Красители на основе гетероциклических производных антрахинона

ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КРАСИТЕЛЕЙ

Всякая классификация является кратким выражением сум­мы накопленных знаний в той или иной области.

Когда число известных красящих веществ было невелико, а о химической природе их достоверных сведений не было, классификация основывалась на происхождении красите­лей. Их делили на красители минерального, растительного и жи­вотного происхождения.

Разработка основных положений теории цветности органических соединений позволила создать новую систему классификации органических красителей.

Согласно этой классификации красители разделены на классы по признаку общности хромофорных систем, порядок чередования классов определяется последовательным усложнением хромофорных систем.

 

ПОЛИМЕТИНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система полиметиновых красителей характери­зуется наличием цепочки сопряженных двойных связей, состоя­щей из свободных или замещенных метановых групп, с электро-нодонорным и электроноакцепторным заместителями по концам:

Если R, R' и R"—атомы водорода, соединение содержит открытую цепь из свободных метановых групп —СН =, связы­вающую ЭД- и ЭА-заместители. Таковы простейшие представи­тели данного класса, например, производное глутаконового альдегида [так называемый перхлорат бис(диметилимида) глута­конового альдегида], являющееся основным красителем желтого цвета.

 

Полициклохиноновые (антроновые) красители

Хромофорная система полициклохиноновых красителей характеризуется наличием замкнутой системы сопряженных двойных связей, состоящей из значительного числа конденсированных колец, с 2-я электроноакцепторными заместителями в виде карбонильных групп.

Красители этого класса можно рассматривать как производные

 

Бензантрона

и антрона

 

Пример красителя:

 

Краситель 7-ядерный Коронен (Желтого цвета)

Полициклические хиноны нерастворимы в воде и могут при­меняться в качестве пигментов. Для перевода их в растворимое состояние используется способность карбонильных (хинонных) групп при восстановлении превращаться в енольные группы, ионизирующиеся в щелочной среде и обусловливающие раство­римость соединения:

 

Продукты восстановления красителей получили название «лейкосоединений» (по-гречески — «лаукос» — белый, неокра­шенный).

НИТРО- И НИТРОЗОКРАСИТЕЛИ

Хромофорные системы нитрокрасителей (1) и нитрозокра-сителей (2) характеризуются наличием замкнутой (аромати­ческой) цепочки сопряженных двойных связей с присоединен­ными к ней электронодонорным заместителем и нитро- или нитрозогруппой в качестве электроноакцепторного замести­теля.

Пример: Краситель Нафтоловый желтый

 

 

АРИЛМЕТАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система арилметановых красителей ха­рактеризуется наличием цепочки сопряженных двойных свя­зей, которая состоит из двух ароматических остатков, способ­ных существовать в хиноидной форме и несущих электронодо-норный и электроноакцепторный заместители, и соединяющего их центрального атома углерода.

При восстановлении арилметановых красителей ЭА-заместитель превращается в ЭД-заместитель. Образующиеся при этом бесцветные лейкосоединения представляют собой продукты замещения атомов водорода в молекуле метана остатками Аг, Аг' и R, поэтому арилметановые красители можно рассматривать как производные метана, у которых центральный («метановый») атом углерода входит в единую сопряженную цепочку хромофорной системы. Если заместитель R— атом водорода или неароматический остаток, краситель является диарилметановым, если же R — ароматический остаток, т. е. R = Ar", — триарилметановым.

Арилметановые красители являются солями органических катионов, положительный заряд которых рассредоточен (делокализован) по всей хромофорной системе.

5. Антрахиноновые красители

Хромофорная система характеризуется наличием 2-х несущих электродонорные заместители ароматических остатков (бензольных колец), которые связаны 2-я карбонильными группами – электроноакцепторными заместителями, разобщающими их сопряженные системы.

Пример: краситель Кислотный чисто-голубой антрахиноновый

 

АРИЛАМИНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система ариламиновых красителей характери­зуется наличием цепочки сопряженных двойных связей, которая построена из двух ароматических остатков, способных сущест­вовать в хиноидной форме и несущих электронодонорный и электроноакцепторный заместители, и соединяющего их цент­рального атома азота:

При восстановлении ариламиновых красителей образуются (с превращением заместителя ЭА в ЭД) бесцветные лейкосоеди-нения, представляющие собой производные диариламина. Поэто­му ариламиновые красители можно рассматривать как произ­водные диариламина, у которых центральный атом азота вхо­дит в единую сопряженную цепочку хромофорной системы.

Ариламиновые красители делятся на следующие группы

1. Собственно ариламиновые (хинониминовые) (1), пред­-
ставляющие собой производные диариламинов:

2. Оксазиновые (2), отличающиеся от собственно арилами-
новых наличием кислородного мостика, связывающего два аро­матических остатка в орто-положениях по отношению к связи с центральным атомом азота.

 

 

 

3. Тиазиновые (3), отличающиеся от оксазиновых тем, что вместо кислородного мостика у них имеется мостик S.

 

 

 

4. Диазиновые (4), отличающиеся от оксазиновых тем, что вместо кислородного мостика у них имеется мостик NH.

Пример: краситель Катионный бирюзовый 2»З»

 

АЗОМЕТИНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система азометиновых красителей характери­зуется наличием цепочки сопряженных двойных связей, в ко­торую в качестве одного или нескольких звеньев входят азоме-

тиновые группы:

 

Если оба участка сопряженной системы R и R^', связанные азометиновой группой, являются ароматическими кольцами, то данную хромофорную систему можно рассматривать как дальнейшее усложнение хромофорных систем арилметановых красителей, у которых связь между ароматическими кольцами осуществляется одним центральным атомом углерода, и ариламиновых, у которых такая связь осуществляется одним цент­ральным атомом азота.

Включение в открытый участок сопряженной цепочки ато­ма азота, обладающего неподеленной парой электронов, при­водит к значительному сдвигу максимума поглощения в длин­новолновую область спектра по сравнению с аналогичными соединениями, сопряженная система которых построена лишь из атомов углерода.

Пример: Краситель желтый для ПАН

 

АЗОКРАСИТЕЛИ

Хромофорная система азокрасителей характеризуется на­личием цепочки сопряженных двойных связей, в которую вхо­дят одна или несколько азогрупп:

 

Включение в сопряженную систему азогруппы, содержащей два атома азота с неподеленными парами электронов, приво­дит к очень сильному углублению цвета. По числу представителей азокрасители стоят на первом месте среди всех классов красителей, на их долю приходится более половины известных и выпускаемых марок красителей. Азокрасители составляют около четверти всей продукции про­мышленности синтетических красящих веществ.

Пример: Красный катионный краситель

 

ФОРМАЗАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система формазановых красителей характери­зуется наличием сопряженной системы, состоящей из азо- и гидразонной групп и соединяющего их центрального атома уг­лерода.

Формазановая группировка может существовать в двух тау-томерных формах, причем наряду с линейной структурой (1) возможна циклическая (хелатная) структура (2) с внутримоле­кулярной водородной связью.

В формазановых красителях в положениях 1,5 или (чаще) в положениях 1,3,5 находятся ароматические остатки, π-электронные системы которых включаются в общую π-электронную систему молекулы.

Формазаны способны к образованию внутрикомплексных соединений с металлом.

Пример: цвет от желтого до фиолетового

 

10. ИНДИГОИДНЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система индигоидных красителей (1) характе­ризуется наличием внутриионизированной сопряженной системы с электронодонорным и электроноакцепторным заместителями по концам, часть звеньев которой входит в состав гетероцикли­ческих остатков.

X — гетероатом (N, S, О, Se и др.), А — группа атомов, образующих вместе с атомами углерода пяти- или шестичленный ароматический или гетероциклический остаток.

Остатки, включающие гетероатом X и группу А, в большин­стве случаев являются производными индола (X=NH) или бензотиофена (X=S). Остаток, включающий группу атомов А, может быть также производным и других циклических соединений, например, нафталина и т. п.

Пример: 2,2'-бис (индол) индиго

ТИАЗОЛОВЫЕ КРАСИТЕЛИ

Хромофорная система тиазоловых красителей характеризу­ется наличием пятичленного гетероцикла с атомами азота и серы — тиазола (1), конденсированного с различными арома­тическими кольцами, например с бензольным в случае бензотиазола (2).

Пример: 2-(4-аминофенил)-6-метилбензотиазол. Он имеет слабо-желтую окраску и при­меняется в качестве промежуточного продукта для синтеза азокрасителей.

КРАСИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ АНТРАХИНОНА

Хромофорные системы антрахиноногетероциклических краси­телей характеризуются наличием гетероциклов, конденсирован­ных с антрахиноновым ядром.

Остаток антрахинона в молекулах антрахиноногетероцикли­ческих красителей обусловливает их способность восстанавли­ваться в лейкосоединения, что при плоскостном строении моле­кулы и наличии гетероатомов, способных участвовать в образо­вании межмолекулярных водородных связей, сообщает лейко-соединениям сродство к целлюлозе. Поэтому антрахиноногете-роциклические красители могут применяться в качестве кубо­вых.

Пример:

Кубовый красный С (17) применяется для крашения хлоп­ка, льна и вискозного волокна; образует окраски, устойчивые ко всем видам воздействия.