你喜欢蓝色吗？化学家从红甜菜中开发出了新的蓝色染料

你最喜欢什么颜色？如果您回答“蓝色”，那么你和很多人想到一块去了。蓝色在全球范围内远远超过其他所有颜色偏好。

不管有多少人喜欢它，蓝色都是很难从大自然中直接汲取的颜色。作为研究天然产物改性以解决技术问题的化学家，Erick意识到需要一种安全、无毒且经济高效的蓝色染料。
所以他的学生BarbaraFreitas-D?rr和Erick共同设计了一种方法，可以将红甜菜的颜料转化为蓝色化合物，可以在多种应用中使用，并称它为BeetBlue 。
蓝色的天然来源蓝色与自然紧密相关，主要是因为它在天空和水体中反射。但是与其他颜色相比，蓝色颜料在活生物体中并不常见。
许多鸟的羽毛是蓝色的，不是因为它们会产生色素，而是因为它们的羽毛的微观结构能够过滤光线。这种物理现象非常有趣，但很难用于普通应用。
植物很少产生蓝色。当它们这样做时，其颜料在提取后很少保持稳定。对于蓝蘑菇（例如靛蓝乳白色帽）和其他受干扰时会发蓝的物种，情况也是如此。

文章插图
靛蓝乳菇是大自然母亲罕见的蓝色实例之一。图片提供：CC BY-SA艾伦·洛克菲勒/蘑菇观察员
从红色变成蓝色您可能想知道如何将红色变成蓝色。一种方法是改变其分子吸收和反射光的方式。
即使您看不到它们，从灯发出的白光也包含彩虹的颜色，即不使用棱镜。您的红色椅子的表面看起来是红色的，因为在分子水平上，它吸收了除红色以外的所有颜色，红色被反射并最终到达您的眼睛。
如果您修改椅子染料的分子结构，使椅子的颜色从红色变为蓝色，使其反射蓝色而不是红色。秘密在于染料中碳原子的数量以及它们如何相互连接。
甜菜产生称为甜菜碱的化合物，是天然色素和抗氧化剂，可以修饰甜菜碱的化学结构以产生几乎任何色调。Erick和他的学生意识到，如果增加Betalain分子中交替的单双键的数目，可以将其颜色从橙色或洋红色更改为蓝色。

文章插图
【你喜欢蓝色吗？化学家从红甜菜中开发出了新的蓝色染料】通过更改分子化合物的结构，可以更改颜色。图片提供：CC BY-SA的Erick Leite Bastos
制备具有足够强度和耐光性的蓝色染料很困难，因为它必须有效地吸收黄色和橙色光。解决此问题需要大量的分子调整。
Erick实验室已经与甜菜碱合作了10多年，以了解它们在自然界中的功能以及其独特的化学特征，因此仅用一个实验就可以生产BeetBlue 。（不过，优化过程花了两年多的时间。）
Erick使用pH为11的碱性水将Betalain分子分解，然后在室温下于敞开的容器中将所得的化合物（称为Betalamic酸）与市售的化合物2,4-二甲基吡咯混合。BeetBlue几乎立即形成。
由于将甜菜碱的特征性碳-氮化学键变成了碳-碳键，因此BeetBlue是一类新型的伪天然染料，Erick称之为准甜菜碱。
将您的生活染成蓝色BeetBlue的化学合成快速且非常简单。实际上，它是如此简单，只要所有化学品都可用，任何人都可以做到。
BeetBlue易溶于水和其他溶剂，在酸性和中性溶液中保持其颜色，并且可以替代通常包含有毒金属的昂贵蓝色着色剂，这限制了它们的应用范围。
活的斑马鱼胚胎以及培养的人类细胞均不受BeetBlue的影响。尽管需要进行更多的实验来确保它对人类食用安全，但也许将来您可以使用甜菜制成的染料对头发进行染色，定制衣服或为食物着色。
这项工作表明了基础科学对于技术应用开发的重要性。Erick没有为BeetBlue申请专利，他希望人们自由使用它，并通过以不同且可持续的方式与大自然互动来理解未来。。