18(3) 3. Полициклохиноновые красители

3. Полициклохиноновые (антроновые) красители

Все практически важные полициклохиноновые красители можно рассматривать как производные антрона-9.

Молекулы красителей этого класса содержат два остатка антрона, которые соединены друг с другом непосредственно и образуют пери-конденсированную систему,

или посредством других циклических систем: шестичленного бензольного или пятичленного циклопентенового кольца. В этом случае красители можно рассматривать как производные бензантрона и ацеантрона.

В соответствии с названиями ключевых (родительских) молекулярных структур многоядерных хиноновэтот класс красителей подразделяется на пять групп, которые более подробно будут рассмотрены позднее.

Хромофорная система полициклохиноновых красителей характеризуется наличием замкнутой системы сопряженных двойных связей, состоящей из значительного числа конденсированных ароматических колец с двумя электроноакцепторными заместителями – карбонильными группами.

Введение во взаимно сопряженные положения пери-конденсированных ароматических углеводородов карбонильных групп вызываетбатохромный сдвиг полос локальных переходов. Вместе с тем в видимой области спектра появляется новая полоса поглощения –, вызванная переносом электрона с-орбитали ароматического фрагмента на вакантную*-орбиталь карбонила, которая перекрывает длинноволновую полосу n* перехода, характерную для ароматических дикетонов.

Поэтому полициклохиноны ряда антронаявляются интенсивно окрашенными веществами. Цвет этих соединений (дибензпиренхинон - желтый, антантрон - оранжевый, дибензантрон - синий и т.д.) в основном определяется протяженностью цепи сопряжения между С=О группами.Введениедополнительныхэлектронодонорных заместителейеще больше сдвигает максимумы поглощения в длинноволновую область (углубляет окраску), что используют для расширения цветовой гаммы полициклохиноновых красителей.

Многие полициклохиноновые красители обладают заметной флуоресценцией. Дополнительное наложение люминесцентного излучения на отраженный окрашенным телом свет придает полициклохиноновым красителямособую яркость и чистоту цвета.

Для полициклических хинонов характерна высокая фотохимическая и химическая стабильность, поэтому окраски, получаемые с помощью этого класса красителей, помимо превосходной колористки отличаются светостойкостью и высокими прочностными показателями к внешним воздействиям.

Полициклохиноны нерастворимы в воде и плохо растворимы в органических растворителях. Это позволяет их применять в как пигментыдля изготовления типографских и художественных красок, для окрашивания резины, пластмасс и химических волокон в массе, а также для расцвечивания тканей методом пигментной печати.

Однако важнейшей областью остается применение полициклохиноновых красителей в текстильных технологиях как ценных кубовых красителейдля печати и гладкого крашения волокнистых материалов из водных растворов.

Для временного перевода их в водорастворимое состояние используется способность хинонов при восстановлении в щелочной среде превращаться в гидрохиноны с ионизированными гидроксильными HО-группами, что и обусловливает растворимостьэтих соединения.

Восстановленная форма кубовых красителей получила название "лейкосоединений" (по-гречески лаукос - белый) по аналогии с названием слабо-желтого продукта восстановления синего Индиго.

Способ крашения этим древнейшим красителем лежит в основе методик крашения современными кубовыми красителями. Процесс восстановления Индиго и крашение им осуществляли в большом чане (кубе), отсюда пошло название такого типа красителей (кубовые) и самой процедуры крашения (кубовое). Словом «куб» часто называют и щелочной раствор лейкосоединения, а его получение «кубование». В отличие от Индиго лейкосоединения кубовых красителей не только окрашены, но часто имеют более глубокую окраску, чем сами красители. Так, например, лейкосоединение Кубового ярко-оранжевого ЖХ окрашено в красный цвет. Дело в том, что при восстановлении в молекуле сохраняется мощная сопряженная система, которая состоит из конденсированных ароматических колец. А ионизация енольных НО-групп только усиливает поляризующий эффект этого ЭД заместителя.

При обработке волокнистого материала в водном растворе лейкосоединения оно самопроизвольно переходит на волокно и фиксируется на нем за счет физико-хими­­че­с­кого взаимодействия с активными центрами волокна. Окончательное закрепление окраски происходит при окислении лейкосоединения на волокне в исходный кубовый краситель.

Для восстановления полициклохиноновых красителей, впрочем, как и кубовых красителей других классов, обычно используютдитионит натрияNa₂S₂O₄(при гладком крашении) иронгалит- гидроксиметансульфинат натрияHOCH₂SO₂Na(для печати). По старой химической номенклатуре дитионит натрия называли «гидросульфит». Это обстоятельство следует иметь в виду, поскольку истинный гидросульфит натрия NaHSO₃не способен восстанавливать кубовые красители.

Восстановление большинства кубовых полициклохиноновых красителей и крашение ими происходит в жестких условиях - высокая щелочность (более 5 г/л) и температура около 60С. В этих условиях целлюлозные материалы окрашиваются без разрушения, ношерсть и шелк быстро разрушаютсяв результате щелочного гидролиза пептидных связей в белковых макромолекулах. Только отдельные кубовые красители, которые способны восстанавливаться при низкой температуре (до 30С) и меньшей щелочности (рН 8-8,5), применяются для крашения белковых волокон. В названиях таких красителей имеется буквенный индекс "Х", например,Кубовый ярко-оранжевый ЖХ, указывающий на возможность крашения по так называемому "холодному" способу.