Synthese von Azofarbstoffen

Informationen zu den Azofarbstoffen

• Das Besondere von Azofarbstoffen ist das Vorkommen von mindestens einer sogenannten Azo-Gruppe oder Azo-Brücke. Diese besteht aus zwei Stickstoffatomen, die durch eine Doppelbindung miteinander verbunden sind. Damit können die Azofarbstoffe allgemein mit R₁-N=N-R₂ dargestellt werden.
• Besitzt ein Azofarbstoff sogar zwei Azo-Gruppen, so handelt es sich genauer um einen Diazofarbstoff. Ebenso gibt es Triazofarbstoffe mit 3 Azo-Gruppen sowie Tetraazofarbstoffe oder auch Polyazofarbstoffe.
• Die Azo-Gruppen sind immer Chromophore. Ein Chromophor ist eine farbgebende Gruppe eines Farbstoffs. Weiterhin sind aromatische Gruppen und weitere Substituenten für die genaue Farbnuance ausschlaggebend.
  Auch können die Substituenten das Lösungsverhalten stark beeinflussen. Durch viele polare Gruppen können die ansonsten unpolaren und organischen Azofarbstoffe wasserlöslich werden.
• Die Synthese von Azofarbstoffen geschieht aus einem Amin, oftmals Anilin, Natriumnitrit, Salzsäure und einem Molekül, welches an einer Stelle eine recht hohe Elektronendichte durch einen +M-Effekt aufweist. Die Reaktionsschritte werden dabei Diazotierung und Azo-Kupplung genannt.
• Einige Beispiele für die Azofarbstoffe sind die Indikatoren Methylrot, Anilingelb und Methylorange. Aber auch als klassischer Farbstoff z. B. für CDs, Wachse oder Öle werden sie eingesetzt. Als Lebensmittelfarbstoff werden Azofarbstoffe aufgrund ihrer oftmals gesundheitsschädlichen Eigenschaften nur noch selten eingesetzt.

Ablauf der Synthese

• Die Diazotierung ist der erste Schritt der Synthese von Azofarbstoffen. Zuerst wird eine Natriumnitritlösung mit Salzsäure angesäuert. Dabei werden Nitrosylkationen (NO⁺) frei. Eine Lösung mit aromatischen Aminen wird hinzugegeben, sodass im Folgenden die Nitrosylkationen mit den Amingruppen reagieren.
• Unter Abspaltung eines Protons (H⁺) entsteht daraus eine N-Nitroso-Verbindung (R₁-NH-N=O), die sich durch Umlagerung in das Tautomer, eine Diazohydroxyl-Gruppe (R₁-N=N-OH), umsetzt. Durch ein Proton kann nun ein Wassermolekül abgespalten werden und ein Diazonium-Ion entsteht.
• Die Azo-Kupplung ist eine elektrophile Zweitsubstitution des Diazonium-Ions mit einem Substituenten. Aufgrund der räumlichen Struktur reagieren hauptsächlich Verbindungen mit einem +M-Effekt mit den Diazonium-Ions, da dabei in Para-Stellung zum ersten Rest des Substituenten die Elektronendichte erhöht ist. Bei dieser Reaktion wird erneut ein Proton frei.