活性染料的结构特征和分类详解

活性染料的结构与其他染料不同，可以用下面的通式表示：

W—D—B—Re

式中：W——磺酸基或羧基等水溶性基团；

D——活性染料的母体结构，一般是匀染型的酸性染料、酸性媒染染料或结构简单的直接染料；

B——将染料母体与活性基连接的基团，即桥基，一般为—NH—等；

Re——与纤维中的官能团发生反应的活性基。

具有一个或一个以上能与纤维中的官能团形成共价键结合的活性基，是这类染料的主要结构特征。染料的活性基一般是通过连接基和染料母体相连的。母体中大多有1～3个磺酸基或羧基水溶性基团。

活性染料的分类方法有很多，按照活性染料分子中母体的结构分，有偶氮类、蒽醌类、酞菁类等。活性染料的母体结构对染料的染色性能影响显著。母体染料不但要求色泽鲜艳、牢度优良，而且要求具有良好的扩散性和较低的直接性，使活性染料具有良好的匀染性和移染性，并使未染着的染料易于洗去。因此活性染料母体结构的性能在一定程度上决定了该染料的各项性能。但从染色理论的角度，活性染料通常是按照染料分子中活性基的不同进行分类的，常用染料可以分为以下几种。

1.卤代杂环类

（1）卤代均三嗪型活性染料。这类染料在活性染料中品种很多，根据杂环中所含氯取代基数目分为一氯均三嗪和二氯均三嗪两种。

制备该类染料最重要的中间体为三聚氯氰。其制备方法如下：

①三氯嘧啶类。它的化学稳定性较好，反应活泼性比K型活性染料差，染液的化学性质比较稳定，需要在高温下才能与纤维发生固色反应，在常温下，由于染料水解所造成的损失少。

②一氯嘧啶类。尤其是带有甲砜基的一氯嘧啶，化学性质较为活泼，但比X型活性染料的反应性弱，在常温下，由于染料水解所造成的损失少。

③二氟一氯嘧啶类。它的化学性质类似于K型活性染料。

除了卤代均三嗪类、卤代嘧啶类等活性染料外，还有一些卤代活性基的活性染料，如卤代喹喔啉类、卤代哒嗪类、卤代苯并噻唑类以及卤代哒酮类等卤代氮杂环类的活性染料。它们的结构可以表示为：

然后将含有氨基的染料与三聚氯氰反应，就可以将上述的活性基引入染料的分子中。

①二氯均三嗪型活性染料（简称X型活性染料）。它的活性基团是二氯均三嗪而得名，它的活性基团中含有两个氯原子，染料的化学性质很活泼，反应能力很强，能在室温、碱性介质中与亚麻等纤维素纤维发生反应，X型活性染料染液的稳定性差，在室温下上染可以减少染料的水解损失。该染料的结构可以表示为：

式中：D代表染料的母体，—NH代表连接基。制备时，将具有氨基的染料母体直接与三聚氯氰进行缩合，将染料中间体与三聚氯氰缩合后，经重氮化再进行偶合反应，也可以制备该类型的染料。例如，活性艳红染料的合成过程如下：

它们与纤维之间的反应机理类似于卤代均三嗪类和卤代嘧啶类染料，与纤维之间都发生的是亲核取代反应。

2.乙烯砜类活性染料（KN活性染料）　这类活性染料的活性基团为β-羟基乙砜硫酸酯，化学活泼性介于X型和K型活性染料之间，在60℃左右较弱的碱性介质中染色。其结构通式可以表示如下：D—SO2CH2CH2OSO3Na。

制备该类染料最重要的中间体是苯胺的间位或对位β-羟基乙砜苯胺硫酸酯，然后将所得芳香胺的衍生物进行重氮化偶合反应，即可制得所需要的KN型活性染料。其合成过程可以表示如下：

②一氯均三嗪型染料（简称K型活性染料）：这类染料的活性基是一氯均三嗪，活性基团上只有一个氯原子。K型活性染料的化学活泼性比较弱，必须在较高的温度下才能与亚麻等纤维素纤维发生反应，染液比较稳定，在常温下由于染料的水解所造成的损失比较少。K型活性染料可以表示为：

式中，D为母体染料，—NH—为连接基，R为

它们的合成途径也有两种。一种是将二氯均三嗪类活性染料与适当的芳香胺Ar—NH2反应；另一种是将芳香二胺与一分子三聚氯氰缩合后，经重氮化后偶合反应制成二氯均三嗪染料后，再与适当的芳香胺反应。

同理，用适当的氟代均三嗪衍生物可制得一氟均三嗪活性染料，可以表示为：(www.xing528.com)

将所得芳香胺衍生物重氮化，再与适当的偶合组分偶合，便可制得偶氮类的活性染料。其反应如下：

（2）卤代嘧啶类（简称F型活性染料）。这类活性染料的活性基是卤代嘧啶类。根据嘧啶环上卤素原子的个数和种类又分为一氯、二氯、三氯以及二氟一氯嘧啶等。制备卤代嘧啶类染料最常用的中间体是四氯嘧啶，而四氯嘧啶是由丙二酸二乙酯和尿素发生反应制得的。可以表示为：

四氯嘧啶和适当的染料母体缩合，可制得三氯嘧啶类活性染料。其他各类卤代嘧啶类活性染料也可以由适当的卤代嘧啶类和母体染料反应制得。常见有下面几种：

①三氯嘧啶类。它的化学稳定性较好，反应活泼性比K型活性染料差，染液的化学性质比较稳定，需要在高温下才能与纤维发生固色反应，在常温下，由于染料水解所造成的损失少。

②一氯嘧啶类。尤其是带有甲砜基的一氯嘧啶，化学性质较为活泼，但比X型活性染料的反应性弱，在常温下，由于染料水解所造成的损失少。

③二氟一氯嘧啶类。它的化学性质类似于K型活性染料。

除了卤代均三嗪类、卤代嘧啶类等活性染料外，还有一些卤代活性基的活性染料，如卤代喹喔啉类、卤代哒嗪类、卤代苯并噻唑类以及卤代哒酮类等卤代氮杂环类的活性染料。它们的结构可以表示为：

它们与纤维之间的反应机理类似于卤代均三嗪类和卤代嘧啶类染料，与纤维之间都发生的是亲核取代反应。

2.乙烯砜类活性染料（KN活性染料）　这类活性染料的活性基团为β-羟基乙砜硫酸酯，化学活泼性介于X型和K型活性染料之间，在60℃左右较弱的碱性介质中染色。其结构通式可以表示如下：D—SO2CH2CH2OSO3Na。

制备该类染料最重要的中间体是苯胺的间位或对位β-羟基乙砜苯胺硫酸酯，然后将所得芳香胺的衍生物进行重氮化偶合反应，即可制得所需要的KN型活性染料。其合成过程可以表示如下：

将所得芳香胺衍生物重氮化，再与适当的偶合组分偶合，便可制得偶氮类的活性染料。其反应如下：

将β-羟基乙砜苯胺中料和母体染料（或发色体系）缩合再制成硫酸酯，例如和溴氨酸缩合可制得蓝色的蒽醌类活性染料。

将β-羟基乙砜苯胺中料和母体染料（或发色体系）缩合再制成硫酸酯，例如和溴氨酸缩合可制得蓝色的蒽醌类活性染料。

和乙烯砜染料结构类似的染料还有以下几类：

和乙烯砜染料结构类似的染料还有以下几类：

3.其他类活性基的活性染料　为了适用于不同用途的需要，还有许多其他类活性基的活性染料。例如：

3.其他类活性基的活性染料　为了适用于不同用途的需要，还有许多其他类活性基的活性染料。例如：

这些活性基中有的如膦酸基类的，可以在氰胺或双氰胺存在的条件下，即可以在微酸性或中性的条件下与纤维发生共价键结合，特别适用于涤纶和纤维素纤维混纺织物的染色和印花。

4.双活性基或多活性基的活性染料　为了提高活性染料与纤维发生反应的机会，提高活性染料的利用率和固色率，还生产了含有双活性基或多活性基的活性染料，这些活性基可以相同也可以不相同，可以连接在同一个染料的母体上，也可以连接在不同的染料母体上，最常见的是具有两个卤代均三嗪类的，或者是具有一个卤代均三嗪和一个β-羟基乙砜硫酸酯类，在我国习惯上称为M型活性染料。

目前市场上出现许多用于亚麻等纤维高温染色用的多活性基的活性染料，如KE型、HE型活性染料，可以克服常规活性染料由于高温染亚麻时的水解所造成的浪费，减少环境污染，提高染料的利用率和固色率，从而节约成本。

这些活性基中有的如膦酸基类的，可以在氰胺或双氰胺存在的条件下，即可以在微酸性或中性的条件下与纤维发生共价键结合，特别适用于涤纶和纤维素纤维混纺织物的染色和印花。

4.双活性基或多活性基的活性染料　为了提高活性染料与纤维发生反应的机会，提高活性染料的利用率和固色率，还生产了含有双活性基或多活性基的活性染料，这些活性基可以相同也可以不相同，可以连接在同一个染料的母体上，也可以连接在不同的染料母体上，最常见的是具有两个卤代均三嗪类的，或者是具有一个卤代均三嗪和一个β-羟基乙砜硫酸酯类，在我国习惯上称为M型活性染料。

目前市场上出现许多用于亚麻等纤维高温染色用的多活性基的活性染料，如KE型、HE型活性染料，可以克服常规活性染料由于高温染亚麻时的水解所造成的浪费，减少环境污染，提高染料的利用率和固色率，从而节约成本。