в природе. [2] [3] Большинство азокрасителей содержат только одну азогруппу, но есть некоторые, которые содержат две или три азогруппы, называемые «диазокрасителями» и «триазокрасителями» соответственно. Азокрасители составляют 60-70% всех красителей, используемых в пищевой и текстильной промышленности. [3] Азокрасители широко используются для обработки текстиля , изделий из кожи и некоторых пищевых продуктов. Химически родственные производные азокрасителей включают азопигменты, которые нерастворимы в воде и других растворителях. [4] [5]

Классы

Известно много видов азокрасителей, и существует несколько систем классификации. Некоторые классы включают дисперсные красители, металлокомплексные красители , реактивные красители и субстантивные красители . Также называемые прямыми красителями, субстантивные красители используются для текстиля на основе целлюлозы, включая хлопок. Красители связываются с текстилем неэлектростатическими силами. В другой классификации азокрасители можно классифицировать по числу азогрупп.

Трипановый синий — пример прямого красителя , используемого для хлопка.

Физические свойства, структура и связь

Вследствие π- делокализации арилазосоединения имеют яркие цвета, особенно красные, оранжевые и желтые. Примером является Disperse Orange 1. Некоторые азосоединения, например, метиловый оранжевый , используются в качестве кислотно-щелочных индикаторов . Большинство DVD-R / +R и некоторые CD-R диски используют синий азокраситель в качестве записывающего слоя.

Многие фенольные диазокрасители участвуют в таутомерных равновесиях, показанных здесь в упрощенной форме (Ar = арил). [6]

Азокрасители — твердые вещества. Большинство из них — соли, окрашенным компонентом обычно является анион, хотя известны некоторые катионные азокрасители. Анионный характер большинства красителей обусловлен наличием 1-3 сульфокислотных групп, которые полностью ионизированы при pH окрашенного изделия:

РСО 3 Н → РСО 3 − + Н +

Большинство белков являются катионными, поэтому окрашивание кожи и шерсти соответствует реакции ионного обмена . Анионный краситель прилипает к этим изделиям посредством электростатических сил. Катионные азокрасители обычно содержат четвертичные аммониевые центры.

Подготовка

Большинство азокрасителей получают путем азосочетания , которое влечет за собой реакцию электрофильного замещения катиона арильного диазония с другим соединением, партнером по сопряжению. Обычно партнерами по сопряжению являются другие ароматические соединения с группами, отдающими электроны: [7]

АрН+
2+ Ar′H → ArN=NAr′ + H +

На практике амиды ацетоуксусной кислоты широко используются в качестве партнеров по связыванию:

АрН+
2+ Ar′NHC(O)CH 2 C(O)Me → ArN=NCH(C(O)Me)(C(O)NHAr′) + H +

Азокрасители также получают конденсацией нитрированных ароматических соединений с анилинами с последующим восстановлением полученного промежуточного азоксисоединения :

ArNO 2 + Ar’NH 2 → ArN(O)=NAr’ + H 2 O
ArN(O)=NAr' + C 6 H 12 O 6 → ArN=NAr' + C 6 H 10 O 6 + H 2 O

Для окрашивания текстиля типичным партнером по нитросочетанию будет динатрий 4,4′-динитростильбен-2,2′-дисульфонат . Типичные партнеры по анилину показаны ниже. Поскольку анилины получают из нитросоединений, некоторые азокрасители получают путем частичного восстановления ароматических нитросоединений. [5]

Многие азокрасители производятся в результате реакций из уже существующих азосоединений. Типичные реакции включают комплексообразование металлов и ацилирование.

Азопигменты

Азопигменты по химической структуре похожи на азокрасители, но у них отсутствуют солюбилизирующие группы. Поскольку они практически нерастворимы во всех растворителях, их трудно очищать, и поэтому для них требуются высокоочищенные прекурсоры.

Синтез пигмента CI желтого 12 , азопигмента (также классифицируемого как диарилидный пигмент ).

Азопигменты играют важную роль в различных пластмассах, резинах и красках (включая художественные краски). Они обладают превосходными красящими свойствами, в основном в диапазоне от желтого до красного, а также хорошей светостойкостью . Светостойкость зависит не только от свойств органического азосоединения, но и от того, как они были абсорбированы на носителе пигмента.

Азопигменты среди пищевых пигментов являются старейшими и наиболее широко используемыми. Они были открыты Питером Гриссом в 1858 году. [8]

Биодеградация

Для того чтобы красители были полезными, они должны обладать высокой степенью химической и фотолитической стабильности. В результате этой стабильности фотолиз не считается путем деградации азокрасителей. Для того чтобы продлить срок службы продуктов, окрашенных азокрасителями, необходимо обеспечить устойчивость к микробному воздействию, и испытания показали, что азокрасители биоразлагаются незначительно в краткосрочных испытаниях в аэробных условиях. Однако в анаэробных условиях может наблюдаться обесцвечивание как следствие биодеградации. [9]

Безопасность и регулирование

Многие азопигменты нетоксичны, хотя некоторые, такие как динитроанилиновый оранжевый, орто-нитроанилиновый оранжевый или пигмент оранжевый 1, 2 и 5, являются мутагенными и канцерогенными . [10] [11]

Азокрасители, полученные из бензидина, являются канцерогенами ; их воздействие традиционно связывают с раком мочевого пузыря . [12] Соответственно, производство бензидиновых азокрасителей было прекращено в 1980-х годах во многих западных странах. [5]

Европейское регулирование

Некоторые азокрасители разлагаются в восстановительных условиях, высвобождая любую из группы определенных ароматических аминов . С сентября 2003 года Европейский союз запретил производство или продажу потребительских товаров, содержащих перечисленные амины. Поскольку только небольшое количество красителей производило эти амины, относительно небольшое количество продуктов фактически пострадало. [4]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «азосоединения». doi :10.1351/goldbook.A00560
  2. ^ Benkhaya, Said; M'rabet, Souad; El Harfi, Ahmed (31 января 2020 г.). «Классификации, свойства, недавний синтез и применение азокрасителей». Heliyon . 6 (1): e03271. Bibcode :2020Heliy...603271B. doi : 10.1016/j.heliyon.2020.e03271 . ISSN  2405-8440. PMC 7002841 . PMID  32042981. 
  3. ^ ab "Азокрасители". Food-Info.net . Архивировано из оригинала 29 ноября 2022 г. Получено 29 ноября 2022 г.
  4. ^ ab Püntener, A.; Page, C. "Европейский запрет на определенные азокрасители" (PDF) . Качество и окружающая среда, TFL . Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 г.
  5. ^ abc Hunger, Klaus; Mischke, Peter; Rieper, Wolfgang; et al. (2000). "Азокрасители". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a03_245. ISBN 3-527-30673-0.
  6. ^ Паола Джилли; Валерио Бертолази; Лоретта Претто; и др. (2002). «Природа твердотельной таутомерной конкуренции N−H···O/O−H···N в резонансных системах. Внутримолекулярный перенос протона в низкобарьерных водородных связях, образованных системой ···OC−CN−NH··· ⇄ ···HO−CC−NN··· Кетогидразон−Азоенол. Исследование рентгеновской кристаллографии при переменной температуре и вычислений DFT». J. Am. Chem. Soc . 124 (45): 13554–13567. doi :10.1021/ja020589x. PMID  12418911.
  7. ^ HT Clarke; WR Kirner (1941). "Метиловый красный". Органические синтезы; Собрание томов , т. 1, стр. 374.
  8. ^ Diacu, E. (2016). «Цвета: свойства и определение синтетических пигментов». В Caballero, Benjamin; Finglas, Paul M.; Toldrá, Fidel (ред.). Энциклопедия еды и здоровья . Oxford: Academic Press. стр. 284–290. doi :10.1016/B978-0-12-384947-2.00191-4. ISBN 9780123849533. Получено 29 ноября 2022 г. .
  9. ^ Бафана, Амит; Деви, Шиванесан Саравана; Чакрабарти, Тапан (28 сентября 2011 г.). «Азокрасители: прошлое, настоящее и будущее». Экологические обзоры . 19 (NA): 350–371. дои : 10.1139/a11-018. ISSN  1181-8700.
  10. ^ "Здоровье и безопасность в искусстве, поисковая база данных информации о здоровье и безопасности для художников". Город Тусон. Архивировано из оригинала 10 мая 2009 г.
  11. ^ Ева Энгель; Хайди Ульрих; Рудольф Васольд; и др. (2008). «Азопигменты и базальноклеточная карцинома большого пальца». Дерматология . 216 (1): 76–80. doi :10.1159/000109363. PMID  18032904. S2CID  34959909.
  12. ^ Golka, K.; Kopps, S.; Myslak, ZW (июнь 2004 г.). «Канцерогенность азокрасителей: влияние растворимости и биодоступности». Toxicology Letters . 151 (1): 203–10. doi :10.1016/j.toxlet.2003.11.016. PMID  15177655.