Классификация по химической структуре

В молекулах красителей присутствуют разнообразные структурные группы. Однако свыше половины всех красителей можно классифицировать как азокрасители или антрахиноновые красители.

Азокрасители.Азогруппы, т.е. два атома азота, соединенные двойной связью, обусловливают цвет свыше половины всех промышленно производимых красителей. Азогруппа -N=N- является сильным хромогеном (источником цвета), и поэтому азокрасители обычно обладают высокой красящей способностью. Молекулы азокрасителей могут содержать от одной до четырех, а иногда и больше азогрупп. Моноазокрасители (одна азогруппа) наиболее важны, дисазокрасители (две азогруппы) – вторые по значению. Азогруппы соединены с ароматическими ядрами, например бензолом или нафталином, которые в качестве заместителей могут содержать хлор и бром, а также нитро-, амино- и другие группы. Общая структурная формула моноазокрасителя может быть записана в виде A-N=N-B, где A и (или) B - ароматические ядра. Все азокрасители – синтетические соединения, не имеющие натуральных аналогов. Число теоретически возможных молекул с азогруппами чрезвычайно велико. Азокрасители характеризуются наличием в молекуле одной или нескольких азогрупп —N=N—, связывающих остатки ароматического или гетероароматического соединения друг с другом или с остатками соединений, имеющих активные СН₂-группы. Молекулы содержат также электронодонорные заместители, например ОН, NH₂, N(CH₃)₂, OCH₃, NHCOCH₃, чаще всего вместе с электроноакцепторными (NO₂, CN, SO₂CH₃ и т.п.) и (или) атомами галогенов, реже - только электроноакцепторные. Получают азокрасители способами, общими для всех азосоединений, главным образом азосочетанием.

 

 

По числу азогрупп в молекуле различают моно-, дис- и полиазокрасители. Цвет моноазокрасителя определяется химическим строением связанных азогруппой остатков (различающихся структурой и размерами электронной сопряженной системы), числом и положением в них заместителей. Наиболее практически важные моноазокрасители, содержащие один электронодонорный заместитель, имеют следующие цвета: желтый -производные бензолазоацетоацетарилидов, пиразолоназобензола и азобензола, например, пигмент желтый светопрочный формула I), жирорастворимый желтый 3 (II); оранжевый и красный -производные соответственно нафталиназобензола и азонафталина, например кислотный оранжевый (III) и кислотный красный 2С (IV). Углубление цвета достигается увеличением -электронной системы и усилением ее поляризации следующими способами: заменой электронодонорных заместителей на более сильные или введением дополнит. заместителей (например, как в моноазокрасителях общей формулы V); введением электроноакцепторных заместителей в остаток диазосоставляющей (VI); применением в качестве диазосоставляющей аминов гетероциклического ряда. Моноазокрасители общей формулы V могут иметь оранжево-красный (X = Н, R = Н), ярко-красный (X = Н, R = = NHCOCH₃), синевато-красный (X = Н, R = NH₂), красно-фиолетовый (X = CH₃CONH, R = OH), фиолетовый (X = = NH₂, R = OH) и голубой [X = (CH₃)₂N, R = ОН] цвета; моноазокрасители общей формулы VI - рубиновый (X = NH₂) и фиолетовый (X = NO₂).

 

Цвет дис- и полиазокрасителей зависит также от наличия сопряжения между азогруппами. Возникновение единой сопряженной системы углубляет цвет по сравнению с цветом каждого моноазокрасителя, остаток которого входит в состав дис- и полиазокрасителя и который образован из тех же исходных компонентов, взятых в том же порядке, что и при получении последних, а также по сравнению с цветом смеси этих моноазокрасителей. Например, дисазокрасители (формула VII) - aлoгo цвета; моноазокрасители - желтого (VII, а; содержит в положении 4' группу NH₂) и оранжевого (VII, о) цветов, смесь их - желто-оранжевого цвета. Обычно цвет полиазокрасителя углубляется при увеличении числа сопряженных азогрупп до 4; при большем числе азогрупп цвет повышается из-за нарушения плоскостности молекулы (увеличение углов поворота вокруг простых связей Аr—N при удлинении молекулы), приводящего к нарушению сопряжения.

 

 

Во многих дис- и полиазокрасителях цепь сопряжения разорвана, например, как в красителях типа ArN=NAr'—X— —Ar"N=N—Аг'", где X = О, S, CH₂, CONH и т.п. или отсутствует (поворот Аr' и Аr" делает молекулу неплоской). Части молекулы, разделенные фрагментом X, поглощают свет независимо друг от друга. Цвет таких красителей приблизительно соответствует цвету смеси азокрасителей, которые могли бы образоваться при разрыве молекулы по X. Например, полиазокраситель VIII окрашен в зелёный цвет, соответствующий смеси составляющих его жёлтого моноазокрасителя и тёмно-синего дисазокрасителя.

 

Антрахиноновые красители. По своему практическому значению антрахиноновые красители уступают только азокрасителям. Хотя антрахиноновые красители имеют более яркий цвет, чем азокрасители, они дороже их и слабее по красящей способности.