stringtranslate.com

Ализарин

Ализарин (также известный как 1,2-дигидроксиантрахинон , Mordant Red 11 , CI 58000 и Turkey Red [2] ) — органическое соединение с формулой C
14ЧАС
8О
4который использовался на протяжении всей истории как красный краситель , в основном для окрашивания текстильных тканей. Исторически он был получен из корней растений рода марена . [3] В 1869 году он стал первым натуральным красителем, полученным синтетическим путем. [4]

Ализарин является основным ингредиентом для производства пигментов краплака, известных художникам как розовая краплака и ализариновый малиновый . Ализарин в наиболее распространенном использовании термина имеет глубокий красный цвет, но этот термин также является частью названия нескольких родственных некрасных красителей, таких как ализариновый цианиновый зеленый и ализариновый бриллиантовый синий. В настоящее время ализарин используется в качестве красящего агента в биологических исследованиях, поскольку он окрашивает свободный кальций и некоторые соединения кальция в красный или светло-фиолетовый цвет. Ализарин продолжает использоваться в коммерческих целях в качестве красного текстильного красителя, но в меньшей степени, чем в прошлом.

История

Марена выращивалась как краситель с древних времен в Центральной Азии и Египте , где ее выращивали еще в 1500 году до нашей эры. Ткань, окрашенная пигментом корня марены, была найдена в гробнице фараона Тутанхамона [ 5] , в руинах Помпеи [ нужна ссылка ] , а также в древних Афинах и Коринфе . [6] В Средние века Карл Великий поощрял выращивание марены. Марена широко использовалась как краситель в Западной Европе в поздние средневековые века. [7] В Англии XVII века ализарин использовался в качестве красного красителя для одежды парламентской армии Новой модели . Отличительный красный цвет продолжали носить на протяжении столетий (хотя его также производили и другие красители, такие как кошениль ), что дало английским, а позднее и британским солдатам прозвище « красные мундиры ».

ализариновый цвет

Краситель марены смешивается с протравой . В зависимости от используемой протравы, полученный цвет может быть от розового до фиолетового и темно-коричневого. В 18 веке самым ценным цветом был ярко-красный, известный как «индюшиный красный». Сочетание протрав и общая техника, используемая для получения индейского красного, возникла на Ближнем Востоке или в Турции (отсюда и название). Это была сложная и многоступенчатая технология в ее ближневосточной формуле, некоторые части которой были ненужными. [8] Процесс был упрощен в конце 18 века в Европе. К 1804 году производитель красителей Джордж Филд в Британии усовершенствовал технологию изготовления озерной марены, обрабатывая ее квасцами и щелочью , [ 9] которая превращает водорастворимый экстракт марены в твердый нерастворимый пигмент. Полученный озерный мареновый лак имеет более стойкий цвет и может использоваться более эффективно, например, путем смешивания его с краской . В последующие годы было обнаружено, что другие соли металлов, включая содержащие железо , олово и хром , можно использовать вместо квасцов для получения пигментов на основе марены различных других цветов. Этот общий метод приготовления лаков был известен на протяжении столетий [10], но был упрощен в конце 18-го и начале 19-го веков.

В 1826 году французский химик Пьер-Жан Робике обнаружил, что корень марены содержит два красителя: красный ализарин и более быстро выцветающий пурпурин . [11] Ализариновый компонент стал первым натуральным красителем, который был синтетически воспроизведен в 1868 году, когда немецкие химики Карл Гребе и Карл Либерман , работавшие на BASF , нашли способ производить его из антрацена . [12] Компания Bayer AG также берет свое начало от ализарина. [13] Примерно в то же время английский химик-краситель Уильям Генри Перкин независимо открыл тот же синтез, хотя группа BASF подала свой патент на один день раньше Перкина. Последующее открытие (сделанное Бреннером и Гутцхов в 1871 году) того, что антрацен можно извлечь из каменноугольной смолы, еще больше повысило важность и доступность искусственного синтеза ализарина. [14]

Синтетический ализарин можно было производить за малую часть стоимости натурального продукта, а рынок марены рухнул практически в одночасье. Основной синтез включал бромирование антрахинона бромом (в запаянной трубке при 100 o C) для получения 1,2-дибромантрахинона. Затем два атома брома были замещены на -OH путем нагревания (170 o C) с KOH, после чего была проведена обработка сильной кислотой. [15] Включение двух атомов брома в положения 1 и 2 не ожидается при ароматическом электрофильном замещении и предполагает существование α,β ненасыщенной енольной формы антрахинона, которая подвергается электрофильному присоединению брома.

Ализарин как краситель сегодня в значительной степени заменен более светостойкими хинакридоновыми пигментами, разработанными компанией DuPont в 1958 году.

Структура и свойства

1,4-Дигидроксиантрахинон, также называемый хинизарином , является изомером ализарина. [4] [16]

Ализарин — один из десяти изомеров дигидроксиантрахинона . Он растворим в гексане и хлороформе и может быть получен из последнего в виде красно-фиолетовых кристаллов с температурой плавления 277–278 °C. [3]

Ализарин меняет цвет в зависимости от pH раствора, в котором он находится, что делает его индикатором pH . [17]

Приложения

Ализариновый красный используется в биохимическом анализе для количественного определения колориметрическим методом наличия кальцификационного отложения клетками остеогенной линии . Таким образом, он является маркером ранней стадии (дни 10–16 культивирования in vitro) минерализации матрицы, важнейшего шага на пути к формированию кальцифицированного внеклеточного матрикса, связанного с истинной костью. [ необходима цитата ]

Способности ализарина как биологического красителя были впервые отмечены в 1567 году, когда было замечено, что при скармливании животным он окрашивает их зубы и кости в красный цвет. В настоящее время это химическое вещество широко используется в медицинских исследованиях, связанных с кальцием. Свободные (ионные) формы кальция осаждаются с ализарином, а тканевый блок, содержащий кальций, немедленно окрашивается в красный цвет при погружении в ализарин. Таким образом, можно окрашивать как чистый кальций, так и кальций в костях и других тканях. Эти окрашенные ализарином элементы лучше визуализировать при флуоресцентном освещении, возбуждаемом 440–460 нм. [18] Процесс окрашивания кальция ализарином лучше всего работает, когда проводится в кислом растворе (во многих лабораториях он лучше работает при pH от 4,1 до 4,3). [19]

В клинической практике его используют для окрашивания синовиальной жидкости с целью оценки наличия основных кристаллов фосфата кальция . [20] Ализарин также использовался в исследованиях, связанных с ростом костей, остеопорозом, костным мозгом, отложениями кальция в сосудистой системе, клеточной сигнализацией, экспрессией генов, тканевой инженерией и мезенхимальными стволовыми клетками. [19]

В геологии он используется в качестве красителя для дифференциации минералов карбоната кальция , особенно кальцита и арагонита в тонких срезах или полированных поверхностях. [21] [22]

Марена использовалась в качестве красного пигмента в живописи еще с древних времен. [23]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Haynes, William M., ред. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97-е изд.). CRC Press . стр. 3.10. ISBN 9781498754293.
  2. ^ Каталог SigmaAldrich: Ализарин
  3. ^ ab Основным видом марены, из которого исторически получали ализарин, является Rubia tinctorum . См. также Vankar, PS; Shanker, R.; Mahanta, D.; Tiwari, SC (2008). "Экологичное ультразвуковое окрашивание хлопка с помощью Rubia cordifolia Linn. Использование биоморданта". Dyes and Pigments . 76 (1): 207–212. doi :10.1016/j.dyepig.2006.08.023.
  4. ^ аб Бьен, Х.-С.; Ставиц, Дж.; Вундерлих, К. «Антрахиноновые красители и промежуточные продукты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_355. ISBN 978-3527306732.
  5. ^ Пфистер, Р. (декабрь 1937 г.). «Les Textiles du Tombeau de Toutankhamon» [Текстиль из гробницы Тутанхамона]. Revue des asiatiques (на французском языке). 11 (4): 209. JSTOR  43475067 . Проверено 13 февраля 2021 г.
  6. ^ Фарнсворт, Мари (июль 1951 г.). «Второй век до н. э. Rose Madder из Коринфа и Афин» . Американский журнал археологии . 55 (3): 236–239. doi :10.2307/500972. JSTOR  500972. Получено 13 февраля 2021 г.
  7. ^ Множество примеров использования слова «marena», обозначающего корни растения Rubia tinctorum , используемые в качестве красителя, приведены в «Среднеанглийском словаре» — словаре позднесредневекового английского языка.
  8. ^ Lowengard, S. (2006). "Industry and Ideas: Turkey Red". Создание цвета в Европе XVIII века . Gutenberg-E.org. ISBN 9780231503693.Дополнительная история XVIII века в статье «Окрашивание турецкой красной пряжи в Блэкли — красильня Делоне». ColorantsInHistory.org.
  9. ↑ Заметки Джорджа Филда хранятся в Институте искусств Курто. См. "FIELD, George (?1777–1854)". Архивировано из оригинала 2008-10-17 . Получено 2012-08-04 .
  10. ^ Томпсон, Д.В. (1956). Материалы и методы средневековой живописи . Дувр. стр. 115–124. ISBN 978-0-486-20327-0.
  11. ^ См.:
    • Пьер-Жан Робике и Жан-Жак Колен (1826) «Sur un nouveau principe immédiat des vègétaux (l'alizarin) obtenu de la garance» (О новом веществе из растений (ализарин), полученном из марены), Journal de Pharmacie et des аксессуары для науки , 2-я серия, 12  : 407–412.
    • Жан-Жак Колен и Пьер-Жан Робике (1827) «Nouvelles recherches sur la matierè colorante de la garance» (Новое исследование красящего материала марены), Annales de chimie et de Physique , 2-я серия, 34  : 225–253.
  12. ^ Примечание:
    • В 1868 году Гребе и Либерман показали, что ализарин можно превращать в антрацен. См.: К. Гребе и К. Либерманн (1868) «Ueber Alizarin, und Anthracen» (Об ализарине и антрацене), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin , 1  : 49–51.
    • В 1869 году Гребе и Либерман объявили, что им удалось превратить антрацен в ализарин. См.: К. Гребе и К. Либерман (1869) «Ueber künstliche Bildung von Alizarin» (Об искусственном образовании ализарина), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin , 2:14  .
    • О первоначальном процессе получения ализарина из антрацена, разработанном Гребе и Либерманом, см.: Чарльз Гребе и Чарльз Либерман, «Улучшенный процесс приготовления ализарина», патент США № 95 465 (выдан 5 октября 1869 г.). (См. также их английский патент № 3 850, выдан 18 декабря 1868 г.)
    • Более эффективный процесс получения ализарина из антрацена был разработан Каро, Гребе и Либерманом в 1870 году. См.: Каро Х., Гребе К. и Либерманн К. (1870) «Ueber Fabrikation von künstlichem Alizarin» (О производстве искусственного ализарина). ализарин), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin , 3  : 359–360.
  13. ^ "История Ранние годы (1863–1881)". Bayer AG . Получено 4 февраля 2021 г. .
  14. ^ Брённер, Дж.; Гуцков, Х. (1871). «Verfahren zur Darstellung von Anthracen aus dem Pech von Steinkohlentheer, und zur Darstellung von Farbstoffen aus Anthracen» [Способ получения антрацена из каменноугольного пека и приготовления красителей из антрацена]. Политехнический журнал Динглера (на немецком языке). 201 : 545–546.
  15. ^ Гребе, К.; Либерманн, К. (1869). «Ueber künstliches Alizarin». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 2 (1): 332–334. дои : 10.1002/cber.186900201141. ISSN  0365-9496. S2CID  96340805.
  16. ^ Бигелоу, Луизиана; Рейнольдс, HH (1926). «Хинизарин». Орг. Синтез . 6 : 78. doi : 10.15227/orgsyn.006.0078.
  17. ^ Мелоан, СН; Пухтлер, Х.; Валентайн, Л.С. (1972). «Щелочные и кислотные ализариновые красные S-красители для щелочерастворимых и щелоченерастворимых отложений кальция». Архивы патологии . 93 (3): 190–197. PMID  4110754.
  18. ^ Смит, В. Лео; Бак, Чесни А.; Орней, Грегори С.; Дэвис, Мэтью П.; Мартин, Рене П.; Гибсон, Сара З.; Жирар, Мэтью Г. (2018-08-20). «Улучшение изображений скелета позвоночного: флуоресценция и непостоянное крепление очищенных и окрашенных образцов». Copeia . 106 (3): 427–435. doi : 10.1643/cg-18-047 . ISSN  0045-8511.
  19. ^ ab Puchtler, H.; Meloan, SN; Terry, MS (1969). «Об истории и механизме окрашивания ализарином красным S для определения кальция». Журнал гистохимии и цитохимии . 17 (2): 110–124. doi : 10.1177/17.2.110 . PMID  4179464.
  20. ^ Пол, Х.; Реджинато, А.Дж.; Шумахер, Х.Р. (1983). «Окрашивание ализарином красным S как скрининговый тест для обнаружения соединений кальция в синовиальной жидкости». Артрит и ревматизм . 26 (2): 191–200. doi : 10.1002/art.1780260211 . PMID  6186260.
  21. ^ Грин, О. Р. (2001). Руководство по практическим лабораторным и полевым методам в палеобиологии. Springer. стр. 56. ISBN 978-0-412-58980-5.
  22. ^ Диксон, Дж. А. Д. (1966). «Идентификация и генезис карбонатов, выявленные с помощью окрашивания». Журнал седиментационных исследований . 36 (4): 491–505. doi :10.1306/74D714F6-2B21-11D7-8648000102C1865D.
  23. ^ Швеппе, Х. и Винтер, Дж. Маддер и ализарин в «Художнических пигментах». Справочник по их истории и характеристикам, том 3: Э. У. Фицхью (ред.) Oxford University Press 1997, стр. 111 – 112
  24. ^ Смит, В. Лео; Бак, Чесни А.; Орней, Грегори С.; Дэвис, Мэтью П.; Мартин, Рене П.; Гибсон, Сара З.; Жирар, Мэтью Г. (2018-08-20). «Улучшение изображений скелета позвоночного: флуоресценция и непостоянное крепление очищенных и окрашенных образцов». Copeia . 106 (3): 427–435. doi :10.1643/cg-18-047. ISSN  0045-8511. S2CID  91688529.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Ализарин .