Azo barvivo - Azo dye

Chemická struktura oranžově zbarveného azobarviva

Azobarviva jsou organické sloučeniny nesoucí funkční skupina R − N = N − R ′, kde R a R ′ obvykle jsou aryl. Jedná se o komerčně důležitou rodinu azosloučeniny tj. sloučeniny obsahující vazbu C-N = N-C.[1] Azo barviva jsou široce používána k léčbě textil, kožené výrobky a některá jídla. Chemicky příbuzné azobarvivům jsou azo pigmenty, které jsou nerozpustné ve vodě a jiných rozpouštědlech.[2][3]

Třídy

Je známo mnoho druhů azobarviv a existuje několik klasifikačních systémů. Některé třídy zahrnují disperzní barviva, barviva s komplexem kovů, reaktivní barviva, a substantivní barviva. Také se nazývají přímá barviva, základní barviva se používají pro textilie na bázi celulózy, která zahrnuje bavlnu. Barviva se váží na textil neelektrostatickými silami. V jiné klasifikaci lze azobarviva klasifikovat podle počtu azoskupin.

Trypan modrá je příkladem a přímé barvivo, používané pro bavlnu.

Fyzikální vlastnosti, struktura a vazba

V důsledku п-delokalizace, arylazozloučeniny mají živé barvy, zejména červené, pomeranče a žluté. Příkladem je Disperzní oranžová 1. Některé azosloučeniny, např. methyl oranžová, se používají jako acidobazické indikátory. Většina DVD-R /+ R. a nějaký CD-R disky používají jako záznamovou vrstvu modré azobarvivo.

Mnoho fenolický diazo barviva se účastní tautomerní rovnováhy zde zobrazené ve zjednodušené formě (Ar = aryl).[4]

Azobarviva jsou pevné látky. Většinou jde o soli, přičemž barevnou složkou je obvykle anion, i když jsou některá kationtová azobarviva známá. Aniontový charakter většiny barviv vyplývá z přítomnosti skupin 1-3 sulfonových kyselin, které jsou plně ionizovány při pH obarveného výrobku:

RSO3H → RSO3− + H+

Většina bílkovin je kationtová, takže barvení kůže a vlny odpovídá iontová výměna reakce. Aniontové barvivo ulpívá na těchto výrobcích elektrostatickými silami. Kationtová azobarviva obvykle obsahují kvartérní amonium centra.

Příprava

Většinu azobarviv připravuje azo vazba, což znamená elektrofilní substituční reakce z aryl diazoniový kation s jinou sloučeninou, vazebným partnerem. Klasicky spojovacími partnery jsou další aromatické sloučeniny se skupinami, které darují elektrony:[5]

ArN+
2 + Ar'H → ArN = NAr ′ + H+

V praxi se jako spojovací partneři široce používají amidy acetoctové:

ArN+
2 + Ar'NHC (O) CH2C (O) Me → ArN = NCH (C (O) Me) (C (O) NHAr ') + H+

Azobarviva se také připravují kondenzací nitroaromátů s aniliny a následnou redukcí výsledného produktu azoxy středně pokročilí:

ArNO2 + Ar'NH2 → ArN (O) = NAr ′ + H2Ó
ArN (O) = NAr ′ + C.6H12Ó6 → ArN = NAr ′ + C6H10Ó6 + H2Ó

Pro barvení textilu by byl typickým nitro spojovacím partnerem disodný 4,4'-dinitrostilben-2,2'-disulfonát. Typické anilinové partnery jsou uvedeny níže. Protože aniliny se připravují z nitrosloučenin, některá azobarviva se vyrábějí částečnou redukcí aromatických nitrosloučenin.[3]

Mnoho azobarviv se vyrábí reakcemi z již existujících azosloučenin. Typické reakce zahrnují komplexaci kovů a acylaci.

Azo pigmenty

Azo pigmenty mají podobnou chemickou strukturu jako azobarviva, ale postrádají solubilizační skupiny. Protože jsou nerozpustné prakticky ve všech médiích, nejsou snadno čištěny, a proto vyžadují vysoce čištěné prekurzory.

Syntéza C.I. Pigmentová žlutá 12, azopigment (také klasifikovaný jako a diarylidový pigment ).

Azo pigmenty jsou důležité v různých plastech, gumách a barvy (včetně barev umělce). Mají vynikající barvicí vlastnosti, hlavně v rozmezí žluté až červené, a také dobré světlostálost. Stálost na světle závisí nejen na vlastnostech organické azosloučeniny, ale také na způsobu, jakým byly absorbovány na nosiči pigmentu.

Biologický rozklad

Aby byla barviva užitečná, musí mít vysoký stupeň chemické a fotolytické stability. V důsledku této stability fotolýza není považována za cestu degradace azobarviv. Aby se prodloužila životnost produktů obarvených azobarvivy, je nezbytné zajistit stabilitu proti mikrobiálnímu napadení a testy ukázaly, že azobarviva se v krátkodobých testech za aerobních podmínek zanedbatelně biologicky rozkládají. Za anaerobních podmínek však lze pozorovat změnu barvy v důsledku biodegradace.[6]

Bezpečnost a regulace

Mnoho azo pigmentů je netoxických, i když některé, jako např dinitroanilin oranžový, ortho-nitroanilin oranžová nebo oranžová pigmentová 1, 2 a 5 jsou mutagenní a karcinogenní.[7][8]

Azobarviva odvozená od benzidin jsou karcinogeny; expozice jim byla klasicky spojována s rakovina močového měchýře.[9] V souladu s tím byla v 80. letech v mnoha západních zemích ukončena výroba benzidin-azobarviv.[10]

Evropské nařízení

Některá azobarviva se za redukčních podmínek degradují a uvolňují některou ze skupin definovaných látek aromatické aminy. Výroba a prodej spotřebního zboží, které obsahují uvedené aromatické aminy pocházející z azobarviv, byly zakázány Evropská unie zemí v září 2003. Protože pouze malý počet barviv obsahoval stejně malý počet aminů, bylo ovlivněno relativně málo produktů.[2]

Viz také

Reference

  1. ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “azosloučeniny ". doi:10,1351 / zlatá kniha.A00560
  2. ^ A b Evropský zákaz určitých azofarbiv Archivováno 13.08.2012 na Wayback Machine, Dr. A. Püntener a Dr. C. Page, Kvalita a životní prostředí, TFL
  3. ^ A b Klaus Hunger, Peter Mischke, Wolfgang Rieper, et al.: "Azo Dyes" v Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry2005, Wiley-VCH, Weinheim.doi:10.1002 / 14356007.a03_245.
  4. ^ Paola Gilli; Valerio Bertolasi; Loretta Pretto; et al. (2002). „Podstata tautomerní konkurence v pevné fázi N − H ··· O / O · H ··· N v rezonančních systémech. Přenos intramolekulárního protonu ve vodíkových vazbách s nízkou bariérou vytvořený ··· OC − CN − NH ·· · ⇄ ··· HO − CC − NN ··· Ketohydrazon - azoenolový systém. Rentgenová krystalografická a DFT výpočetní studie s proměnnou teplotou “. J. Am. Chem. Soc. 124 (45): 13554–13567. doi:10.1021 / ja020589x. PMID  12418911.
  5. ^ H. T. Clarke; W. R. Kirner (1941). "Methyl Red". Organické syntézy.; Kolektivní objem, 1, str. 374
  6. ^ Bafana, Amit; Devi, Sivanesan Saravana; Chakrabarti, Tapan (2011-09-28). „Azo barviva: minulost, přítomnost a budoucnost“. Recenze na životní prostředí. 19 (NA): 350–371. doi:10.1139 / a11-018. ISSN  1181-8700.
  7. ^ Tucsonská univerzita. „Zdraví a bezpečnost v umění, prohledávatelná databáze informací o zdraví a bezpečnosti pro umělce“. Tucson University Studies. Archivovány od originál dne 10.05.2009.
  8. ^ Eva Engel; Heidi Ulrich; Rudolf Vasold; et al. (2008). "Azo pigmenty a bazocelulární karcinom na palec". Dermatologie. 216 (1): 76–80. doi:10.1159/000109363. PMID  18032904.
  9. ^ Golka, K .; Kopps, S .; Myslak, Z. W. (červen 2004). "Karcinogenita azobarviv: vliv rozpustnosti a biologické dostupnosti". Toxikologické dopisy. 151 (1): 203–10. doi:10.1016 / j.toxlet.2003.11.016. PMID  15177655. Posouzení.
  10. ^ . doi:10.1002 / 14356007.a03_245. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc); Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)