Tintes neutros de antraquinona

Neutral Dyes

Los tintes neutros son aquellos que no cambian el pH de la solución en la que se disuelven. A menudo se utilizan para teñir fibras sintéticas, como el poliéster y el nailon, que no se ven afectadas por tintes ácidos o alcalinos.

Cuatro tipos de tintes neutros son: tintes dispersos, tintes de tina, pigmentos y tintes solubles en disolventes orgánicos.

Tabla de contenido

1. Tintes dispersos

Los tintes dispersos son tintes insolubles en agua que se utilizan para colorear fibras sintéticas, como poliéster, poliamida y acetato. Son especialmente útiles para teñir fibras de poliéster.

Los colorantes dispersos suelen ser compuestos de antraquinona con grupos hidroxi o amino como auxocromos. Estos compuestos se pueden utilizar para crear una amplia gama de colores, desde el rojo brillante hasta el azul. Se utilizan otras clases de tintes para tonos amarillos y naranjas.

La elección de sustituyentes en la molécula de tinte se puede adaptar a fibras específicas y colores deseados.

1.1. Tintes para fibras de poliéster

Los tintes de antraquinona se utilizan para colorear las fibras de poliéster. Hay cinco tipos principales de tintes de antraquinona, que se eligen en función de su afinidad por la fibra, su resistencia a la sublimación y su resistencia a la luz.

Los sustituyentes más grandes en las cadenas laterales tienden a aumentar la resistencia a la sublimación, pero disminuyen la afinidad del tinte. La posición y la naturaleza hidrofílica de los sustituyentes también afectan la afinidad. En algunos casos, las mezclas de tintes o contaminantes pueden mejorar la afinidad mediante efectos sinérgicos.

Los sustituyentes cargados negativamente, como ésteres carboxílicos, halógenos o grupos sulfona, pueden mejorar la resistencia a la luz.

Las 1-amino-4-hidroxiantraquinonas son conocidas por su buena resistencia a la luz y su afinidad por las fibras de poliéster, particularmente en la creación de tintes rojos brillantes. El brillo de estos tintes se puede mejorar aún más introduciendo grupos éter en posición orto con respecto a los grupos amino.

Los éteres alifáticos superan a los éteres aromáticos en términos de resistencia a la luz y presentan un tono algo más brillante pero también más amarillo. Los sustituyentes adicionales en las cadenas laterales pueden mejorar la resistencia a la sublimación.

Examples of 1-Amino-4-hydroxyanthraquinones Dyes
Ejemplos de colorantes de 1-amino-4-hidroxiantraquinonas

La resistencia a la luz típicamente pobre de las 1,4-diaminoantraquinonas se puede mejorar mediante la incorporación de sustituyentes cargados negativamente apropiados. Por ejemplo, el éster de 2-sulfofenilo es un tinte azul brillante resistente a la sublimación con un matiz rojizo y una resistencia a la luz encomiable.

La introducción de un grupo nitro en la posición 2 cambia el tono del tinte hacia un verde azulado al tiempo que mejora la resistencia a la sublimación y la decoloración.

La adición de átomos de cloro en la posición β mejora significativamente la resistencia a la luz con un impacto mínimo en las características básicas de sublimación.

Además, los grupos β-fenoxi en las posiciones 2,3 pueden cambiar el tono a un violeta brillante, algo rojizo, ofreciendo buena estabilidad contra la decoloración y la sublimación.

examples of 1,4-Diaminoanthraquinones Dyes
Ejemplos de colorantes de 1,4-diaminoantraquinonas

Las 4-amino-1-hidroxiantraquinonas N-sustituidas, que son alquil o arilaminohidroxiantraquinonas, son reconocidas por su afinidad y resistencia a la luz, lo que da como resultado tonos de violeta a azul.

Sin embargo, a menudo se quedan cortos en términos de solidez a la sublimación en comparación con sus homólogos tetrasustituidos. Los sustituyentes como ésteres carboxílicos, ésteres arilsulfónicos, amidas, hidroxietiléter y grupos metoxi en compuestos arilamino pueden mejorar la resistencia a la sublimación. Las mezclas óptimas pueden evitar una reducción de la afinidad.

Examples of N-Substituted 4-Amino-1-hydroxyanthraquinones dyes
Ejemplos de colorantes de 4-amino-1-hidroxiantraquinonas N-sustituidas

Finalmente, las diaminodihidroxiantraquinonas, derivadas de las α-diaminodihidroxiantraquinonas, son colorantes dispersos esenciales debido a su versatilidad de tono y afinidad. La adaptación de las propiedades del tinte se puede lograr mediante la introducción de sustituyentes estratégicos, la selección de la posición de los isómeros y la combinación.

El cambio batocrómico afecta el color, mejorando la resistencia a la luz en el orden de 13, 14, 12 y aumentando la afinidad de 12, 14, 13. Sin embargo, la resistencia a la sublimación sigue siendo moderada.

Diaminodihydroxyanthraquinones structures
Estructuras de diaminodihidroxiantraquinonas

Los derivados de halo, alcoxi, hidroxiarilo y fenilmercapto han ganado importancia comercial, y la sustitución adyacente al grupo amino produce tintes más brillantes y una mayor afinidad.

Por ejemplo, 15 es un ejemplo bien conocido de C.I. Azul disperso 56 y 16 es C.I. Azul disperso 73.

Examples of Diaminodihydroxyanthraquinones Dyes
Ejemplos de colorantes de diaminodihidroxiantraquinonas

Las nitroarilaminodihidroxiantraquinonas, reconocidas por sus tonos azul verdoso y su superior solidez a la luz y a la sublimación, experimentan mejoras en su afinidad tras la reducción.

Ejemplo: 17 representa un tinte de este tipo, caracterizado por su tonalidad azul.

Example of Nitroarylaminodihydroxyanthraquinones dyes

1.2. Tintes para ésteres de celulosa y fibras sintéticas de poliamida

Los tintes dispersos se desarrollaron por primera vez para teñir fibras de celulosa, pero su importancia ha disminuido desde el desarrollo de las fibras sintéticas. Las fibras de poliamida sintética se pueden teñir con tintes que se desarrollaron originalmente para fibras de acetato de celulosa, y se han tenido que desarrollar muy pocos tintes nuevos específicamente para fibras de poliamida.

Los tipos de tintes utilizados para las fibras de poliamida son similares a los utilizados para las fibras de poliéster, pero se eligen según criterios diferentes. Si bien la resistencia a la sublimación no es tan importante para las fibras de poliamida, la solidez al ozono, los gases de escape y el lavado sí lo es.

A diferencia de las fibras de poliéster, la sustitución de grupos amino, especialmente grupos alquilamino, en los tintes dispersos utilizados para las fibras de poliamida no reduce la resistencia a la luz.

Los derivados naranjas de la 1-aminoantraquinona no son muy importantes para teñir fibras de poliamida porque tienen un poder tintorial relativamente bajo. Por el contrario, los derivados de la 1-amino-4-hidroxiantraquinona son muy valiosos y producen tintes rojos brillantes.

Los colorantes más importantes de esta categoría se derivan de la 1,4-diaminoantraquinona, que ofrecen tonalidades que van del violeta al azul verdoso. La combinación de compuestos similares puede mejorar significativamente la afinidad.

Ejemplos de tintes en esta categoría incluyen:

  • Tinte 18: Un rojo brillante.
  • Tinte 19: C.I. Disperse Blue 14, utilizado en Celliton Fast Blue de BASF.
  • Tinte 20: Un azul brillante.
  • Tinte 21: C.I. Disperse Blue 31, utilizado en Celliton Blue 3 G de BASF.
  • Tinte 22: C.I. Disperse Blue 7, utilizado en Celliton Blue Green B de BASF.
examples of Dyes for Cellulose Ester and Synthetic Polyamide Fibers
Ejemplos de colorantes para ésteres de celulosa y fibras sintéticas de poliamida

1.3. Tintes de transferencia

La impresión por transferencia es un método de impresión sobre tejidos de poliéster que utiliza tintes dispersos. El tinte se aplica sobre papel de transferencia y luego la tela se presiona contra el papel a alta temperatura. El calor hace que el tinte se sublime o se convierta en gas y luego se difunda en las fibras de la tela.

Se han desarrollado tintes especialmente formulados para la impresión por transferencia, pero también se pueden utilizar tintes dispersos fácilmente disponibles. Ejemplos de tintes de transferencia incluyen:

  • Tinte 23 (C.I. Rojo disperso 60, [17418-58-5])
  • Tinte 24 (C.I. Azul disperso 26, [3860-63-7])
Examples of Transfer Dyes
Ejemplos de tintes de transferencia

1.4. Tintes para Algodón – Tejidos de Poliéster

Los tintes de antraquinona con un peso molecular moderado se pueden utilizar para imprimir y teñir directamente fibras de celulosa, como tejidos de algodón y poliéster que han sido pretratados con agua. La mayoría de estos tintes son tintes dispersos con excelente resistencia a la sublimación. Sin embargo, también se incluyen en este grupo los colorantes de tina de bajo peso molecular.

Estos tintes se aplican normalmente con disolventes miscibles en agua y de alto punto de ebullición, como glicoles y derivados de glicol, o ésteres de ácido bórico de compuestos con uno a seis grupos hidroxi. Primero, los tejidos se hinchan con agua y luego se tratan térmicamente a unos 200 °C para evaporar el agua y permitir que el tinte entre en la fibra a través de su fase de solución. Durante este proceso también se tiñe el componente de poliéster del tejido.

Ejemplos de tales tintes incluyen:

  • Compuesto 25 (tinte azul)
  • Compuesto 26 (tinte azul)
  • Compuesto 27 (tinte verde)

Los tintes dispersos reactivos también se pueden utilizar para lograr un teñido uniforme en tejidos de algodón y poliéster. Se han propuesto colorantes reactivos con fluorotriazina para esta aplicación específica.

Ejemplos de estos tintes incluyen:

  • Compuesto 28 (tinte azul)
  • Compuesto 29 (tinte rojo)
Examples of Dyes for Cotton – Polyester Fabrics
Ejemplos de Tintes para Algodón – Tejidos de Poliéster

2. Tintes solubles en solventes orgánicos

Los tintes de antraquinona con estructuras simples se utilizan para colorear sustancias como gasolina, aceite y plásticos. Por ejemplo, las bis(alquilamino)antraquinonas son muy solubles y pueden usarse para colorear la gasolina, mientras que la quinizarina y sus derivados se usan para marcar los aceites de calefacción. La adición de álcali puede cambiar el color de estos tintes.

Ejemplos de tales tintes incluyen:

  • Compuesto 30: tinte azul que se utiliza para colorear los hidrocarburos, incluida la gasolina.
  • Compuesto 31: Mezcla de tintes azules utilizados para colorear gasolina y aceites minerales.

Para teñir termoplásticos amorfos como polimetacrilato, poliestireno o policarbonato, se requieren tintes que puedan disolverse en el material y mantener la transparencia. Estos tintes también se pueden utilizar en combinación con sustancias como el dióxido de titanio para dar colores a las carrocerías de termoplásticos.

Inicialmente se utilizaron compuestos con estructuras relativamente simples, a menudo derivados de intermediarios existentes. Sin embargo, desde entonces están disponibles productos más nuevos diseñados para cumplir requisitos específicos.

Ejemplos de tales tintes incluyen:

  • Compuesto 32 (C.I. Solvent Red 111, [82-38-2])
  • Compuesto 33 (C.I. Solvent Red 52, [81-39-0])
  • Compuesto 34 (C.I. Solvente Violeta 13, [81-48-1])
  • Compuesto 35 (C.I. Solvent Green 3, [128-80-3])

Muchos derivados de amino e hidroxiantraquinona relativamente simples exhiben un alto grado de orden en sistemas cristalinos líquidos. Por lo tanto, son adecuados como tintes dicroicos para exhibiciones de invitados y anfitriones.

Examples of Dyes Soluble in Organic Solvents
Ejemplos de colorantes solubles en disolventes orgánicos

3. Tintes de tina

Los tintes al tina son una clase de tintes insolubles en agua que se utilizan para teñir el algodón y otras fibras de celulosa. Son conocidos por su excelente solidez del color, pero pueden ser costosos y tener una gama de colores limitada.

Los colorantes de tina se convierten en leucocompuestos solubles mediante agentes reductores en presencia de hidróxido de sodio. Estos leucocompuestos pueden luego penetrar las fibras de celulosa. Después de la reoxidación, el tinte insoluble se une fuertemente a la fibra.

Las acilaminoantraquinonas son el tipo más simple de tinte de tina. Se producen acilando aminoantraquinonas, típicamente con ácido benzoico o cloruro de benzoílo.

Estos tintes ofrecen buena afinidad por las fibras de celulosa, pero los tipos simples como las 1,4- (y 1,5-) dibenzoilaminoantraquinonas ya no son tan importantes.

Se pueden utilizar enlaces puente, como los ácidos oxálico o ftálico, para acoplar dos unidades de antraquinona, lo que da como resultado una variedad de colores.

examples of Acylaminoanthraquinones vat dyes
Ejemplos de colorantes de tina de acilaminoantraquinonas

Los antraquinonazoles presentan una buena solidez a la luz y se derivan del ácido 1-aminoantraquinona-2-carboxílico y de las 3-amino-2-hidroxi- (o -mercapto-) antraquinonas. Los derivados azules del ácido 1-amino-4-aroilaminoantraquinona-2-carboxílico destacan especialmente por su resistencia a las condiciones atmosféricas y al cloro.

examples of Anthraquinoneazoles vat dyes
Ejemplos de colorantes de tina con antraquinonazol

Las antrimides y otras antraquinonas unidas presentan principalmente derivados α,β entre las antrimides como colorantes de tina importantes. También se utilizan compuestos que unen dos moléculas de antraquinona a través de derivados funcionales del grupo 2-aldehído (o 2-carboxi). Estos tintes ofrecen buena solidez del color.

Examples of Anthrimides and other Linked Anthraquinones vat dyes
Ejemplos de colorantes de tina de antrimides y otras antraquinonas ligadas

Las antrimidas carbazoles se producen mediante el cierre del anillo de carbazol a partir de α,α-diantraquinonilaminas (antrimidas). Estos tintes ofrecen colores uniformes y muy rápidos como amarillo, naranja, marrón, gris y oliva para fibras de celulosa.

Sin embargo, en esta serie faltan tonos brillantes.

examples of Anthrimide Carbazoles vat dyes
Ejemplos de colorantes de tina de Antrimida Carbazoles

Las ftaloilacridonas proporcionan tonalidades que van del rojo al verde, dependiendo del sustituyente en la posición 2. Ofrecen una buena solidez a la luz pero una solidez al lavado algo peor.

Examples of Phthaloylacridones vat Dyes
Ejemplos de colorantes de tina de ftaloilacridonas

Los tintes de benzantrona se pueden dividir en dos grupos principales: tintes «verde imida» y tintes de las series violantrona e isoviolantrona. Los tintes verde imida exhiben colores apagados como verde oliva, oliva, caqui y gris, junto con una excelente resistencia a la luz y las condiciones atmosféricas. El color azul de la violantrona se puede transformar en un verde brillante con modificaciones específicas.

Las indantronas comprenden la indantrona azul, uno de los primeros tintes sintéticos de tina de la serie de antraquinonas. A pesar de su baja resistencia al cloro, sigue siendo esencial debido a su excelente solidez del color y sus colores vivos. La introducción de grupos hidroxi o amino puede cambiar el tono hacia el verde.

Los sistemas de anillos altamente condensados proporcionan valiosas adiciones a los colorantes de tina de antraquinona. Estos incluyen dibenzopirenoquinona, antantrona y pirantrona, que ofrecen tintes de tina de amarillo a rojo sin sustituyentes auxocrómicos adicionales. La halogenación puede mejorar su afinidad y alterar sus tonalidades. Algunos de estos derivados se pueden convertir aún más en compuestos similares a antrimidas.

Los tintes de tina son una clase importante de tintes que se utilizan en una variedad de aplicaciones. Son conocidos por su excelente solidez del color y durabilidad, pero pueden ser costosos y tener una gama de colores limitada.

4. Pigmentos de antraquinona

Muchos colorantes de tina también se pueden utilizar como pigmentos debido a su limitada solubilidad en sustancias orgánicas. Sin embargo, deben prepararse cuidadosamente para lograr un alto grado de pureza y características físicas específicas, como la estructura cristalina y la distribución del tamaño de las partículas.

La producción de pigmentos de antraquinona puede ser costosa, por lo que solo se utilizan en aplicaciones especializadas donde la solidez del color excepcional es crucial. Sólo unos pocos colorantes de tina cumplen estos estrictos requisitos.

La mayoría de los pigmentos pertenecen a la categoría de colorantes con sistemas de anillos policondensados, como las indantronas, antantronas, pirantronas, flavantronas y sus derivados halogenados, además de determinadas acilaminoantraquinonas.

Durante los últimos 25 años, se ha desarrollado una gama de colorantes de antraquinona especializados como pigmentos, incluidos derivados de antraquinona-azo, biantraquinonilo y antraquinonilaminotriazina.

Actualmente existe un interés limitado en las lacas coloreadas, especialmente las lacas de aluminio de hidroxiantraquinonas como la alizarina, la purpurina, la quinizarina y sus ácidos sulfónicos.

Ejemplos de tales pigmentos incluyen:

  • CI Pigmento Amarillo 108 (55)
  • CI Pigmento Azul 60 (56)
  • CI pigmento rojo 168 (57)
  • CI Pigmento Naranja 40 (58)
  • CI Pigmento Amarillo 24 (59)
  • pigmento amarillo (60)
  • CI Pigmento Rojo 177 (61)
  • pigmento amarillo (62)
  • Lago de Aluminio, C.I. Pigmento Violeta 5:1 (63)
Examples of anthraquinone Pigments
Ejemplos de pigmentos de antraquinona

Referencia