Природные и искусственные красители

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.