Coloranți cu metină

Coloranții de metină sunt o clasă de coloranți  sintetici și naturali care conțin în compoziția lor grupări donatoare de electroni și atrăgătoare de electroni conectate prin lanțuri de grupări metină libere sau substituite -CH = și care conțin un număr impar de atomi de carbon într-un astfel de lanț. Multă vreme, toți coloranții cu metină au fost numiți cianina (din greacă ϰυανός  - albastru) cu numele primului reprezentant obținut, dar mai târziu denumirea de „ coloranți cu cianuri ” a rămas doar în subgrupul în care heterociclurile aromatice sunt conectate printr-un lanț de metină. . Coloranții de polimetină sunt un subgrup de coloranți de metină care conțin mai mult de o grupare de metină.

Ele sunt utilizate în medicină și biologie, producția de produse fotografice, lasere și alte domenii de tehnologie care folosesc proprietățile sensibilizante și fluorescente ale acestui grup de coloranți.

Istorie

Primul reprezentant sintetic al clasei de coloranți de metină - cianina (alias albastru de chinolină sau albastru de cianina) a fost obținut la Universitatea din Glasgow de Greville Williams în același 1856, când William Perkin a descoperit primul colorant sintetic - mov, care face ca cianina să fie unul dintre cei mai vechi coloranți artificiali. Sinteza cianinei a devenit standard pentru obținerea tuturor coloranților simpli de cianică - pentru a o obține, Williams a încălzit un amestec de izoamilați de iod de chinolină și lepidină cu un alcali puternic [1] .

Un an mai târziu, în 1857, chimistul german Lambert von Babo , independent de Williams, a obținut săruri de chinolină cu sulfați de alchil, cărora le-a dat denumirea de metil- și, respectiv, etil-irisine, și le-a caracterizat drept „una dintre cele mai frumoase. compuși în chimia organică” [2] .

Puțin mai târziu, în 1875, cianina a devenit unul dintre primii coloranți în care Hermann Vogel a descoperit activitatea fotografică - capacitatea de a sensibiliza materialul fotografic în intervalul portocaliu-roșu (580-610 nm). Utilizarea practică a albastrului de cian în fotografie nu a durat mult datorită fragilității sale și a voalării emulsiei, cu toate acestea, derivații de cianina - coloranții cu metină s-au dovedit a fi singura clasă de coloranți (cu foarte puține excepții) potrivite pentru utilizare ca sensibilizatori optici. în industria fotografică. Datorită importanței fotografiei aeriene pentru recunoaștere în timpul Primului Război Mondial, domeniul coloranților cu metină a fost studiat îndeaproape de un număr mare de cercetători, mai întâi în Germania, iar apoi, din cauza deficitului de sensibilizatori, în Marea Britanie și SUA. , ceea ce a condus la sinteza unui număr mare de derivați și la identificarea de noi proprietăți importante.compușii rezultați [1] . Una dintre descoperirile semnificative ale acestei perioade a fost sinteza pinacianolului de către Benno Homolka în 1905, care a făcut posibilă stabilirea producției industriale de materiale fotografice sensibile la întreaga regiune vizibilă a spectrului [3] .

Lucrările ulterioare, efectuate în 1915-1925, au făcut posibilă stabilirea cu precizie a structurii coloranților cu cian. După cum s-a presupus anterior, coloranții cu cianică obținuți până la acel moment s-au dovedit a fi alcătuiți din două heterocicluri conectate printr-un lanț de monometină sau treimetină. În anii 1930, a fost sintetizat un grup important de merocianine, care au câștigat o popularitate semnificativă pentru sensibilizarea în infraroșu, iar în anii 1950-1960, cercetătorii au trecut la sinteza coloranților de metină, în care au fost utilizate alte sisteme condensate în locul heterociclurilor care conțin azot . 3] .

Nomenclatură

Coloranții de metină pot fi clasificați în funcție de încărcătura moleculei în cationici (cianine, streptocianine și altele), anionici (oxonoli) și neutri (neutrocianine sau merocianine). Având în vedere că grupurile donatoare și atrăgătoare de electroni din compoziția moleculei de colorant de metină pot face schimb de sarcină de-a lungul lanțului de conjugare, schemele de legături pentru ele arată după cum urmează [4] [5] :

Dintre aceste grupe, numai cele cationice și neutre contează în industrie [4] .

În funcție de numărul de grupe de metină, acești coloranți sunt clasificați în mono-, di-, tri-, penta- și așa mai departe până la polimetină cianică. Există compuși nulmetin care conțin o grupare fenil legată direct de un heterociclu care conține azot [4] . De asemenea, coloranții cu metină includ molecule în care nucleele sunt legate direct printr-o legătură între atomii de carbon incluși în nuclee, adică nu conțin deloc un lanț de metină [6] .

După numărul de grupări vinilenice (-CH=CH-), grupul poate fi împărțit în: având o grupare vinilenă, carbocianină, două - dicarbocianine, trei - tricarbocianine etc. [4] .

Coloranții cu metină au avut la început denumirea comună „coloranți cu cian”, derivată din numele primului reprezentant. Mai târziu, după sinteza și studiul diferitelor clase ale acestor coloranți, numai compușii în care heterocicli aromatici sunt localizați la ambele capete ale lanțului au început să fie numiți coloranți cu cianuri; ", tiazol - "thia", etc. [4] [5 ] ] .

Proprietăți fizice și chimice

Au orice culoare, de obicei în intervalul de la galben la verde, uneori incolore. Soluțiile apoase și alcoolice se caracterizează printr-o saturație ridicată și o nuanță de culoare pură, care se explică printr-o bandă îngustă de absorbție. Puritatea culorii este mai pronunțată în coloranții simetrici. Valoarea coeficientului molar de extincție variază de la 30.000 la 250.000, crescând odată cu alungirea lanțului [4] .

Instabil la acțiunea agenților oxidanți, dar stabil atunci când interacționează cu agenții reducători. Decolorate de acizi din cauza protonării nucleului donor și restabiliți culoarea inițială în medii neutre. Ele formează baze de carbinol instabile, care se descompun odată cu distrugerea lanțului de metină sub acțiunea alcalinelor, iar compușii cu lanț scurt sunt mai stabili. Rezistența la lumină scade odată cu creșterea lungimii lanțului de metină [4] .

Aplicație

Aproape toți coloranții cu metină conferă emulsiei fotografice pe bază de argint o sensibilitate sporită în domeniul vizibil și în infraroșu, ceea ce a determinat rolul lor important ca sensibilizatori fotografici. Maximul de sensibilizare se corelează cu spectrul de absorbție al colorantului, dar este deplasat la lungimi de undă mai mari [4] .

Coloranții aparținând grupărilor cationice sunt folosiți în industria textilă pentru vopsirea fibrelor de poliacrilonitril, a unor poliesteri și poliamide, în care au fost introduse grupări acide, ceea ce asigură rezistența culorii. De asemenea, astfel de coloranți cationici sunt folosiți pentru vopsirea pieilor naturale, obținerea de cerneluri și cerneluri pentru ștampile și fabricarea hârtiei carbon [4] .

Unii coloranți monometinici și analogii lor aza sunt utilizați ca înălbitori optici datorită incolorului și proprietăților fluorescente puternice [4] .

Coloranții cu metină sunt folosiți pe scară largă în tehnologia laser pentru a obține atât medii active, cât și pasive datorită capacității acestor coloranți de fluorescență și proprietăților spectrale selective [5] .

În biologie și medicină, sunt utilizați ca indicatori optici [5] .

Prin tratarea coloranților styryl cu soluții alcaline se obțin spiropirani incolori, din care se obțin hârtii carbon incolore prin depunerea de straturi de microcapsule cu formă de colorant incolor și o umplutură cu proprietăți ușor acide (caolin, silicagel și altele). Acțiunea mecanică asupra unei astfel de hârtie duce la distrugerea microcapsulelor și la trecerea spiropiranilor la o formă colorată. Spiropiranii în care gruparea amino este înlocuită cu o grupare nitro au proprietăți fotocromice și se colorează sub acțiunea razelor ultraviolete și se decolorează în întuneric. Astfel de compuși sunt utilizați în filme pentru înregistrarea fotografică a informațiilor [4] .

Note

  1. ↑ 1 2 Venkataraman, 1957 , p. 1305-1307.
  2. ↑ Hamer, 1964 , p. patru.
  3. ↑ 1 2 James, 1980 , p. 193-194.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Troianov, 1992 .
  5. ↑ 1 2 3 4 Shapiro .
  6. ↑ Venkataraman, 1957 , p. 1308.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii