任务3 染料分子结构与颜色的关系

影响染料颜色的因素主要有染料自身的结构和染料所处的外界条件。染料结构中的共轭双键的数目、共轭体系上所连基团的极性、染料内络合物的生成及染料的离子化等均会影响染料的颜色。

一、共轭体系对颜色的影响

（一）共轭体系的长短对颜色的影响

从表2-2~表2-4看出，λ_max和ε_max随共轭体系的增长，均有所增大，产生深色效应和浓色效应；共轭多烯烃随共轭链增长，Δλ减小，由于单双键的数量都增加，由键长变化引起的激发能的增加大大增加，抵消了共轭体系增长带来的深色效应，造成深色效应的效率下降；而奇数交替烃、多稠环化合物无此现象。对称奇数交替烃由于没有单双健的交替变化，延长共轭体系，不会引起深色效应。因此，对称奇数交替烃的深色效应不随共轭体系延长而减小。

表2-2 多烯烃的共轭体系［HCH〓CHH］长短与最大吸收波长

表2-3 奇数交替烃［R₂NCH〓CHCH〓N⁺R₂X^-］长短对最大吸收波长

表2-4 多稠环的共轭体系长短对最大吸收波长及摩尔吸光系数的影响

(二)隔离基对颜色深浅的影响

如果在分子中的某个基团致使分子的共轭体系发生断裂，则会发生浅色效应。此种基团有：

二、取代基对颜色的影响

（一）不饱和基团的影响

不饱和基与发色体系相连，增长了共轭链，产生深色效应。常见的不饱和基团有：—NO₂、

（二）饱和基团的影响

λ_max增加， 产生深色效应， 深色效应随着供电子能力增强而增大： —NR₂＞—NH₂＞—OR＞—OH＞—CH₃，供电子基团数目增多也可以引起深色效应的加强。

（三）协同效应

如果在一个共轭体系的一端引入供电子基，另一端引入吸电子基，分子中形成供吸电子体系，会造成更明显的深色效应，这种作用称为协同作用。供电子一边供电子能力加强，吸电子一边吸电子能力加强，可以引起深色效应加强。

（四）取代基的位阻效应

从分子轨道理论，一个化合物中取代基与发色体的共轭体系中原子或基团处在同一平面，才能使共轭体系中各个π电子云得到最大程度的重叠，产生最大的共轭效应。若引入的基团由于立体阻碍，而妨碍它们处于同一平面，会使吸收带发生位移，同时吸收带强度降低，这种现象称为位阻效应。两个取代基在相邻位置上往往会产生位阻效应。位阻效应对颜色的影响基于对基态和激发态能级的影响。

在联苯分子的2（2′）或6（6′）位置上各接一个取代基，所得染料的最大吸收波长λ_max和半边分子的差不多，而ε_max则几乎为半边分子的两倍。

一般菁类染料分子的共轭体系中引入取代基会产生空间阻碍，产生深色效应。