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.