История и область применения красителей. Наиболее известные и используемые растительные органические красители: хлорофилл, индигоидные, каротиноидные, нафтохиноновые, флавоноидные, дипсидные антрахиноновые хиноновые красители (антрахиноны, нафтохиноны).
Но для начала стоит узнать, что такое краситель, его назначение и небольшую историю красителей в целом. Красители - химические соединения, обладающие способностью интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитного излучения в видимой и в ближних ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и применяемые для придания этой способности другим телам. Отличительная особенность красителя - способность пропитывать окрашиваемый материал (например текстиль, бумагу, мех, волосы, кожу, древесину, пищу)-процессы диффузии, и давать цвет по всему его объему, фиксируясь тем или иным способом на активных центрах - процессы сорбции. Самым пожалуй необычным способом добывался, хорошо известный художникам краситель, Индийский желтый, который извлекали из мочи слонов и коров, питавшихся листьями мангового дерева. Но вскоре положение изменилось в связи с бурным развитием текстильной промышленности резко возрос спрос на красители.Хлорофилл-зеленый пигмент, обусловливающий окраску хлоропластов растений в зеленый цвет, при его участии осуществляется процесс фотосинтеза(т.е. присутствует во всех фотосинтезирующих растениях растениях). По химическому строению, хлорофилл представляет собой магниевые комплексы тетрапирролов. Получают хлорофилл в виде масляного или спиртового раствора, данный процесс включает в себя: измельчение зеленых частей высших растений, сушку сырья, экстракцию смесью гексана с этиловым спиртом, фильтрацию, отгонку растворителя, смешивание хлорофилла с маслом или с раствором NAOH в этаноле. В промышленности хлорофилл используют в качестве пищевой добавки(Е140). Хлорофилл (пищевая добавка Е140) - натуральный краситель, обладающий зеленым цветом.Данный пигмент не растворим в воде, растворах щелочей, этаноле, растворяется в анилине, нитробензоле, хлороформе, ледяной уксусной кислоте, а так же в концентрированной серной кислоте. Индиго получали из тропического растения Indigofera, в соке которого содержится индикан - гликозид индоксила. Индоксил окисляется кислородом воздуха с образованием синего нерастворимого в воде красителя - индиго. Так для крашения ткани индиго восстанавливают, например, дитионитом натрия в щелочной среде, в белое индиго, соли которого (например, натриевые) растворимы в воде.Различают два изомера каротина: ?-каротин и ?-каротин. Молекула ?-каротина содержит два концевых циклических фрагмента, отличающихся расположением двойной связи в кольце. ?-каротин ?-каротин Содержится в листьях всех растений, а также в желтых и оранжевых фруктах и овощах (корне моркови, тыкве, плодах шиповника и др.) Выделить каротин можно из сока тыквы или моркови, путем его экстракции органическим растворителем или цинтрифугированием, на рассеянном свету в инертной атмосфере с последующим омылением и хроматографическим разделением. Но есть и другие более перспективных методы извлечения каротина из новых видов сырья, следует отметить такие методы как получение масляного концентрата из ягод облепихи и порошковых препаратов из люцерны, рябины и болгарского перца.Нафтохиноновые красители - желтые и красно желтые пигменты, часто встречаются в растениях в связанной форме, то есть в виде гликозидов. Известен как краситель еще в древности, получают его путем экстракции из корней растения алкана красильная (Alkanna tinctoria), произрастающего преимущественно в странах Средиземноморья. Используется в качестве красителя и вяжущего вещества в косметической и пищевой(Е103) промышленностях. Шиконин-красный нафтохитоновый пигмент получаемый из корней и листьев воробейника краснокорневого - Lithospermum erthrorhizon.Ализарин - одна из красивейших и постояннейших растительных красок, встречается в виде глюкозида в корне краппа, или марены красильной (Rubia tinctorium). Экстракт данного растения применяли для крашения тканей еще в древних Египте, Персии и Индии под названием "ализари". Натуральный ализарин сейчас практически вышел из употребления в качестве красителя для текстиля, так как по качеству он уступает многим новым, к тому же более дешевым, красителям. Однако алазарин все еще находит применение в качестве индикатора РН и как гистохимический реагент для кальция, таллия, титана и циркония, а так же применяется как полупродукт при синтезе других красителей и служит для приготовления художественных красок.Производные 1,2-дифенилпропана с незамкнутым пирановым кольцом носят название изохалканоиды, 1,1-дифенилпропана - неохалканоиды. Нередко входят в состав хромофорных комплексов, обусловливающих окраску цветков, к примеру, бутеин, характерный для семейства сложноцветных, а также содержится в коре ивы остролистной Флавоноиды в большем или меньшем количестве содержатся почти во всех высших растениях, локализуются главным образом в листьях, цветках и плодах, реже в стеблях и подземных органах,являясь пигментами, придающими разнообразную окраску растительным тканям. Антоцианы-синие или красные пигменты, производные 2-фенилбензопирилия, содержатся в растениях, как правило, в виде гликозидов, где остатки глюкозы
План
Содержание
Введение
Часть 1. Что такое краситель
Часть 2. История красителей
Часть 3. Область применения красителей
Часть 4. Классификация красителей
Часть 5. Наиболее известные и используемые растительные органические красители
В данной работе я хотела бы рассказать о красителях растительного происхождения, о их классификации получении и применении. Но для начала стоит узнать, что такое краситель, его назначение и небольшую историю красителей в целом.
Часть 1. Что такое краситель
На данный вопрос есть множество ответов, но пожалуй, основное и исчерпывающее определение дал наш соотечественник, советский химик-органик Александр Евгеньевич Порай-Кошиц.
Красители - химические соединения, обладающие способностью интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитного излучения в видимой и в ближних ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и применяемые для придания этой способности другим телам.
Отличительная особенность красителя - способность пропитывать окрашиваемый материал (например текстиль, бумагу, мех, волосы, кожу, древесину, пищу)- процессы диффузии, и давать цвет по всему его объему, фиксируясь тем или иным способом на активных центрах - процессы сорбции.
Природные красители - органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани.
Некоторые природные красители - регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.
В основном природные красители-это соединения желтых, коричневых, черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих, зеленых и фиолетовых.
Часть 2. История красителей
Применение веществ, способных передавать окраску различным вещам, было известно в самые отдаленные эпохи. Для окрашивание одежды, жилищ, посуды, собственных тел предки современного человека применяли вещества минерального и органического происхождения- глины, вещества содержащиеся в различных частях растений и телах некоторых животных.
Так, уже в древнем Египте из особых желез багрянок добывали знаменитый Тирийский («античный») пурпур. Добывали его очень дорогой ценой. Чтобы получить всего один грамм красителя, надо было достать из морских глубин несколько десятков тысяч раковин, поэтому и ценился пурпур буквально на вес золота. В древней же Индии из стеблей и листьев растений рода индигофера, путем сбраживания выделяли другой не менее знаменитый краситель-индиго.
Чуть позже в Западной Азии, а затем и на юго-востоке Европы из корней растения марена, путем сбраживания и обработки кислотами и щелочами научились получать красный краситель -ализарин. Большим успехом так же пользовался алый краситель, добывавшийся из высушеных тел самок кошенели-насекомого, обитавшего в Мексике и Алжире.
Самым пожалуй необычным способом добывался, хорошо известный художникам краситель, Индийский желтый, который извлекали из мочи слонов и коров, питавшихся листьями мангового дерева.
Многие из природных красителей растительного и животного происхождения добывались в значительных количествах и в течении длительного времени удовлетворяли потребности общества в красящих веществах. До 2-ой половины 19 века природные красители были единственными веществами для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги и пищевых продуктов. Но вскоре положение изменилось в связи с бурным развитием текстильной промышленности резко возрос спрос на красители. И встала задача замены дорогих натуральных красителей более дешевыми и доступными синтетическими. Так в 1855 году в нашей стране польским ученым Я. Натансоном, нагреванием анилина с дихлорэтаном в запаяно трубке, был получен первый синтетический краситель, способный окрашивать шерсть и шелк в красивый красный цвет, более яркий чем кармин.
В 1856 году, полугодом позже Натансона, английский химик У. Перкин в безнадежной попытке получить хинин окислением технического анилина обнаружил образование красновато-фиолетового вещества, интенсивно окрашивавшего шелк. Назвав его мовеином, за сходство с окраской цветка мальвы, Перкин в кротчайшие сроки организовал производство данного красителя в промышленных масштабах, тем самым положив начало анилинокрасочной промышленности.
Таким образом, в связи с развитием промышленности органического синтеза, особенно анилинокрасочной промышленности, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение.
Часть 3. Область применения красителей
Все, что надето на вас, вплоть до пуговиц и шнурков ботинок окрашеносинтетическими красителями. Мебель, шторы на окнах и обои на стенах, всевозможные изделия из пластмасс, кожаные и резиновые вещи, детские игрушки - цвет всем этим столь разным предметам тоже дают синтетические красители. Благодаря им мы смотрим цветные кинофильмы, читаем книги и журналы с яркими иллюстрациями, пишем шариковыми ручками и фломастерами всех цветов.
Также красители применяются в таких различных областях медицины, как лечение малярии и кожных заболеваний, для остановки кровотечений и дезинфекции. Красители находят применение в лазерной и копировально-множительной технике и даже при океанологических исследованиях. Так, загадка теплого атлантического течения Гольфстрим была решена во многом благодаря очень яркому красителю флуоресцину.
А что же стало с природными красителями?
Сейчас о них мало кто вспоминает. В настоящее время природные красители используют в небольших количествах для реставрационных работ, а также применяют в парфюмерной и пищевой промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии, гистохимии и в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства.
Часть 4. Классификация красителей
С течением времени натуральных красителей получаемых человеком становилось все больше, появилась необходимость в их классификации.
Так в период, когда число известных красителей было не велико, а о их химической природе достоверных сведений не было, классификация основывалась на происхождении красителя: · Минерального происхождения
· Растительного происхождения
· Животного происхождения
Выделение органической химии в самостоятельную науку, а так же создание теории органических соединений и последовавшая за этим разработка хромофорно-ауксохромной теории цветности привели к первой классификации органических красителей, основанной на природе хромофорных групп: •Акридиновые красители (производные акридина)
•Арилметановые красители (диарилметановые красители и производные трифенилметана)
Но не возможно охватить все явления цветности с помощью представления о хромофорах, так на ряду с классами, объединяющихся по наличию одинаковых хромофоров, часть красителей пришлось разбить на классы по сходству химического состава: · Индогоидные красители
