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 такие, 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 Ч → РСО ₃⁻ + Ч ⁺

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- промежуточного соединения:

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.

Иллюстративные азокрасители или их предшественники
Прямая Коричневая 78
Прямой синий 1
Basic Red 18 , катионный азокраситель.

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 пигментный оранжевый 1, 2 и 5, являются мутагенными и канцерогенными . ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Азокрасители, производные бензидина, являются канцерогенами ; воздействие их классически 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 ]}

См. также

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Азосоединения ». дои : 10.1351/goldbook.A00560
^ 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 . дои : 10.1016/j.heliyon.2020.e03271 . ISSN 2405-8440 . ПМК 7002841 . ПМИД 32042981 .
^ Jump up to: ^а ^б «Азокрасители» . Food-Info.net . Архивировано из оригинала 29 ноября 2022 года . Проверено 29 ноября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Пюнтенер, А.; Пейдж, К. «Европейский запрет на некоторые азокрасители» (PDF) . Качество и окружающая среда, TFL . Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 года.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Голод, Клаус; Мишке, Питер; Рипер, Вольфганг; и др. (2000). «Люди красят». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a03_245 . ISBN 3-527-30673-0 .
^ Паола Джилли; Валерио Бертоласи; Лоретта Претто; и др. (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 и расчетное методом DFT при переменной температуре». Дж. Ам. хим. Соц . 124 (45): 13554–13567. дои : 10.1021/ja020589x . ПМИД 12418911 .
^ Х. Т. Кларк; В. Р. Кирнер (1941). «Метиловый красный» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 1, с. 374 .
^ 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.
^ 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 .
^ «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 года.
^ Ева Энгель; Хайди Ульрих; Рудольф Васольд; и др. (2008). «Азопигменты и базальноклеточная карцинома большого пальца». Дерматология . 216 (1): 76–80. дои : 10.1159/000109363 . ПМИД 18032904 . S2CID 34959909 .
^ Голка, К.; Коппс, С.; Мыслак, ZW (июнь 2004 г.). «Канцерогенность азокрасителей: влияние растворимости и биодоступности». Письма по токсикологии . 151 (1): 203–10. дои : 10.1016/j.toxlet.2003.11.016 . ПМИД 15177655 .

[Gold-1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Азосоединения ». дои : 10.1351/goldbook.A00560

[Benkhaya2020-2] 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 . дои : 10.1016/j.heliyon.2020.e03271 . ISSN 2405-8440 . ПМК 7002841 . ПМИД 32042981 .

[foodinfo-3] Jump up to: ^а ^б «Азокрасители» . Food-Info.net . Архивировано из оригинала 29 ноября 2022 года . Проверено 29 ноября 2022 г.

[TFL-4] Jump up to: ^а ^б Пюнтенер, А.; Пейдж, К. «Европейский запрет на некоторые азокрасители» (PDF) . Качество и окружающая среда, TFL . Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 года.

[Azodye-5] Jump up to: ^а ^б ^с Голод, Клаус; Мишке, Питер; Рипер, Вольфганг; и др. (2000). «Люди красят». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a03_245 . ISBN 3-527-30673-0 .

[6] Паола Джилли; Валерио Бертоласи; Лоретта Претто; и др. (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 и расчетное методом DFT при переменной температуре». Дж. Ам. хим. Соц . 124 (45): 13554–13567. дои : 10.1021/ja020589x . ПМИД 12418911 .

[7] Х. Т. Кларк; В. Р. Кирнер (1941). «Метиловый красный» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 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 года.

[11] Ева Энгель; Хайди Ульрих; Рудольф Васольд; и др. (2008). «Азопигменты и базальноклеточная карцинома большого пальца». Дерматология . 216 (1): 76–80. дои : 10.1159/000109363 . ПМИД 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. дои : 10.1016/j.toxlet.2003.11.016 . ПМИД 15177655 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]