ПЪСТРОЦВЕТНИ МОЛЕКУЛИ - ЧЕРНИЯТ ВЪЛШЕБНИК, СТЕФАН РОБЕВ 1972

ЧЕРНИЯТ ВЪЛШЕБНИК, СТЕФАН РОБЕВ,  1972

ПЪСТРОЦВЕТНИ МОЛЕКУЛИ

Още от най-древни времена човек е свикнал да приписва на скуката сив цвят. И това не е случайно съвпадение. Скуката представлява липса на преживявания, а сивият цвят — липса на цветоусещане. Няма да сбъркаме много, ако наречем и сивотата цветна скука и с това се насочим към обяснението защо човек така старателно се е стремил винаги да изпъстря предметите, които го заобикалят. Този стремеж представлява навярно не само бягство от сивотата, но и завист, че други живи твари на природата притежават багри, кои­то тя не ни е предоставила по рождение. Наистина, какво ли би правил един фазан, ако притежаваше възможност да влезе в най-хубавия мага­зин на София? Би ли си купил той неизтриваеми багрила за пера или лак, за да направи перата си по-лъскави. Сигурно не, защото той прос­то няма нужда от това. А човекът, който е надарен със способността да схваща и най-тънките отсенки на цветовете, сам е твърде беден откъм цветове. Той желае да притежава опиващата гама на дъждовната дъга, да владее цветовете на пеперудените криле, да разлива сиянието на зо­рата около образите, които обича. Но как да го постигне? Живописта става едно от средствата за това, но едва след като багрилата са върху палитрата на художника.

Багрилата . . . Колко дълъг е пътят, изминат от хората, докато ги овладеят! И не само за целите на голямото изкуство. Докато творците на безсмъртните картини търсят багрите, за да превъплътят чрез тях образите и идеите, които ги вълнуват, обикновените хора желаят ху­бавите цветове да навлязат в техния бит, да стоплят предметите, облек­лото и обстановката със своята приветливост. Интересна е историята на „цветодобиването“. Преди пет хиляди години хората още не познаваха желязото, но вече се бяха научили да събират някои багрила от расти­телен произход и да багрят с тях кожа, вълна и коприна.

Китай и Индия бяха главните доставчици на индиго и пурпур за нуждите на Европа. За нуждите, но на кои обществени слоеве? Не на роби­те и на феодалните селяни. Та един единствен грам благороден пурпур или индиго струваше повече от злато! Със скъпоценните багрила се ощастливяваха само коронованите персони и техните благородни придворни. Поради вечния недостиг на багрила цената им все растеше. В списъка на най-желаните стоки, заради които мореплавателите трябваше да откриват нови морски пътища и далечни страни, стояха и багрилата.

Вечният глад за хубави и разнообразни багрила определи първите обекти, към които се насочи приложната химия на деветнадесетия век. Човешкото ежедневие трябваше да се пребоядиса. Щеше ли да може младата, току-що стъпила на краката си наука да отговори на непосредствените изисквания, които промишлеността и на първо място текстил­ната промишленост поставяше?

Първата припечелена ценност беше мовеинът на Перкин. Втората — синтезата на индигото, извършена в лабораторията на Байер. После дойде и ализаринът.

Производството на изкуствени багрила обаче трябва да се съобразява с една съществена подробност. То трябва на всяка цена да бъде по-евти­но, отколкото добиването на багрилата от естествени суровини. Инди­гото на Байер не съответствуваше на това изискване и затова химиците започнаха да търсят нови пътища. Родиха се прочутите синтези на Карл Хойман, при които се изхожда от хлороцетна киселина и антранилова киселина, за да се стигне накрая до така желаното евтино индиго.

Индигото, мовеинът и ализаринът донесоха не само успехи, които се виждаха в буквалния смисъл на тази дума, защото са оцветени. Те по­казаха, че синтезирането на изкуствени багрила може да се превърне в кокошка, снасяща златни яйца. А този въпрос занимаваше индустриалците повече от всичките велики постижения на химическата мисъл. Те бър­зо прецениха, че не съществуваше друг по-печалбарски отрасъл в про­мишлеността от производството на багрила.

Всред химичните съединения, от които можеха да се получават цвет­ни продукти, особено място зае още непосредствено след лабораторното си раждане анилинът. При окисляване на анилина в присъствие на хлор се получава мовеин. При окисляване с натриев хлорат или бихромат се образува едно от най-трайните черни багрила за памук — анили­новото черно. Но това беше само първата стъпка на началото. Големият триумф на анилина в химията на багрилата се ознаменува с реакцията, която предизвиква в неговата молекула една от ,дребните“ молекули всред неорганичните съединения — азотистата киселина. Петер Грис откри, че при ниска температура (охлаждане с лед) азотистата киселина взаимодействува с аминогрупата на анилина, при което се получават нов вид съединения, наречени диазониеви соли. Самият процес на полу­чаване на диазониевите соли, диазотирането, не би направил на хими­ците по-голямо впечатление от която и да е друга реакция, ако диазо­ниевите соли не притежаваха следното важно и „очевидно“ свойство. Въпреки че сами са безцветни, те могат да се свързват с различни аро­матни съединения, главно амини и феноли, като образуват ярко обаг­рени продукти. Опростената схема на тези интересни взаимодействия е следната:

          Както се вижда от формулите, новото в полученото съединение е групата

        която нарекоха азо-група. Оттам и всички вещества, които я съдържат, започнаха да наричат азо-съединения, а багрилата, използвани в практиката — азобагрила.

Азобагрилата се получаваха лесно, стига човек да разполага с необходимите изходни вещества. Първият етап е диазотирането на амино- съединението, а вторият етап — създаването на азобагрилото. По този на­чин, като се подберат подходящо съединенията, участвуващи в първия и във втория етап, се получават и розови, и червени, и кафяви, и оран­жеви, и сини багрила.

-  Какви разходи трябва да направим, за да започнат тези магии да се раждат в нашите предприятия? — питаха много заинтересовано собствениците-индустриалци.

- Бъчви от по 100—200 литра, готварска сол, сода бикарбонат, анилин, натриев нитрит, сол на киселина ... — изброяваха химиците.

Собствениците вадеха калемите, пишеха, смятаха и проверяваха сметките си. Нямаше никаква грешка. Азобагрилата можеха да носят печалби, без самите да изискват влагането на много пари и много суровини. Ако се касаеше до локомотиви, нужно беше с години да се строят помещения, да се получава метал, да се изработват хиляди различни час­ти, а тук — нищо подобно! Въпреки че първото багрило беше синтези­рано в Англия, англичаните не можаха да направят тази сметка и про­дължиха да залагат главно на локомотивите и едрото машиностроене. Германците обаче решиха, че химическата промишленост и главно про­изводството на багрилата не е за пренебрегване, щом можеше не само да носи печалби, но и да ги носи бързо. По този начин паричните запа­си на капиталистите — производители на багрила, се завъртяха така, че сто долара носеха за една година повече печалба, отколкото във вся­ка друга индустрия.

В Германия десетилетията от втората половина на миналия век ми­наваха под знака на железния канцлер Бисмарк. Може би поради тази причина едно от първите устойчиви и качествени багрила за оцветяване на кожи в кафяв цвят беше наречено Бисмарково кафяво.

За вълната и коприната също се родиха азобагрила с добри свойства. Бъчвите за добиване на багрила обаче все не можеха да отговорят на отдавнашната необходимост да се багри памук. Първоначално полу­чаваните азобагрила се закрепваха върху всичко друго, но не и върху памучните прежди и платове.

А американският и египетският памук заливаха тъкачните фабри­ки в Европа.

Въпросът започна да се разрешава най-напред с добиването в лабораторен мащаб на единственото тогавашно азобагрило за боядисване на памук — багрилото конго червено.

Какво беше характерното за това нетрудно за получаване, но с вну­шителна формула багрило?

Първо, от съвместно „подвързани“ две молекули анилин, наречени бензидин, се получава диазониева сол. След това тази диазониева сол се оставя да взаимодействува с нафталиновото производно, наречено нафтионова киселина.

Азобагрилата показаха и на учени, и на производственици, че черният вълшебник — въглеродът, е в състояние да се превъплъщава във всички цветове на дъгата под формата на различните свои съединения. Освен големите практически резултати химиците получиха и важното познание за ролята, която играят отделните химични групи в молеку­лата на едно съединение за проявите на неговата цветност. В азобагри­лата първата молекулна цигулка за появата на цвета свири азо-групата. Тя се нарича хромофорна група*. В нея няма никакъв въглерод! За да прояви „боята“ си обаче, тя трябва да се намира във въглеродните обя­тия на ароматните пръстени.

-  А как става така, че азобагрила, дължащи цветността си на ед­на и съща химична групировка, притежават така широко менящи се оттенъци?

Това се дължи на факта, че освен азо-групата за проявите на цветността са от значение и останалите членове от атомния колектив на мо­лекулата. Цветни за окото ни са вещества, които абсорбират светлината във видимата част на спектъра*. При това веществото се оцветява с до­пълнителния цвят на погълнатия. Има групи от атоми, които „углъбяват“ цвета* на багрилото, тъй като изменят абсорбцията в посока към дългите вълни — от виолетово към синьозелено и жълто. В този случай веществото е оцветено в допълнителния цвят, който се изменя от жъл­тозелено към червено, виолетово и синьо. Тези групи се наричат батохромни*. Такива са амино- и хидрокси- групите. Други „олекотяват“, повишават цвета*, като изменят абсорбцията от червено към синьо и виолетово. Такова е действието на различните халогенни атоми в молекулата на багрилата и то се нарича хисохромно* действие.

Интересно беше, че азобагилата послужиха отлично на хората, но не можаха да бъдат открити в природата, нито всред растенията, нито всред животните. Това правеше откривателите още по-горди. Те не бяха на­подобявали, не бяха преписвали от природата, а бяха създавали „на­ново“.

Всъщност в природата се срещат какви ли не цветни комбинации, но все пак не всички възможни. Да разсъдим сами: колко много и раз­нообразни са розите по света — червени, розови, жълти, оранжеви, бели, дори черни, но никога . . . сини. Никой не е виждал в градината, на полето или в гората да расте синя роза!

И още нещо. Далеч не всички хубави цветове, срещани в природа­та, могат да служат за боядисване.

Като похлупиха червената роза със стъклен похлупак, под който има амоняк, химиците получиха изключителен ефект. Розата стана си­ня. Но това беше предсмъртно посиняване на цветето. То умря след това, без да предаде красотата си в ръцете на хората. Неизползваеми за практически нужди се оказаха повечето от багрилата, с които природата оцветява своите творения. Затова изследователите решиха да използват природата главно като учител, а не като доставчик. Молекулата на индиго­то послужи като пример в това отношение. Нейната структура определя „бояджийските“ й качества. Но дали не е възможно тази структура така да се измени, че получаваните вещества да оцветяват не само в синьо, но и в други цветове?

Опитите в това направление родиха цяла група „поправени“ изда­ния на индигото, за качествата на които най-голямо значение имаха халогенните атоми.

Хлорът и бромът, поставени на подходящо място в бензолните пръс­тени, изместваха цвета на багрилата към червената област на спектъ­ра, без да влошават пригодността им за боядисване.

Жадните търсачи на нови химически цветоусещания откриха всред производните на трифенилметана друга група багрила. Нека се опи­таме да напишем структурната формула на това основно съединение, като изхождаме от наименованието му. То показва, че три фенилни гру­пи са заместили три водородни атома от молекулата на най-низшия мас­тен въглеводород — метана.

За разлика от индиговите багрила, всред които самият основен пред­ставител също е багрило, при трифенилметановите багрила съединението-родоначалник е лишено от цвят. Защо е така?

С решаването на този въпрос през миналия век се заеха Емил Фишер и неговият брат Ото Фишер. Те установиха, че червеното багри­ло парафуксин представлява триаминопроизводно на трифенилметана. При това то съществува в две форми. Едната притежава непроменена­та структура на трифенилметана и подобно на него е безцветна. Дру­гата е цветна и се образува при изомеризиране на първата.

  

С тази схема братята Фишер дадоха обяснение на цветността при този клас багрила. Хромофорната група от атоми в тях не е групата на трите фенилови радикала, а изменената структура на единия от бензоловите пръстени. Поради това че тази група прилича по строежа си на пара-хинона, нарича се хиноидна.

    

В групата на трифенилметановите багрила спадат редица ценни за практиката вещества — метилвиолет, кристалвиолет, Виктория си­ньо, анилиново синьо, малахитово зелено и стотици други.

Още с възникването си химията на багрилата се очерта като сериозен конкурент на природата-производител, а към края на деветнадесетия век нейните завоевания направиха всяко друго цветно разнообразие да изглежда бледо. Открити бяха редици нови класове синтетични баг­рила: феназинови, индантренови, антрахинонови, фентиазинови, акридинови и какви ли не още. Поради специалния търговски интерес, кой­то те представляваха, много от тях бяха трайно заключени в касите на големите химични предприятия или пък се ограждаха със защитните стени на специални патенти, осигуряващи монопола на производството им.

Ако някой химик, който работи например в немския концерн И. Г. Фарбениндустри, открие ново интересно багрило, той получава автор­ско право за него. Но юристите и директорите на фирмата измислиха интересно понятие. Авторът или авторите ставаха само „притежатели на патента“.

— Какво по-хубаво от това?

Да, но фирмата запазваше за себе си друго съвсем не маловажно пра­во —„собственик на патента“.

Изгодата от това положение на нещата е съвсем ясна. Ясно е и за ко­го е изгодата.

Ако трябва да се направи преглед и преброяване на синтетичните багрила, получени на лабораторната маса и в производствените зали, точният брой едва ли ще може да стане известен. Все пак, ако кажем стотици хиляди, няма да сбъркаме. Особено като вземем под внимание,че само американците след превземането на заводите И. Г. Фарбениндуст­ри в Западна Германия през 1945 година са поставили ръка на повече от 20 000 патента, голяма част от които са били за производството на нови багрила. Друга представа за многочелядната група на синтетичните багрила може да ни даде обемът на едно, при това вече остаряло съчине­ние за багрилата, което се състои от . . . 25 дебели тома.

Макар че производството на синтетични багрила е нещо похвално от всяка гледна точка, за работниците, заети с тази дейност в капиталистическите предприятия, то е една от най-тежките специалности. Изпа­рения на киселини, влага, горещина или силен студ са спътниците на работниците в заводите за багрила, ос6обено от периода преди автома­тизацията. Но това, за жалост, се оказа далеч не всичко.

—  Никак не ми е добре, господин докторе — каза веднъж един от старите работници на една багрилна фабрика.

—   Нищо, ще ти мине.

Болестта обаче не мина и работникът умря. Умряха и много други. Общото в случая бе, че хората бяха работили 15—20 години в цеховете за анилинови багрила.

При капитализма предлагането на работна сила винаги е по-голямо от търсенето. Заводите не пострадаха от този непонятен мор всред работниците, участвуващи в производството на багрила. Но все пак проблемата за тяхната смърт възникна и тя чакаше разрешаването си.

Заводските лекари не можеха да отговарят до безкрайност с „Нищо, ще ти мине.“ Още повече че се касаеше за болестта рак.

—   Рак на пикочния мехур!

Въпросът започна да занимава и учените-изследователи. Дали всич­ки анилинови багрила крият в молекулата си призрака на тази коварна болест? Ясно бе, че не всички, защото някои азобагрила бяха навлезли и в сладкарската промишленост, а всред потребителите от оцве­тените хранителни продукти болестта не се изявяваше.

Тогава пристъпиха към основната проверка на всичко. И какво се установи?

Най-много случаи на заболявания от рак на пикочния мехур се срещат всред онези групи работници, които са работили с веществата бета-нафтол и бета-нафтиламин, а тези съединения са важни изходи суровини при добиването на редица азобагрила.

  Достигна се до разграничаването на нова група органични съеди­нения — групата на така наречените ракопредизвикващи вещества, или на езика на специалистите, канцерогени. Химията започна да води човека през пътища, за които той не винаги беше подготвен. Моралът и общественото устройство се намираха в със­тояние на постоянна неустойчивост и в известни случаи проявяваха не­пригодност да приемат химичните открития. Нитроцелулозата, откри­та от Асканио Собреро, и динамитът на Алфред Нобел би трябвало да се използват разумно само за съзидаване, а не за убийства и разруха. Но това не стана. Бета-нафтолът и бета-нафтиламинът (а има и други) не биваше да се допускат до производствените помещения, преди да се съз­даде сигурност, че не ще се позволи да навлязат в човешкия организъм. Но това също не стана.

— Производството на азобагрила не може да чака нито миг — си казваше всеки фабрикант. — Ако аз преустановя работата с канцерогенните вещества, дали и моят конкурент от съседния град или съседната държава също ще я преустанови? Сигурно не.

Поради подобни разсъждения ракопредизвикващите химични съединения не бяха изгонени от заводите. Работниците продължаваха да се разболяват и умират от рак. Световната медицинска литература се обогати с още една професионална болест — рак вследствие продължителна работа в заводи за анилинови багрила.

Но само това ли тъмно петно поставиха хората върху светлото лице на химията?

 Подготвил за печат: КРИСТИАН КОВАЧЕВ