Azofarbstoff - Azo dye

Chemische Struktur eines orangefarbenen Azofarbstoffs.

Azofarbstoffe sind organische Verbindungen mit der funktionellen Gruppe R−N=N−R′, wobei R und R′ üblicherweise Aryl sind . Sie sind eine kommerziell bedeutende Familie von Azoverbindungen , dh Verbindungen mit der Verknüpfung CN=NC. Azofarbstoffe werden häufig zur Behandlung von Textilien , Lederartikeln und einigen Lebensmitteln verwendet. Chemisch verwandte Azofarbstoffe sind Azo - Pigmente , die in Wasser und anderen Lösungsmitteln unlöslich sind.

Klassen

Es sind viele Arten von Azofarbstoffen bekannt, und es existieren mehrere Klassifizierungssysteme. Einige Klassen umfassen Dispersionsfarbstoffe, Metallkomplexfarbstoffe , Reaktivfarbstoffe und direktziehende Farbstoffe . Direktziehende Farbstoffe, auch Direktfarbstoffe genannt, werden für Textilien auf Cellulosebasis, zu denen auch Baumwolle gehört, verwendet. Die Farbstoffe binden durch nicht elektrostatische Kräfte an das Textil. In einer anderen Klassifizierung können Azofarbstoffe nach der Anzahl der Azogruppen klassifiziert werden.

Trypanblau ist ein Beispiel für einen Direktfarbstoff , der für Baumwolle verwendet wird.

Physikalische Eigenschaften, Struktur und Bindung

Als Folge der п- Delokalisierung haben Arylazoverbindungen lebendige Farben, insbesondere Rot-, Orange- und Gelbtöne. Ein Beispiel ist Disperse Orange 1 . Einige Azoverbindungen, zB Methylorange , werden als Säure-Base-Indikatoren verwendet . Die meisten DVD-R / +R- und einige CD-R- Discs verwenden blauen Azofarbstoff als Aufzeichnungsschicht.

Viele phenolische Diazofarbstoffe nehmen an tautomeren Gleichgewichten teil, die hier vereinfacht dargestellt sind (Ar = Aryl).

Azofarbstoffe sind Feststoffe. Die meisten sind Salze, wobei die farbige Komponente normalerweise das Anion ist, obwohl einige kationische Azofarbstoffe bekannt sind. Der anionische Charakter der meisten Farbstoffe entsteht durch die Anwesenheit von 1-3 Sulfonsäuregruppen, die beim pH-Wert des gefärbten Artikels vollständig ionisiert sind:

RSO 3 H → RSO 3 − + H +

Die meisten Proteine ​​sind kationisch, daher entspricht das Färben von Leder und Wolle einer Ionenaustauschreaktion . Der anionische Farbstoff haftet an diesen Artikeln durch elektrostatische Kräfte. Kationische Azofarbstoffe enthalten typischerweise quartäre Ammoniumzentren .

Vorbereitung

Die meisten Azofarbstoffe werden durch Azokupplung hergestellt , die eine elektrophile Substitutionsreaktion eines Aryldiazoniumkations mit einer anderen Verbindung, dem Kupplungspartner, beinhaltet. Klassische Kupplungspartner sind andere aromatische Verbindungen mit elektronenspendenden Gruppen:

ArN+
2+ Ar′H → ArN=NAr′ + H +

In der Praxis werden Acetessigsäureamide häufig als Kupplungspartner verwendet:

ArN+
2+ Ar′NHC(O)CH 2 C(O)Me → ArN=NCH(C(O)Me)(C(O)NHAr′) + H +

Azofarbstoffe werden auch durch die Kondensation von Nitroaromaten mit Anilinen gefolgt von der Reduktion des resultierenden Azoxy- Zwischenprodukts hergestellt:

ArNO 2 + Ar′NH 2 → ArN(O)=NAr′ + H 2 O
ArN(O)=NAr′ + C 6 H 12 O 6 → ArN=NAr′ + C 6 H 10 O 6 + H 2 O

Für das Färben von Textilien wäre ein typischer Nitro-Kupplungspartner Dinatrium-4,4'-dinitrostilben-2,2'-disulfonat . Typische Anilinpartner sind unten aufgeführt. Da Aniline aus Nitroverbindungen hergestellt werden, werden einige Azofarbstoffe durch partielle Reduktion aromatischer Nitroverbindungen hergestellt.

Viele Azofarbstoffe werden durch Reaktionen aus bereits existierenden Azoverbindungen hergestellt. Typische Reaktionen umfassen Metallkomplexierung und Acylierung.

Azopigmente

Azopigmente haben eine ähnliche chemische Struktur wie Azofarbstoffe, ihnen fehlen jedoch löslichmachende Gruppen. Da sie in praktisch allen Medien unlöslich sind, lassen sie sich nicht leicht reinigen und erfordern daher hochreine Vorläufer.

Synthese von CI Pigment Yellow 12 , einem Azopigment (auch als Diarylidpigment klassifiziert ).

Azopigmente sind in einer Vielzahl von Kunststoffen, Kautschuken und Farben (einschließlich Künstlerfarben) wichtig . Sie besitzen ausgezeichnete Färbeeigenschaften, hauptsächlich im gelben bis roten Bereich, sowie eine gute Lichtechtheit . Die Lichtechtheit hängt nicht nur von den Eigenschaften der organischen Azoverbindung ab, sondern auch von deren Aufnahme auf den Pigmentträger.

Biologischer Abbau

Damit Farbstoffe brauchbar sind, müssen sie ein hohes Maß an chemischer und photolytischer Stabilität aufweisen. Aufgrund dieser Stabilität wird die Photolyse nicht als Abbauweg für Azofarbstoffe angesehen. Um die Lebensdauer von mit Azofarbstoffen gefärbten Produkten zu verlängern, ist es wichtig, die Stabilität gegen mikrobiellen Angriff sicherzustellen, und Tests haben gezeigt, dass Azofarbstoffe in Kurzzeittests unter aeroben Bedingungen vernachlässigbar biologisch abbaubar sind. Unter anaeroben Bedingungen können jedoch Verfärbungen als Folge des biologischen Abbaus beobachtet werden.

Sicherheit und Regulierung

Viele Azopigmente sind nicht toxisch, obwohl einige, wie Dinitroanilinorange , ortho-Nitroanilinorange oder Pigmentorange 1, 2 und 5, mutagen und krebserregend sind .

Von Benzidin abgeleitete Azofarbstoffe sind krebserregend ; Ihre Exposition wurde klassischerweise mit Blasenkrebs in Verbindung gebracht . Dementsprechend wurde die Produktion von Benzidin-Azofarbstoffen in den 1980er Jahren in vielen westlichen Ländern eingestellt.

Europäische Verordnung

Bestimmte Azofarbstoffe werden unter reduktiven Bedingungen abgebaut, um eines aus einer Gruppe definierter aromatischer Amine freizusetzen . Konsumgüter, die gelistete aromatische Amine enthalten, die aus Azofarbstoffen stammen, wurden im September 2003 in den Ländern der Europäischen Union untersagt . Da nur wenige Farbstoffe ebenso wenig Amine enthielten, waren relativ wenige Produkte betroffen.

Siehe auch

Verweise