Антрахиноновые красители представляют собой производные антрахинона
(1,4-дигидроксиантрахинона), относящиеся к группе органических
соединений с конъюгированной системой из трех бензольных колец и двумя
кетонными группами в положениях 9 и 10. Основной хромофор — структура
кето-группы, сопряжённая с ароматическими кольцами, которая обеспечивает
интенсивное поглощение света в видимой области спектра.
Классификация антрахиноновых красителей осуществляется по характеру
заместителей на ароматических кольцах и способу применения:
- Природные: аллизарыны, пурпур аннилиновый, эмодин.
Выделяются из корней марены и других растений, обладают яркой окраской
от желто-красной до фиолетовой.
- Синтетические: производные
1,4-дигидроксиантрахинона с различными ауксохромными группами (–OH,
–SO₃H, –NH₂). Синтезируются через реакцию конденсации и сульфирования,
обеспечивая широкий спектр оттенков и высокую стойкость к свету и
химическим воздействиям.
- По способу закрепления на волокнах: кислотные,
прямые, реактивные и дисперсные. Природные антрациклиновые красители в
основном применяются как прямые для хлопка и шерсти, синтетические
обеспечивают возможность химического закрепления на различных
волокнах.
Физико-химические свойства
Антрахиноновые красители характеризуются высокой термической и
световой стабильностью. Они растворимы в органических растворителях,
таких как спирты и ацетон, а водорастворимые производные образуются при
сульфировании или нитровании.
- Хромофорная система: кето-группы в конъюгации с
бензольными кольцами. Отвечает за интенсивное поглощение света в
диапазоне 400–600 нм.
- Ауксохромные группы: гидроксильная, аминная,
сульфогруппы изменяют оттенок и улучшают растворимость.
- Тонкость окраски: зависит от положения
заместителей; орто- и пара-положения гидроксильных и аминных групп
усиливают bathochromic shift (сдвиг поглощения к более длинным
волнам).
Методы синтеза
- Окисление антрацена: промышленный метод получения
1,4-дигидроксиантрахинона с последующей модификацией заместителей.
- Сульфирование: введение сульфогруппы для получения
водорастворимых красителей; типичный процесс включает нагревание с
концентрированной серной кислотой.
- Нитрование и аминирование: получение нитро- и
аминоантрахинонов с изменением спектральных свойств и повышением
интенсивности окраски.
- Конденсация с фенольными соединениями: формирование
сложных производных для улучшения устойчивости к смыванию и свету.
Применение
Антрахиноновые красители широко используются в текстильной
промышленности, особенно для окрашивания хлопка, шерсти, шелка и
синтетических волокон. Применяются также в производстве лакокрасочных
покрытий, пластмасс, а некоторые производные находят использование в
пищевой и косметической промышленности как красители.
- Текстиль: прямые и реактивные красители для хлопка
и шерсти, обеспечивают яркие оттенки красного, пурпурного и
фиолетового.
- Пищевые и косметические: ограниченное применение
натуральных антрациклиновых красителей (например, аллизарин) из-за
токсикологических требований.
- Научные и аналитические цели: некоторые производные
используют как индикаторы кислотности или металл-ионов.
Химическая стойкость
Антрахиноновые красители обладают высокой устойчивостью к свету,
щелочам и растворителям, но чувствительны к сильным окислителям и
восстановителям. Сульфированные производные демонстрируют повышенную
водорастворимость и устойчивость к стирке, а гидроксильные и аминные
группы усиливают адсорбцию на волокнах.
Спектральные характеристики
Поглощение в ультрафиолетовой и видимой области обусловлено π→π*
переходами в конъюгированной системе. Размещение ауксохромов приводит к
сдвигу поглощения в длинноволновую область и изменению интенсивности
окраски.
- Аллизарин (1,2-дигидроксиантрахинон): λ_max ≈
420–430 нм.
- Эмодин (1,3,8-тригидроксиантрахинон): λ_max ≈
480–500 нм.
- Сульфированные производные: λ_max смещается в
сторону 500–520 нм, обеспечивая пурпурные оттенки.
Биологическая активность
Некоторые натуральные антрахиноновые красители обладают слабой
антимикробной и слабительной активностью, что используется в
фармацевтической промышленности. Например, эмодин и аллизарин изучаются
как компоненты фитопрепаратов.
Перспективы развития
Синтетические методы позволяют создавать антрахиноновые красители с
заданными спектральными характеристиками и улучшенной стойкостью.
Исследуется модификация на уровне замещённых групп для получения
экологически безопасных красителей с минимальной токсичностью,
расширения применения в биотехнологиях и высокотехнологичных
покрытиях.