stringtranslate.com

Азокраситель

Химическая структура Solvent Yellow 7 , азокрасителя оранжевого цвета.

Азокрасители представляют собой органические соединения , несущие функциональную группу R-N=N-R', в которой R и R' обычно представляют собой арильные и замещенные арильные группы. Они представляют собой коммерчески важное семейство азосоединений , т.е. соединений, содержащих связь CN=NC. [1] Азокрасители являются синтетическими красителями и 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 , кожаных изделий и некоторых пищевых продуктов. Химически родственные производные азокрасителей включают азопигменты, нерастворимые в воде и других растворителях. [4] [5]

Классы

Известно множество видов азокрасителей и существует несколько систем классификации. Некоторые классы включают дисперсные красители, металлокомплексные красители , реактивные красители и субстантивные красители . Субстантивные красители, также называемые прямыми красителями, используются для текстиля на основе целлюлозы, включая хлопок. Красители связываются с тканью за счет неэлектростатических сил. В другой классификации азокрасители можно классифицировать по количеству азогрупп.

Трипановый синий является примером прямого красителя , используемого для хлопка.

Физические свойства, структура и связь

В результате π- делокализации арилазосоединения имеют яркие цвета, особенно красный, оранжевый и желтый. Пример — Disperse Orange 1 . Некоторые азосоединения, например метилоранж , используются в качестве кислотно-основных индикаторов . На большинстве дисков DVD-R / +R и некоторых CD-R в качестве записывающего слоя используется синий азокраситель.

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

Азокрасители являются твердыми веществами. Большинство из них представляют собой соли, причем окрашенным компонентом обычно является анион, хотя известны некоторые катионные азокрасители. Анионный характер большинства красителей обусловлен наличием 1-3 сульфокислотных групп, полностью ионизированных при рН окрашиваемого изделия:

РСО 3 H → РСО 3 − + H +

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

Подготовка

Большинство азокрасителей получают путем азосочетания , которое влечет за собой реакцию электрофильного замещения катиона арилдиазония другим соединением, партнером сочетания. Обычно партнерами сочетания являются другие ароматические соединения с электронодонорными группами: [7]

АрН+
2+ Ar’H → ArN=NAr’ + H +

На практике в качестве партнеров сочетания широко используются ацетоуксусные амиды:

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

Азокрасители также получают конденсацией нитрованных ароматических соединений с анилином с последующим восстановлением образующегося азокси- интермедиата:

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 окраски текстиля типичным нитросочетающим партнером будет динатрий 4,4'-динитростильбен-2,2'-дисульфонат . Типичные партнеры анилина показаны ниже. Поскольку анилины получают из нитросоединений, некоторые азокрасители получают частичным восстановлением ароматических нитросоединений. [5]

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

Азопигменты

Азопигменты по химической структуре подобны азокрасителям, но в них отсутствуют солюбилизирующие группы. Поскольку они практически нерастворимы во всех растворителях, их нелегко очистить, и поэтому требуются высокоочищенные предшественники.

Синтез CI Pigment Yellow 12 , азопигмента (также классифицируемого как диарилидный пигмент ).

Азопигменты играют важную роль в производстве различных пластмасс, резин и красок (включая краски для художников). Они обладают превосходными красящими свойствами, преимущественно в диапазоне от желтого до красного, а также хорошей светостойкостью . Светостойкость зависит не только от свойств органических азосоединений, но и от способа их впитывания на носителе пигмента.

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

Биодеградация

Чтобы красители были полезными, они должны обладать высокой степенью химической и фотолитической стабильности. В результате этой стабильности фотолиз не считается путем разложения азокрасителей. Чтобы продлить срок службы продуктов, окрашенных азокрасителями, важно обеспечить устойчивость к микробному воздействию, и испытания показали, что азокрасители незначительно разлагаются при краткосрочных испытаниях в аэробных условиях. Однако в анаэробных условиях может наблюдаться изменение цвета вследствие биоразложения. [9]

Безопасность и регулирование

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

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

Европейское регулирование

Некоторые азокрасители разлагаются в восстановительных условиях с выделением любого из группы определенных ароматических аминов . С сентября 2003 года Европейский Союз запретил производство и продажу потребительских товаров, содержащих перечисленные амины. Поскольку лишь небольшое количество красителей производило эти амины, фактически пострадало относительно небольшое количество продуктов. [4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Азосоединения». дои :10.1351/goldbook.A00560
  2. ^ Бенхая, Саид; Мрабет, Суад; Эль Харфи, Ахмед (31 января 2020 г.). «Классификации, свойства, современный синтез и применение азокрасителей». Гелион . 6 (1): e03271. Бибкод : 2020Heliy...603271B. doi :10.1016/j.heliyon.2020.e03271. ISSN  2405-8440. ПМЦ 7002841 . ПМИД  32042981. 
  3. ^ аб «Азокрасители». Food-Info.net . Архивировано из оригинала 29 ноября 2022 г. Проверено 29 ноября 2022 г.
  4. ^ ab Европейский запрет на некоторые азокрасители. Архивировано 13 августа 2012 г. в Wayback Machine , доктор А. Пюнтенер и доктор К. Пейдж, Качество и окружающая среда, TFL.
  5. ^ abc Голод, Клаус; Мишке, Питер; Рипер, Вольфганг; и другие. (2000), «Азокрасители», Энциклопедия промышленной химии Ульмана , doi :10.1002/14356007.a03_245
  6. ^ Паола Джилли; Валерио Бертоласи; Лоретта Претто; и другие. (2002). «Природа твердотельной таутомерной конкуренции N−H···O/O-H···N в резонансных системах. Внутримолекулярный перенос протона в низкобарьерных водородных связях, образованных ···OC-CN-NH·· · ⇄ ···HO-CC-NN··· Система кетогидразон-азоенол. Рентгеновское кристаллографическое исследование при переменной температуре и расчетное DFT-исследование». Варенье. хим. Соц . 124 (45): 13554–13567. дои : 10.1021/ja020589x. ПМИД  12418911.
  7. ^ HT Кларк; В. Р. Кирнер (1941). «Метиловый красный». Органические синтезы .; Коллективный том , том. 1, с. 374
  8. ^ Диаку, Э. (2016). «Цвета: свойства и определение синтетических пигментов». В Кабальеро, Бенджамин; Финглас, Пол М.; Толдра, Фидель (ред.). Энциклопедия продуктов питания и здоровья . Оксфорд: Академическая пресса. стр. 284–290. дои : 10.1016/B978-0-12-384947-2.00191-4. ISBN 9780123849533. Проверено 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, база данных с информацией о здоровье и безопасности для художников с возможностью поиска» . Город Тусон. Архивировано из оригинала 10 мая 2009 г.
  11. ^ Ева Энгель; Хайди Ульрих; Рудольф Васольд; и другие. (2008). «Азопигменты и базальноклеточная карцинома большого пальца». Дерматология . 216 (1): 76–80. дои : 10.1159/000109363. PMID  18032904. S2CID  34959909.
  12. ^ Голка, К.; Коппс, С.; Мыслак, ZW (июнь 2004 г.). «Канцерогенность азокрасителей: влияние растворимости и биодоступности». Письма по токсикологии . 151 (1): 203–10. doi :10.1016/j.toxlet.2003.11.016. ПМИД  15177655.Обзор.