染料化学习题答案

染料化学习题答案

第一章染料概述

一．染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。成为染料需要具备以下两个条件：（1）可溶于水，或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力。（2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢度。

二．纺织纤维按其来源可以分为3类，植物纤维，动物纤维，合成纤维；对于植物纤维，如棉，麻可用直接染料，活性染料，还原染料，不溶性偶氮染料，硫化染料，缩聚染料进行染色。对于动物纤维，如羊毛，蚕丝可以用酸性染料，中性染料，媒染染料，活性染料进行着色。合成纤维，常见的有涤纶，锦纶，腈纶，涤纶可以用分散染料染色，锦纶可以用酸性染料染色，腈纶可以用阳离子染料染色。

第二章中料及其合成途径

二．合成染料中料中常用的重要的亲电取代反应有磺化、硝化、卤化，烷化，芳化。

1)磺化反应的作用即是在有机化合物分子中引入磺酸基。

磺化目的：

1．通过引入磺酸基赋予染料水溶性。

2．染料分子中的磺酸基能和蛋白质纤维上的－NH3+生成盐键结合而赋予染料对纤维的亲和力。

3．通过亲核置换，将引入的磺酸基置换成其他基团，如－OH、－NH2、－Cl、－NO2、－CN等，从而制备酚、胺、腈、卤代物、硝基化合物等一系列中间体。在染料中间体合成中主要是－SO3Na经碱熔成－ONa的反应。

2）硝化反应的作用即是在有机化合物分子中引入硝基。

硝化目的：

1．作为制取氨基化合物的一条重要途径。

NO 2[H]

H NH 2

NO 2

Zn NH NH

+

NH 2

NH 2

2．硝基是一个重要的发色团，利用它的极性，加深染料颜色。

3．利用硝基的吸电子性，使芳环的其他取代基活化，易于发生亲核置换反应。

3）卤化反应的作用即在有机化合物分子中引入了卤素 卤化目的：

1．可改善染色性能，提高染料的染色牢度。如四溴靛蓝的牢度比靛蓝好，颜色更加鲜艳，牢度好。

2．通过卤基（主要是－Cl 、－Br ）水解、醇解和氨化引入其他基团，主要是－OH 、－OR 和－NH 2

3．通过卤基，进行成环缩合反应，进一步合成染料 4）烷化的作用即在有机化合物分子中引入了烷基或芳基。 烷基化目的：

1．在染料分子中引入烷基和芳基后，可改善染料的各项坚牢度和溶解性能； 2．在芳胺的氨基和酚羟基上引入烷基和芳基可改变染料的颜色和色光； 3．可克服某些含氨基、酚羟基染料遇酸、碱变色的缺点。

三．合成染料主要是由为数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）

作为基本原料而制得的。常用的中间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，萘酚，苯磺酸，萘磺酸等

四．萘的磺化随磺化条件，特别是随温度的不同得到不同的磺化产物。低温

（<60℃）磺化时，由于α位上的反应速率比β位高，主要产物为α取代物。随着温度的提高（165℃）和时间的推移，α位上的磺酸基会发生转位生成β-萘磺酸。（一）萘环上引入羟基的方法有（1）酸基碱熔反应：萘磺酸在高温下（300℃）与氢氧化钠或氢氧化钾共熔时磺酸基转变成羟基

ONa

SO 3H

NaOH 270℃

H

+

OH

。

（2）羟基置换卤素反应：

Ar-Cl

＋2NaOH

＋ H 2O

Ar-OH

NO

NO 2

Cl

NO NO 2

ONa

2

2

（3）羟基置换氨基反应：

NH 2

OH

15－20％H 2SO 4

200℃

（二）在萘环上引入氨基的反应，主要是硝基还原和氨解反应，（1）硝基

的还原，如

NO 2

SO 3H

SO 3H

NH

2

H 2 /Pt 或 Fe ＋HCl

。（2）氨解

反应如

OH

NH 2

3

五．蒽醌上引入羟基的常用的方法是酸基碱熔法，如

O

SO 3H

NaOH O

O ONa H

O

O

OH

蒽醌上引入氨基最常用的方法是氨解法：如β-氨基蒽醌

NH 3NH 3Cat O

O

SO 3H

O

O Cl

O

O NH 2

O

O NH 2

第三章 重氮化偶合反应

一．重氮化反应机理：色基和盐酸与亚硝酸钠的反应称为重氮化反应。对于重

氮化反应本身来说，溶液中具有一定的质子浓度是一个必要的条件,反应中，首先是盐酸与亚硝酸钠作用生成亚硝酸，在酸性介质中亚硝酸与酸反应生成亚硝化试剂，反应如下：

NaNO 2+HCl →HNO 2+NaCl HNO 2 + H +→ H 2NO 2+ H 2NO 2+ + Cl -→ H 2O + NOCl H 2NO 2+ +NO 2- → N 2O 3+H 2O,

其中亚硝酸阳离子,亚硝酰氯,亚硝酸酐都是亚硝化试剂.色基的重氮化反应是以亚硝化试剂作为进攻试剂的亲电反应,色基在盐酸的作用下生成色基的盐酸盐而溶于水,由于色基的盐酸盐的氨基氮上带正电荷,具有强的亲电能力的亚硝化试剂不能进攻,所以只有解析出游离胺才能使重氮化反应正常进行.重氮化反应如下:

Ar-NH 2 N-亚硝化

Ar －NH 2－NO

－H （ArNH －NO ）

（ArN ＝NOH ）

Ar －N ＝

＋H

＋

－H 2O 迅速

在稀酸（[H]<0.5M ）条件下，重氮化反应的各种反应历程，按现有的研究结果，可归纳如下式，式中X 代表Cl 或Br 。

HNO 22O ＋

NH 2－NO

－H ＋

（ArNH －NO ）

ArN ＝NOH ）

Ar －N ＝N （＋H ＋

2Ar －N ＝N

）

二.重氮化反应影响因素： 1．酸的用量和浓度：

要使反应顺利进行，酸必须过量。酸的用量取决于芳伯胺的碱性，碱性越弱，

过量越多。酸的浓度影响下列反应：

Ar-NH 2 + H 3+Ar-NH 3+ H 2O HNO 2 + H 2O

H 3O + NO 2－