回歸自然

摘要：靛藍染料作為一種歷史悠久的染料，長期、廣泛地受到人們喜愛，常被稱為“染料之王”。在查閱資料的基礎上從天然靛藍，化學合成靛藍，天然靛藍三個方面闡述了靛藍的生產發展。這段發展教會我們需要正確評價化學生產的利弊，掌握正確辦法利用化學。

關鍵詞：染料；天然靛藍；化學合成；生物合成；化學史

靛藍染料是一種具有三千多年歷史的藍色染料，廣泛應用于紡織業，牛仔褲（bluejeans）就是應用了這種染料。其生產發展主要經歷了三個階段：天然靛藍、化學合成靛藍、天然靛藍。

一、靛藍染料生產的發展背景

靛藍英文名稱Indigo，顧名思義，天然靛藍原產地為印度。另一方面，在公元前3世紀，由我國的荀子在“勸學篇”中留下的名句：“青出于藍而于藍”，表明在中國不僅早就發現并應用天然靛藍，而且還能調節染色中的色光，使其更加鮮艷美麗。

而這得益于自然界中含靛藍原始成分的植物很多，包括許多草本植物與小灌木，其中以印度藍小灌木有效成分最高。天然靛藍最早就是從一種植物中提取出來的。

到了19世紀中葉以后，以紡織工業革命為先導的產業革命也促進染料的需求大幅度增加。其中牛仔褲的流行是重要原因之一。靛藍染料主要應用于牛仔面料的染色，占牛仔企業染料使用量的95%以上。于是化學合成靛藍的產生標志著人們對靛藍染料的研究獲得歷史性突破。

近年來，化學合成染料由于其價格低廉、色譜全和牢度高等優點，得到了廣泛的使用。但是一部分合成染料在合成和使用的過程中造成嚴重的環境污染，并且對身體有害。市場需求決定，高檔的牛仔服裝市場必定需求是綠色環保、有高附加值的產品。

二、靛藍染料生產的發展歷程

（一）從植物中提取天然靛藍

天然靛藍最早是從一種叫藍草的植物中提取出來的。中國是世界上最早使用靛藍染料的國家之一。植物靛藍具體的制作過程包括四個步驟：建池、浸泡發酵、石灰處理、沉淀分離。天然靛藍的制作復雜，且受到很多自然因素的影響，比如氣候、地域等的不同，產生的靛藍染料的力份、純度差異很大。隨著紡織工業的發展，僅僅依靠天然靛藍已經無法滿足大規模的生產需求，同時天然靛藍的存在染色牢度低，勻染性、重現性差等問題也限制了其應用。

（二）化學合成靛藍染料

19世紀中葉，靛藍染料需求大幅度增加，拜耳率先提出靛藍的結構式并研究出化學合成方法，但后來由于成本過高而收率較低被HP法代替。

1.拜耳與化學合成靛藍

1865年拜耳開展了靛藍研究，他首先認為靛藍是一種含氧化合物，因而可能是某種“母體”物質的氧化產物。這種母體在某種程度上與苯胺相似，拜耳命名為吲哚，它的氧化產物應該是吲哚酚；更高一級的氧化產物則是吲哚醌，即結晶呈紅色的靛紅。

后來拜耳把實驗時遇到的困難情況說給正在講授化學工藝課程的同事Stahlschmidt時，從他那里得到一個重要信息，這就是過去一直用做油漆填料的鋅粉，于是拜耳立即把它用在吲哚酚的還原上，，試著把二者一起放在燃燒管中加熱，意想不到的是在燃燒管被加熱到赤熱時，真的獲得了吲哚（1866年）。

1870年拜耳和他的學生一起把靛紅用三氯化磷處理后生成的產物再以鋅粉-鹽酸還原時得到了靛藍。1879年拜耳進一步發現，如果將鄰硝基肉桂酸的溴化物與堿共煮，也能得到少量靛藍，稍后又發現用鄰硝基苯甲醛制取靛藍的方法，并將這一發明在1880年3月19日申請到第一個關于合成靛藍的專利。

2.化學合成靛藍工業化——HP法

拜耳的第一個合成方法因其路線太長，收率很低，成本太高，且質量不佳，故只能停留在實驗室階段。第二個合成方法（用鄰硝基苯丙醛制取靛藍）由巴斯夫公司于1890年建廠投產，其產品已能與天然靛藍競爭，但造價較高，生產工藝不夠成熟，狀況并不理想。

與此同時，瑞士聯邦工業大學卡爾·休曼（KarlHeumann）教授發明了新的合成靛藍方法（以下稱胡曼法，或Heumann第一法）：一條從鄰氨基苯甲酸合成靛藍的路線，也就是先讓鄰氨基苯甲酸與氯乙酸縮合為N-（2-羧苯基）甘氨酸，然后再經堿熔、脫羧、氧化得到靛藍。

同年（1890年）他又發明了第二個方法（Heumann第二法）：

至今整整100年過去了，HP法仍為全世界廣泛采用的合成靛藍主要方法。人們發現HP法仍為生產主流，可見這一發明的生命力極強，成為合成染料工業一個輝煌的典范。

（三）回歸天然靛藍——植物提取和生物合成

化學合成造成嚴重的環境污染。為了降低污染，天然靛藍再次走入人們的視野。他的生產方法除了植物提取之外，出現了生物合成靛藍。

植物提取是一種最原始的方法，因此相關研究者已大范圍地研究開發其種植、生產、加工和染色技術。

關于生物合成，1983年，科學家就分析了生成靛藍的基因，并發現靛藍的生成是雙加氧酶和色氨酸水解酶共同作用的結果，選育了產生靛藍的菌株。1985年瑞士日內瓦大學Mermid找到了一種可以降解二甲苯酶的假單胞菌，利用二甲苯酶的作用將吲哚羥化成吲羥，經環化氧化后直接二聚成靛藍。

在此基礎上，科學家們進行了更深入的研究，并找出了更多的生物合成靛藍的方法。

三、靛藍染料生產發展的啟示

化學合成造成的嚴重環境污染。隨著各種合成染料的廣泛使用，有10-15%的合成染料在生產和使用過程中釋放到環境中，這些染料多數極其穩定，進入環境水域后難以自然降解，造成受污染水域色度增加，破壞水體的生態平衡。

靛藍染料從天然到化學合成，最后又回到天然，這種曲折反復的發展歷史并不是一種偶然，對許多物質的生產發展過程來說都是大同小異。化學合成本身并沒有絕對的利與弊之分，而是我們對化學的關注點過于注重暫時的成功。人類發明化學的目的，就是為了滿足人類的需要，制造出許多原本世界上并不存在的化學品，但是，制造化學品的同時，也同時制造了大量的污染品。人類正為自己所取得成就所毒害，并且影響了無辜的大自然的所有生命。

其實，化學到底帶來了利還是弊，重點在我們如何去看待它，如果我們掌握正確的方法，對化學正確的加以利用，就能使化學造福于社會同時也使化學這門學科更加繁榮。

參考文獻

[1]張志伯.我國古代植物靛藍染色的探討[J].上海紡織工學院學報，1979（04）：91-94.

[2]吳祺.拜耳與合成靛藍[J].化學通報，2001（08）：527-528.

[3]戚軍超，申艾君，韓凱英.袁世凱藍呢禮服上藍色染料的分析研究[J].中原文物，2011（05）：102-104.

[4]錢崇濂.靛藍的片經染色[J].染料工業，1986（01）：57-58.

[5]趙熙花，王建平.淺談靛藍性質及其染色工藝J].山東紡織科技，1990（04）：9.

[6]李明威，宋雙雪，武國山.漫話靛藍今昔——紀念合成靛藍一百周年[J].染料工業，1995（01）：21-25.

[7]童衡.靛藍拾遺[J].江蘇絲綢，1989（04）：51.

[8]辛嘉英，王艷，章儉，宋昊，夏春谷.生物合成靛藍的研究進展[J].現代化工，2008（07）：31-32.