染料的發(fā)色理論

1、染料,小組成員：周詩(shī)怡,對(duì)染料的使用是隨著織布技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，在公元前3000多年時(shí)，已經(jīng)開始使用天然染料 ，我們的祖先從植物中提取茜草、靛藍(lán)、菘藍(lán)、紅花作為染料 ，從貝、螺中制取泰雅紅紫染料 。,由于從動(dòng)植物中提取染料的產(chǎn)量低，而且采集原料不易，所以在古時(shí)候，有顏色的衣服只有富有階層才能穿。特別是紫色，更是昂貴，這才有了“滿朝朱紫貴”的詩(shī)句。,到1857年，英國(guó)的w.h.perkin用煤焦油中的苯制得了有機(jī)合成染料苯胺紫(marvein),并且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，這是合成染料大規(guī)模生產(chǎn)的開始。,染料發(fā)展史,染料的發(fā)色理論,經(jīng)典,發(fā)色理論,近代,發(fā)色理論,經(jīng)典發(fā)色理論,1865年引入了苯環(huán)的概念

2、；,1868年提出了最初將色素的顏色和化學(xué)結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，認(rèn)為顏色和不飽和性有關(guān) ；,1876年提出發(fā)色團(tuán)學(xué)說(shuō)，認(rèn)為有機(jī)化合物必須含有一種可能產(chǎn)生顏色的基團(tuán)，這些基團(tuán)可稱為發(fā)色基團(tuán)，都是一些不飽和基團(tuán) ，例如：,1888年有人提出醌構(gòu)理論，即有色有機(jī)化合物分子中含有鄰醌基或?qū)︴纬傻慕Y(jié)構(gòu) 。,我們的觀點(diǎn),經(jīng)典發(fā)色理論只能解釋某些染料的發(fā)色原理，不能作為一個(gè)可以廣泛應(yīng)用的理論； 經(jīng)典理論只是總結(jié)了分子的外觀規(guī)律帶某些基團(tuán)的分子有顏色，卻沒(méi)有說(shuō)清楚為什么帶了這些基團(tuán)就會(huì)有顏色； 所以相對(duì)而言，我們覺(jué)得近代發(fā)色理論具有更完整，更廣泛的應(yīng)用意義。,近代發(fā)色理論,物質(zhì)對(duì)光發(fā)生不同的選擇吸收就會(huì)呈現(xiàn)各種顏

3、色 。 由于各個(gè)分子中化學(xué)鍵的本質(zhì)、電子的流動(dòng)性、以及分子基態(tài)至激發(fā)態(tài)的激發(fā)能各不相同，使得不同分子對(duì)光的吸收存在很大的差異。 當(dāng)分子中存在電子或n電子時(shí)，電子就可以通過(guò)對(duì)光的吸收被激發(fā)到反鍵軌道上從基態(tài)到激發(fā)態(tài)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)能量差ee1e0，e即為被染料分子選擇吸收的能量 。,e=h 以摩爾計(jì): e=hcn/=28000/(kcal/mol) 在可見(jiàn)光范圍內(nèi)： e=28000/400=70kcal/mol e=28000/760=37kcal/mol 因此只有能在3770kcal/mol能量范圍內(nèi)產(chǎn)生激化狀態(tài)的分子才是有色化合物。,分子中每增加一個(gè)雙鍵就能把吸收光子的波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，即降低激

4、發(fā)能。例如在丁二烯分子中插入乙烯，吸收峰的移動(dòng)如圖：,這是因?yàn)殡S著雙鍵的增加，增長(zhǎng)了共軛體系，電子的離域性能就變大了，成鍵軌道和反鍵軌道的數(shù)目也增加了，而且最高充滿軌道（homo）能級(jí)和最低空軌道（lumo）能級(jí)的能量差值即減少，使得激發(fā)光波的波長(zhǎng)移向長(zhǎng)波方向 。,除增加共軛雙鍵會(huì)使吸收波長(zhǎng)紅移外，在共軛體系上連接帶孤電子對(duì)的基團(tuán)，會(huì)把激發(fā)能降得更低。,這一性質(zhì)對(duì)染料很重要，事實(shí)上染料結(jié)構(gòu)并不是一個(gè)很長(zhǎng)的共軛體系，而是在較短的共軛鏈上連接了帶孤電子對(duì)的基團(tuán)，才使得分子顯現(xiàn)顏色。,染料化合物的顏色就是它所吸收的光波顏色的補(bǔ)色,吸收波長(zhǎng)/nm 顏色 定性的顏色 400440 紫羅蘭 帶綠色的黃 4

5、00500 藍(lán) 帶綠色的黃 460500 帶綠色的藍(lán) 橙 400620 帶藍(lán)色的綠 紅 480520 綠 品紅 560700 橙 青 600700 紅 帶藍(lán)色的綠,染料的分類,按結(jié)構(gòu)分,按應(yīng)用分,偶氮染料,硝基和亞硝基染料,蒽醌染料,靛族染料,硫化染料,酸性染料和酸性媒介染料,堿性染料,直接染料,活性染料,陽(yáng)離子染料,介紹幾種比較常見(jiàn)的染料,剛果紅，偶氮結(jié)構(gòu)的直接染料。,亞甲基藍(lán)，活性染料。,茜素，媒染料，古代最早使用的一種染料，從茜草中獲得。,靛藍(lán)，甕染料，最古老的染料之一，從菘藍(lán)中取得。,陰丹士林藍(lán) ，英文名稱為：indanthrene，它也是一種甕染料，這是我國(guó)應(yīng)用最廣泛的一種染料 。,

6、靛藍(lán)結(jié)構(gòu)的測(cè)定和它的工業(yè)生產(chǎn)，曾經(jīng)過(guò)很漫長(zhǎng)的道路，是有機(jī)化學(xué)發(fā)展史上的一項(xiàng)重要事件。,芳香胺的致癌作用,原理：芳香胺本身不會(huì)直接致癌，需要經(jīng)過(guò)機(jī)體活化，活化的芳香胺與核酸中的堿基作用，使原來(lái)正常的堿基對(duì)變成錯(cuò)誤配對(duì)，從而使人體細(xì)胞的dna發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能的改變，產(chǎn)生腫瘤細(xì)胞，并且通過(guò)尿行將致癌物轉(zhuǎn)移。所以患者多得膀胱癌。,芳香胺是制取偶氮染料的重要原料，而這些偶氮染料會(huì)受人體中腸菌和某些酶的作用而發(fā)生生物還原，重新斷裂釋放出致癌芳香胺，所以會(huì)對(duì)工人和消費(fèi)者帶來(lái)很大的危險(xiǎn)。在九十年代后，各國(guó)紛紛立法禁止使用與芳香胺有關(guān)的染料,氮羥化,氮羥化酶,酯化,轉(zhuǎn)硫酯酶,脫氧核糖,鳥嘌呤,結(jié)束語(yǔ),雖然染料存在一些對(duì)人類的危害作用，但是我們也無(wú)法想象沒(méi)有色彩的世界會(huì)是什么