1868年,德国化学家格雷贝(Carl Graebe)和李伯曼(Carl Liebermann)用从煤焦油中提炼出的蒽人工合成了茜素。工业上通常以蒽醌-β-磺酸、烧碱和氯酸钾或硝酸钾共热制得,也可由植物茜草的根部提取。
概述茜素亦称“1,2-二羟基蒽醌”,为橙色或红色三棱针状晶体,在乙醇中溶解,在水中微溶,不溶于氯仿。其碱性水溶液呈蓝色,溶于浓盐酸后呈棕色。与硝酸作用生成酞酸,与硫酸和二氧化锰反应可得1,2,4-三羟基蒽醌,也可被锌粉还原为蒽,并能与Zn/NH3生成3,4-二羟基蒽酮。茜素以葡萄糖苷、茜根酸的形式存在于茜草的根部。
茜素常用于棉的染色和印花,使用铝媒染剂时可得到鲜艳红色,用铬染剂媒染则获得红光棕色,铁媒染剂得紫色,锡媒染剂则为黄光红色。也适用于羊毛和蚕丝的染色以及制造茜素色淀。近年来,冰染染料已经取代了它的部分应用领域。此外,茜素还可作为酸碱指示剂(pH5.5(黄色)~6.1(红色)),用于铝、铟、汞等点滴试验的指示剂,并可用作神经组织和原生动物活体染色剂。
溶解度茜素容易升华,几乎不溶于水,在100g水中仅能溶解0.034g。它易溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯及二硫化碳,并可与热甲醇无限溶解。不溶于氯仿,但可与吡啶无限溶解。
应用1,2-二羟基蒽醌自古以来就被用于纺织品染色。在组织学中,钙茜素或1,2-二羟基蒽醌化合物通常被称为“湖”或“络合物”。
制备以蒽醌-2-磺酸为原料,将其与50%的氢氧化钠溶液及硝酸钠一起加热至180~200℃,并在1.0MPa压力下反应20小时。将反应物用水稀释,并用硫酸调节pH值在1.2~2之间。过滤并用水洗涤滤渣至中性后干燥,可得粗制茜素。升华或在乙醇中重结晶精制后,可以得到更纯的茜素。
化学性质茜素为桔红色晶体或赭黄色粉末,熔点288-289℃,沸点430℃。它易溶于热甲醇,在25℃的乙醚中溶解。能溶于苯、冰醋酸和吡啶,微溶于水。
用途茜素用作染料中间体及酸碱指示剂,并用于合成酸性染料媒介红S-80等。其溶液也可作为酸碱指示剂(浓度为0.5%),pH变色范围为5.5(黄色)至6.8(红色),适用于铝、铟、汞、锌和锆的点滴试剂,同时还能用作神经组织和原生动物活体染色剂。
生产方法茜素在自然界中主要存在于茜草根部。将蒽醌-2-磺酸与苛性钠及氯酸钾或硝酸钾共熔,再将熔融物倾入热水中,并用盐酸沉淀茜素以提取之。具体步骤包括:9g氯酸钾、30g蒽醌-2-磺酸钠和110g氢氧化钠同溶于110ml水中,在压热釜中于170℃加热反应25小时后冷却。将反应物用水多次提取(每次150ml),过滤滤液并用盐酸酸化,冷却后吸滤析出的沉淀,洗涤后烘干,即可得到约20g茜素。
| 中文名称 | 英文名称 | CAS号 | 化学式 | 分子量 |
|---|---|---|---|---|
| 媒染棕18 | anthragallol | 602-64-2 | C14H8O5 | 256.215 |
| 六羟基蒽醌 | rufigallol | 82-12-2 | C14H8O8 | 304.213 |
| 1-羟基-2-甲氧基蒽醌 | 1-hydroxy-2-methoxyanthraquinone | 6003-11-8 | C15H10O4 | 254.242 |
| 1-羟基蒽醌 | 1-hydroxyanthraquinone | 129-43-1 | C14H8O3 | 224.216 |
| 茜素 1-甲基醚 | 1-methylalizarin | 6170-06-5 | C15H10O4 | 254.242 |
| 2,3-二羥蒽醌 | hystazarin | 483-35-2 | C14H8O4 | 240.215 |
| —— | 1,2-ethlenedioxyanthraquinone | 82074-09-7 | C16H10O4 | 266.253 |
| 2-羟基蒽醌 | 2-hydroxy-9,10-anthraquinone | 605-32-3 | C14H8O3 | 224.216 |
| 2-氯-1-羟基蒽醌 | 2-Chlor-1-hydroxy-anthrachinon | 35582-88-8 | C14H7ClO3 | 258.661 |
| 2,3-二甲氧基蒽醌 | 2,3-dimethoxy-anthraquinone | 22506-55-4 | C16H12O4 | 268.269 |
| 2-氨基-1-羟基蒽醌 | 2-amino-1-hydroxyanthracene-9,10-dione | 568-99-0 | C14H9NO3 | 239.23 |
| 9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-1,2-二基二乙酸酯 | diacetylalizarin | 1629-51-2 | C18H12O6 | 324.29 |
| —— | 2-ethoxy-9,10-anthraquinone | 22924-21-6 | C16H12O3 | 252.269 |
| —— | 2,2'-oxydianthraquinone | 187729-11-9 | C28H14O5 | 430.416 |
| —— | 2,3-dihydroanthra[2,3-b][1,4]dioxine-6,11-dione | 873981-48-7 | C16H10O4 | 266.253 |
| —— | 2-(3,4-dihydroxybenzoyl)benzoic acid | 60541-97-1 | C14H10O5 | 258.23 |
| 3,4-二羟基-9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-2-磺酸 | Alizarin S | 83-61-4 | C14H8O7S | 320.279 |
| 2-(3,4-二甲氧基苯甲酰基)苯甲酸 | 2-(3,4-dimethoxybenzoyl)benzoic acid | 51439-85-1 | C16H14O5 | 286.284 |
| —— | 1-chloro-2-hydroxy-anthraquinone | 6471-81-4 | C14H7ClO3 | 258.661 |
| —— | 1-amino-2-hydroxy-9,10-anthracenedione | 568-98-9 | C14H9NO3 | 239.23 |
| 1-氯-2-甲氧基蒽醌 | 1-chloro-2-methoxy-anthraquinone | 78728-48-0 | C15H9ClO3 | 272.688 |
| 蒽醌 | 9,10-phenanthrenequinone | 84-65-1 | C14H8O2 | 208.216 |