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 - каротиныфиолетовыйспирты, например, криптоксантин и ксантофил желтый, зеаксантин желтовато-красный кетоны, например, родоксантин синевато-черный и астицин фиолетовый кето-спирты, например, кантаксантин и астаксантин красныйальдегиды,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 1производные 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 С6Н5СНСНСОС6Н5 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 31, 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.тгод. К 1937г. крупные промышленные производства синтетических красителей организованы в 18 странах, и потребление красителей достигло 235 тыс.тгод. В 80-х гг.20в. производство синтетических красителей составило 770-860 тыс.тгод, 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 оттенковорганизациягибких 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.