Индигал — природный краситель¶

Индигал (индиготин, 2,2′-бисиндолил) — органическое соединение класса индолов, тёмно-синий кристаллический порошок, важнейший природный краситель синего цвета. Входит в состав индиго — пигмента, который с древности получали из растений рода индигофера и некоторых других видов, а с конца XIX века производят синтетически. Индигал нерастворим в воде, но восстанавливается в щелочной среде до растворимого лейко-соединения (индиго белого), которое при окислении на воздухе вновь переходит в нерастворимую синюю форму — именно на этом основано крашение тканей.

¶Химические свойства и строение

Молекулярная формула индигала — C₁₆H₁₀N₂O₂, молярная масса около 262,27 г/моль. Молекула состоит из двух индольных ядер, соединённых одинарной связью между вторыми атомами углерода; каждое ядро несёт карбонильную группу при третьем атоме. Такое строение обеспечивает развитую систему сопряжённых связей, которая и обусловливает интенсивный синий цвет.

Основные характеристики:

Индигал проявляет свойства слабого основания и слабой кислоты, образует комплексы с металлами. При восстановлении (например, дитионитом натрия в щелочной среде) превращается в лейкоиндиго — жёлто-зелёный раствор, легко проникающий в волокна. При сульфировании получают индигокармин — водорастворимый краситель, применяемый в том числе как пищевая добавка E132.

¶История

Синее крашение известно с глубокой древности. В Индии индиго получали из растения Indigofera tinctoria не позднее II тысячелетия до н. э.; отсюда и происходит название «индигал» (от лат. indicum — «индийский»). В Египте синие ткани найдены в гробницах, датируемых примерно 2500 годом до н. э. В Европе с античности использовали вайду красильную (Isatis tinctoria), содержащую то же вещество в меньших количествах.

В XVII–XVIII веках индийское индиго вытеснило вайду, став важным предметом колониальной торговли. В 1870-х годах Адольф фон Байер установил строение индигала и осуществил его первый синтез. В 1897 году компания BASF наладила промышленное производство синтетического индиго, что обрушило рынок натурального сырья. В 1920-х годах разработаны экономичные методы синтеза, и с тех пор почти весь индигал производится химически.

¶Получение

Из природного сырья. Листья растений замачивают в воде, где под действием ферментов гликозид индикан гидролизуется с выделением индоксила; при аэрации индоксил окисляется и выпадает в осадок синий индигал, который фильтруют и прессуют в виде кусков.

Синтетически. Основные промышленные маршруты:

• синтез Хеймана из антраниловой кислоты через фенилглицин-ортокарбоновую кислоту;
• метод BASF на основе анилина и формальдегида с последующими превращениями;
• современные каталитические процессы, обеспечивающие высокий выход и чистоту.

Мировое производство синтетического индигала измеряется десятками тысяч тонн в год.

¶Применение

Главная сфера — крашение джинсовой ткани: значительная часть мирового индигала расходуется на окраску денима в характерный синий цвет. Краситель применяют также для шерсти, шёлка и хлопка, в производстве чернил и пигментов для живописи. Индигокармин используется как пищевой краситель и как реагент в аналитической химии (например, в редокс-титровании).

¶Крашение и технология

Классический способ — кубовое крашение. Индигал восстанавливают в щелочном растворе до растворимого лейко-соединения, погружают ткань, затем вынимают её: на воздухе лейкоиндиго окисляется и синеет прямо на волокне. Многократное повторение цикла даёт более насыщенный тон. Именно поэтому джинсовая ткань окрашена по поверхности, а не по всей толщине нити, и со временем выцветает.

¶Значение и особенности

Индигал — одно из первых крупнотоннажных синтетических органических производств, ставшее вехой в истории химической промышленности и примером замещения природного сырья. Он остаётся эталонным синим красителем благодаря устойчивости цвета и простоте технологии. В аналитической практике реакция окисления-восстановления индигала служит наглядной моделью редокс-процессов.