Vopsele Azo

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Structura metil portocaliu , un colorant azo utilizat ca indicator acid-bazic în chimia analitică .

Coloranții azoici sunt un grup de compuși azoici , caracterizați prin prezența uneia sau mai multor duble legături -N = N-, care reprezintă cea mai importantă clasă de coloranți organici comerciali. [1] Au fost sintetizate pentru prima dată de chimistul german Johann Peter Grieß în 1862 . [2]

Coloranții azoici reprezintă 60-70% din coloranții utilizați în aplicațiile tradiționale din industria textilă ; [1] Ele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în industria alimentară și a băuturilor , în industria farmaceutică , cosmetică , hârtie și piele , cerneluri și vopsele .

Acestea pot fi clasificate în funcție de un „ indice de culoare ” bazat pe utilizare și compoziția chimică: fiecărui derivat monoazo, diazo, triazo și polyazo li se atribuie un interval specific de indici de culoare. O altă clasificare tinde să le împartă în acid , bazic , dispersat , direct, mordant și reactiv. [3]

Sinteză

Coloranții și pigmenții azoici sunt sintetizați la nivel industrial printr-o succesiune de două reacții chimice efectuate într- o soluție apoasă , și anume o diazotizare și o reacție de copulare ulterioară.

In timpul diazotarea, un primar amină aromatică (Ar-NH2) reacționează cu acid azotos , obținându -se astfel o sare arildiazonium (Ar-N≡N +). Acid azotos, un compus instabil , care tinde să se descompună, este generat in situ folosind nitrit de sodiu într - un mediu foarte acid , prin adăugare de acid clorhidric ( Cl - anion efectuează , de asemenea , un catalizator de acțiune). Reacția se desfășoară în general la o temperatură de 0-5 ° C, exploatând gheața pentru răcire, pentru a preveni descompunerea acidului azotat format, dar mai ales descompunerea sării de arildiazoniu. [4] Reacția de diazotație este schematizată după cum urmează:

ArNH NaNO 2 + 2 + 2 HCI → Arn 2 + Cl - + Na + Cl - + 2 H 2 O

Sarea de arildiazoniu obținută în această primă reacție reprezintă reactivul care ulterior, prin copulare cu un fenol , o amină aromatică sau un derivat al unui beta- cetoacid , va furniza colorantul azo final. Reacția copulație constă dintr - o substituție electrofilă , însă diazoniu este relativ slab electrofil care necesită , prin urmare , prezența unor sisteme aromatice puternic activate datorită prezenței grupărilor donori de electroni , cum ar fi -OH și -NH2. Reacția este descrisă generic după cum urmează:

ArN 2 + Cl - + Ar'H → ArN = NAr '+ H + Cl -

Unele componente de cuplare, cum ar fi derivați de naftalină , permit posibilitatea de a varia site-ul în care sarea de arildiazoniu se leagă în funcție de valoarea pH-ului diferită. [5]

Considerații structurale

Culoarea tipică asumată de diferiții coloranți azoici se datorează absorbției unei lungimi de undă specifice în spectrul vizibil , legată de existența unui sistem conjugat care favorizează delocalizarea electronilor π . Tranziția implicată este π → π *. Diferenții substituenți care se pot lega de inelele aromatice acționează ca auxocromi determinând o anumită varietate de culori diferite care pot fi obținute.

Această clasă de coloranți este supusă a două posibile forme de izomerism capabile să-i influențeze caracteristicile: izomerism geometric și tautomerism . [6] Unii compuși azoici simpli, datorită rigidității legăturii -N = N-, prezintă o rotație limitată și, prin urmare, pot exista în cele două forme cis / trans. Acești compuși, prin absorbția unei radiații de lungime de undă adecvată, se pot converti într-unul dintre cei doi izomeri menționați mai sus și apoi se pot întoarce la forma termodinamic mai stabilă (datorită obstacolului steric mai mic) odată expuși întunericului. O culoare diferită pentru fiecare izomer este conectată la această interconversie, rezultând fenomenul numit fotocromism . Acest efect nedorit, întâlnit cu primii coloranți dispersați introduși în industria textilă, este în loc de un anumit interes pentru posibila sa aplicare în lentile oftalmice , trape auto și sisteme optice de stocare a datelor în care schimbarea culorii. [6]

Tautomerismul este caracteristic compușilor care au o grupare -OH în poziție orto sau para în raport cu azogrupul -N = N-. Hidrogenul grupului hidroxil se deplasează către unul dintre atomii de azot și, în consecință, poate exista și pierderea aromaticității . Același grup -OH, atunci când este prezent în poziție orto față de azogrup, poate da naștere și unei legături de hidrogen intramoleculare cu atomul de azot, exercitând o acțiune stabilizatoare și îmbunătățind proprietățile tehnice ale vopselelor și pigmenților. De exemplu, își îmbunătățește rezistența la lumină și la tratamentul cu substanțe de bază. [7]

În industria textilă, pentru a crește rezistența la lumină și spălare, pot fi folosiți niște complexe obținute prin legarea unui colorant azo cu un metal de tranziție printr-un proces numit gravare . În zilele noastre, utilizarea așa-numiților coloranți mordanți este limitată în principal la complexarea colorantului pe lână cu crom (III); [8] alte metale utilizate sunt cuprul (II) și cobaltul (III).
Practic există două tipuri de complexe: cele în care azogrupul este coordonat cu metalul („metalizat medial”) și cele în care acesta nu este („metalizat terminal”), acesta din urmă fiind mai important din punct de vedere comercial. In cel mai important de metal complexele liganzi posedă, în poziția orto față de azogroup, grupări -OH, -CO 2 - și -NH- capabil să coordoneze metalul ioni . Pe de altă parte, unul dintre atomii de azot pune la dispoziție perechea sa singuratică .
Adăugarea atomului metalic acționează prin scăderea densității electronilor la cromofor , ceea ce îmbunătățește rezistența la oxidarea fotochimică . Alte efecte pot fi legate de protecția sterică a cromoforului și de stingerea care împiedică stările excitate să sufere o posibilă descompunere fotochimică. Mai mult, dimensiunea mai mare a complexului, comparativ cu colorantul liber, îmbunătățește rezistența la spălare datorită unei interacțiuni mai puternice cu fibrele textile. Pe de altă parte, mordentazura produce o culoare mai puțin strălucitoare, o caracteristică care limitează avantajul utilizării sale.

Toxicologie

Utilizarea pe scară largă a coloranților azoici pune o serie de probleme medicale și de mediu legate de toxicitatea unor intermediari utilizați pentru sinteza lor. Prin urmare, potențialul lor toxic este legat de structura chimică.

În acest sens, unul dintre principalele aspecte critice este legat de formarea de amine aromatice după reducerea sau scindarea legăturii -N = N- de către bacteriile anaerobe intestinale . [9] Aceste amine produse sunt mai hidrofobe decât colorantul original și, prin urmare, tind să traverseze membranele celulare mai ușor, exercitând un efect toxic mai mare. Ingerarea anumitor coloranți azoici constituie, prin urmare, un risc pentru sănătatea umană. De exemplu, 1-amino-2-naftol, produs prin reducerea acidului portocaliu 7 , a fost raportat printre promotorii cancerului de vezică urinară ; culoarea E123 Amaranth , folosită pe scară largă în trecut ca aditiv alimentar și în prezent interzisă în mai multe state, este un suspect de cancerigen ; coloranții azoici derivați din benzidină sau 2-naftilamină sunt considerați genotoxici . Toți coloranții azoici care conțin o grupare nitro sunt mutageni . [10]

Coloranții azoici sunt, de asemenea, periculoși pentru mediu, interferând cu creșterea bacteriilor și plantelor și perturbând ecologia corpului de apă în care sunt turnate. Prin urmare, acestea necesită o eliminare corectă și o evaluare atentă a tuturor acelor compuși derivați la care pot da naștere ca rezultat al biotransformărilor care apar spontan în mediul natural . Pentru biodegradarea lor completă, acestea necesită atât o fază anaerobă, cât și o fază aerobă .

Notă

  1. ^ a b RM Christie , 45 de ani .
  2. ^ Donald L. Pavia, Gary M. Lampman, George S. Kriz, Laboratorul de chimie organică , Edizioni Sorbona Milano, 1994, p. 250, ISBN 88-7150-085-7 .
  3. ^ Pradyot Patnaik, Un ghid cuprinzător pentru proprietățile periculoase ale substanțelor chimice , John Wiley & Sons, 2007, p. 277, ISBN 0471714585 .
  4. ^ RM Christie , p.53 .
  5. ^ RM Christie , p.59 .
  6. ^ a b RM Christie , p.46 .
  7. ^ RM Christie , p.50 .
  8. ^ RM Christie , p.65 .
  9. ^ O. Hutzinger , p.75 .
  10. ^ O. Hutzinger , p.76 .

Bibliografie

Controlul autorității Thesaurus BNCF 41939 · LCCN (EN) sh85010653
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Coloranti_azoici&oldid=118676194 ”