精细 第六章_染料和颜料.ppt
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1、精细化学品概论精细化学品概论Fine Chemical Generality 主讲:宫剑华主讲:宫剑华主讲:宫剑华主讲:宫剑华联系方式:联系方式:联系方式:联系方式:手机:手机:手机:手机:1373634608813736346088E-mailE-mail:QqQq:23931848:23931848第六章第六章 染料和颜料染料和颜料6.2 6.2 颜料和染料的基本概述颜料和染料的基本概述颜料和染料的基本概述颜料和染料的基本概述6.3 6.3 重氮化与偶和反应重氮化与偶和反应重氮化与偶和反应重氮化与偶和反应 6.4 6.4 常见染料常见染料常见染料常见染料6.1 6.1 光和颜色关系的基本概
2、念光和颜色关系的基本概念光和颜色关系的基本概念光和颜色关系的基本概念6.1 6.1 光和颜色关系的基本概念光和颜色关系的基本概念光和颜色关系的基本概念光和颜色关系的基本概念1 1 1 1、光、光、光、光:是一种电磁波,可见光是电磁波的一部分,波长范围:是一种电磁波,可见光是电磁波的一部分,波长范围:是一种电磁波,可见光是电磁波的一部分,波长范围:是一种电磁波,可见光是电磁波的一部分,波长范围 在在在在400780nm400780nm。电磁波包括电磁波包括电磁波包括电磁波包括射线、射线、射线、射线、X X X X射线、紫外线、射线、紫外线、射线、紫外线、射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等。
3、可见光、红外线、无线电波等。可见光、红外线、无线电波等。可见光、红外线、无线电波等。2 2 2 2、光的性质、光的性质、光的性质、光的性质:波粒二向性;光可以反射、吸收和透射:波粒二向性;光可以反射、吸收和透射:波粒二向性;光可以反射、吸收和透射:波粒二向性;光可以反射、吸收和透射 从光源发出的光,照射到物体上后,会发生反射、吸从光源发出的光,照射到物体上后,会发生反射、吸从光源发出的光,照射到物体上后,会发生反射、吸从光源发出的光,照射到物体上后,会发生反射、吸收和透射。物体不同,反射、吸收和透射的情况也不一样。收和透射。物体不同,反射、吸收和透射的情况也不一样。收和透射。物体不同,反射、吸
4、收和透射的情况也不一样。收和透射。物体不同,反射、吸收和透射的情况也不一样。3 3、光和颜色的关系、光和颜色的关系、光和颜色的关系、光和颜色的关系颜色:颜色:颜色:颜色:是一种视觉,颜色不等于光,但又与光紧密联是一种视觉,颜色不等于光,但又与光紧密联是一种视觉,颜色不等于光,但又与光紧密联是一种视觉,颜色不等于光,但又与光紧密联 系。是由光线照射到物质上产生反射、透射、系。是由光线照射到物质上产生反射、透射、系。是由光线照射到物质上产生反射、透射、系。是由光线照射到物质上产生反射、透射、吸收后经人的视觉而得到的感受。吸收后经人的视觉而得到的感受。吸收后经人的视觉而得到的感受。吸收后经人的视觉而
5、得到的感受。物质对光的选择吸收是造成不同颜色的原因。物质对光的选择吸收是造成不同颜色的原因。物质对光的选择吸收是造成不同颜色的原因。物质对光的选择吸收是造成不同颜色的原因。各种光按波长不同在人的视觉中引起了红、橙、黄、绿、各种光按波长不同在人的视觉中引起了红、橙、黄、绿、各种光按波长不同在人的视觉中引起了红、橙、黄、绿、各种光按波长不同在人的视觉中引起了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的感觉,组成一个可见的连续光谱。蓝、靛、紫的感觉,组成一个可见的连续光谱。蓝、靛、紫的感觉,组成一个可见的连续光谱。蓝、靛、紫的感觉,组成一个可见的连续光谱。白色白色白色白色-反射各种有色光反射各种有色光反射各种有色光
6、反射各种有色光.黑色黑色黑色黑色-吸收所有有色光吸收所有有色光吸收所有有色光吸收所有有色光.灰色灰色灰色灰色-同等程度吸收各种有同等程度吸收各种有同等程度吸收各种有同等程度吸收各种有色光色光色光色光.蓝色蓝色蓝色蓝色-黄色光线被吸收。黄色光线被吸收。黄色光线被吸收。黄色光线被吸收。黄色黄色黄色黄色-蓝色光线被吸收蓝色光线被吸收蓝色光线被吸收蓝色光线被吸收光谱色与补色之间的关系光谱色与补色之间的关系物体所呈现的颜色为该物体吸收光谱的补色。物体所呈现的颜色为该物体吸收光谱的补色。物体所呈现的颜色为该物体吸收光谱的补色。物体所呈现的颜色为该物体吸收光谱的补色。补色:若两种颜色的光相混为白光,则这两种
7、颜色互为补色。补色:若两种颜色的光相混为白光,则这两种颜色互为补色。补色:若两种颜色的光相混为白光,则这两种颜色互为补色。补色:若两种颜色的光相混为白光,则这两种颜色互为补色。一、发色团助色团理论一、发色团助色团理论一、发色团助色团理论一、发色团助色团理论:18761876年年年年WittWitt提出提出提出提出有机化合物的颜色与分子结构中发色团有关,含有双键的有机化合物的颜色与分子结构中发色团有关,含有双键的有机化合物的颜色与分子结构中发色团有关,含有双键的有机化合物的颜色与分子结构中发色团有关,含有双键的不饱和基团称为发色团。含发色团的分子叫发色体;不饱和基团称为发色团。含发色团的分子叫发
8、色体;不饱和基团称为发色团。含发色团的分子叫发色体;不饱和基团称为发色团。含发色团的分子叫发色体;例如例如例如例如发色团发色团发色团发色团:-CH=CH-CH=CH-,-N=N-N=N-,亚硝基亚硝基亚硝基亚硝基-N=O-N=O,羰基羰基羰基羰基C=OC=O,硝基硝基硝基硝基-NO-NO2 2等等等等有一些基团如有一些基团如有一些基团如有一些基团如-NH-NH2 2 、-OH-OH及其取代基等,可以使发色及其取代基等,可以使发色及其取代基等,可以使发色及其取代基等,可以使发色体颜色加深,这些基团叫体颜色加深,这些基团叫体颜色加深,这些基团叫体颜色加深,这些基团叫助色团助色团助色团助色团。但不是
9、所有的有机化合物含有发色团后都有颜色,这些发色但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色,这些发色但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色,这些发色但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色,这些发色团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。l l 具有深色作用的助色团(第一类取代基):具有深色
10、作用的助色团(第一类取代基):具有深色作用的助色团(第一类取代基):具有深色作用的助色团(第一类取代基):-OH-OH,-OR-OR,-NH-NH2 2,-NHR-NHR,-NR-NR2 2,-ClCl,-Br-Br,-I-I等等等等l l 无显著颜色影响的助色团(第二类取代基):无显著颜色影响的助色团(第二类取代基):无显著颜色影响的助色团(第二类取代基):无显著颜色影响的助色团(第二类取代基):-COOH-COOH,-SO-SO3 3HH,-SO-SO2 2 NH NH2 2,-CONH-CONH2 2 等等等等例如例如例如例如橙红染料橙红染料橙红染料橙红染料:发色团:发色团:发色团:发色
11、团:-N=N-N=N-N=N-N=N-发色体:萘基偶氮苯发色体:萘基偶氮苯发色体:萘基偶氮苯发色体:萘基偶氮苯助色团:助色团:助色团:助色团:-OH-OH,深色作用深色作用深色作用深色作用 -SO-SO3 3HH,给予染料水溶性和对蛋白质纤维的亲和力给予染料水溶性和对蛋白质纤维的亲和力给予染料水溶性和对蛋白质纤维的亲和力给予染料水溶性和对蛋白质纤维的亲和力二、醌结构理论二、醌结构理论二、醌结构理论二、醌结构理论 染料颜色是由于分子中存在醌结构的缘故染料颜色是由于分子中存在醌结构的缘故染料颜色是由于分子中存在醌结构的缘故染料颜色是由于分子中存在醌结构的缘故 三、价键理论三、价键理论三、价键理论三
12、、价键理论 原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、原子间键的性质、电子流动性和激化能的关系、分子结构与颜色的关系存在某些规律分子结构与颜色的关系存在某些规律分子结构与颜色的关系存在某些规律分子结构与颜色的关系存在某些规律l 染料的结构与颜色染料的结构与颜色染料的结构与颜色染料的结构与颜色1 1、共轭双键数与颜色的关系、共轭双键数与颜色的关系、共轭双键数与颜色的关系、共轭双键数与颜色的关系:一般,在共轭双键体系中,一般,在共轭双键体系中,一般,在共轭双键体系中,一般,在共轭双键体系中,共轭双键越长共轭双键越长
13、共轭双键越长共轭双键越长,*跃迁跃迁跃迁跃迁所需要的能量越低,则选择吸收的光线波长也越长,在所需要的能量越低,则选择吸收的光线波长也越长,在所需要的能量越低,则选择吸收的光线波长也越长,在所需要的能量越低,则选择吸收的光线波长也越长,在同系物中,产生不同程度的同系物中,产生不同程度的同系物中,产生不同程度的同系物中,产生不同程度的深色效应深色效应深色效应深色效应。n n maxmaxmaxmax 颜色颜色颜色颜色1 1185185无色无色无色无色2 2217217无色无色无色无色3 3258258无色无色无色无色4 4286286无色无色无色无色5 5335335淡奶酪黄淡奶酪黄淡奶酪黄淡奶酪
14、黄6 6364364奶酪橙黄奶酪橙黄奶酪橙黄奶酪橙黄7 7390390黄黄黄黄8 8410410黄橙黄橙黄橙黄橙1010447447橙橙橙橙例如:例如:例如:例如:H-(CH=CH)H-(CH=CH)n n-H-H 菁染料菁染料菁染料菁染料(增感染料增感染料增感染料增感染料)随共轭体系的增长,对于光线的随共轭体系的增长,对于光线的随共轭体系的增长,对于光线的随共轭体系的增长,对于光线的 增感,也向长波方向移动,而且吸收带的宽度也增感,也向长波方向移动,而且吸收带的宽度也增感,也向长波方向移动,而且吸收带的宽度也增感,也向长波方向移动,而且吸收带的宽度也 随之缩小,色泽变得更鲜艳。随之缩小,色泽
15、变得更鲜艳。随之缩小,色泽变得更鲜艳。随之缩小,色泽变得更鲜艳。n n 增感波长增感波长增感波长增感波长maxmaxmaxmax0 04224221 15885882 26506503 37627624 48908905 5990990 在偶氮染料中,单偶氮染料大多数为黄色、红色,少数为紫在偶氮染料中,单偶氮染料大多数为黄色、红色,少数为紫在偶氮染料中,单偶氮染料大多数为黄色、红色,少数为紫在偶氮染料中,单偶氮染料大多数为黄色、红色,少数为紫色、蓝色。色、蓝色。色、蓝色。色、蓝色。双偶氮染料由红至蓝,多偶氮染料的色泽可加深至绿双偶氮染料由红至蓝,多偶氮染料的色泽可加深至绿双偶氮染料由红至蓝,多
16、偶氮染料的色泽可加深至绿双偶氮染料由红至蓝,多偶氮染料的色泽可加深至绿到黑。这与共轭体系的长短也有一定关系。到黑。这与共轭体系的长短也有一定关系。到黑。这与共轭体系的长短也有一定关系。到黑。这与共轭体系的长短也有一定关系。例如例如例如例如 2 2、共轭体系内的极性基团对颜色的影响、共轭体系内的极性基团对颜色的影响、共轭体系内的极性基团对颜色的影响、共轭体系内的极性基团对颜色的影响在共轭体系的两端,若在共轭体系的两端,若在共轭体系的两端,若在共轭体系的两端,若存在吸电子基和供电子存在吸电子基和供电子存在吸电子基和供电子存在吸电子基和供电子基,可使分子基,可使分子基,可使分子基,可使分子的的的的极
17、性极性极性极性,电子的电子的电子的电子的离域离域离域离域,分子的激化能,分子的激化能,分子的激化能,分子的激化能,使吸收光谱向长,使吸收光谱向长,使吸收光谱向长,使吸收光谱向长波方向移动,导致波方向移动,导致波方向移动,导致波方向移动,导致颜色加深颜色加深颜色加深颜色加深。如果共轭体系一端接一个吸电子基,另一端接一个供电如果共轭体系一端接一个吸电子基,另一端接一个供电如果共轭体系一端接一个吸电子基,另一端接一个供电如果共轭体系一端接一个吸电子基,另一端接一个供电子基,则使吸收波长更移向长波方向。子基,则使吸收波长更移向长波方向。子基,则使吸收波长更移向长波方向。子基,则使吸收波长更移向长波方向
18、。3 3、分子平面性对颜色的影响、分子平面性对颜色的影响、分子平面性对颜色的影响、分子平面性对颜色的影响 最大共轭效应只有在分子的整个共轭系统中的原子和原子最大共轭效应只有在分子的整个共轭系统中的原子和原子最大共轭效应只有在分子的整个共轭系统中的原子和原子最大共轭效应只有在分子的整个共轭系统中的原子和原子团处于同一平面上时才显示出来。团处于同一平面上时才显示出来。团处于同一平面上时才显示出来。团处于同一平面上时才显示出来。这样整个共轭系统中这样整个共轭系统中这样整个共轭系统中这样整个共轭系统中各各各各电子云才能得到最大限度的叠合电子云才能得到最大限度的叠合电子云才能得到最大限度的叠合电子云才能
19、得到最大限度的叠合如果分子平面受到不同程度的破坏如果分子平面受到不同程度的破坏如果分子平面受到不同程度的破坏如果分子平面受到不同程度的破坏,则,则,则,则 电子云叠合程度电子云叠合程度电子云叠合程度电子云叠合程度就会就会就会就会,电子离域程度电子离域程度电子离域程度电子离域程度 使激化能使激化能使激化能使激化能,吸收光谱向短波方向,吸收光谱向短波方向,吸收光谱向短波方向,吸收光谱向短波方向移动,产生移动,产生移动,产生移动,产生浅色效应浅色效应浅色效应浅色效应,同时,同时,同时,同时 也也也也。最常见的平面结构被破坏是由分子围绕单键自由旋转而产最常见的平面结构被破坏是由分子围绕单键自由旋转而产
20、最常见的平面结构被破坏是由分子围绕单键自由旋转而产最常见的平面结构被破坏是由分子围绕单键自由旋转而产生的生的生的生的 。例如:联苯胺染料中的刚果红例如:联苯胺染料中的刚果红例如:联苯胺染料中的刚果红例如:联苯胺染料中的刚果红由于染料分子左右两半,可围绕联苯胺中间单键自由旋由于染料分子左右两半,可围绕联苯胺中间单键自由旋由于染料分子左右两半,可围绕联苯胺中间单键自由旋由于染料分子左右两半,可围绕联苯胺中间单键自由旋转使整个分子的共轭系统不共平面,所以颜色比单偶氮转使整个分子的共轭系统不共平面,所以颜色比单偶氮转使整个分子的共轭系统不共平面,所以颜色比单偶氮转使整个分子的共轭系统不共平面,所以颜色
21、比单偶氮染料深不了多少,虽然二者的共轭双键长度相差一倍。染料深不了多少,虽然二者的共轭双键长度相差一倍。染料深不了多少,虽然二者的共轭双键长度相差一倍。染料深不了多少,虽然二者的共轭双键长度相差一倍。在在在在偶偶偶偶氮氮氮氮染染染染料料料料和和和和蒽蒽蒽蒽醌醌醌醌染染染染料料料料中中中中,若若若若分分分分子子子子内内内内存存存存在在在在体体体体积积积积较较较较大大大大的的的的基基基基团团团团,由由由由于于于于空空空空间间间间障障障障碍碍碍碍,降降降降低低低低 电电电电子子子子的的的的叠叠叠叠合合合合程程程程度度度度,使使使使颜颜颜颜色色色色变变变变浅浅浅浅,产产产产生生生生浅浅浅浅色色色色效应
22、。效应。效应。效应。例如:例如:例如:例如:1,4-1,4-二甲苯胺基蒽醌染料二甲苯胺基蒽醌染料二甲苯胺基蒽醌染料二甲苯胺基蒽醌染料4 4、染料内络合物对颜色的影响、染料内络合物对颜色的影响、染料内络合物对颜色的影响、染料内络合物对颜色的影响金属离子和染料形成的内络合物大多数是稳定的五、六元金属离子和染料形成的内络合物大多数是稳定的五、六元金属离子和染料形成的内络合物大多数是稳定的五、六元金属离子和染料形成的内络合物大多数是稳定的五、六元环结构。金属离子一方面以共价键和染料分子结合,一方环结构。金属离子一方面以共价键和染料分子结合,一方环结构。金属离子一方面以共价键和染料分子结合,一方环结构。
23、金属离子一方面以共价键和染料分子结合,一方面又和含有未共用电子对的原子以配价键结合。面又和含有未共用电子对的原子以配价键结合。面又和含有未共用电子对的原子以配价键结合。面又和含有未共用电子对的原子以配价键结合。当染料共轭体系中的原子或原子团与当染料共轭体系中的原子或原子团与当染料共轭体系中的原子或原子团与当染料共轭体系中的原子或原子团与金属离子金属离子金属离子金属离子形成形成形成形成配价键配价键配价键配价键结合时,其电子云分布状态发生变化,影响共轭体系电子结合时,其电子云分布状态发生变化,影响共轭体系电子结合时,其电子云分布状态发生变化,影响共轭体系电子结合时,其电子云分布状态发生变化,影响共
24、轭体系电子云的流动性,从而引起云的流动性,从而引起云的流动性,从而引起云的流动性,从而引起染料颜色的变化染料颜色的变化染料颜色的变化染料颜色的变化。例如:例如:例如:例如:由于金属离子的缺电子性,由于金属离子的缺电子性,由于金属离子的缺电子性,由于金属离子的缺电子性,C=OC=O、N=ON=O中的中的中的中的OO原子具有原子具有原子具有原子具有孤对电子对,它们可以形成配位键,使其吸电子性孤对电子对,它们可以形成配位键,使其吸电子性孤对电子对,它们可以形成配位键,使其吸电子性孤对电子对,它们可以形成配位键,使其吸电子性,产生深色效应。产生深色效应。产生深色效应。产生深色效应。染料与金属离子形成内
25、络合物后,一般颜色加深变暗。染料与金属离子形成内络合物后,一般颜色加深变暗。染料与金属离子形成内络合物后,一般颜色加深变暗。染料与金属离子形成内络合物后,一般颜色加深变暗。直接染料用铜盐固色剂固色后,颜色变深暗。直接染料用铜盐固色剂固色后,颜色变深暗。直接染料用铜盐固色剂固色后,颜色变深暗。直接染料用铜盐固色剂固色后,颜色变深暗。例如:例如:例如:例如:如果内络合物的形成不影响共轭体系如果内络合物的形成不影响共轭体系如果内络合物的形成不影响共轭体系如果内络合物的形成不影响共轭体系 电子云,则颜色不电子云,则颜色不电子云,则颜色不电子云,则颜色不会发生显著的变化。会发生显著的变化。会发生显著的变
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