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1、第一章 染料概述一、染料的定义以及构成染料的条件是什么？ 答：染料是能将纤维或其他基质染成一定颜色的有色有机化合物。成为染料需要具备以下两个条件：（1）可溶于水，或者可在染色时转变成可溶状态，对纤维有一定的亲合力。（2）能够使纤维着色，且上染后具有一定的染色牢度。 二、按纺织纤维分类写出各种纤维染色适用的染料（应用分类名称）。 答：纺织纤维按其来源可以分为3类，植物纤维，动物纤维，合成纤维；对于植物纤维，如棉，麻可用直接染料，活性染料，还原染料，不溶性偶氮染料，硫化染料，缩聚染料进行染色。对于动物纤维，如羊毛，蚕丝可以用酸性染料，中性染料，媒染染料，活性染料进行着色。合成纤维，常见的有涤纶，锦
2、纶，腈纶，涤纶可以用分散染料染色，锦纶可以用酸性染料染色，腈纶可以用阳离子染料染色。 第二节 中料及其合成途径 试 举 例 说 明 在 合成 染 料 中常 用 哪 些 重 要 的 亲 电 取 代 反 应 ？试 述 这 些 反 应 在 染 料 合 成 中 的 作 用 和 目 的，写 出 下 列 中料 的 名 称，合 成 路 线， 并 说 明 它 们 是 否 能 够 作 为 重 氮 组 份 或 偶 合 组 份 在 偶 合 反 应 中 使 用（ 如 作 为偶 合 组 份，请标 出 偶 合 的 位 置） 答：合成染料中料中常用的重要的亲电取代反应有磺化、硝化、卤化，烷化，芳化。1)磺化化反应的作用即是
3、在有机化合物分子中引入磺酸基。磺化目的：1通过引入磺酸基赋予染料水溶性。2染料分子中的磺酸基能和蛋白质纤维上的NH3+生成盐键结合而赋予染料对纤维的亲和力。3通过亲核置换，将引入的磺酸基置换成其他基团，如OH、NH2、Cl、NO2、CN等，从而制备酚、胺、腈、卤代物、硝基化合物等一系列中间体。在染料中间体合成中主要是SO3Na经碱熔成ONa的反应。2）硝化反应的作用即是在有机化合物分子中引入硝基。硝化目的：1作为制取氨基化合物的一条重要途径。2硝基是一个重要的发色团，利用它的极性，加深染料颜色。3利用硝基的吸电子性，使芳环的其他取代基活化，易于发生亲核置换反应。3）卤化反应的作用即在有机化合物
4、分子中引入了卤素卤化目的：1可改善染色性能，提高染料的染色牢度。如四溴靛蓝的牢度比靛蓝好，颜色更加鲜艳，牢度好。2通过卤基（主要是Cl、Br）水解、醇解和氨化引入其他基团，主要是OH、OR和NH23通过卤基，进行成环缩合反应，进一步合成染料4）烷化的作用即在有机化合物分子中引入了烷基或芳基。 烷基化目的： 1在染料分子中引入烷基和芳基后，可改善染料的各项坚牢度和溶解性能； 2在芳胺的氨基和酚羟基上引入烷基和芳基可改变染料的颜色和色光； 3可克服某些含氨基、酚羟基染料遇酸、碱变色的缺点。二、合成染料用的主要原料是什么？有哪些常用的中间体，它们是怎样合成染料的，试举例说明。试写出下列中料、染料的合
5、成途径（从芳烃开始） 1 2 3 45 6 7 8 9 10 答：合成染料主要是由为数不多的几种芳烃（苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽醌等）作为基本原料而制得的。常用的中间体有，苯胺，硝基苯，卤代苯，烷基苯，苯酚，萘酚，苯磺酸，萘磺酸等 三、试以第二题中所列氨基萘磺酸的合成为例说明萘的反应特点，以及在萘环上引入羟基、氨基的常用方法。答：萘的磺化随磺化条件，特别是随温度的不同得到不同的磺化产物。低温（60）磺化时，由于a位上的反应速率比位高，主要产物为a取代物。随着温度的提高（165）和时间的推移，a位上的磺酸基会发生转位生成-萘磺酸。（一）萘环上引入羟基的方法有（1）酸基碱熔反应：萘磺酸在高温下（30
6、0）与氢氧化钠或氢氧化钾共熔时磺酸基转变成羟基。 （2）羟基置换卤素反应： （3）羟基置换氨基反应： （二）在萘环上引入氨基的反应，主要是硝基还原和氨解反应，（1）硝基的还原： （2）氨解反应： 四、试以第二题中所列蒽醌中料的合成为例说明在蒽醌上引入羟基、氨基的常用方法。 答：蒽醌上引入羟基的常用的方法是酸基碱熔法，如 蒽醌上引入氨基最常用的方法是氨解法：如-氨基蒽醌 一、试述重氮化反应机理（以反应方程式表示）及影响重氮化反应的因素。比较下列化合物分别进行重氮化反应的难易，重氮化方法和用酸比例如何？答：重氮化反应机理：色基和盐酸与亚硝酸钠的反应称为重氮化反应。对于重氮化反应本身来说，溶液中具有
7、一定的质子浓度是一个必要的条件,反应中，首先是盐酸与亚硝酸钠作用生成亚硝酸，在酸性介质中亚硝酸与酸反应生成亚硝化试剂，反应如下：NaNO2+HClHNO2+NaCl HNO2 + H+ H2NO2+ H2NO2+ + Cl- H2O + NOCl H2NO2+ +NO2- N2O3+H2O 第三章 重氮化偶合反应 其中亚硝酸阳离子,亚硝酰氯,亚硝酸酐都是亚硝化试剂.色基的重氮化反应是以亚硝化试剂作为进攻试剂的亲电反应,色基在盐酸的作用下生成色基的盐酸盐而溶于水,由于色基的盐酸盐的氨基氮上带正电荷,具有强的亲电能力的亚硝化试剂不能进攻,所以只有解析出游离胺才能使重氮化反应正常进行.重氮化反应如下
8、: 在稀酸（H13. 1,2的碱性较强,容易和无机酸生成稳定的铵盐，铵盐较难水解，重氮化时，酸量不宜过量过多，否则溶液中游离芳胺存在量太少，影响反应速率。重氮化时，一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷却的条件下，加入亚硝酸钠溶液（即顺法）。3的碱性较弱，芳胺分子中含有吸电子取代基，碱性较弱，难以和稀酸成盐，生成铵盐。在水中也很容易水解生成游离芳胺。因此它们的重氮化反应速率比碱性较强的芳胺快，所以必须用较浓的酸加热使芳胺溶解，然后冷却析出芳胺沉淀，并且要迅速加入亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反应中过量，否则，偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺生成黄色的重氮胺基化合物沉淀。偶合介质
9、的pH值对偶合反应速率的影响。偶合介质的pH值对偶合反应速率和偶合位置有很大的影响。偶合反应动力学研究表明，酚和芳胺类偶合组分的偶合反应速率与介质pH值之间的关系:对酚类偶合组分，随着介质pH值增加， 有利于生成偶合组分的活泼形式酚负氧离子，偶合速率迅速增大，pH 增加至9左右时，偶合速率达到最大值。当pH值大于10后，继续增加pH值，重氮盐会转变成无偶合能力的反式重氮酸钠盐。 由此，降低了偶合反应速率。因此，重氮盐与酚类的偶合反应通常在弱碱性介质中（pH910）进行。 芳胺在强酸性介质中，氨基变成正离子，降低了芳环上的电子云密度而不利于重氮盐的进攻。 随着介质pH值的升高，增加了游离胺浓度，
10、偶合速率增大。当pH5左右时，介质中已有足够的游离胺浓度与重氮盐进行偶合。这时偶合速率和pH值关系不大，出现一平坦区域。待pH=9以上，偶合速率降低。原因是因为活泼的重氮盐转变为不活泼的反式重氮酸盐的缘故。所以芳胺的偶合在弱酸性介质（pH值47）中进行。 二、试从重氮化，偶合反应机理出发比较说明： 凡拉明蓝B色基： 大红色基G ：红B色基： 的重氮化反应的快慢，将用什么重氮化方法和酸用量的比例。 答：1.重氮化反应由快到慢顺序依次是凡拉明蓝B红B色基大红色基G, 凡拉明蓝B色基进行重氮化时,酸量不宜过量过多，否则溶液中游离芳胺存在量太少，影响反应速率。重氮化时，一般先将芳胺溶于稀酸中，然后在冷
11、却的条件下，加入亚硝酸钠溶液（即顺法）.红B色基,大红色基G用较浓的酸加热使芳胺溶解，然后冷却析出芳胺沉淀，并且要迅速加入亚硝酸溶液以保持亚硝酸在反应中过量，否则，偶合活泼性很高的对硝基苯胺重氮液容易和溶液中游离的对硝基苯胺生成黄色的重氮胺基化合物沉淀。 第四章 染料的颜色和结构 一、 试用量子概念，分子激化理论解释染料选择吸收的原因，染料分子的能阶间隔大小与染料分子结构存在什么关系。答：分子吸收光能是量子化的。分子里的电子有一定的运动状态，原子核之间有一定的相对振动状态，整个分子则有一定的转动状态。这些运动状态各有其报应的能量，即电子能量、振动能量和转动能量。它们的变化也都是量子化的，是阶梯
12、式而不是连续的。这种能量的高低叫做能级。能级之间的间隔就是它们之间的能量差。运动状态发生变化时，能级也随之而发生变化。这种运动状态的变化叫做跃迁。电子运动状态的变化叫做电子跃迁，在一般条件下，分子总处于最低电子能级状态，称为电子基态，简称基态。在光的作用下，当光子的能量和染料分子的能级间隔一致时，便可能发生吸收，即所谓的选择性吸收。作为染料，它们的主要吸收波长应在380-780nm波段范围内。染料激化态和基态之间的能级间隔DE必须与此相适应。这个能级间隔的大小主要是由价电子激化所需的能量决定的。就有机化合物而言，对可见光吸收的能级间隔是由它们分子中p电子运动状态所决定的。 二、解释下列各组染料
13、颜色深浅不同的原因。 12 3 二 x = CH max610nmxN max710nmxCNH2 max420nm4 答：影响染料颜色的因素主要有以下几个：（1）共轭双键系统（2）供电子基和吸电子基（3）分子的吸收各向异性和空间阻碍。 1 共轭系统越长则其深色效应越显著。 2 供吸电子的协同效应越强，深色效应越显著，分子的共面性越好，深色效应越显著。 3分子的吸收各向异性所致染料颜色深浅不同。 4引入取代基氨基造成了空间阻碍导致染料颜色的深浅不同。 一、按结构不同，直接染料分为哪几类？试各举一例，并写出具体的合成路线。 答：直接染料可分为：直接染料可分为直接染料、直接耐晒染料、直接铜盐染料和直接重氮染料。直接染料主要包括：联苯胺偶氮染料，二苯乙烯型染料直接耐晒染料包括：二芳基脲偶氮染料，三聚氰胺偶氮染料，二噁嗪染料，酞菁系直接染料。直接重氮染料包括：在偶氮基对位上具有氨基的染料，在染料分子末端具有间二氨基苯或间氨基萘酚结构的染料合成略 第五章 直接染料 二、简述直接染料对纤
