Красители

Природные красители,органические соединения,которые выраба-тываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани.В основном соединения желтых, коричневых , черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.

До 2-ой половины 19в. природные красители-единственные в-ва для крашения тек-стильных и парфюмерных изделий, кожи,бумаги,пищевых продуктов и др. С развити-ем промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной пром-ти,природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. В небольших количествах при-родные красители используют в реставрационных работах. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптиче-ской и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибио-тической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители - регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вре-дителей.

Природные красители широко распространены в природе и крайне многообразны. Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или близкие по строению природные красители, поэтому наиболее целесообразно классифициро-вать их по типам химических соединений.

Алифатические и алициклические красители.Включают каратиноиды, обусловли-вающие желтую,оранжевую и красную окраски цветов и плодов. С удлинением цепи сопряженных двойных связей окраска углубляется. Среди природных красителей этого ряда - углеводороды , например, ликопин (красный),алюфа-,бетта-,гамма - ка-ротины(фиолетовый);спирты, например, криптоксантин и ксантофил (желтый), зеак-сантин (желтовато-красный); кетоны, например, родоксантин (синевато-черный) и астицин (фиолетовый); кето-спирты, например, кантаксантин и астаксантин (крас-ный);альдегиды,альдегидоспирты и др..

Встречаются каротиноиды в растительном и животном мире. Многие из них, напри-мер, каротин, обладают высокой физиологической активностью, ретиналь (альде-гид,образующийся из витамина А) входит в состав зрительного белка родопсина. К полиенам относится ряд антибиотиков (канацидин, пентамицин, трихомицин и др.), продуцируемых актиномицетами.

Ароматические красители. В основном это гидрокси- и алкокси- замещенные не-предельные кетоны: 1)производные коричной и феруловой кислот - 4,4- дигидрокси-дициннамоилметан (желтый), 4- гидроксициннамоилферулоилметан (оранжевый) и диферулоилметан,или куркумин (оранжево-красный), встречающиеся в корнях кур-кумы и др. ; 2) производные халкона С6Н5СН=СНСОС6Н5 и хинонов, например, лавсон и юглон, выделенные соответственно из листьев хны и из кожуры незрелых грецких орехов, - желтые красители для шерсти и щелка; хризаробин - желтый кра-ситель бразильских видов древесины, эмодинантрон - желтый краситель древесины жостера даурского; гиперицин и псевдогиперицин - темно-фиолетовый и темно-красный красители цветов зверобоя продырявленного, обладающие способностью убивать микроорганизмы и простейшие даже при слабом УФ облучении.

Многие природные красители обладают физиологической активностью, витамины группы К -противовоспалительным действием. К частично гидрированным ароматич-ным природным красителям относятся антибиотики группы тетрациклина и хромоми-цина, окрашенные в желтый цвет. Некоторые из красителей этого ряда все еще при-меняют для крашения; например, в реставрационных рабо тах используют али-зарин - основное красящее вещество краппа, или марены красильной, содержащее также пурпурин - красный краситель, который применяют в гистохимии для выявле-ния Са в замороженных средах, а также как реактив в аналитической химии: карта-мин - желтый краситель пыльцы цветов сафлора красильного; кармин, выделяемый из кошенили (самок насекомых кактусовая ложнощитовка); и применяемый в пище-вой и парфюмерной промышленностях. Действующее начало кармина - карминовая кислота; ее применяют в цитологии.

Гетероциклические красители.

Наиболее широко представлены желтые природные красители- гидрокси-, метокси - и метилендигидроксипроизводные 4-хромона и хромена. К ним относятся флавонои-ды - производные флавона, флавонола, флаванона и флаванонола, изофлавона, а также антоцианидины, окрашивающие цветы, ягоды, плоды и овощи в красный, фио-летовый, синий и черный цвета.

К этой группе природных красителей относятся также телефоровая кислота- черно-фиолетовый краситель множества видов грибов, бразилин и гематоксилин, выде-ленные из древесины различных видов красного дерева и кампешевого дерева. Эти бесцветные вещества при крашении хлопка по аллюминиевой протраве дают сине-вато-красные и фиолетовые окраски. Гематоксилин (на его основе созданы крася-щие растворы специфического действия) применяют также для цитологической ди-агностики рака.

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 каро-тиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и желто-зеленый хлоро-филл б, играющие важную роль в процессах фотосинтеза.

3. Желчные пигменты.

Производные птеридина - широко распространенные пигменты, содержащиеся в крыльях бабочек и птиц.

Красители синтетические,органические соедине-ния,используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) ма-териалов и изделий. Представляют собой главным образом окрашенные соедине-ния., некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окраши-ваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофор-ной ссистемы - достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцептор-ных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться замести-тели, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с ме-таллами; химически связываться с окрашиваемым материалом.

Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки ок-рашенных 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 мате-риала. Помимо устойчивости к различным воздействиям,синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка.

В течение многих веков для крашения тканей, изготовления косметических препара-тов, а позднее и художественных красок применяли красители природные - ализа-рин, индиго, кармин и др. (всего около 30). В 1771г. действием НNO3 на индиго по-лучен 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 краси-телей 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 синте-зировал розовато-лиловый мовеин (цвет мальвы).Год 1856 считается датой возник-новения промышленности синтетических красителей, названной анилинокрасочной.

В 1858г. П.Грисс открыл реакцию диазотирования, а в 1864 - азосочетания, что при-вело к синтезу азокрасителей. В 1880г. А.Байер синтезировал индиго, промышлен-ное производство которого началось в 1896г., после чего последовал синтез др. ин-дигоидных 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 производст-во полиметиновых синтетических красителей, в 1936г. - фталоцианиновых. К началу 20 в. синтетические красители вытеснили природные красители.Крупнейшие дости-жения после 2-й мировой войны выпуск активных и дисперсных синтетических со-единений. 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 про-мышленные производства синтетических красителей организованы в 18 странах, и потребление красителей достигло 235 тыс.т/год. В 80-х гг.20в. производство синтети-ческих красителей составило 770-860 тыс.т/год, причем 70% этого количества прихо-дится 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