El tinte índigo es un compuesto orgánico con un color azul distintivo . El índigo es un tinte natural extraído de las hojas de algunas plantas del género Indigofera , en particular Indigofera tinctoria . Las plantas de Indigofera que contienen tintes se cultivaban y usaban comúnmente en todo el mundo, particularmente en Asia, y la producción de tinte índigo era económicamente importante debido a la rareza histórica de otros tintes azules. [1]
La mayor parte del tinte índigo que se produce hoy en día es sintético y constituye alrededor de 80.000 toneladas cada año, a partir de 2023. [2] Se asocia más comúnmente con la producción de telas de mezclilla y jeans , donde sus propiedades permiten efectos como el lavado a la piedra y el lavado con ácido. aplicarse rápidamente, por lo que la ropa hecha con tinte natural índigo tiende a ser más cara.
El uso principal del índigo es como tinte para hilos de algodón, y se utiliza principalmente en la producción de telas de mezclilla adecuadas para jeans azules; en promedio, un par de jeans requiere de 3 gramos (0,11 oz) a 12 gramos (0,42 oz) de tinte. Se utilizan cantidades más pequeñas para teñir lana y seda.
El índigo carmín , también conocido como índigo, es un derivado del índigo que también se utiliza como colorante. Anualmente se producen unas 20.000 toneladas, también principalmente para la producción de vaqueros. [1] También se utiliza como colorante alimentario y figura en los Estados Unidos como FD&C Blue No. 2.
Una variedad de plantas han proporcionado índigo a lo largo de la historia, pero la mayor parte del índigo natural se obtuvo de las del género Indigofera , que son nativas de los trópicos, especialmente del subcontinente indio. La principal especie comercial de índigo en Asia era el índigo verdadero ( Indigofera tinctoria , también conocido como I. sumatrana ). Una alternativa común utilizada en lugares subtropicales relativamente más fríos, como las islas Ryukyu de Japón y Taiwán, es Strobilanthes cusia .
Hasta la introducción de especies de Indigofera del sur, Polygonum tinctorum (nudo del tintorero) era el colorante azul más importante del este de Asia; sin embargo, el cultivo produjo menos colorante que el cultivo promedio de índigo y rápidamente fue superado a favor de la planta más económica Indigofera tinctoria . En Centro y Sudamérica, la especie cultivada es Indigofera suffruticosa , también conocida como anil , y en la India, una especie importante fue Indigofera arrecta , Natal indigo. En Europa, Isatis tinctoria , comúnmente conocida como glasto, se usaba para teñir telas de azul y contenía los mismos compuestos colorantes que el índigo, también conocido como índigo.
Varias plantas contienen índigo que, cuando se expone a una fuente oxidante como el oxígeno atmosférico, reacciona para producir tinte índigo; sin embargo, las concentraciones relativamente bajas de índigo en estas plantas hacen que sea difícil trabajar con ellas, ya que el color se contamina más fácilmente con otras sustancias colorantes también presentes en estas plantas, lo que generalmente produce un tinte verdoso.
El precursor del índigo es el indican , un derivado incoloro y soluble en agua del aminoácido triptófano , y las hojas de Indigofera contienen entre un 0,2% y un 0,8% de este compuesto. Presionar las hojas cortadas en una tina y remojarlas hidroliza el indican, liberando β- D - glucosa e indoxilo . El indoxilo se dimeriza en la mezcla y, después de 12 a 15 horas de fermentación, produce el leucoíndigo amarillo soluble en agua . La exposición posterior al aire forma el tinte índigo azul, insoluble en agua. [3] [4] El tinte precipita de la solución de hojas fermentadas tras la oxidación, pero también puede precipitar cuando se mezcla con una base fuerte [5] como la lejía . Los sólidos se filtran, se prensan hasta formar tortas, se secan y se pulverizan. Luego, el polvo se mezcló con otras sustancias para producir diferentes tonos de azul y violeta.
Las fuentes naturales de índigo también incluyen los moluscos: el género Murex de caracoles marinos produce una mezcla de índigo y 6,6'-dibromoíndigo (rojo), que juntos producen una gama de tonos púrpuras conocidos como púrpura de Tiro . La exposición a la luz durante parte del proceso de teñido puede convertir el dibromoíndigo en índigo, dando como resultado tonos azules conocidos como azul real, púrpura jacinto o tekhelet .
Dada su importancia económica, el índigo se ha preparado mediante muchos métodos. La síntesis de índigo de Baeyer-Drewsen se remonta a 1882. Implica una condensación aldólica de o-nitrobenzaldehído con acetona, seguida de ciclación y dimerización oxidativa a índigo. Esta ruta fue muy útil para obtener índigo y muchos de sus derivados a escala de laboratorio, pero resultó poco práctica para la síntesis a escala industrial. Johannes Pfleger [6] y Karl Heumann finalmente idearon una síntesis de producción industrial en masa a partir de anilina utilizando mercurio como catalizador. El método fue descubierto por un accidente de Karl Heumann en Zurich que implicó la rotura de un termómetro. [7]
La primera ruta comercialmente práctica para producir índigo se atribuye a Pfleger en 1901. En este proceso, la N -fenilglicina se trata con una mezcla fundida de hidróxido de sodio , hidróxido de potasio y sodamida . Esta masa fundida altamente sensible produce indoxilo , que posteriormente se oxida en el aire para formar índigo. Todavía se utilizan variaciones de este método en la actualidad. A Heumann se le atribuye una ruta alternativa y también viable para obtener índigo en 1897. Implica calentar N -(2-carboxifenil)glicina a 200 °C (392 °F) en una atmósfera inerte con hidróxido de sodio. El proceso es más sencillo que el método de Pfleger, pero los precursores son más caros. Se genera ácido indoxil-2-carboxílico. Este material se descarboxila fácilmente para dar indoxilo, que se oxida en el aire para formar índigo. [1] La preparación del tinte índigo se practica en las clases de laboratorio de las universidades según la ruta original de Baeyer-Drewsen. [8]
La tela más antigua conocida teñida de índigo, que data de hace 6.000 años, fue descubierta en Huaca Prieta , Perú. [9] Muchos países asiáticos, como India , China, Japón y las naciones del sudeste asiático, han utilizado el índigo como tinte (particularmente para la seda ) durante siglos. El tinte también era conocido por las civilizaciones antiguas de Mesopotamia , Egipto , Gran Bretaña , Mesoamérica , Perú , Irán y África occidental . El índigo también se cultivó en la India, que también fue el primer centro importante de producción y procesamiento. [10] La especie Indigofera tinctoria fue domesticada en la India. [10] El índigo, utilizado como tinte, llegó hasta los griegos y los romanos , donde era valorado como un producto de lujo. [10]
En Mesopotamia, una tablilla cuneiforme neobabilónica del siglo VII a. C. proporciona una receta para teñir lana, donde la lana de color lapislázuli ( uqnatu ) se produce mediante repetidas inmersiones y aireación de la tela. [11] Lo más probable es que el índigo fuera importado de la India. Los romanos utilizaban el índigo como pigmento para pintar y con fines medicinales y cosméticos. Era un artículo de lujo importado al Mediterráneo desde la India por comerciantes árabes.
La India era uno de los principales proveedores de índigo para Europa ya en la época grecorromana. La asociación de la India con el índigo se refleja en la palabra griega para tinte, indikón ( Ἰνδικόν , indio). [11] Los romanos latinizaron el término indicum , que pasó al dialecto italiano y finalmente al inglés como la palabra indigo.
En Bengala, los cultivadores de índigo se rebelaron contra las condiciones laborales de explotación creadas por los comerciantes y plantadores europeos en lo que se conoció como la revuelta índigo en 1859. La obra bengalí Nil Darpan del dramaturgo indio Dinabandhu Mitra fue una versión ficticia de la revuelta.
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La demanda de índigo en el siglo XIX queda indicada por el hecho de que en 1897, 7.000 km2 ( 2.700 millas cuadradas) se dedicaban al cultivo de plantas productoras de indican, principalmente en la India . En comparación, el país de Luxemburgo tiene 2.586 km 2 (998 millas cuadradas). [1]
En Europa, el índigo siguió siendo un bien escaso durante toda la Edad Media. En su lugar se utilizó un tinte químicamente idéntico derivado de la planta del glasto ( Isatis tinctoria ) . A finales del siglo XV, el explorador portugués Vasco da Gama descubrió una ruta marítima hacia la India. Esto llevó al establecimiento de comercio directo con la India, las Islas de las Especias , China y Japón. Los importadores ahora podían evitar los pesados derechos impuestos por los intermediarios persas , levantinos y griegos y las largas y peligrosas rutas terrestres que se habían utilizado anteriormente. En consecuencia, la importación y el uso de índigo en Europa aumentaron significativamente. Gran parte del índigo europeo procedente de Asia llegó a través de puertos de Portugal, Países Bajos e Inglaterra. Las potencias europeas establecieron muchas plantaciones de índigo en climas tropicales. España importó el tinte de sus colonias en América Central y del Sur, y fue un cultivo importante en Haití y Jamaica, donde gran parte o la totalidad del trabajo lo realizaban africanos y afroamericanos esclavizados. En la época colonial española, la producción intensiva de índigo para el mercado mundial en la región del moderno El Salvador implicaba condiciones tan insalubres que la población indígena local, obligada a trabajar en condiciones pestilentes, fue diezmada. [12] Las plantaciones de añil también prosperaron en las Islas Vírgenes . Sin embargo, Francia y Alemania prohibieron la importación de índigo en el siglo XVI para proteger la industria local de tintes de pasta. En Europa central, el teñido resistente al índigo es una técnica centenaria que ha recibido el reconocimiento de Patrimonio Cultural Inmaterial de la Humanidad de la UNESCO. [13]
Newton usó "índigo" para describir uno de los dos nuevos colores primarios que agregó a los cinco que había nombrado originalmente, en su relato revisado del arco iris en Lectiones Opticae de 1675. [14]
Debido a su alto valor como producto comercial, a menudo se hacía referencia al índigo como oro azul. [15]
En toda África occidental, el índigo fue la base de tradiciones textiles centenarias. Desde los nómadas tuareg del Sahara hasta Camerún , la ropa teñida de índigo significaba riqueza. Las mujeres teñían la tela en la mayoría de las zonas, siendo los yoruba de Nigeria y los mandinga de Malí particularmente conocidos por su experiencia. Entre los tintoreros varones hausa , trabajar en los pozos de tinte comunales era la base de la riqueza de la antigua ciudad de Kano , y todavía hoy se los puede ver ejerciendo su oficio en los mismos pozos. [16] A los tuareg a veces se les llama el "pueblo azul" porque el pigmento índigo en la tela de sus túnicas y turbantes tradicionales manchaba su piel de color azul oscuro. [17]
En Japón, el índigo cobró especial importancia durante el período Edo . Esto se debió a una creciente industria textil [18] y a que a los plebeyos se les había prohibido usar seda, [19] lo que llevó al creciente cultivo de algodón y, en consecuencia, de índigo, una de las pocas sustancias que podían teñirlo. [20]
En América del Norte, Eliza Lucas introdujo el índigo en la Carolina del Sur colonial , donde se convirtió en el segundo cultivo comercial más importante de la colonia (después del arroz). [21] Como importante cultivo de exportación, el índigo apoyó la esclavitud en las plantaciones allí. [22] En las ediciones de mayo y junio de 1755 de The Gentleman's Magazine , apareció un relato detallado del cultivo del índigo, acompañado de dibujos del equipo necesario y un presupuesto prospectivo para iniciar tal operación, escrito por el plantador de Carolina del Sur Charles Woodmason . Posteriormente apareció como libro. [23] [24] En 1775, la producción de índigo en Carolina del Sur superó las 1.222.000 libras. [25] Cuando Benjamín Franklin navegó a Francia en noviembre de 1776 para conseguir el apoyo de Francia para la Guerra Revolucionaria Americana , 35 barriles de índigo estaban a bordo del Reprisal , cuya venta ayudaría a financiar el esfuerzo bélico. [26] En la América del Norte colonial, se encuentran tres especies comercialmente importantes: la nativa I. caroliniana y las introducidas I. tinctoria e I. suffruticosa . [27]
En 1865 el químico alemán Adolf von Baeyer empezó a trabajar en la síntesis del índigo. Describió su primera síntesis de índigo en 1878 (a partir de isatina ) y una segunda síntesis en 1880 (a partir de 2-nitrobenzaldehído ). (No fue hasta 1883 que Baeyer finalmente determinó la estructura del índigo. [28] ) La síntesis de índigo siguió siendo poco práctica, por lo que continuó la búsqueda de materiales de partida alternativos en Badische Anilin- und Soda-Fabrik (BASF) y Hoechst. Johannes Pfleger [6] y Karl Heumann finalmente idearon la síntesis de producción industrial en masa. [7]
La síntesis de N-(2-carboxifenil)glicina a partir de la anilina, fácil de obtener , proporcionó una ruta nueva y económicamente atractiva. BASF desarrolló un proceso de fabricación comercialmente viable que ya estaba en uso en 1897, momento en el que se producían 19.000 toneladas de índigo a partir de fuentes vegetales. Esta cantidad se había reducido a 1.000 toneladas en 1914 y continuó contrayéndose. En 2011, se producían en todo el mundo 50.000 toneladas de índigo sintético. [29]
El índigo es un tinte desafiante porque no es soluble en agua. Para disolverse debe sufrir un cambio químico ( reducción ). La reducción convierte el índigo en "índigo blanco" ( leuco -índigo). Cuando una tela sumergida se retira del baño de tinte, el índigo blanco se combina rápidamente con el oxígeno del aire y vuelve al índigo insoluble y de color intenso. Cuando estuvo ampliamente disponible en Europa en el siglo XVI, los tintoreros e impresores europeos lucharon con el índigo debido a esta propiedad distintiva. También requirió varias manipulaciones químicas, algunas con materiales tóxicos, y presentó muchas oportunidades de lesionar a los trabajadores. En el siglo XIX, el poeta inglés William Wordsworth se refirió a la difícil situación de los trabajadores del tinte índigo de su ciudad natal de Cockermouth en su poema autobiográfico El Preludio . Hablando de sus terribles condiciones laborales y de la empatía que sentía por ellos, escribió:
Sin duda, entonces habría hecho causa común
con algunos de los que perecieron; Tal vez también pereció
Una pobre ofrenda equivocada y desconcertada
Desconocido para aquellas almas desnudas de Miller Blue
Un proceso preindustrial para la producción de blanco índigo, utilizado en Europa, consistía en disolver el índigo en orina rancia, que contiene amoníaco. Un agente reductor más conveniente es el zinc. Otro método preindustrial, utilizado en Japón, consistía en disolver el índigo en una tina calentada en la que se mantenía un cultivo de bacterias anaeróbicas termófilas . Algunas especies de tales bacterias generan hidrógeno como producto metabólico, que convierte el índigo insoluble en índigo blanco soluble. La tela teñida en una tina de este tipo se decoraba con las técnicas de shibori ( teñido anudado ), kasuri , katazome y tsutsugaki . En las obras de Hokusai y otros artistas se pueden ver ejemplos de ropa y pancartas teñidas con estas técnicas .
En Inglaterra se desarrollaron dos métodos diferentes para la aplicación directa de índigo en el siglo XVIII y se mantuvieron en uso hasta bien entrado el siglo XIX. El primer método, conocido como "lápiz azul" porque se aplicaba con mayor frecuencia con lápiz o pincel, podía utilizarse para conseguir tonos oscuros. Se agregaron trisulfuro de arsénico y un espesante a la tina de índigo. El compuesto de arsénico retrasó la oxidación del índigo el tiempo suficiente para pintar el tinte sobre las telas.
El segundo método se conocía como "azul de China" debido a su parecido con la porcelana china azul y blanca. En lugar de utilizar una solución de índigo directamente, el proceso implicó imprimir la forma insoluble de índigo en la tela. Luego se redujo el índigo en una secuencia de baños de sulfato de hierro (II) , con oxidación con aire entre cada inmersión. El proceso del azul de China podía crear diseños nítidos, pero no podía producir los tonos oscuros posibles con el método del lápiz azul.
Alrededor de 1880 se desarrolló el "proceso de la glucosa". Finalmente permitió la impresión directa de índigo sobre tela y pudo producir impresiones económicas de índigo oscuro, inalcanzables con el método azul de China.
Desde 2004, está disponible el índigo liofilizado o índigo instantáneo. En este método, el índigo ya se ha reducido y luego se ha liofilizado hasta formar un cristal. Los cristales se agregan a agua tibia para crear el tintero. Al igual que en un bote de tinte índigo estándar, se debe tener cuidado de evitar mezclar oxígeno. El índigo liofilizado es fácil de usar y los cristales se pueden almacenar indefinidamente siempre que no estén expuestos a la humedad. [30]
El tinte índigo es un polvo cristalino de color azul oscuro que se sublima a una temperatura de 390 a 392 °C (734 a 738 °F). Es insoluble en agua, alcohol o éter , pero soluble en DMSO , cloroformo , nitrobenceno y ácido sulfúrico concentrado . La fórmula química del índigo es C 16 H 10 N 2 O 2 .
La molécula absorbe luz en la parte naranja del espectro ( λ max =613 nm). [31] El compuesto debe su color profundo a la conjugación de los dobles enlaces , es decir, los dobles enlaces dentro de la molécula son adyacentes y la molécula es plana. En el blanco índigo, la conjugación se interrumpe porque la molécula no es plana.
Los anillos de benceno del índigo se pueden modificar para dar una variedad de colorantes relacionados. El tioíndigo , donde los dos grupos NH son reemplazados por átomos de S, es de color rojo intenso. La púrpura de Tiro es un tinte púrpura opaco secretado por un caracol común del Mediterráneo. Fue muy apreciado en la antigüedad. En 1909, se demostró que su estructura era 6,6'-dibromoíndigo (rojo). El 6-bromoíndigo (púrpura) también es un componente. [32] Nunca se ha producido con fines comerciales. Sin embargo, el azul de Ciba (5,7,5',7'-tetrabromoíndigo) tiene valor comercial.
El índigo y sus derivados que presentan enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares tienen una solubilidad muy baja en disolventes orgánicos. Pueden volverse solubles utilizando grupos protectores transitorios como el grupo tBOC , que suprime los enlaces intermoleculares. [33] El calentamiento del índigo tBOC da como resultado una desprotección térmica eficiente y la regeneración del pigmento original unido a H.
El tratamiento con ácido sulfúrico convierte el índigo en un derivado azul verdoso llamado índigo carmín (índigo sulfonado). Estuvo disponible a mediados del siglo XVIII. Se utiliza como colorante para alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos.
Se sabe que el índigo y algunos de sus derivados son semiconductores orgánicos ambipolares cuando se depositan como películas delgadas mediante evaporación al vacío. [34]
El índigo tiene una baja toxicidad oral, con una DL50 de 5 g/kg (0,5% de la masa total) en mamíferos. [1] En 2009, se informó de grandes derrames de tintes azules aguas abajo de un fabricante de pantalones vaqueros en Lesotho . [35]
Se ha descubierto que el compuesto actúa como agonista del receptor de hidrocarburos arilo . [36]
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )Citado en el Oxford English Dictionary , segunda edición, 1989A menudo se hacía referencia al índigo como oro azul, ya que era un producto comercial ideal; Alto valor, compacto y duradero.