1.2　隐色染料

隐色体是指一些变色染料的无色形式。隐色染料在压力、温度或酸作用下产生颜色，当这些物理化学条件发生改变时，产生的颜色能够褪去。隐色染料主要用于制造传真纸、无碳复写纸等，是一种重要的功能材料。隐色染料的重要特征是染料颜色的变化，发色、褪色可以通过多种条件实现，因此可将隐色体应用于诸多高科技领域^[4]。

隐色染料的变色机理是：通过控制化学和物理条件使染料的π-共轭体系扩展，分子在可见光区产生吸收，染料由无色转换为鲜艳的颜色。这类π-共轭体系具有易反应性，尤其容易发生还原、氧化和水解反应。当π-共轭被中断时，会发生从有色到无色型体的转换。

有色型体的隐色染料寿命可能从1ms到几天甚至几个月。大部分隐色染料的显色形式不是很稳定，目前的应用仅局限于打印、成像等方面。但研究显示，隐色染料正在越来越广泛地应用在分析和生物学方面^[5]。

隐色染料显色体系由发色剂（或称呈色剂）和显色剂以及介质（或溶剂）构成。常用的发色剂有结晶紫内酯、热敏绿、绿色素等，在反应中作为电子给体；常用的显色剂有酸性白土、双酚A等。例如结晶紫内酯为隐色染料，双酚A为显色剂的变色体系。当升到一定温度后，双酚A放出质子，结晶紫内酯环打开显色。

目前使用广泛的隐色染料主要有七类^[6]，分别介绍如下：

（1）苯酞染料　该类染料作为发色剂在压敏材料复写纸和热敏记录纸上使用广泛。代表化合物为3,3-双(4-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基苯酞，通常称为结晶紫内酯（CVL）。CVL是世界上产量最大、最有代表性的压/热敏染料之一。由于无碳复写纸的使用，CVL成为应用最广泛的苯酞型显影剂^[7]。CVL发色呈鲜艳的蓝色，是常见的印蓝纸的主要着色剂，其使用历史最久，用量巨大，许多发色性质更佳的同系物或衍生物不断产生，推动了这类隐色染料的广泛使用。

（2）荧烷染料　荧烷类作为第三代压/热敏染料，被认为是最有发展前途的隐色染料。可以在荧烷类染料母环上连接不同类型的基团，从而生成各种颜色的荧烷。荧烷类化合物具有在显色反应中发色灵敏、强度高、稳定性好的特点，是使用最多的隐色染料。此类化合物主要应用在压/热敏记录纸上，有关这些化合物的专利报道很多。目前使用量最大的一种荧烷类染料是ODB-1，可单独产生黑色。

（3）三芳甲烷类染料　三芳甲烷类染料的应用价值较高，这类染料大部分用于制造各种复写纸。芳基甲烷染料是甲烷分子中两个或三个氢被苯或萘基取代而形成的一类染料，其中主要为三芳甲烷染料。三芳甲烷染料染色能力强、色彩鲜艳。但其耐光度差，遇酸、碱易变色，在纺织品染色中受到限制，一般用于油漆、印刷等方面。三芳甲烷染料较古老，按结构分为氨基、羟基和磺酸基三芳甲烷染料。用于制造纯蓝墨水和蓝黑墨水的酸性墨水蓝G就属于该类染料。

（4）吩嗪、噻嗪及嗪类　这一类染料的发现让原有染料领域的颜色和色调有了更宽的范围，并且对荧烷类、芳甲烷类等染料类型进行了扩展，压/热敏无碳复写纸领域的进展也被推向了新的高度。

（5）醌类　目前对醌类隐色体的研究较少，对此类化合物的研究主要集中在颜料以及染料领域。醌类隐色体最广泛的应用领域为纤维染色。

（6）四氮唑盐类　四氮唑盐类隐色体是一类非常重要且特殊的隐色染料。大部分四氮唑盐类染料在水中的溶解度较低，然而由于其在酸中稳定、碱中活泼，因此此类染料可被用于对某些金属离子以及还原剂的检测。此外，也可用于生物医学或纺织品染色等方面。

（7）螺环吡喃类　螺环吡喃是一种分子中至少两个环共享一个碳原子的多环化合物。其碳氧键的异裂会导致两个杂环发生共轭，促使异构体形成共轭延伸，进而使其产生可见吸收。该类化合物被广泛用在光学储存及装饰材料等领域。

本书主要基于荧烷、苯酞研究的8种隐色染料见表1.1。

表1.1　本书研究的8种隐色染料