Colorantii tiazinici, care deriva de la sarurile de fenatiazoniu, dupa cum
colorantii oxazinici deriva de la sarurile de fenoxazoniu. e3x3xr
Colorantii din aceasta clasa au in structura lor nucleul:
In cazul in care:
X = N se formeaza nucleul fenazinic;
X = O se formeaza nucleul oxazinic;
X = S se formeaza nucleul tiazinic.
Colorantii se formeaza prin introducerea de grupe auxocrome in nucleul
de baza.
Colorantii tiazinici pot fi formulati in structura ortochinoida (I) sau
parachinoida (II):
Una dintre metodele de baza pentru obtinerea acestor coloranti consta in
oxidarea concomitenta a dialchil -; aril -; aminelor cu acid dialchil
-; 4 -; fenil -; diamin -; tiosulfuric (care se obtine prin
actiunea tiosulfatului de sodiu asupra 4 -; amino -; dialchil -;
anilinei).
Produsele din aceasta categorie au utilizari restranse, majoritatea fiind
coloranti bazici cu nuante violete, albastre si verzi; exista si cativa
coloranti acizi si cu mordant, precum si un colorant de cada cu structura fenotiazinica.
In cele ce urmeaza se prezinta doar cateva exemple de coloranti
tiazinici bazici:
In 1876, Lauth a descoperit primul colorant tiazinic, tionina, tratand
cu agenti oxidanti o solutie de p -; fenilen -; diamina saturata cu
hidrogen sulfurat.
Violetul lui Lauth este cel mai vechi colorant tiazinic, in prezent fara
importanta tehnica. Se prepara prin oxidarea 1,4 -; fenildiaminei cu Fe
Cl3 si MnO2 in solutie acida diluata; in prezenta de H2S:
Dibenzo -;1,4 -; tiazina sau fenotiazina (numita si tiodifenilamina)
se obtine usor prin incalzirea difenilaminei cu sulf, in prezenta
unei urme de iod.
Fenotiazina se prezinta sub forma de cristale incolore cu p.t. 1800 si p.f.
3700. Incalzita la fierbere cu cupru metalic, enotiazina elimina sulful,
dand carbazol. Prin nitrare, fenotiazina da 3,7 -; dinitrofenotiazina,
care prin reducere tece in colorantul numit violetul lui Lauth, a carui
structura a fost stabilita pe calea aceasta:
Prin oxidarea fenotiazinei, in mediul acid, se obtin saruri de fenotiaziniu,
de ex. perbromura, care se formeaza prin tratarea fenotiazinei cu brom. In
cationul acestor saruri electronii sunt astfel repartizati incit
rezulta o densitate de electroni scazuta in pozitiile para fata de atomul
de azot (pozitiile 3 si 7 ), dupa cum se poate vedea din urmatoarele structuri
limita:
In consecinta, pozitiile 3 si 7 sunt sensibile la atacul reactantilor
nucleofili. Astfel perbromura de mai sus, tratata cu dimetilamina, da albastru
-; metilen, eliminand totodata 2HBr.
NN’ -; tetrametilat, albastrul de metilen, a fost sintetizat de Caro
(1877), l-a obtinut dupa metoda lui Lauth, din p-amino -; dimetil -;anilina,
are o importanta mare.Constitutia tioninei a albastrului de metilen a fost elucidata
de Bernthsen. Pelucrarile acestuia se bazeaza procedeul de fabricatie actual,
care a fost perfectionat, in special de Ullrich, la Hoechst.
Prin acest procedeu, p- amino -; dimetil -; anilina, tratata cu tiosulfat
de sodiu in solutie slab acida, este trecuta in acid tiosulfonic,
care condenseaza cu 1 mol dimetil -; anilina, dand indamina prin
fierbere, in prezenta sulfatului de cupru, se formeaza inelul tiazinic.
Albastrul de metilen liber de zinc, chimic pur, este utilizat in terapeutica.
Albastrul -; metilen este cel mai important reprezentant al grupei. A
fost obtinut, la inceput printr-o metoda similara pornind de la N- dimetil
-; p- fenilendiamina. Intermediar se formeaza o indamina (verdele lui Bindschedler),
care reactioneaza cu H2S, prin aditii 1,4 urmate de oxidare, dupa schema generala
( R = CH3 ):
Obtinerea acestui colorant se face pornind de la N,N -; dimetil -;
1,4 -; fenilendiamina, preparata prin nitrozarea N,N -; dimetil -;
anilinei (Na NO2 + H2SO4 ) si reducere ( Zn, Al + HCl sau Fe + H2O ). Sinteza
colorantului parcurge o serie de etape, care au loc toate in aceeasi masa
de reactie: a) transformarea N,N -; dimetil 1,4 -; fenilendiaminei intr-un
acid tiosulfonic prin tratare cu Na2S2O3, Na2Cr2O7 si H2SO4, in prezenta
de Al2( SO4 )3, in solutie apoasa la rece; b) condensarea oxidativa a acidului tiosulfonic cu cantitate echimoleculara
de N,N -; dimetil -; anilina, in prezenta de Na2Cr2O7 si H2SO4,
la 700C, cu formarea unui acid indamintiosulfonic; c) ciclizarea si oxidarea intermediarului 2 la colorantul 3 sub actiunea Na2Cr2O7
si in prezenta de Cu SO4 sau MnO2, la 900C;a d) adaugare solutie de HCl si Zn Cl2 la 400C si izolarea prin filtrare a colorantului
precipitat sub forma de clorzincat.
Produsul vopseste lana, matasea naturala, pielea, fibrele poliacrilonitrilice
si bumbacul (mordantat cu tanin si ermetic) in albastru stralucitor, dar
cu rezistente mediocre la lumina, ceea ce limiteaza utilizarea lui in
acest scop. Prin tratarea clorzincatului colorantului cu solutie de Na2CO3,
filtrare cu Zn CO3 si adaugare de NaCl in filtrat se precipita colorantul
sub forma de clorura. Sub aceasta forma se utilizeaza ca indicator de oxido
-; reducere, in biologie pentru colorarea tesaturilor vii, in
tehnica bacteriologica in scopul examinarii unor germeni patogeni, in
medicina ca dezinfectant extern (pentru unele afectiuni ale pielii si ale mucoaselor)
si intern (antiseptic urinar).
Verdele de metilen se obtine prin tratarea Albastrului de metilen cu NaNO2 in
solutie de HCl, apoi cu HNO3 si izolarea produsului sub forma de clorzincat.
Se considera ca este cel mai rezistent colorant bazic verde, avand insusiri
tinctoriale asemanatoare cu ale Albastrului de metilen.
ALBASTRU DIRECT
Colorantul vopseste fibrele celulozice in culoare albastra foarte pura,
foarte rezistenta la actiunea luminii, dar putin rezistenta la tratamente umede.
Condensarea se realizeaza intr-un balon cu trei gaturi prevazut
cu agitator, cu termometru si asezat pe baie de apa, se introduc 100g acid 4
-; amino -; difenil -; amin -; 2 -; sulfonic sub forma
de pasta umeda si 47g cloranil (tetraclor chinona) cu 475 ml apa si 18g oxid
de magneziu.
Se incalzeste la 600C, unde se mentine sub agitare 5 -; 6 h, apoi
se raceste la 200C, se filtreaza si se usuca la vid. Se obtine un produs sub
forma de pulbere de culoare albastra inchisa, solubila in apa cand
formeaza o coloratie violet -; murdara.
Ciclizarea se realizeaza intr-un balon cu trei gaturi, prevazut
cu un agitator si cu un termometru, asezat pe baia de apa, se introduc 760g
H2SO4 si oleum 1940g, pentru a forma oleum de 8,3%. Se raceste din exterior
la 00C si se adauga, in decurs de 15 min., 135g din compusul de condensare
obtinut anterior. Temperatura creste la 350. Se incalzeste la 50 -;
550C si se mentine sub agitare la aceasta temperatura pana cand
o picatura din masa, diluata cu 40ml apa si 15 ml Na OH de 30%, prezinta o culoare
albastra (initial roscata), care nu se mai schimba la probele urmatoare.
Tiazinele fac parte dintr-o grupa numita azine. Substanta de baza a grupei este
fenazina. Printre acestia este rosul toluilen. Acesti coloranti sun astazi fara
importanta. Colorantii care prezinta importanta sunt derivatii fenil -;
fenazoniului, printre care safraninele si indulinele. Clorura de fenil -;
fenazoniu aditioneaza amoniac formand leucoderivatul (III) care, cu ajutorul
oxigenului din aer, trece in colorantul numit aposafranina (IV). In
mod similar cu anilina se formeaza fenil -; aposafranina. Aceasta amilare
este o reactie generala; ea este deosebit de importanta la formarea indulinelor.
Safranida T (VII) este un colorant bazic rosu care dateaza din primele timpuri
ale cercetarilor in domeniul colorantilor. Ea se obtine prin actiunea
agentilor de oxidare asupra unui amestec de cate 1 mol de p -; toluen
-; diamina, o -; toluidina si anilina. Pentru preparare se obtine,
in primul rand, amino azobenzenul din o -; toluidina. Acesta
este apoi scindat, prin reducere cu praf de zinc, in cate 1 mol
o -; toluidina si p -; toluen -; diamina.
Acestui amestec i se mai adauga inca un mol de anilina, dupa care se face
condensarea oxidativa, cu bicromat de sodiu, in prezenta carbonatului
de calciu. Se formeaza initial indamina verde (V), din care se formeaza apoi
leucoderivatul colorantului (VI), care trece in final in colorantul
propriu -; zis (VII)
In acelasi mod, dar cu randamente mai mici, se obtine fenosafarina,
dintr-un mol p- fenilen -; diamina si doi moli de anilina. Safarinele formeaza
trei serii de saruri: cele obisnuite, cu un echivalent de acid conform formulei
(VII), sunt de culoare rosie; cele cu doi echivalenti de acid, obtinute de exemplu
in acid clorhidric concentrat, sunt de culoare albastra; iar cele cu trei
echivalenti de acid, obtinute in acid sulfuric concentrat, sunt verzi.
Din sulfatul de fenosafranina, tratat cu hidroxid de bariu, se formeaza baza
de amoniu, respectiv (VIII), care trece foarte usor cu pierdere de apa in
anhidro -; baza (IX). Toti derivatii safraninei formeaza anhidro -;
baze. In multe cazuri nu se pot izola bazele de amoniu respective.
Ambele grupe ale safraninei sunt diazotabile; sarea de diazoniu de culoare
albastra, obtinuta prin diazotarea unei singure grupe amino, cupleaza cu b -
naftol si se obtine un important colorant albastru din clasa colorantilor azoici,
albastru indoin.
Safarina T vopseste bumbacul tratat cu tanin si matasea, intr-un rosu
-; albastrui, viu. Aceasta utilizare a scazut azi, mult. In cantitati
limitate, se mai prepara inca pigmenti rosii cu tanin, catanol, sau tamol.
Safranina T este inca importanta ca un colorant pentru hartie. Productia
anuala in Germania, inainte de razboi, era de circa 50 000 kg.
Indulinele sunt in esenta derivati ai fenosafraninei. Ele contin insa
si derivati ai aprosafraninei. Ele au fost descoperite de Caro si Dale in
1863. Indulinele se formeaza prin topirea p -; amino -; azobenzenului
cu anilina si cu clorhidrat de anilina, la 150 -; 160 0C. La aceasta topire,
se formeaza urmatorii coloranti, in parte simultan, in parte succesiv,
in timpul diferitelor stadii ale topirii.
In toate fazele reactiei se poate identifica drept produs intermediar,
dianilino -; chinondianilul, numit azofenina. Formarea ei se poate explica
prin faptul ca amino -; azobenzenul format (forma chinoida) se transpune
intai in anilino -; chinonimina (XVI). Aceasta la randul
ei, trece in azofenina, prin introducerea unui rest de anilina si inlocuirea
grupei imino prin grupa fenil -; imino formeaza azofenina (XVII). Drept
acceptor de hidrogen, actioneaza ca si celelalte reactii de dehidrogenare de
la topirea indulinei, amino -; azobenzenul, in forma sa chinoida.
Prin aceasta reactie, el este scindat in p -; fenilendiamina si anilina.
La formarea indulinei, la care au loc un numar mare de reactii, ia parte si
p -; fenilen -; diamina formata din reactia de mai sus. Anilino -;
fenosafranina (XII) si anilino -; N -; fenil -; fenosafranina
(XIII), formeaza clorhidrati care sunt solubili in apa. Primul da solutii
violete -; rosiatice, al doilea da solutii violete -; albastrui.
Daca se incalzesc la 180 -; 2000C amestecuri de nitro -; benzen,
anilina si clorhidrat de anilina, in prezenta unei mici cantitati de fier,
se obtin coloranti cu formula necunoscuta, inruditi cu indulinele. Din
reactie se formeaza apa si amoniac. Produsul obtinut este foarte complicat,
este denumit nigrosina. El contine coloranti sub forma de clorhidrati, insolubili
in apa, dar solubili in alcooli. Dupa modul in care s-a condus
reactia se obtin diverse produse, care se utilizeaza sub denumiri ca: negru
pentru lacuri extra, negru stralucitor pentru spirit RM nou etc. Aceste produse
se utilizeaza in cantitati mari, la prepararea firnisurilor negre, la
colorarea maselor plastice (de exemplu a bachelitelor), la prepararea lacurilor
de coacere. Prin tratarea cu hidroxid de sodiu, nigrosinele trec in coloranti
baze care poarta denumiri ca: nigrosina baza BRM, SR, NC etc. Prin topirea cu
acid oleic, stearic, cu acizi din ceruri sau din rasini, colorantii baze sunt
trecuti in produsi solubili in benzina, care servesc la colorarea
grasimilor, cerurilor, la prepararea cremelor de ghete si a lacurilor japoneze.
Cu ajutorul acidului sulfuric concentrat, nigrosinele se sulfoneaza; sarurile
de sodiu ale acizilor sulfonici sunt solubile in apa si apar in
comert sub denumiri ca: nigrosina NB, GF, solubila in apa etc. Ele se
utilizeaza in cantitati mari pentru vopsirea in negru a hartiei,
la prepararea cernelilor, a baiturilor pentru lemn si a cremelor de ghete. Toata
grupa de coloranti a indulinelor si nigrosinelor mai are si azi o importanta
mare.
De asemenea si colorantii naftofenazonici au fost sintetizati si fabricati in
mare numar. Dintre ei, mai sunt si azi importanti albastrul rezistent pentru
lana BL.
Pentru sinteza, se utilizeaza acidul 1,3 difenil -; amino -; naftalin
-; 8 sulfonic. Oxidand aceasta substanta, impreuna cu p -;
diamine, se formeaza nafto -; fenazine. Colorantul albastru pentru lana
BL se formeaza din acid 1,3 -; difeni- amino -; naftalin -; 8
sulfonic cu acid 4 + amino -; difenil -; amin -; 2 sulfonic,
oxidarea putandu-se face cu un curent de aer si adaugand in
masa de reactie, drept catalizator, o solutie amoniacala de oxid de cupru. Daca
se utilizeaza acid 4 -;amino -; 2’ -; metoxi -; difnil
-; amin -; 2 -; sulfonic, se formeaza albastrul rezistent pentru
lana GL.
Dintre acesti coloranti fac parte marcile de coloranti albastru navazol si polar.
Colorantii albastrii cu proprietati asemanatoare sunt si albastrul rezistent
pentru lana EB si albastrul supramin EG.
Negrul de anilina. sub numele de negru de anilina se intelege o grupa
de pigmenti negrii care se formeaza prin actiunea unor agenti de oxidare asupra
anilinei (si a altor baze ca o -; toluidina si p- amino -; difenil
-; amina). Prima data, pigmentul negru a fost relevat de runge. acesta
l-a obtinut din anilina extrasa din gudroanele de huila. Perkin l-a obtinut
alaturi de moveina; el a fost inca de pe atunci utilizat ca pigment, la
imprimarea cu albumina. Lighfoot a aratat ca negrul de anilina poate fi obtinut
pe bumbac. Prin aceasta se formeaza vopsiri foarte rezistente. Ca urmare, vopsirea
bumbacului cu negru de anilina a fost studiata de multi coloristi.
Pentru vopsire, fibrele de bumbac (in tesatura, sau funie) se impregneaza
cu o solutie de clorhidrat de anilina si cu un agent de oxidare. Ca agent de
oxidare se utilizeaza, in primul rand cromati sau clorati alcalini
la care este importanta prezenta catalizatorului. Drept catalizator se utilizeaza
combinatii cuprice si vanadati. Tesatura astfel pregatita este expusa in
camere de oxidare, unde are loc formarea colorantului la o slaba incalzire,
Pentru a obtine un negru frumos, fara ca agentul de oxidare sa dauneze in
mod apreciabil fibrelor, trebuie pastrate anumite conditii stricte. Negrul de
anilina este utilizat si pentru imprimeria textila. Pentru aceasta, solutia
de clorhidrat de anilina, agentul de oxidare si catalizatorul se imprima pe
tesatura de bumbac cu ajutorul unui aglutinat si se evapora in scurt timp.
Constitutia colorantului negru de anilina a fost mult timp complet necunoscuta,
pana la lucrarile lui Wilstatter si ale lui Green.
Willstatter a aratat ca la oxidarea anilinei se formeaza nigrnilina (XX) si
pernigranina (XXI), din 8 molecule de anilina. Prin acesta el a explicat mecanismul
exact al sintezei. Conform lucrarilor lui Green, la procesul de oxidare, pernigranilina
este transformata intr-o azina (XXII).
Vopsirile negre obtinute pe tesatura, dupa procedeul cu cromat, repectiv cu
clorat, contin acesti coloranti si, probabil, un numar mare de combinatii similare.
Negrul de anilina se produce azi in cantitati mari, atat prin obtinerea
lui direct pe fibrele de bumbac, cat si ca pigment negru foarte important.
El se poate distinge dintre toti ceilalti, prin faptul ca absoarbe lumina alba
in proportie de aproximativ 97%, pentru care motiv este indispensabil
pentru anumite utilizari, cum ar fi vopsirea interioara a instrumentelor optice.
Diaminele aromatice si amino -; fenolii dau prin oxidare pe fibra vopsiri
brune, cenusii si negre.
Este probabil ca acesti coloranti au constitutii cu cea a negrului de anilina.
Pentru vopsirea blanurilor si a parului se utilizeaza pe o scara larga p -;
fenilen -; diamina, nitro -; p -; fenilen -; diamina, p
-; amino -; fenolul si un sir de substante similare. Dintre acesti
agenti de vopsire fac parte ursolii.
Colorantii oxazinici sunt apropiati de azine si tiazine; ei sunt derivati ai
clorurii de fenoxazoniu.
In trecut se fabrica un numar de coloranti oxazinici. Azi, mai pastreaza
o oarecare importanta numai colorantii galocianinici. Galocianina (II), descoperita
de H Koechlin in 1881, se formeaza prin condensarea aidului galic cu clorhidrat
de nitrozo -; dimetil -; anilina, in alcool metilic, la fierbere.
Din esterul metilic al acidului galic, se obtine un colorant numit prune. Cu
amida acidului galic se formeaza albastru de galamina. Din clorhidratul de nitrozo
-; dietil -; anilina, prin condensare cu amida acidului galic, se
obtine albastrul celestin B
Din galocianine, prin condensare cu amine -; aromatice, sau fenoli, se
obtin derivati ai galocianinei, cu nuanta verzuie. Este o grupa de coloranti
care a fost exploatatza cu foarte mare succes de fabrica de coloranti Durand
-; Huguenin. Toti acesti derivati ai acidului galic sunt coloranti de mordanti,
vopsesc in albastru -; roscat pana la albastru pur, pe lana
cromata si dau mordanti de crom, pe bumbac, imprimeuri foarte rezistente, pentru
care motiv s-a folosit pe o scara larga. Utilizarea a scazut mult prin aparitia
colorantilor rapidorezistenti si rapidogeni.
Prin condensarea unui mol de cloranil cu doi moli p -; amino -; difenil
-; amina, se obtin diaril -; amino -; diclor -; chinona
(I) care, prin condensare oxidativa (de exemplu prin incalzirea cu bioxid
de mangan in acid sulfuric concentrat), da derivatul dioxazinic
(II). In acelasi timp are loc si o sulfonare. Colorantul obtinut vopseste
bumbacul direct in nuante albastre pure, rezistente la lumina. Din p -;
amino -; p’ -; clor -; difenil -;amina si cloranil,
se obtine o dioxazina al carei acid disulfonic este albastrul remastral FFBL
(albastru sirius rezistent la lumina FFBL)