CLASIFICACIÓN QUÍMICA DE LOS COLORANTES

3.1.0- CLASIFICACIÓN QUÍMICA DE  LOS  COLORANTES

La gran cantidad de colorantes de los que se dispone actualmente se podrían clasificar, con un criterio químico estricto,  en una treintena de grupos.  Sin embargo, es generalmente aceptada una clasificación más sencilla de nueve grupos principales.  

3.1.1- Colorantes Azo

Es el grupo más numeroso: constituye el 50 % ó más de todos los colorantes que se producen actualmente. Los hay para teñir todo tipo de fibras, ya sean estas naturales, artificiales y sintéticas. Son relativamente fáciles de producir y aplicar y, en general, sus precios son moderados. Si bien los hay de una gran diversidad de tonos, salvo los amarillos y naranjos, no son muy brillantes. Los primeros colorantes azo eran, en general, de bajas solideces húmedas y a la luz pero en las últimas décadas, gracias al esfuerzo en investigación y desarrollo de las grandes firmas productoras, estas propiedades han ido mejorando. Todos los colorantes azo contienen el grupo cromóforo – N = N – entre dos sistemas aromáticos y se producen en dos etapas: diazotación y copulación.  

Primero se diazota una amina aromática primaria. La reacción de diazotación (Peter Griess,1858) se realiza tratando la amina aromática primaria con un exceso de ácido (como p.ej. ácido clorhídrico) y nitrito de sodio obteniéndose así una sal de diazonio. Por ejemplo, tratando de esta manera a la anilina se obtiene cloruro de bencendiazonio. La mayor parte de las aminas aromáticas primarias se comportan de forma similar. Las sales de diazonio son, en general, compuestos inestables y muy reactivos por lo que es necesario producirlas y mantenerlas enfriadas y preservadas de la luz. Por su carácter explosivo las sales de diazonio más simples se preparan en solución y se usan inmediatamente. En algunos casos, las de mayor peso molecular pueden ser producidas sin peligro como sales sólidas estables.

La propiedad más importante de las sales de diazonio es la de combinarse (o “copularse”) fácilmente con los fenoles, en solución alcalina, para formar moléculas colorantes.  Así el cloruro de bencendiazonio se copula con el fenol para dar p-hidroxiazobenceno, una sustancia amarilla, insoluble en agua, sin mayor aplicación práctica. Sin embargo si el cloruro de bencendiazonio se  copula con β-naftol se obtiene un colorante insoluble en agua, de color naranja, apto para colorear aceites, grasas, ceras y barnices. En cambio, si el ácido sulfanílico es diazotado y luego copulado con β-naftol se obtiene un colorante soluble en agua, conocido como Naranja II, apto para la tintura de lana.

Las sales de diazonio pueden también copularse con aminas aromáticas obteniéndose compuestos aminoazos que pueden re-diazotarse y luego volver a copularse con otras aminas o fenoles para obtenerse compuestos disazo y sucesivamente trisazo, tetrazo, etc. Generalmente, sin embargo, los colorantes no contienen más de cuatro grupos azo en su molécula. Al aumentar los grupos azo  en la molécula, el color se cambia en las series del amarillo, naranja, rojo, violeta, azul y verde. Si el aumento de grupos azo conjugados es excesivo se obtienen tonos cada vez más apagados. Los colorantes monoazo, de bajo peso molecular y con grupos ácidos solubilizantes, son aptos para la tintura de lana (con buena igualación pero malas solideces húmedas) utilizándose también alguno de ellos para la producción de pigmentos. Los colorantes disazo (y también algunos poliazo), de mayor peso molecular, se utilizan preferentemente para la tintura del algodón pero muchos de ellos, también para la tintura de lana (ver Secc. 830 “Tintura de Fibras Textiles”). A muchos colorantes azo (o de otro tipo) que presentan grupos solubilizantes sulfónicos, o grupos ácidos de otro tipo, se les utiliza para la tintura de lana, seda y poliamidas y se les denomina genéricamente “colorantes ácidos”. Esta denominación corresponde más al hecho de que tiñen la lana en medio ácido más que a la presencia de grupos ácidos en sus moléculas ya que estos grupos, muchas veces bajo la forma de sales sódicas, pueden estar presentes también en otros tipos de colorantes (como p.ej. los “directos”). 

Algunos colorantes azo insolubles se pueden copular directamente dentro de la fibra de algodón (ver Colorantes Azoicos en Tintura de Algodón, Secc. 830). En el Color Index los dos componentes  que entran en esa reacción se clasifican como “Azoic Diazo Compunds” and “Azoic Coupling Compounds”. Como los derivados del naftol son el 75% o más de los compuestos de copulación que se utilizan normalmente a estos compuestos de copulación, a veces, se les llama genéricamente “Naftoles”.

3.1.2- Colorantes azo-estilbeno

Aunque la gran mayoría de los colorantes azo se hacen por diazotación y posterior copulación, como vimos en la sección anterior, hay otros métodos por los que pueden obtenerse. Uno de estos es utilizado en la producción de los colorantes azo-estilbeno llamados así pues todos contienen el grupo estilbeno:

[pic 1] (*)

En general el intermediario de partida para la síntesis de estos colorantes es el ácido 4nitrotolueno-2-sulfónico, un compuesto en el que el grupo metilo está activado por los otros dos grupos electronegativos. Calentando este compuesto con soda cáustica se produce la oxidación del grupo metilo a expensas del grupo nitro, obteniéndose un colorante amarillo que consiste en una mezcla de derivados del estilbeno conteniendo grupos azo y azo oxidados (o azoxi). A este procedimiento básico se le pueden introducir muchas variantes obteniéndose colorantes con diferentes propiedades según el fabricante que los produzca. Los colorantes de este grupo son aptos para la tintura del algodón y el rayón viscosa obteniéndose tonos brillantes y de buenas solideces a costos relativamente bajos.

3.1.3- Colorantes básicos

Como ya fue mencionado en el capítulo anterior, la industria de los colorantes sintéticos comenzó con el descubrimiento, en 1856, por William Perkins, de un colorante básico, la mauveina. Perkins, después de un intento fallido de preparar quinina por oxidación de alil-toluidina, procedió a oxidar una muestra de anilina cruda que contenía orto y para-toluidina como impurezas. Luego, de la mezcla de los productos resultantes, separó una pequeña cantidad de un colorante violáceo al que, años después, se le clasificó como perteneciente al grupo de las azinas y se le asignó la siguiente estructura:

[pic 2] 

(*) En todas las fórmulas se ha optado por la representación antigua o clásica del núcleo bencénico

En los años siguientes al descubrimiento de Perkins otros investigadores sintetizaron más colorantes básicos, la mayoría de ellos del grupo de los trifenilmetanos pero también pertenecientes a los grupos de las oxazinas, tiazinas, acridinas y xantanos. A continuación damos las estructuras de algunos de los colorantes más representativos de cada grupo:  

[pic 3] 

                                                 Verde Malaquita                                         Azul Meldola

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