靛蓝染料外观为蓝色粉末或颗粒，无嗅，微溶于水、乙醇、甘油和丙二醇，不溶于油脂，耐热性、耐酸碱性、耐氧化性较差。靛蓝染料是最古老的纺织品染料之一，具有易着色、色调独特等特点，在织物染色、食品染料、有机颜料等领域应用广泛。
靛蓝染料主要用于棉纱、棉布、羊毛、丝绸、地毯等产品的染色，我国是全球纺织大国，靛蓝染料市场需求量庞大。2021年，我国靛蓝染料销量约为46.3万吨，约占全球销量的55.2%。此外印度作为全球牛仔布生产大国，靛蓝染料市场需求量、销量也处于全球领先水平。
靛蓝染色风靡数千年
早在公元前3000年前，心灵手巧的古埃及人就把白色的木乃伊亚麻裹尸布染上蓝色的边。从此靛蓝风靡几千年，从欧洲、美国到中亚、印度，深深浅浅的靛蓝点缀了世界。20世纪早期，德国化学公司BASE研制出合成靛蓝，使得天然染料的前途暗淡。但是近年来随着自然风的流行，用天然靛蓝染色的衣服走上了巴黎的T型台。
现在彩色衣服对我们来说是理所当然的，但直到19世纪中期，所有的染料都来自天然世界，提取非常不易。在大自然提供的所有染料中，不管是来自植物、昆虫还是贝类，靛蓝也许是其中最独特的。
很多种植物都是黄色染料，而红色也可以来自植物，比如茜草和巴戟天，还可来自动物比如胭脂虫、紫胶和介壳虫。但是在这个世界上，蓝色染料的唯一天然来源只有靛蓝植物，它带给我们从天空的浅蓝到午夜的深蓝的所有蓝色系染料。与其他染料混合，靛蓝还可以染出绿色、紫色和黑色。
在过去的几个世纪里，人类对靛蓝的需求是无止境的，尤其在西方，农民和屠夫的工作服，荷兰人的裤子，警察、军队和医院工作人员的服装，都需要靛蓝。另一方面，靛蓝还可以制造出贵族气质的“皇家蓝”。在亚洲、非洲和美洲，靛蓝同样得到上层社会和底层人民的喜爱，既常见于日常生活又用于染制礼仪中的服装和织物。即使在20世纪，有机靛蓝染料还是大宗贸易的商品。
因此，靛蓝染色的服饰足可以写成一部丰富的社会史，而牛仔裤是其中不可或缺的一笔。阿尔泰山北麓出土的帕兹雷克地毯残片，制作于公元前4世纪，在这片最古老的栽绒地毯上，我们可以看到最早穿靛蓝裤子的人。在中世纪的热那亚，水手们穿蓝色的被称为“gene fustian”的裤子，这就是牛仔裤“jeans”这个词的起源。
早期牛仔裤完全用天然靛蓝染色，因为只有靛蓝染料那独特的成分才能产生纯粹的颜色和合人心意的褪色效果。靛蓝分子不是通过化学变化与织物纤维结合在一起，而是存在构成纤维的纤维素链条上，所以它的蓝色虽然永不消失，但摩擦之后容易发生变化，可以得到各种出人意料的褪色效果。今天，靛蓝斜纹牛仔裤已经完全被主流时尚所接受，全球每年牛仔裤的总产量超过了10亿条。
合成靛蓝
1905 年度诺贝尔化学奖授给德国化学家拜耳 (Adolf von Baeyer) ,表彰他在合成靛蓝以及氢化芳烃等方面所作的杰出贡献 。不过在拜耳研究靛蓝之前 ,人们已经测定了它的实验式 :C 8 H5NO及分子式 :C16 H10N2O2 。并且发现靛蓝用苛性钾低温熔融时可以生成邻氨基苯甲酸 ;高温熔融得苯胺 ;用硝酸或三氧化铬氧化时得到靛红 。但囿于当时对分子结构的认识正处在萌芽期 ,所以也就无法推测出靛蓝结构了。
1865 年凯库勒提出苯的环状结构 ,也就是同一年拜耳开展了靛蓝研究 ,他首先认为靛蓝是一种含氧化合物 ,因而可能是某种 “ 母体”物质的氧化产物。这种母体在某种程度上与苯胺相似 ,拜耳命名为吲哚 ( Indole) ,它的氧化产物应该是吲哚酚 ;更高一级的氧化产物则是吲哚醌 ,即结晶呈红色的靛红 :
吲哚酚和苯酚之间虽然有许多不同 ,但都是母体上的一个氢原子被羟基取代的产物 ,所以拜耳也希望能按照苯酚可以被还原成苯那样从吲哚酚制出吲哚 ,但由于吲哚酚很容易发生树脂化 ,以至工作半年多之后 ,仍然得不到期望的结果。
当拜耳把实验时遇到的困难情况说给正在讲授化学工艺课程的同事 Stahlschmidt 时 ,却从他那里得到一个重要信息 ,这就是过去一直用做油漆填料的锌粉 ,已经有人把它作为工业上的还原剂。
于是拜耳立即把它用在吲哚酚的还原上 ,尽管又经过多次反复摸索 ,但仍得不到结果 ,在万般无奈的情况下 ,试着把二者一起放在燃烧管中加热 ,意想不到的是在燃烧管被加热到赤热时 ,真的获得了吲哚 (1866 年) 。
拜耳所以能长期系统地坚持着靛蓝结构与合成方法的研究 ,应当归功于他偶然地发现了重要的锌粉还原法 ,从而得到靛蓝的母体。当他的学生 C. Graebe 把这种方法应用到红色植物染料 — — —茜素的研究上后 ,不但确定了它的化学骨架 ,而且很快把茜素的实验室制法扩大到工业规模生产上(1871 年) 。这一成功不仅刺激了染料制造业者 ,也促进了拜耳研究靛蓝的决心。
1870 年拜耳和他的学生一起把靛红用三氯化磷处理后生成的产物再以锌粉2盐酸还原时得到了靛蓝 ,这使拜耳第一次看到了人造靛蓝的曙光 ,这时所用的靛红 ,虽然还是来自靛蓝植物 ,但到1878 年拜耳已经能由苯乙酸来制取了。
1879 年拜耳进一步发现 ,如果将邻硝基肉桂酸的溴化物与碱共煮 ,也能得到少量靛蓝 ,稍后又发现用邻硝基苯丙酸制取靛蓝的方法 ,并将这一发明在 1880 年 3 月 19 日申请到第一个关于合成靛蓝的专利 ;同年 12 月发表了第一篇合成靛蓝的科学论文 ,1883 年提出了靛蓝的结构式 ,这种通过化学反应推导出的结构式和 45 年后 (1928 年) 由 X 射线衍射法测出的结果 (2) 只是在顺式及反式上稍有不同而已：
有了靛蓝的结构 ,就有办法寻找更方便的合成方法 ,就有可能通过结构的化学修饰制出新型染料。靛蓝的工业生产 ,最终虽然没能按照拜耳在实验室中的特殊步骤来进行 ,而是采用 K. Heumann以苯胺和乙酸为初始原料的路线 (1890 年) ,但是投产后对工业和农业的影响却是全球范围的。到19 世纪末 ,生产合成靛蓝的化工厂已经替代了各地种植靛蓝植物的农庄。人们还惊奇地发现 ,古老的泰尔紫 (Tyrian purple) 就是含有两个溴原子的靛蓝 ,这种名贵的紫色染料 ,长期以来都是在极其秘密的情况下 ,用蜗牛螺骨制取的 ;靛蓝的同分异构体 — — — 靛玉红 ( Indirubin) 却具有神奇的治疗血癌作用。
拜耳在发表了靛蓝结构式之后 ,又把研究方向转向萜类及高不饱和的多炔类化合物 ,先后还确定了α 2蒎烯、蒈酮、萜品醇等氢化芳烃类的分子结构。1885 年还提出了 “ 张力学说”,成为最早应用范特霍夫 (J . H. Van’t Hoff) 和勒贝尔 (J . A. Le Bel) 的碳原子四面体构型理论、阐述碳环化合物稳定性的人 ,拜耳张力学说后来虽有更准确的表述 ,但它在化学史上仍不失其重要意义。
随着靛蓝、茜素等染料生产的工业化 ,也带动了德国有机化学工业的发展。在这些新兴工业的工厂中 ,位于重要岗位上的人员 ,大部分都受过拜耳这位实验家、理论家也是当时著名化学教育家和导师的化学培训。在拜耳门下的诸多英才中 ,尤其是以研究嘌呤化学、糖化学以及蛋白质化学等而著称于世的德国化学家费歇尔 ( E. Fischer) 更是一颗璀璨的明星 ,这真的应了我国的一句老话“ 青出于蓝胜于蓝”了。
文章来源： 中国青年网，新思界网，染整百科
