Антрахиноновые красители
Антрахиноновые красители представляют собой обширную группу красителей, включающую антрахиноновую единицу в качестве общего структурного элемента. Сам по себе антрахинон бесцветен, но красные или синие красители получаются путем введения электронодонорных групп, таких как гидрокси- или аминогруппы в 1-, 4-, 5- или 8-положение. [1] Антрахиноновые красители структурно связаны с индиго-красителями и классифицируются вместе с ними в группе карбонильных красителей . [2]
Члены этой группы красителей могут быть найдены как в натуральных красителях , так и в синтетических красителях . Антрахиноновые красители представлены в протравных и кубовых , а также в реактивных и дисперсных красителях . Они характеризуются очень хорошей светостойкостью . [3]
Натуральные антрахиноновые красители
Одним из важнейших антрахиноновых красителей растительного происхождения является ализарин , который извлекается из марены красильной ( Rubia tinctorum ). Ализарин — это эпоним ряда структурно родственных красителей, в которых используются ализариновые красители (иногда синонимичные антрахиноновым красителям). Это был первый натуральный краситель, промышленный синтез которого был разработан еще в 1869 году.
Антрахиноновые красители включают красные красители насекомых, полученные из щитовок, такие как карминовая кислота , кермесовая кислота и лаккаиновые кислоты . Краситель кармин с основным компонентом карминовой кислотой используется, например, в качестве одобренного пищевого красителя E 120. [4] Традиционные методы производства кармина требуют больших трудозатрат, земли и насекомых. Поскольку прогнозируется рост спроса на красные красители, исследователи изучают подходы метаболической инженерии для производства синтетической карминовой кислоты. [5] [6]
Синтетические антрахиноновые красители
Синтез большинства антрахиноновых красителей основан на антрахинонсульфокислоте ( 2 ) или нитроантрахиноне ( 3 ), который получают сульфированием или нитрованием антрахинона ( 1 ).
Сульфирование в α-положении обратимо, и обе группы сульфоновой кислоты и нитрогруппы могут быть относительно легко заменены амино-, алкиламино-, гидрокси- и алкоксигруппами . Таким образом, аминоантрахинон ( 4 ) доступен в результате реакции антрахинонсульфоновой кислоты с аммиаком или путем восстановления нитроантрахинона. [7]
Важным промежуточным продуктом для многих кислотных антрахиноновых красителей является бромаминная кислота (1-амино-4-бромантрахинон-2-сульфоновая кислота) ( 6 ), которую можно получить из 1-аминоантрахинона ( 4 ) путем сульфирования хлорсульфоновой кислотой и последующего бромирования .
Заменяя заместитель брома алифатическим или ароматическим амином, получают яркие синие красители. [8] Например, бромамидную кислоту можно конденсировать с 3-(2-гидроксиэтилсульфонил)-анилином ( 7 ) для образования яркого синего красителя ( 8 ) (оксисульфоновый синий), из которого после этерификации серной кислотой получают реактивный краситель CI Reactive Blue 19 .
Реактивный синий 19 — один из старейших и по-прежнему наиболее важных реактивных красителей, [9] запатентованный в 1949 году. [10]
Первым синтетическим кубовым красителем на основе антрахинона был индантрон (CI Vat Blue 4), синтез которого был разработан Рене Боном в 1901 году:
При димеризации 2-аминоантрахинона ( 1 ) в сильнощелочных условиях при 220-235 °C в два этапа получается промежуточная стадия 3 , которая циклизуется внутримолекулярно и окисляется до индантрона 5. [11]
Ссылки
- ^ Голод, Клаус, изд. (2003), Промышленные красители: химия, свойства, применение, Вайнхайм: WILEY-VCH Verlag, стр. 35 и далее, ISBN 978-3-662-01950-4
- ^ Цоллингер, Генрих (2003), Цветовая химия: синтез, свойства и применение органических красителей и пигментов (3-е изд.), Weinheim: WILEY-VCH Verlag, стр. 255 и далее, ISBN 3-906390-23-3
- ^ Запись об Антрахинон-Фарбстоффе . по адресу: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, получено 14 декабря 2018 г.
- ^ Cooksey, CJ (17 февраля 2019 г.). «Красные красители насекомых: карминовая, кермесовая и лаккаиновая кислоты и их производные». Biotechnic & Histochemistry . 94 (2): 100– 107. doi :10.1080/10520295.2018.1511065. ISSN 1052-0295 . Получено 28 марта 2022 г. .
- ^ Миллер, Бриттни Дж. (25 марта 2022 г.). «Кошениль, красный краситель из насекомых, перемещается в лабораторию». Knowable Magazine . doi : 10.1146/knowable-032522-1 . Получено 28 марта 2022 г. .
- ^ Seo, Seung-Oh; Jin, Yong-Su (25 марта 2022 г.). «Генетические и ферментационные технологии нового поколения для безопасного и устойчивого производства пищевых ингредиентов: красители и ароматизаторы». Annual Review of Food Science and Technology . 13 (1): 463– 488. doi :10.1146/annurev-food-052720-012228. ISSN 1941-1413 . Получено 28 марта 2022 г.
- ^ Голод, Клаус, изд. (2003), Промышленные красители: химия, свойства, применение, Вайнхайм: WILEY-VCH Verlag, стр. 200 и далее, ISBN 978-3-662-01950-4
- ^ Хайнц-Герхард Франк, Юрген В. Стадельхофер (1978), Industrielle Aromatenchemie: Rohstoffe · Verfahren · Produkte (на немецком языке), Берлин, Гейдельберг: Springer Verlag, стр. 365 и далее, ISBN 978-3-662-07876-1
- ^ DE 4422160, Андреас фон дер Эльц, "Verfahren zur Herstellung von CI Reactive Blue 19", выдан 1 апреля 1996 г., передан Hoechst AG.
- ^ DE 965902, Йоханнес Хейна, Вилли Шумахер, "Verfahren zum Fixieren Wasserloeslicher Organischer Verbindungen auf Unterlagen faseriger Struktur", выпущено 19 сентября 1957 г., передано Hoechst AG.
- ^ Цоллингер, Генрих (2003), Цветовая химия: синтез, свойства и применение органических красителей и пигментов (3-е изд.), Weinheim: WILEY-VCH Verlag, стр. 289, ISBN 3-906390-23-3
