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【百科】紫色染料一次意外开启一个时代
日期:2022-04-24

  一个关于药物、废料、科学家、商人、贵族、海洋生物和鸟粪的神奇故事,正如一个复杂的化合物一样透露着化学的玄机。

  2021年诺贝尔化学奖颁发给了不对称有机催化,让许多人高呼诺贝尔理综奖终于回归正牌化学。

  关于有机合成,我们讲一个有趣的故事:人类第一个合成染料——紫色(苯胺紫mauveine),来自一个意外的发现。

  实际上,紫色溶液的关键成分是苯胺紫(Mauveine),也就是世界上第一款合成染料诞生了。这是一次纯粹的意外发现,不仅目的不同,而且后来他发现苯胺已经被甲苯胺污染了,两种物质一起被氧化后才会产生紫色物质。

  珀金(右二)和他染料公司的同事们,左2是他的兄弟。(一看就像亲兄弟,珀金其实在家排行老七。)丨图片来源:blog.sciencemuseum.org.uk/mauve-mania/

  实际上,苯胺紫是一个及其复杂的混合物,1994年科学家才清楚地分析出了其中两个重要结构;2008年时又发现了里面两个重要的发色团,总计化合物达到12个。

  人们为了纪念珀金的贡献,美国化学工业学会在1906年苯胺紫发现50周年时开始颁发珀金奖章(Perkin Medal),至今仍是化工领域的最高荣誉,表彰在“应用化学领域创新,使商业发展有突破”的科学家。

  古罗马自然哲学家、博物学家老普林尼在他的《自然史》中记载了制作工序,过程十分繁琐,会发出恶臭(关于恶臭还有佐证,中国沿海地区也有骨螺,《韩非子》中记载齐桓公好服紫,“吾甚恶紫之臭”。)并且显然不能大规模生产——有学者统计,从12000只骨螺中才能生产1.4克染料,只够给衣服点缀个边儿。这种颜色也因此成为了高贵身份的象征。

  事实上,珀金最初给他发现的颜色就称为Tyrian purple,在公元四世纪时只有罗马皇帝才能穿这种颜色的衣服。在公元301年戴克里先(Diocletian)的《最高价格法令》(Edict on Maximum Prices)中记载,一磅用海螺染成的丝绸售售价高达15万古罗马第纳尔银币,有学者分析,如果按照当今购买力计算这个价格相当于约300万美元。

  随着时间推移,世界各地的聪慧的人们找到了不同的紫色天然原料,比如地衣、胭脂虫、苔藓、黑莓等等,并且发展出了一些合成染料技术。到19世纪50年代,尽管不再那么稀有,紫色仍然是一种时尚颜色,当时的世界纺织之都英国的紫色染料来源是Murexide(紫尿酸铵),以纪念骨螺Murex——在疯狂的杀戮过后,上文提到的那两种骨螺在西方几乎灭绝了。英国人是从鸟粪中提取出来的,而且鸟粪还是进口的。

  19世纪初德国大科学家、探险家亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)在秘鲁考察时发现了海鸟粪(Guano)的肥料价值——富含氮磷钾。干燥的自然环境让这里的鸟粪成了最好的。他把这一发现带回了欧洲,很快欧洲人知道了这个宝藏。秘鲁也发现了商机,该国因鸟粪而辉煌了一段时期。如果再扯远一点,鸟粪对19世纪中期的资本扩张有重要影响,西班牙还为此输掉过战争。

  当海鸟粪开始源源不断进口到欧洲,关于农业、纺织、时尚就发生了变化。法国的生产商从海鸟粪中置备了紫色染料,随后英国、德国也开始大量使用紫尿酸铵染色。不过这种染料在污染严重的伦敦效果并不好,与硫反应后很容易褪色。珀金苯胺紫的效果好更便宜,迅速打破了垄断。之后,在颜色方面的探索,让人们穿上了苯胺红(aniine red)、苯胺蓝(aniline blue)等,冯·霍夫曼也搞出了霍夫曼紫罗兰色(Hofmann’s Violet)……它们的出现让紫色不再流行,但有机化学工业已经改变了世界。