Corante Indigo - Indigo dye
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| Nomes | |
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Nome IUPAC preferido
[2 (2 ′) E ] - [2,2′-Biindolilideno] -3,3 ′ (1 H , 1 ′ H ) -diona |
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| Outros nomes
2,2'-Bis (2,3-dihidro-3- oxoindoliliden), Indigotina
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
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100,006,898 
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PubChem CID
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| Número RTECS | |
| UNII | |
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| C 16 H 10 N 2 O 2 | |
| Massa molar | 262,27 g / mol |
| Aparência | pó cristalino azul escuro |
| Densidade | 1,199 g / cm 3 |
| Ponto de fusão | 390 a 392 ° C (734 a 738 ° F; 663 a 665 K) |
| Ponto de ebulição | decompõe-se |
| 990 µg / L (a 25 ° C) | |
| Perigos | |
| 207-586-9 | |
| Frases R (desatualizado) | R36 / 37/38 |
| Frases S (desatualizado) | S26 - S36 |
| Compostos relacionados | |
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Compostos relacionados
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Indoxyl Tyrian roxo Indican |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |
O corante índigo é um composto orgânico com uma cor azul distinta . Historicamente, o índigo era um corante natural extraído das folhas de algumas plantas do gênero Indigofera , em particular Indigofera tinctoria ; As plantas Indigofera com corante eram comumente cultivadas e usadas em todo o mundo, na Ásia em particular, como uma cultura importante, com a produção de corante índigo economicamente importante devido à raridade anterior de alguns corantes azuis historicamente.
A maior parte do corante índigo produzido hoje é sintético , constituindo vários milhares de toneladas a cada ano. É mais comumente associado à produção de tecidos denim e jeans , onde suas propriedades permitem que efeitos como a lavagem com pedras e a lavagem com ácido sejam aplicados rapidamente.
Usos
O uso principal do índigo é como corante para fios de algodão, usado principalmente na produção de tecido denim adequado para jeans azul; em média, um par de jeans requer apenas 3 gramas (0,11 onças) a 12 gramas (0,42 onças) de corante. Quantidades menores são utilizadas no tingimento de lã e seda.
O índigo carmim , também conhecido como índigo, é um derivado do índigo que também é usado como corante. Cerca de 20 mil toneladas são produzidas anualmente, novamente principalmente para a produção de jeans. Também é usado como corante alimentar e está listado nos Estados Unidos como FD&C Blue No. 2.
Fontes
Fontes naturais
Uma variedade de plantas forneceram índigo ao longo da história, mas a maior parte do índigo natural foi obtida daquelas do gênero Indigofera , que são nativas dos trópicos, notadamente do subcontinente indiano. A principal espécie comercial de índigo na Ásia foi o índigo verdadeiro ( Indigofera tinctoria , também conhecido como I. sumatrana ). Uma alternativa comum usada em locais subtropicais relativamente mais frios, como as Ilhas Ryukyu do Japão e Taiwan, é Strobilanthes cusia .
Até a introdução das espécies Indigofera do sul, Polygonum tinctorum ( knotweed Dyer ) era o corante azul mais importante na Ásia Oriental; entretanto, a safra produziu menos corante do que a safra média de índigo, e foi rapidamente superada em termos de favorecimento pela planta Indigofera tinctoria, mais econômica . Na América Central e do Sul, a espécie cultivada é Indigofera suffruticosa , também conhecida como anil , e na Índia, uma espécie importante foi Indigofera arrecta , índigo natal. Na Europa, o Isatis tinctoria , comumente conhecido como woad , era usado para tingir tecidos de azul, contendo os mesmos compostos de tingimento do índigo, também conhecido como índigo.
Várias plantas contêm índigo, que, quando exposto a uma fonte oxidante como o oxigênio atmosférico, reage para produzir corante índigo; entretanto, as concentrações relativamente baixas de índigo nessas plantas tornam-nas difíceis de trabalhar, com a cor mais facilmente contaminada por outras substâncias corantes também presentes nessas plantas, normalmente levando a uma coloração esverdeada.
O precursor do índigo é o índico , um derivado incolor e solúvel em água do aminoácido triptofano . Indican hidrolisa prontamente para liberar β-D- glicose e indoxil . A oxidação por exposição ao ar converte indoxil em indigotina, o produto químico azul insolúvel que é o ponto final do corante índigo. O Indican foi obtido a partir do processamento das folhas da planta, que contêm até 0,2–0,8% desse composto. As folhas foram embebidas em água e fermentadas para converter o glicosídeo índico presente na planta no corante azul indigotina . Eles precipitam da solução de folhas fermentadas quando misturados com uma base forte como a soda cáustica , pressionados em bolos, secos e em pó. O pó foi então misturado com várias outras substâncias para produzir diferentes tons de azul e roxo.
Fontes naturais de índigo também incluem moluscos; o caracol marinho Murex produz uma mistura de índigo e 6,6'-dibromoindigo (vermelho), que juntos produzem uma gama de tons de roxo conhecido como roxo de Tyr . A exposição à luz durante parte do processo de tingimento pode converter o dibromoíndigo em índigo, resultando em tons de azul conhecidos como azul royal, roxo jacinto ou tekhelet .
Síntese química
Dada sua importância econômica, o índigo foi preparado por vários métodos. A síntese do índigo Baeyer-Drewson data de 1882. Envolve uma condensação aldólica de o-nitrobenzaldeído com acetona, seguida pela ciclização e dimerização oxidativa em índigo. Esta rota é altamente útil para a obtenção de índigo e muitos de seus derivados em escala de laboratório, mas se mostrou impraticável para síntese em escala industrial. Johannes Pfleger e Karl Heumann ( de ) eventualmente surgiram com a síntese da produção em massa industrial.
A primeira via comercialmente prática de produção de índigo é creditada a Pfleger em 1901. Nesse processo, a N- fenilglicina é tratada com uma mistura fundida de hidróxido de sódio , hidróxido de potássio e sodamida . Este fundido altamente sensível produz indoxil , que é subsequentemente oxidado no ar para formar índigo. Variações desse método ainda são usadas hoje. Uma rota alternativa e também viável para o índigo é creditada a Heumann em 1897. Ela envolve o aquecimento de N- (2-carboxifenil) glicina a 200 ° C (392 ° F) em uma atmosfera inerte com hidróxido de sódio. O processo é mais fácil do que o método Pfleger, mas os precursores são mais caros. É gerado ácido indoxil-2-carboxílico. Este material descarboxila prontamente para dar indoxil, que oxida no ar para formar índigo. A preparação do corante índigo é praticada nas aulas de laboratório da faculdade de acordo com a rota Baeyer-Drewsen original.
História do índigo
O mais antigo tecido tingido de índigo conhecido, datado de 6.000 anos atrás, foi descoberto em Huaca Prieta , no Peru. Muitos países asiáticos, como Índia , Japão e nações do sudeste asiático , usam o índigo como corante (principalmente o corante de seda ) há séculos. O corante também era conhecido por civilizações antigas na Mesopotâmia , Egito , Grã-Bretanha , Mesoamérica , Peru , Irã e África Ocidental . O índigo também foi cultivado na Índia, que também foi o primeiro grande centro de produção e processamento. A espécie I. tinctoria foi domesticada na Índia. O índigo, usado como corante, chegou aos gregos e romanos , onde foi avaliado como um produto de luxo.
A Índia foi o principal fornecedor de índigo para a Europa já na era greco-romana. A associação da Índia com o índigo é refletida na palavra grega para o corante, indikón (Ἰνδικόν, indiano). Os romanos latinizaram o termo para indicum , que passou para o dialeto italiano e eventualmente para o inglês como a palavra índigo.
Na Mesopotâmia, uma tabuinha cuneiforme neobabilônica do século 7 aC fornece uma receita para o tingimento de lã, onde a lã de lápis-lazúli ( uqnatu ) é produzida por imersão repetida e arejamento do tecido. O índigo provavelmente foi importado da Índia. Os romanos usavam o índigo como pigmento para pintura e para fins medicinais e cosméticos. Era um artigo de luxo importado da Índia para o Mediterrâneo por mercadores árabes.
O índigo continuou sendo uma mercadoria rara na Europa durante a Idade Média. Em vez disso, foi usado um corante quimicamente idêntico derivado da planta woad ( Isatis tinctoria ) . No final do século XV, o explorador português Vasco da Gama descobriu uma rota marítima para a Índia. Isso levou ao estabelecimento de comércio direto com a Índia, as Ilhas das Especiarias , a China e o Japão. Os importadores agora podiam evitar as pesadas tarifas impostas pelos intermediários persas , levantinos e gregos e as longas e perigosas rotas terrestres que antes eram usadas. Consequentemente, a importação e o uso de índigo na Europa aumentaram significativamente. Muito índigo europeu da Ásia chegou através de portos em Portugal, Holanda e Inglaterra. Muitas plantações de índigo foram estabelecidas por potências europeias em climas tropicais. A Espanha importou o corante de suas colônias na América Central e do Sul, e foi uma safra importante no Haiti e na Jamaica, com muito ou todo o trabalho realizado por escravos africanos e afro-americanos. Na era colonial espanhola, a produção intensiva de índigo para o mercado mundial na região do moderno El Salvador gerava condições tão prejudiciais à saúde que a população indígena local, forçada a trabalhar em condições pestilentas, foi dizimada. As plantações de índigo também prosperaram nas Ilhas Virgens . No entanto, a França e a Alemanha proibiram o índigo importado no século 16 para proteger a indústria local de corante woad.
Indigo foi a base de tradições têxteis centenárias em toda a África Ocidental. Dos nômades tuaregues do Saara aos Camarões , roupas tingidas de índigo significavam riqueza. As mulheres tingiam o tecido na maioria das áreas, sendo os iorubás da Nigéria e os mandinkas do Mali particularmente conhecidos por sua perícia. Entre os tintureiros hauçás , trabalhar em tinturas comunitárias era a base da riqueza da antiga cidade de Kano , e eles ainda podem ser vistos exercendo seu comércio hoje nas mesmas covas.
No Japão, o índigo tornou-se especialmente importante durante o período Edo . Isso se deveu a uma crescente indústria têxtil e porque os plebeus foram proibidos de usar seda, levando ao crescente cultivo de algodão e, conseqüentemente, de índigo - uma das poucas substâncias que podem tingi-lo.
Newton usou "índigo" para descrever uma das duas novas cores primárias que ele adicionou às cinco que ele havia originalmente nomeado, em seu relato revisado do arco-íris em Lectiones Opticae de 1675.
Na América do Norte, o índigo foi introduzido na Carolina do Sul colonial por Eliza Lucas , onde se tornou a segunda cultura comercial mais importante da colônia (depois do arroz). Como principal safra de exportação, o índigo apoiava a escravidão nas plantações ali. Nas edições de maio e junho de 1755 da The Gentleman's Magazine , apareceu um relato detalhado do cultivo do índigo, acompanhado de desenhos do equipamento necessário e um orçamento prospectivo para iniciar tal operação, de autoria do fazendeiro da Carolina do Sul Charles Woodmason . Mais tarde, apareceu como um livro. Em 1775, a produção de índigo na Carolina do Sul ultrapassava 1.222.000 libras. Quando Benjamin Franklin navegou para a França em novembro de 1776 para obter o apoio da França para a Guerra Revolucionária Americana , 35 barris de índigo estavam a bordo da Reprisal , cuja venda ajudaria a financiar o esforço de guerra. Na América do Norte colonial, três espécies comercialmente importantes são encontradas: a nativa I. caroliniana e as introduzidas I. tinctoria e I. suffruticosa .
Por causa de seu alto valor como mercadoria comercial, o índigo costumava ser chamado de ouro azul.
Os camponeses de Bengala se revoltaram contra o tratamento injusto dos comerciantes / fazendeiros da Companhia das Índias Orientais no que ficou conhecido como a revolta dos Índigos em 1859, durante o Raj britânico da Índia . A peça Nil Darpan de Dinabandhu Mitra é baseada na escravidão e no cultivo forçado do índigo.
A demanda por índigo no século 19 é indicada pelo fato de que, em 1897, 7.000 km 2 (2.700 sq mi) eram dedicados ao cultivo de plantas produtoras de indianos, principalmente na Índia. Em comparação, o país de Luxemburgo tem 2.586 km 2 (998 sq mi).
Desenvolvimento sintético
Em 1865, o químico alemão Adolf von Baeyer começou a trabalhar na síntese do índigo. Ele descreveu sua primeira síntese do índigo em 1878 (a partir da isatina ) e uma segunda síntese em 1880 (a partir do 2-nitrobenzaldeído ). (Só em 1883 Baeyer finalmente determinou a estrutura do índigo.) A síntese do índigo permaneceu impraticável, então a busca por materiais de partida alternativos na Badische Anilin- und Soda-Fabrik (BASF) e na Hoechst continuou. Johannes Pfleger e Karl Heumann finalmente surgiram com a síntese da produção em massa industrial.
A síntese de N- (2-carboxifenil) glicina a partir da anilina de fácil obtenção proporcionou uma nova e economicamente atrativa rota. A BASF desenvolveu um processo de fabricação comercialmente viável que estava em uso em 1897, quando 19.000 toneladas de índigo eram produzidas de fontes vegetais. Isso havia caído para 1.000 toneladas em 1914 e continuou a diminuir. Em 2011, 50.000 toneladas de índigo sintético estavam sendo produzidas em todo o mundo.
Tecnologia de tingimento
Índigo branco
O índigo é um corante desafiador porque não é solúvel em água. Para ser dissolvido, ele deve sofrer uma mudança química ( redução ). A redução converte o índigo em "índigo branco" ( leuco- índigo). Quando um tecido submerso é removido do banho de tingimento, o índigo branco rapidamente se combina com o oxigênio do ar e reverte para o índigo insolúvel e intensamente colorido. Quando ele se tornou amplamente disponível na Europa no século 16, os tintureiros e impressores europeus lutaram com o índigo por causa dessa propriedade distinta. Também exigia várias manipulações químicas, algumas envolvendo materiais tóxicos, e tinha muitas oportunidades de ferir os trabalhadores. No século 19, o poeta inglês William Wordsworth se referiu à situação dos trabalhadores da tintura índigo de sua cidade natal, Cockermouth, em seu poema autobiográfico The Prelude . Falando de suas péssimas condições de trabalho e da empatia que sentia por eles, ele escreveu:
- Sem dúvida, eu deveria ter feito uma causa comum
- Com alguns que morreram; por acaso também morreu
- Uma oferta pobre, equivocada e confusa
- Desconhecido para aquelas almas nuas de azul miller
Um processo pré-industrial para a produção de índigo branco, usado na Europa, era dissolver o índigo na urina velha, que contém amônia. Um agente redutor mais conveniente é o zinco. Um outro método de pré-industrial, utilizada no Japão, foi para dissolver o índigo numa cuba aquecida no qual uma cultura de termófilas , anaeróbias bactérias foi mantida. Algumas espécies dessas bactérias geram hidrogênio como um produto metabólico, que converte o índigo insolúvel em branco de índigo solúvel. O pano tingido em tal cuba era decorado com as técnicas de shibori (tie-dye), kasuri , katazome e tsutsugaki . Exemplos de roupas e faixas tingidas com essas técnicas podem ser vistos nas obras de Hokusai e outros artistas.
Impressão direta
Dois métodos diferentes para a aplicação direta de índigo foram desenvolvidos na Inglaterra no século 18 e permaneceram em uso até o século 19. O primeiro método, conhecido como 'lápis azul' porque era mais frequentemente aplicado a lápis ou pincel, poderia ser usado para obter tons escuros. Trissulfeto de arsênico e um espessante foram adicionados ao tanque de índigo. O composto de arsênico atrasou a oxidação do índigo por tempo suficiente para pintar a tinta nos tecidos.
O segundo método era conhecido como "azul da China" devido à sua semelhança com a porcelana chinesa azul e branca. Em vez de usar uma solução de índigo diretamente, o processo envolvia imprimir a forma insolúvel de índigo no tecido. O índigo foi então reduzido em uma seqüência de banhos de sulfato de ferro (II) , com oxidação pelo ar entre cada imersão. O processo China blue pode fazer desenhos nítidos, mas não pode produzir os tons escuros possíveis com o método do lápis azul.
Por volta de 1880, o 'processo da glicose' foi desenvolvido. Ele finalmente permitiu a impressão direta de índigo em tecido e poderia produzir impressões de índigo escuro baratas, inatingíveis com o método azul da China.
Desde 2004, o índigo liofilizado , ou índigo instantâneo, tornou-se disponível. Neste método, o índigo já foi reduzido e, em seguida, liofilizado em um cristal. Os cristais são adicionados à água morna para criar o pote de tinta. Como em uma panela de corante índigo padrão, deve-se tomar cuidado para evitar misturar com oxigênio. O índigo liofilizado é simples de usar e os cristais podem ser armazenados indefinidamente, desde que não sejam expostos à umidade.
Propriedades quimicas
O corante índigo é um pó cristalino azul escuro que sublima a 390–392 ° C (734–738 ° F). É insolúvel em água, álcool ou éter , mas solúvel em DMSO , clorofórmio , nitrobenzeno e ácido sulfúrico concentrado . A fórmula química do índigo é C 16 H 10 N 2 O 2 .
A molécula absorve luz na parte laranja do espectro (λ max = 613 nm). O composto deve sua cor profunda à conjugação das ligações duplas , ou seja, as ligações duplas dentro da molécula são adjacentes e a molécula é plana. No branco índigo, a conjugação é interrompida porque a molécula não é plana.
Derivados de índigo
Os anéis de benzeno no índigo podem ser modificados para dar uma variedade de corantes relacionados. O tioíndigo , onde os dois grupos NH são substituídos por átomos de S, é vermelho escuro. O roxo de Tyr é um corante roxo opaco secretado por um caracol comum do Mediterrâneo. Foi muito valorizado na antiguidade. Em 1909, sua estrutura era de 6,6'-dibromoindigo (vermelho). 6-bromoindigo (roxo) também é um componente. Nunca foi produzido em uma base comercial. O azul de Ciba relacionado (5,7,5 ′, 7′-tetrabromoindigo) é, no entanto, de valor comercial.
Indigo e seus derivados apresentando ligações de hidrogênio intra e intermoleculares têm solubilidade muito baixa em solventes orgânicos. Eles podem ser tornados solúveis usando grupos de proteção transitórios , como o grupo tBOC , que suprime a ligação intermolecular. O aquecimento do tBOC índigo resulta em desproteção térmica eficiente e regeneração do pigmento ligado a H.
O tratamento com ácido sulfúrico converte o índigo em um derivado azul-esverdeado chamado índigo carmim (índigo sulfonado). Ele foi disponibilizado em meados do século XVIII. É usado como corante para alimentos, produtos farmacêuticos e cosméticos.
Indigo como um semicondutor orgânico
Indigo e alguns de seus derivados são conhecidos por serem semicondutores orgânicos ambipolares quando depositados como filmes finos por evaporação a vácuo.
Segurança e meio ambiente
O índigo tem baixa toxicidade oral, com DL 50 de 5000 mg / kg em mamíferos. Em 2009, grandes derramamentos de tinturas azuis foram relatados a jusante de um fabricante de jeans no Lesoto .
Verificou-se que o composto atua como um agonista do receptor de hidrocarboneto aril .
Referências
Leitura adicional
- Balfour-Paul, Jenny (2016). Indigo: múmias egípcias para calças de ganga . Londres: British Museum Press. pp. 264 páginas. ISBN 978-0-7141-1776-8.
- Ferreira, ESB; Hulme AN ; McNab H .; Quye A. (2004). "Os constituintes naturais das tintas têxteis históricas" (PDF) . Revisões da Sociedade Química . 33 (6): 329–36. doi : 10.1039 / b305697j . PMID 15280965 .
- Sequin-Frey, Margareta (1981). "A química das tinturas vegetais e animais" (PDF) . Journal of Chemical Education . 58 (4): 301. Bibcode : 1981JChEd..58..301S . doi : 10.1021 / ed058p301 .