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1、偶氮染料應(yīng)用及其替代 1優(yōu)質(zhì)課偶氮化合物N2兩端都與兩端都與C相連者稱為偶氮化合物。相連者稱為偶氮化合物。其通式為：其通式為：R NNR （這里（這里R、R代表脂肪烴基和芳香烴基）。代表脂肪烴基和芳香烴基）。N=N稱為偶氮基。若稱為偶氮基。若R/R都為氫，則成都為氫，則成為二亞胺（為二亞胺（HN=NH）。）。偶氮化合物具有順、反幾何異構(gòu)體偶氮化合物具有順、反幾何異構(gòu)體(見幾見幾何異構(gòu)何異構(gòu))。反式比順式穩(wěn)定。兩種異構(gòu)體。反式比順式穩(wěn)定。兩種異構(gòu)體在光照或加熱條件下可相互轉(zhuǎn)換：在光照或加熱條件下可相互轉(zhuǎn)換：2優(yōu)質(zhì)課R、R均為芳香基時(shí)，這樣的化合均為芳香基時(shí)，這樣的化合物十分穩(wěn)定。光照或者加熱都不
2、能物十分穩(wěn)定。光照或者加熱都不能使其分解使其分解,不能產(chǎn)生自由基，不能產(chǎn)生自由基，共共軛體系的范圍很大，所以芳香族偶軛體系的范圍很大，所以芳香族偶氮化合物相當(dāng)穩(wěn)定，也最為常用。氮化合物相當(dāng)穩(wěn)定，也最為常用。許多芳香族偶氮化合物的衍生物，許多芳香族偶氮化合物的衍生物，是非常重要的合成染料。是非常重要的合成染料。剛果紅（染料、指示劑）NH2SO3NaSO3NaNH2-N=N-N=N-3優(yōu)質(zhì)課芳香族偶氮化合物的制取 芳香族偶氮化合物由重氮鹽和酚芳香族偶氮化合物由重氮鹽和酚/芳香胺等活化芳香胺等活化的芳香環(huán)發(fā)生親電取代反應(yīng)（重氮偶合反應(yīng)）制取。的芳香環(huán)發(fā)生親電取代反應(yīng)（重氮偶合反應(yīng)）制取。重氮鹽在溫度
3、升高時(shí)會(huì)分解，故此類反應(yīng)一般在重氮鹽在溫度升高時(shí)會(huì)分解，故此類反應(yīng)一般在0C左右進(jìn)行。另外肼衍生物（左右進(jìn)行。另外肼衍生物（R-NH-NH-R）的）的氧化也會(huì)生成偶氮化合物。氧化也會(huì)生成偶氮化合物。相比之下，脂肪族偶氮化合物沒有芳香族偶氮相比之下，脂肪族偶氮化合物沒有芳香族偶氮化合物常見，它們中的有些在溫度升高或受輻射時(shí)，化合物常見，它們中的有些在溫度升高或受輻射時(shí)，會(huì)發(fā)生碳會(huì)發(fā)生碳-氮鍵斷裂放出氮?dú)?，生成自由基，因此氮鍵斷裂放出氮?dú)?，生成自由基，因此被用作自由基引發(fā)劑。偶氮二異丁腈（被用作自由基引發(fā)劑。偶氮二異丁腈（AIBN）即）即是常用的自由基引發(fā)劑之一。是常用的自由基引發(fā)劑之一。4優(yōu)質(zhì)課
4、偶氮化合物典型代表偶氮苯 偶氮苯是最簡(jiǎn)單的芳香偶氮化合物，眾多偶氮染料的母體結(jié)構(gòu)。含有兩個(gè)苯基分別與偶氮基N=N兩端相連的結(jié)構(gòu)。5優(yōu)質(zhì)課偶氮苯的制取、利用硝基苯、利用硝基苯(1)被鈉被鈉汞齊或氫化鋁鋰還原制汞齊或氫化鋁鋰還原制備（路線備（路線A）、利用二苯肼、利用二苯肼(2)被次被次溴酸鈉溶液氧化制備溴酸鈉溶液氧化制備（路線（路線B）、利用亞硝基苯、利用亞硝基苯(3)與與苯胺苯胺(4)在乙酸中縮合制在乙酸中縮合制備（路線備（路線C，適于不對(duì)，適于不對(duì)稱衍生物的合成）稱衍生物的合成）6優(yōu)質(zhì)課 1859年年J.P.格里斯發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)重氮化合物格里斯發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)重氮化合物并制備了第一個(gè)偶氮染料并制備
5、了第一個(gè)偶氮染料苯胺黃。苯胺黃。在染料分子結(jié)構(gòu)中，凡是含有偶氮基在染料分子結(jié)構(gòu)中，凡是含有偶氮基（N=N）的為偶氮染料。采用重氮化、偶合反）的為偶氮染料。采用重氮化、偶合反應(yīng)應(yīng) 由中間體制得。由于合成方法簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)多由中間體制得。由于合成方法簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)多變，因而是染料變，因而是染料 中品種最多的一類，約占合成中品種最多的一類，約占合成染料染料 品種的品種的50%以上。以上。偶氮染料是含有一個(gè)或多個(gè)偶氮基發(fā)色基的偶氮染料是含有一個(gè)或多個(gè)偶氮基發(fā)色基的染料。是品種最多、應(yīng)用最廣的一類合成染料。染料。是品種最多、應(yīng)用最廣的一類合成染料。7優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的分類 偶氮染料在應(yīng)用上包括酸性、堿性、直接、偶
6、氮染料在應(yīng)用上包括酸性、堿性、直接、媒染、冰染、分散、活性染料，以及有機(jī)顏媒染、冰染、分散、活性染料，以及有機(jī)顏料等料等。按分子中所含偶氮基數(shù)目可分為單偶氮、雙偶氮、按分子中所含偶氮基數(shù)目可分為單偶氮、雙偶氮、三偶氮和多偶氮染料：三偶氮和多偶氮染料：?jiǎn)闻嫉玖蠁闻嫉玖?ArN=NArOH(NH2)雙偶氮染料雙偶氮染料 Ar1N=NAr2N=NAr3 三偶氮染料三偶氮染料 Ar1N=NAr2N=NAr3N=NAr4 式中式中Ar為芳香基。隨著偶氮基數(shù)目的增加，為芳香基。隨著偶氮基數(shù)目的增加，染料的顏色加深。染料的顏色加深。8優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的分類其中其中單偶氮染料如酸性大紅單偶氮染料如酸性大紅G
7、；雙偶氮染料如直接大紅雙偶氮染料如直接大紅4B；多偶氮染料如直接黑多偶氮染料如直接黑BN。另外，還可以根據(jù)溶解度可分為：另外，還可以根據(jù)溶解度可分為：（1）可溶性偶氮染料，指一般能溶解在水）可溶性偶氮染料，指一般能溶解在水中的染料；中的染料；（2）不溶性偶氮染料，包括冰染染料和其）不溶性偶氮染料，包括冰染染料和其他不溶于水的偶氮染料。他不溶于水的偶氮染料。9優(yōu)質(zhì)課 酸性大紅酸性大紅G直接大紅直接大紅4B 直接黑直接黑BN10優(yōu)質(zhì)課 偶氮染料是品種最多、應(yīng)用最廣的偶氮染料是品種最多、應(yīng)用最廣的一類合成染料，可用于纖維、紙張、墨水、一類合成染料，可用于纖維、紙張、墨水、皮革、塑料、彩色照相材料和食
8、品著色。皮革、塑料、彩色照相材料和食品著色。有些偶氮化合物可用作分析化學(xué)中的酸堿有些偶氮化合物可用作分析化學(xué)中的酸堿指示劑和金屬指示劑。有些偶氮化合物加指示劑和金屬指示劑。有些偶氮化合物加熱時(shí)容易分解，釋放出氮?dú)?，并產(chǎn)生自由熱時(shí)容易分解，釋放出氮?dú)?，并產(chǎn)生自由基，如偶氮二異丁腈基，如偶氮二異丁腈AIBN等：等：故可用作故可用作聚合反應(yīng)的引發(fā)劑。此外，偶氮染料在紡聚合反應(yīng)的引發(fā)劑。此外，偶氮染料在紡織品服裝和印染工藝中應(yīng)用也極為廣泛?？椘贩b和印染工藝中應(yīng)用也極為廣泛。應(yīng)用應(yīng)用11優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的應(yīng)用（偶氮染料的應(yīng)用（1）1、偶氮染料因合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、偶氮染料因合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、染
9、色性能突出等優(yōu)點(diǎn)，使其無論在品種或染色性能突出等優(yōu)點(diǎn)，使其無論在品種或是在數(shù)量上均為最大的一類工業(yè)染料。是在數(shù)量上均為最大的一類工業(yè)染料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1998年，世界染料市場(chǎng)上偶氮年，世界染料市場(chǎng)上偶氮染料約占染料約占6070。除用于各類纖維的染。除用于各類纖維的染色和印花，并用于化學(xué)纖維、皮革、紙張、色和印花，并用于化學(xué)纖維、皮革、紙張、肥皂、蠟燭、木材、麥稈、羽毛等染色以肥皂、蠟燭、木材、麥稈、羽毛等染色以及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品、化妝及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品、化妝品等的著色。品等的著色。12優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的應(yīng)用（偶氮染料的應(yīng)用（2）2、偶氮染料還具有光致變色特點(diǎn)，因此
10、用、偶氮染料還具有光致變色特點(diǎn)，因此用偶氮染料摻雜高分子薄膜后，可以用作可擦偶氮染料摻雜高分子薄膜后，可以用作可擦重寫光盤的記錄介質(zhì)。重寫光盤的記錄介質(zhì)。3、利用其光變色原理，可以設(shè)計(jì)和研制高、利用其光變色原理，可以設(shè)計(jì)和研制高密度、大容量和耐疲勞度高的三維密度、大容量和耐疲勞度高的三維“海量海量”光存儲(chǔ)元件。光存儲(chǔ)元件。13優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的應(yīng)用（偶氮染料的應(yīng)用（3）3、也可以用偶氮染料與金屬絡(luò)合后制備三、也可以用偶氮染料與金屬絡(luò)合后制備三階線性光學(xué)材料。階線性光學(xué)材料。4、偶氮染料還用于液晶顯示、染料激光以、偶氮染料還用于液晶顯示、染料激光以及生命科學(xué)中的及生命科學(xué)中的DNA分子熒光標(biāo)記等現(xiàn)
11、代分子熒光標(biāo)記等現(xiàn)代高科技領(lǐng)域。高科技領(lǐng)域。14優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的替代偶氮染料的替代 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 由于偶氮染料制作工藝簡(jiǎn)單、色譜齊全、色光由于偶氮染料制作工藝簡(jiǎn)單、色譜齊全、色光良好、牢度較高、幾乎能染所有的纖維，良好、牢度較高、幾乎能染所有的纖維，因此，它被廣泛地用于各類纖維、皮革制品的因此，它被廣泛地用于各類纖維、皮革制品的染色和印花，以及紙張、肥皂、蠟燭、木材、麥稈、染色和印花，以及紙張、肥皂、蠟燭、木材、麥稈、羽毛等染色以及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品等羽毛等染色以及油漆、油墨、塑料、橡膠、食品等的著色。的著色。偶氮染料的出現(xiàn)，使原本灰白而又單調(diào)的物質(zhì)偶氮染料的出現(xiàn)，使原本灰白而又單調(diào)的物
12、質(zhì)世界披上了炫彩華美的外衣，使得紡織品行業(yè)的發(fā)世界披上了炫彩華美的外衣，使得紡織品行業(yè)的發(fā)展欣欣向榮，更為為數(shù)不少的商人帶來了豐厚的利展欣欣向榮，更為為數(shù)不少的商人帶來了豐厚的利潤(rùn)。潤(rùn)。逐漸地，偶氮染料成為了應(yīng)用最為廣泛的一種逐漸地，偶氮染料成為了應(yīng)用最為廣泛的一種合成染料。目前，世界上三分之二左右的合成染料合成染料。目前，世界上三分之二左右的合成染料都是以偶氮化學(xué)為基礎(chǔ)制成的。都是以偶氮化學(xué)為基礎(chǔ)制成的。15優(yōu)質(zhì)課偶氮染料的替代偶氮染料的替代 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 人們經(jīng)過長(zhǎng)期研究和臨床實(shí)驗(yàn)證人們經(jīng)過長(zhǎng)期研究和臨床實(shí)驗(yàn)證明某些偶氮染料中可還原出的芳香胺明某些偶氮染料中可還原出的芳香胺對(duì)人體或動(dòng)物有潛在的
13、致癌性。有很對(duì)人體或動(dòng)物有潛在的致癌性。有很大的危害。大的危害。16優(yōu)質(zhì)課 在特殊條件下，偶氮染料能分解產(chǎn)生在特殊條件下，偶氮染料能分解產(chǎn)生20多多種致癌芳香胺，經(jīng)過活化作用改變?nèi)梭w的種致癌芳香胺，經(jīng)過活化作用改變?nèi)梭w的DNA結(jié)構(gòu)引起病變和誘發(fā)癌癥。結(jié)構(gòu)引起病變和誘發(fā)癌癥。很多偶氮化合物有致癌作用，如曾用很多偶氮化合物有致癌作用，如曾用于人造奶油著色的于人造奶油著色的“奶油黃奶油黃”能誘發(fā)肝癌，能誘發(fā)肝癌，現(xiàn)已禁用。作為指示劑使用的甲基紅可引現(xiàn)已禁用。作為指示劑使用的甲基紅可引起膀胱和乳腺腫瘤。起膀胱和乳腺腫瘤。17優(yōu)質(zhì)課 有些偶氮染料染色的服裝或其他消有些偶氮染料染色的服裝或其他消費(fèi)品與人體
14、皮膚長(zhǎng)期接觸后，會(huì)與人體費(fèi)品與人體皮膚長(zhǎng)期接觸后，會(huì)與人體代謝過程中釋放的成分混合，并產(chǎn)生還代謝過程中釋放的成分混合，并產(chǎn)生還原反應(yīng)，形成致癌的芳香胺化合物，對(duì)原反應(yīng)，形成致癌的芳香胺化合物，對(duì)人體產(chǎn)生很大影響。使用過程中，有些人體產(chǎn)生很大影響。使用過程中，有些偶氮化合物雖不致癌，但毒性與硝基化偶氮化合物雖不致癌，但毒性與硝基化合物和芳香胺相近，用時(shí)應(yīng)注意。合物和芳香胺相近，用時(shí)應(yīng)注意。雖然使用偶氮染料有致癌的風(fēng)險(xiǎn)，雖然使用偶氮染料有致癌的風(fēng)險(xiǎn)，但人們還是離不開偶氮染料。但人們還是離不開偶氮染料。18優(yōu)質(zhì)課 這是因?yàn)榕嫉侨玖现行纬苫A(chǔ)顏色的這是因?yàn)榕嫉侨玖现行纬苫A(chǔ)顏色的物質(zhì)物質(zhì),如果擯棄
15、了偶氮結(jié)構(gòu)如果擯棄了偶氮結(jié)構(gòu),那么大部分那么大部分染料基礎(chǔ)顏色將無法生成。染料基礎(chǔ)顏色將無法生成。其實(shí)只是有少數(shù)偶氮結(jié)構(gòu)的染料品種在其實(shí)只是有少數(shù)偶氮結(jié)構(gòu)的染料品種在化學(xué)反應(yīng)分解中可能產(chǎn)生法例指定的化學(xué)反應(yīng)分解中可能產(chǎn)生法例指定的24種芳香胺類的偶氮染料，約有種芳香胺類的偶氮染料，約有130種種,屬屬于歐盟禁用的于歐盟禁用的,這些禁用的偶氮染料品這些禁用的偶氮染料品種占全部偶氮染料底種占全部偶氮染料底5%左右左右.19優(yōu)質(zhì)課食品類常見的偶氮染料蘇丹紅是一類合成型親脂性偶氮染料蘇丹紅是一類合成型親脂性偶氮染料,其品種主要包括蘇丹紅其品種主要包括蘇丹紅1號(hào)、蘇丹紅號(hào)、蘇丹紅2號(hào)、蘇丹紅號(hào)、蘇丹紅3號(hào)和蘇丹紅號(hào)和蘇丹紅4號(hào)。號(hào)。主要用于溶劑、油、蠟、汽油增色以及主要用于溶劑、油、蠟、汽油增色以及鞋和地板等的增光。同時(shí)具有強(qiáng)致癌性，鞋和地板等的增光。同時(shí)具有強(qiáng)致癌性，2012年已經(jīng)被禁止使用。年已經(jīng)被禁止使用。蘇丹紅蘇丹紅1號(hào)號(hào)20優(yōu)質(zhì)課21優(yōu)質(zhì)課
偶氮材料應(yīng)用及其替代【沐風(fēng)教育】
