
- •Введение
- •1. Физические основы цветности
- •1.1. Природа света и происхождение цветоощущения
- •Спектральный цвет
- •Дополнительный цвет
- •1.3. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом
- •1.3.1. Конфигурация электронно-колебательных уровней
- •1.3.2. Принцип Франка-Кондона и форма полос поглощения
- •2. Анализ электронной структуры методами квантовой химии.
- •2.1. Способы описания энергетических состояний молекул.
- •2.3. Формирование МО и основные типы электронных переходов
- •3. Экспериментальные методы изучения электронной структуры
- •3.1. Фотоэлектронная спектроскопия
- •3.2. Электронная трансмиссионная спектроскопия
- •4. Основные положения теории цветности
- •4.1.2. Энергии электронных переходов в сопряженных системах
- •4.2.1. Переходы в гетероцепных четных альтернантных системах
- •4.3.1. Классификация заместителей
- •4.3.2. Электронодонорные заместители
- •4.3.3. Электроноакцепторные заместители
- •4.3.4. Совместное действие поляризующих ЭД и ЭА заместителей
- •4.3.5. Полосы переноса заряда
- •4.4. Влияние ионизации на поляризующее действие заместителей
- •4.4.1. Ионизация ЭД-заместителей
- •4.4.2. Ионизация ЭА-заместителей
- •4.4.3. Ионизация сложных молекул
- •4.5.1. Разветвленные сопряженные системы
- •4.5.3. Перекрещивающиеся сопряженные системы
- •4.6. Влияние пространственных факторов на поглощение света
- •4.6.1. Нарушение копланарности сопряженной системы
- •4.6.2. Искажение валентных углов
- •4.7. Комплексообразование с металлами
- •4.7.1. Комплексообразование с углублением цвета
- •4.7.2. Комплексообразование без углубления цвета
- •5. Хромофорная система красителей

Теория цветности органических соединений
в) возможность появления локальных электронных d→d*-переходов в металле вследствие расщепления вырожденных уровней d-металла в результате комплексообразования.
d-уровни
в ионе металла
Al3+
расщепление
79
Al2+ eO+
связывание
Таким образом, комплексообразование неизбежно сопровождается большим или меньшим изменением положения имею-
щихся в спектре полос поглощения или появлением новых полос, что может оказывать существенное влияние на цвет красителя.
4.7.1. Комплексообразование с углублением цвета
Если атом, предоставляющий неподеленную пару электронов для образования координационной связи с металлом, входит в главную систему сопряженных двойных связей, ответственную за длинноволновое поглощение, то комплексообразование сопровождается углублением цвета.
В триарилметановом красителе Хромовый чисто-голубой для шелка ЭД- и ЭА-заместители, принимающие участие в комплексообразовании, стоят по концам самой протяженной, пятизвенной сопряженной цепочки.
CH |
3 |
CH |
3 |
|
|
CH3 |
CH3 |
O |
|
|
|
|
Cr O |
|
|||
HO |
|
|
O |
|
|
|
||
|
|
Cr |
3+ |
|
Cr |
|||
O C |
|
|
C OH |
|
O C |
|
C O |
|
|
|
|
|
|
||||
HO Cl |
|
Cl O |
∆λмакс 190 нм |
HO Cl |
Cl O |
|||
|
|
Красный |
|
|
|
|
Голубой |
Поэтому в результате хромирования красителя заместители, особенно карбонильная группа, усиливают свое поляризующее действие и цвет красителя углубляется от красного до голубого. При этом батохромный сдвиг длинноволновой полосы составляет 190 нм.
В антрахиноновом красителе Ализарин цепочка сопряженных двойных связей между карбонильной и HO-группой короче, поэтому комплексообразование с Al3+ вызывает меньшее смещение полосы в длинноволновую область, ∆λмакс 96 нм.
O |
OH |
|
Al |
|
O |
O |
|||
|
OH |
|||
|
Al3+ |
OH |
||
O |
Желтый |
∆λмакс 96 нм |
Красный |
|
O |
||||
|
|
|
При этом цвет красителя углубляется от желтого до красного.
В моноазокрасителе Хромовый черный 2С в образовании координационной связи участвует своей неподеленной парой электронов один из атомов азота азогруппы и

Теория цветности органических соединений |
80 |
расположенные по концам цепочки сопряженных связей HO-группы – два ЭДзаместителя.
|
O2N |
|
|
Cr3+ |
|
O2N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NaO |
S |
N |
N |
∆λ 56 нм |
NaO |
S |
N N |
|
3 |
|
.. |
.. |
|
||||
|
|
|
|
макс |
3 |
|
.. |
|
|
|
OH |
HO |
Красновато-фиолетовый |
|
O |
Cr O |
Сине-черный |
|
|
|
|
|
|
|
В результате хромирования батохромный сдвиг длинноволновой полосы красителя относительно невелик, ∆λмакс 56 нм, но в длинноволновой области появляется новая интенсивная полоса поглощения, по-видимому, вызванная электронным переходом типа ПЗМлиг . В результате спектральная кривая резко уширяется и цвет красителя изменяется от фиолетового до сине-черного.
4.7.2. Комплексообразование без углубления цвета
Если гетероатом, предоставляющий неподеленную пару электронов для образования координационной связи с металлом, не участвует в смещении π-электронов в главной системе сопряженных связей, то комплексообразование практически не отражается на цвете металлокомплекса.
Например, в моноазокрасителе на основе салициловой кислоты присутствует хелатный центр: орто-расположенные гидрокси- и карбоксильная группы. Однако при комплексообразовании этот краситель практически не меняет окраску.
|
N N |
|
OH |
Cr3+ |
|
N N |
O |
Cr |
|
.. .. |
|
|
|
|
.. .. |
|
|
O |
N |
C O: |
|
O2N |
C O |
|||
2 |
|
HO |
.. |
Желтый |
||||
|
|
|
|
HO |
.. |
Оранжевато-желтый |
В нем COOH-группа находится в мета-положении к фенилазогруппе. Поэтому изменение электронного эффекта этого заместителя, которое сопровождает образование координационной связи между атомом кислорода и металлом не оказывает заметного влияния на смещение π–электронов в системе гидроксиазобензола ответственной за окраску этого красителя.
Хромирование кислотно-протравного азокрасителя другого типа сопровождается образованием координационной связи между металлом и N-атомом гетероциклической системы 8-гидроксихинолина.
SO3Na |
|
Cr3+ |
SO3Na |
|
|
N N |
OH |
N N |
O |
||
|
|||||
Cl |
N оранжевый |
|
Cl |
N Cr оранжевый |
Однако этот атом азота в положении 1 и двойная связь C=N не находится в сопряжении с азогруппой расположенной в положении 5. Этот фрагмент может оказы-