Синтетические красители

СИНТЕТИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ
Первый синтез красителей был осуществлен в первой половине XIX в. Ему предшествовал ряд важных достижений в области органического синтеза.
В период с 1826-го по 1841 г. четырьмя химиками независимо друг от друга был получен анилин. При этом Унфердорбен (1826), Фрицессе (1840) и Зинин (1841) получили его из индиго, а Рунге (1834) - из каменноугольной смолы. Первый в мире синтетический краситель был получен также Рунге из каменноугольной смолы. Это была розоловая кислота.
В 50-х гг. XIX в. из каменноугольной смолы получали довольно большое количество красителей, среди которых были фуксин, мовеин и др. Фуксин был получен в 1859 г. французом Вергэном. Первое получение мовеина в лабораторных условиях произошло ори довольно забавных обстоятельствах. 18-летний химик Перкин, работая во время каникул, пытался синтезировать хинин. Однако попытка оказалась неудачной, и неожиданно для юного эксперимента содержимое его пробирки окрасилось в яркийкрасновато-фиолетовый цвет - это был мовеин. Меньше года понадобилось юному предприимчивому - химику и его родителям, чтобы наладить производство этого красителя в масштабах собственного завода. Можно сказать, что именно Перкин является основоположником анилинокрасочный промышленности.
Секрет ализарина был раскрыт в 1868 г. немецкими учеными Гребе Либерманом. Вслед за ализарином последовали синтезы фталеиновых красителей ( например, синтез эозина Байером и Каро) и красителей антраценового ряда (синтезы Эмиля и Отто Фишеров).
К началу XX в. все ранее используемые природные красители были практически полностью вытеснены их синтетическими аналогами. При этом было синтезировано более 15 ООО красителей самых разных цветов и оттенков ; производство более 500 красителей имело промышленные масштабы.

«ХИМИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ» КРАСИТЕЛЕЙ

Многообразие оттенков синтезируемых красителей стало возможным только после того, как ученые разгадали связь между окраской соединения и его строением.
В молекуле красителя различают ядро (ароматическое кольцо или несколько конденсированных циклов) и хромофоры - группу или группы атомов, отвечаюших за цвет соединения. Как правило, это группы, в которых есть кратные связи:
Как правило ,наличие хромофора ещё не гарантирует окраску соединения. Окрашенная система - хромоген - представляет собой совокупность ядра и хромофора.Цвет системы зависит не только от того, какие элементы её составляют ,но и от того, в каком порядке они соединяются между собой.
Еще одной важной характеристикой красителя является его растворимость. Действительно, самым удобным способом окрашивания тканей или волокон является погружение их в раствор красителя. Молекулы красителя, взаимодействуя с волокном, придают ему соответствующую окраску. Получается, что тмолекулы красителя должны также взаимодействовать и с волокном. Для этих целей в состав молекул растворителя входят группы, называемые ауксохромами. Ауксохромы влияют и на растворимость красителя, и на его сродство к волокну; при этом на окраску красителя эти группы не влияют. В качестве ауксохромов в молекуле красителя, как правило, выступают сульфогруппа - SO₃Na, гидроксильная группа -ОН, аминогруппа -NH₂, замещенная аминогруппа -NRH, - NR₂, где R - углеводородный радикал.

Классификация красителей

Рассмотрим основные типы красителей .
Большую группу составляют т.н. анилиновые красители т.е. красители , синтезированные на основе анилина.Они относятся к классу азокрасителей .К этим красителям относятся уже упомянутый нами мовеин , анилиновый жёлтый , метиловый оранжевый и др.
Общая формула азокрасителей 
R,R_1- ауксохромы.
Метиловый оранжевый

Трифенилметановые красители - это большая группа органических красителей, основу которых составляет трифенилметан:

Известным представителем этой группы красителей является фенолфталеин - индикатор, широко используемый в количественном анализе:
В промышленности фенолфталеин получают из фталевого ангидрида, который, в свою очередь, получают окислением нафталина - конденсированного циклического соединения, получаемого при перегонке каменноугольной смолы:

Фенолфталеин в качестве красителя не используется, т. к. меняет свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому он преимущественно используется в качестве индикатора. Также фенолфталеин нашел применение как слабительное.

Краситель флуоресцин получил свое название благодаря вызываемому им явлению флуоресценции. Раствор этого вещества в воде флуоресцирует, т.е. слабо светится, поскольку само вещество поглощает падающий свет, а затем излучает его. Длина волны испускаемого света больше длины волны поглощаемого.
Получают флуоресцин реакцией взаимодействия фталевого ангидрида и резорцина( 1,3 - дигидроксибензола):

Эозин - краситель, водный раствор который имеет яркую розовую окраску. Эозин также относится к трифенилметановым красителям и имеет следующую формулу:

Получают эозин бромированием флуоресцина.
И эозин, и флуоресцин применяют в аналитической химии для анализа органических соединений. Кроме того, эозин является популярным красителем для тканей различных сортов , широко используется в кондитерской промышленности для окрашивания сладостей и в биологии для получения меченых микробов.
КРАШЕНИЕ ВОЛОКОН
Далеко не все окрашенные вещества можно использовать в качестве красителей. Как правило, красителями называют вещества, способные окрашивать текстильные волокна или другие объекты, а также растворяться в них.
Красители широко применяются в текстильной промышленности. Процесс окрашивания подчиняется жесткому требованию: метод крашения должен строго соответствовать типу выбранного красителя и химической природе окрашиваемого волокна.
Рассмотрим основные типы текстильных волокон и методы крашения для них. Но сначала укажем общее для всех методов: краситель фиксируется на волокне (связывается с поверхностью волокна) благодаря образованию между ними связей различной природы. Тип связей зависит от типа красителя и волокна.
Волокна растительного происхождения (хлопок, лен и др.) способны окрашиваться, адсорбируя краситель на своей поверхности. Поскольку состоят эти волокна из целлюлозы, то они имеют нейтральный характер. Чтобы произошло их окрашивание красителями, к примеру, основной природы, следует нанести на поверхность волокна связующее вещество кислотного характера.
Волокна животного происхождения (шерсть и шелк) окрашиваются в результате электростатического притяжения между волокном и красителем. Волокна данного типа обладают амфотерными свойствами, поэтому способны окачиваться красителями как основной, так и кислотной природы.
Окрашивание синтетических волокон не имеет общего принципа и целиком зависит от природы волокна. Например, полиэфирные волокна можно окрашивать красителями только нейтральной природы, потому что и сами они нейтральны. Кислотные красители подходят для окрашивания полиамидных волокон,а основные - для полиакрилонитрильных.
В зависимости от химических процессов, сопровождающих крашение,различают следующие виды красителей:
• кислотные - содержат кислотную группу (HS0₃- или реже -СООН)или фенольную ОН-группу; в растворе диссоциируют как кислоты (с образованием катиона и аниона кислотного остатка). Применяются для окрашивания волокон ' животного происхождения и полиамидных волокон;
• основные - содержат аминогруппу, в растворе ведут себя как : Используются для окрашивания волокон животного и растительно хождения, а также полиакрилонитрильного волокна;
• проявляемые - образуются непосредственно на окрашиваемом ' например, краситель анилиновый черный получают непосредственн шиваемом хлопчатобумажном волокне реакцией окисления анилина том калия в растворе серной кислоты. Данный метод крашения нел нять к шелку и шерсти, т. к. они неустойчивы к растворам щелочей;
• кубовые - группа нерастворимых в воде красителей, образующих растворимые в воде соли при восстановлении их в щелочной среде, Эти красители используются в основном для крашения волокон растительно хождения;
• протравные - способны закрепляться на волокне только после солями металлов (протравами). Принцип действия протрав заключ что они связываются с волокном и красителем и таким образом за последний. Применять протравные красители можно только для волом тельного или животного происхождения;