Тайна патента Уильяма Перкина

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2017, №3)

2017_03-16_2.jpg

Краситель Перкина использовали для печати шестипенсовых почтовых марок в 1867—1880 годы

Мовеиновый красно-фиолетовый Уильяма Перкина — первый синтетический краситель, случайно полученный при переработке каменноугольной смолы в 1856 году, — изменил химическую промышленность викторианской Великобритании, а потом и всего мира. Он же подарил Перкину мировую известность. Как показывают результаты Джона Плейтера из Абердинского университета, Перкин мог гораздо тщательнее контролировать химические процессы, лежащие в основе производства этих красителей, чем считалось раньше («Journal of Chemical Research», 2016, 40, 11, 648—651, doi: 10.3184/174751916X14725625519561). Он был не просто человеком, которому однажды повезло, а настоящим первопроходцем.

Мовеиновый краситель Перкина (см. «Химию и жизнь», 2007, 2) был сложной по составу композицией, смесью хромофорных молекул. Дело в том, что и Перкин, и другие производители использовали как исходное вещество анилин (полученный из каменноугольной смолы), в котором присутствовали изомеры толуидина. Их превращения также влияли на состав, а следовательно, и на цвет продукта.

Именно благодаря примесям в исходных веществах качественный и количественный состав красителя был индивидуальным, как отпечатки пальцев. Сегодня по составу красителя в различных образцах можно четко определить место, время и метод синтеза пигмента. Очевидно, что разные смеси имеют различные оттенки: сам Перкин говорил о красителе с синим оттенком и более привлекательном образце с красным оттенком.

Плейтер провел настоящее детективное расследование и расшифровал состав красящих композиций из различных источников. Объекты для анализа, в том числе хранящиеся в бутылке образцы красителей, а также окрашенные ими ткани предоставили различные музеи Великобритании и США, включая Лондонский и Манчестерский музеи естественной науки и музей Университета Колумбии в Нью-Йорке. Однако самым доступным объектом оказались марки викторианской эпохи — краситель Перкина использовали для печати сиренево-фиолетовых шестипенсовых марок во второй половине XIX века. Таких марок было напечатано огромное количество, многие из них дожили и до нашего времени. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии Плейтер определил состав мовеинового красителя в нескольких марках, а также в образце красителя из Манчестерского музея.

Анализ выявил интересные нюансы: все мовеиновые красители, сделанные на мануфактуре, которую Перкин организовал совместно с отцом и братом, практически не различались, а вот мовеиновые красители, изготовленные на других производствах по патенту, оформленному Перкином в 1856 году (WH Perkin, Patent, AD 1856 No 1984), зачастую серьезно отличались по составу и от продукции семейного предприятия Перкина, и друг от друга.

Сам Плейтер пытался много раз воспроизвести описанную в патенте Перкина методику, подбирая состав подвергавшихся окислению аминов, но ему так и не удалось добиться воспроизводимых результатов. В каждом эксперименте он получал смеси хромофоров, различавшиеся по количественному и качественному составу («Journal of Chemical Research», 2015, 39, 5, 251—259, doi: 10.3184/174751915X14303016711715). По словам Плейтера, следование протоколу, описанному в патенте, давало смесь четырех типов мовеиновых хромофоров. Между тем красители, выделенные из почтовых марок (наряду с музейным образцом), содержали только два ключевых вещества, обладая при этом более желаемым «красным оттенком». Реконструировав химические процессы, протекавшие в ходе синтезов, и химические превращения, которые мог осуществлять Перкин, Плейтер предположил, что одним из исходных веществ, применявшихся на семейном предприятии Перкина наряду с анилином, было производное толуидина, которое увеличивало выход красящей композиции и позволяло получить более простой состав. Перкин наверняка знал об этой тонкости производства, скорее всего, он сам ее и разработал, но никогда не описывал.

Как заявляет Генри Ржепа из Имперского колледжа Лондона, сотрудничавший с Плейтером в анализе мовеиновых красителей, описанный Перкином в патенте метод содержит только часть правды. Увы, это стало традиционной проблемой описаний методик в патентах и заявках на изобретения. В конкретном случае тайна исторического детектива о рецепте Перкина была раскрыта, однако многим химикам и химикам-технологам ежедневно приходится иметь дело с методиками, которые не воспроизводятся. Это не так увлекательно, как работа Плейтера, и явно не сможет стать основой для публикаций в журналах с высоким рейтингом.

Разные разности

23.05.2018 10:00:00

Исследователи из нескольких институтов Великобритании, США и Франции проанализировали изотопный состав кислорода вулканических гор на дне океана и в тех образцах, что экспедиции НАСА привезли с Луны. Как оказалось, составы очень похожи, словно лунные породы — это и есть земные.

>>
30.04.2018 10:00:00

...NASA откладывает запуск космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) почти на год, до мая 2020 года...

...в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН планируется создание нейтринного детектора на основе жидкого сцинтиллятора, который можно будет использовать как часть мировой сети таких детекторов для изучения внутреннего строения Земли...

...аэрозоль электронных сигарет вызывает повреждения ДНК в клетках легких, мочевого пузыря и сердца мышей, а также подавляет репарацию ДНК в легких...


>>
25.04.2018 10:00:00

Один из самых серьезных факторов риска развития возрастной деменции — вариант ε4 гена APOE. Тем не менее у 53% его носителей деменция так и не развивается, значит, дело в негенетических факторах. Группа американских ученых решила проверить, способен ли противодействовать угасанию умственных способностей позитивный настрой.

>>
18.04.2018 10:00:00

Авторы исследования, опубликованного в «Nature Human Behavior», ведовство изучать не собирались, их темой были сотрудничество и взаимопомощь в сельских общинах. Однако в процессе работы выяснилось, что в деревнях на юго-западе Китая, в провинции Сычуань, примерно 13,7% населения живет с прозвищем «чжу» или «чжубо» — злые колдуны.

>>
02.04.2018 10:00:00

...китайские ученые успешно клонировали приматов — макак-крабоедов Macaca fascicularis переносом ядра соматической клетки; 79 эмбрионов имплантировали 21 самке, в итоге родились два детеныша, Чжун-Чжун и Хуа-Хуа...

>>