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靛藍(lán)染料外觀為藍(lán)色粉末或顆粒，無(wú)嗅，微溶于水、乙醇、甘油和丙二醇，不溶于油脂，耐熱性、耐酸堿性、耐氧化性較差。靛藍(lán)染料是最古老的紡織品染料之一，具有易著色、色調(diào)獨(dú)特等特點(diǎn)，在織物染色、食品染料、有機(jī)顏料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
靛藍(lán)染料主要用于棉紗、棉布、羊毛、絲綢、地毯等產(chǎn)品的染色，我國(guó)是全球紡織大國(guó)，靛藍(lán)染料市場(chǎng)需求量龐大。2021年，我國(guó)靛藍(lán)染料銷量約為46.3萬(wàn)噸，約占全球銷量的55.2%。此外印度作為全球牛仔布生產(chǎn)大國(guó)，靛藍(lán)染料市場(chǎng)需求量、銷量也處于全球領(lǐng)先水平。
靛藍(lán)染色風(fēng)靡數(shù)千年
早在公元前3000年前，心靈手巧的古埃及人就把白色的木乃伊亞麻裹尸布染上藍(lán)色的邊。從此靛藍(lán)風(fēng)靡?guī)浊辏瑥臍W洲、美國(guó)到中亞、印度，深深淺淺的靛藍(lán)點(diǎn)綴了世界。20世紀(jì)早期，德國(guó)化學(xué)公司BASE研制出合成靛藍(lán)，使得天然染料的前途暗淡。但是近年來(lái)隨著自然風(fēng)的流行，用天然靛藍(lán)染色的衣服走上了巴黎的T型臺(tái)。
現(xiàn)在彩色衣服對(duì)我們來(lái)說(shuō)是理所當(dāng)然的，但直到19世紀(jì)中期，所有的染料都來(lái)自天然世界，提取非常不易。在大自然提供的所有染料中，不管是來(lái)自植物、昆蟲還是貝類，靛藍(lán)也許是其中最獨(dú)特的。
很多種植物都是黃色染料，而紅色也可以來(lái)自植物，比如茜草和巴戟天，還可來(lái)自動(dòng)物比如胭脂蟲、紫膠和介殼蟲。但是在這個(gè)世界上，藍(lán)色染料的唯一天然來(lái)源只有靛藍(lán)植物，它帶給我們從天空的淺藍(lán)到午夜的深藍(lán)的所有藍(lán)色系染料。與其他染料混合，靛藍(lán)還可以染出綠色、紫色和黑色。
在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)里，人類對(duì)靛藍(lán)的需求是無(wú)止境的，尤其在西方，農(nóng)民和屠夫的工作服，荷蘭人的褲子，警察、軍隊(duì)和醫(yī)院工作人員的服裝，都需要靛藍(lán)。另一方面，靛藍(lán)還可以制造出貴族氣質(zhì)的“皇家藍(lán)”。在亞洲、非洲和美洲，靛藍(lán)同樣得到上層社會(huì)和底層人民的喜愛(ài)，既常見(jiàn)于日常生活又用于染制禮儀中的服裝和織物。即使在20世紀(jì)，有機(jī)靛藍(lán)染料還是大宗貿(mào)易的商品。
因此，靛藍(lán)染色的服飾足可以寫成一部豐富的社會(huì)史，而牛仔褲是其中不可或缺的一筆。阿爾泰山北麓出土的帕茲雷克地毯殘片，制作于公元前4世紀(jì)，在這片最古老的栽絨地毯上，我們可以看到最早穿靛藍(lán)褲子的人。在中世紀(jì)的熱那亞，水手們穿藍(lán)色的被稱為“gene fustian”的褲子，這就是牛仔褲“jeans”這個(gè)詞的起源。
早期牛仔褲完全用天然靛藍(lán)染色，因?yàn)橹挥械逅{(lán)染料那獨(dú)特的成分才能產(chǎn)生純粹的顏色和合人心意的褪色效果。靛藍(lán)分子不是通過(guò)化學(xué)變化與織物纖維結(jié)合在一起，而是存在構(gòu)成纖維的纖維素鏈條上，所以它的藍(lán)色雖然永不消失，但摩擦之后容易發(fā)生變化，可以得到各種出人意料的褪色效果。今天，靛藍(lán)斜紋牛仔褲已經(jīng)完全被主流時(shí)尚所接受，全球每年牛仔褲的總產(chǎn)量超過(guò)了10億條。
合成靛藍(lán)
1905年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授給德國(guó)化學(xué)家拜耳 (Adolf von Baeyer) ,表彰他在合成靛藍(lán)以及氫化芳烴等方面所作的杰出貢獻(xiàn) 。不過(guò)在拜耳研究靛藍(lán)之前 ,人們已經(jīng)測(cè)定了它的實(shí)驗(yàn)式 :C 8 H5NO及分子式 :C16 H10N2O2 。并且發(fā)現(xiàn)靛藍(lán)用苛性鉀低溫熔融時(shí)可以生成鄰氨基苯甲酸 ;高溫熔融得苯胺 ;用硝酸或三氧化鉻氧化時(shí)得到靛紅 。但囿于當(dāng)時(shí)對(duì)分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)正處在萌芽期 ,所以也就無(wú)法推測(cè)出靛藍(lán)結(jié)構(gòu)了。
1865 年凱庫(kù)勒提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu) ,也就是同一年拜耳開展了靛藍(lán)研究 ,他首先認(rèn)為靛藍(lán)是一種含氧化合物 ,因而可能是某種 “ 母體”物質(zhì)的氧化產(chǎn)物。這種母體在某種程度上與苯胺相似 ,拜耳命名為吲哚 ( Indole) ,它的氧化產(chǎn)物應(yīng)該是吲哚酚 ;更高一級(jí)的氧化產(chǎn)物則是吲哚醌 ,即結(jié)晶呈紅色的靛紅。
吲哚酚和苯酚之間雖然有許多不同 ,但都是母體上的一個(gè)氫原子被羥基取代的產(chǎn)物 ,所以拜耳也希望能按照苯酚可以被還原成苯那樣從吲哚酚制出吲哚 ,但由于吲哚酚很容易發(fā)生樹脂化 ,以至工作半年多之后 ,仍然得不到期望的結(jié)果。
當(dāng)拜耳把實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到的困難情況說(shuō)給正在講授化學(xué)工藝課程的同事 Stahlschmidt 時(shí) ,卻從他那里得到一個(gè)重要信息 ,這就是過(guò)去一直用做油漆填料的鋅粉 ,已經(jīng)有人把它作為工業(yè)上的還原劑。
于是拜耳立即把它用在吲哚酚的還原上 ,盡管又經(jīng)過(guò)多次反復(fù)摸索 ,但仍得不到結(jié)果 ,在萬(wàn)般無(wú)奈的情況下 ,試著把二者一起放在燃燒管中加熱 ,意想不到的是在燃燒管被加熱到赤熱時(shí) ,真的獲得了吲哚 (1866 年) 。
拜耳所以能長(zhǎng)期系統(tǒng)地堅(jiān)持著靛藍(lán)結(jié)構(gòu)與合成方法的研究 ,應(yīng)當(dāng)歸功于他偶然地發(fā)現(xiàn)了重要的鋅粉還原法 ,從而得到靛藍(lán)的母體。當(dāng)他的學(xué)生 C. Graebe 把這種方法應(yīng)用到紅色植物染料 — — —茜素的研究上后 ,不但確定了它的化學(xué)骨架 ,而且很快把茜素的實(shí)驗(yàn)室制法擴(kuò)大到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)上(1871 年) 。這一成功不僅刺激了染料制造業(yè)者 ,也促進(jìn)了拜耳研究靛藍(lán)的決心。1870 年拜耳和他的學(xué)生一起把靛紅用三氯化磷處理后生成的產(chǎn)物再以鋅粉2鹽酸還原時(shí)得到了靛藍(lán) ,這使拜耳第一次看到了人造靛藍(lán)的曙光 ,這時(shí)所用的靛紅 ,雖然還是來(lái)自靛藍(lán)植物 ,但到1878 年拜耳已經(jīng)能由苯乙酸來(lái)制取了。
1879 年拜耳進(jìn)一步發(fā)現(xiàn) ,如果將鄰硝基肉桂酸的溴化物與堿共煮 ,也能得到少量靛藍(lán) ,稍后又發(fā)現(xiàn)用鄰硝基苯丙酸制取靛藍(lán)的方法 ,并將這一發(fā)明在 1880 年 3 月 19 日申請(qǐng)到第一個(gè)關(guān)于合成靛藍(lán)的專利 ;同年 12 月發(fā)表了第一篇合成靛藍(lán)的科學(xué)論文 ,1883 年提出了靛藍(lán)的結(jié)構(gòu)式 ,這種通過(guò)化學(xué)反應(yīng)推導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)式和 45 年后 (1928 年) 由 X 射線衍射法測(cè)出的結(jié)果 (2) 只是在順式及反式上稍有不同而已：
有了靛藍(lán)的結(jié)構(gòu) ,就有辦法尋找更方便的合成方法 ,就有可能通過(guò)結(jié)構(gòu)的化學(xué)修飾制出新型染料。靛藍(lán)的工業(yè)生產(chǎn) ,最終雖然沒(méi)能按照拜耳在實(shí)驗(yàn)室中的特殊步驟來(lái)進(jìn)行 ,而是采用 K. Heumann以苯胺和乙酸為初始原料的路線 (1890 年) ,但是投產(chǎn)后對(duì)工業(yè)和農(nóng)業(yè)的影響卻是全球范圍的。到19 世紀(jì)末 ,生產(chǎn)合成靛藍(lán)的化工廠已經(jīng)替代了各地種植靛藍(lán)植物的農(nóng)莊。人們還驚奇地發(fā)現(xiàn) ,古老的泰爾紫 (Tyrian purple) 就是含有兩個(gè)溴原子的靛藍(lán) ,這種名貴的紫色染料 ,長(zhǎng)期以來(lái)都是在極其秘密的情況下 ,用蝸牛螺骨制取的 ;靛藍(lán)的同分異構(gòu)體 — — — 靛玉紅 ( Indirubin) 卻具有神奇的治療血癌作用。
拜耳在發(fā)表了靛藍(lán)結(jié)構(gòu)式之后 ,又把研究方向轉(zhuǎn)向萜類及高不飽和的多炔類化合物 ,先后還確定了α 2蒎烯、蒈酮、萜品醇等氫化芳烴類的分子結(jié)構(gòu)。1885 年還提出了 “ 張力學(xué)說(shuō)”,成為最早應(yīng)用范特霍夫 (J . H. Van’t Hoff) 和勒貝爾 (J . A. Le Bel) 的碳原子四面體構(gòu)型理論、闡述碳環(huán)化合物穩(wěn)定性的人 ,拜耳張力學(xué)說(shuō)后來(lái)雖有更準(zhǔn)確的表述 ,但它在化學(xué)史上仍不失其重要意義。
隨著靛藍(lán)、茜素等染料生產(chǎn)的工業(yè)化 ,也帶動(dòng)了德國(guó)有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。在這些新興工業(yè)的工廠中 ,位于重要崗位上的人員 ,大部分都受過(guò)拜耳這位實(shí)驗(yàn)家、理論家也是當(dāng)時(shí)著名化學(xué)教育家和導(dǎo)師的化學(xué)培訓(xùn)。在拜耳門下的諸多英才中 ,尤其是以研究嘌呤化學(xué)、糖化學(xué)以及蛋白質(zhì)化學(xué)等而著稱于世的德國(guó)化學(xué)家費(fèi)歇爾 ( E. Fischer) 更是一顆璀璨的明星 ,這真的應(yīng)了我國(guó)的一句老話“ 青出于藍(lán)勝于藍(lán)”了。
（來(lái)源：中國(guó)青年網(wǎng)，新思界網(wǎng)，染整百科）
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