王华

1、苏木精的分子结构、性能及氧化原理
    苏木精（hematoxylin）是从苏木中提取的一种苯并吡喃类天然染料。苏木又名苏仿木、红紫、赤木，属豆科云实属常绿小乔木。其色素成分有两种（巴西苏木精和苏木精），分别以隐色体的形式存在于木材之中。这两种色素均要通过氧化作用使苏木精氧化成为氧化苏木精（hematein）才具有染色能力。根据现代染料的颜色与结构的关系理论分析，苏木精11位碳原子上的羟基（—OH）氧化成为羰基而形成对苯醌结构，进而与另一个苯环形成共轭双键系统（发色团），3、4位碳原子连接的羟基为供电子共轭基（助色团），共轭双键体系与供电子共轭基共同构成了氧化苏木精的发色体系。
苯并吡喃类染料以红、紫、蓝色调为主，具有水溶性，色素母体结构带正电荷，颜色随介质的PH值而变化，酸性条件下为红色，中性条件下为紫色，碱性下为蓝色。
（苏木精及氧化苏木精分子结构图请各位查阅《试剂手册》）

2、氧化苏木精的方法
第一种方法：使苏木素染液暴露于日光中，空气中的氧气对其氧化，但需较长时间（半年至一年）。
第二种方法：使用强氧化剂氧化苏木精，配制时间短，可现配现用。常用的强氧化剂有氧化汞（HgO），高锰酸钾（KMnO4），碘酸钠（NaIO3），过氧化氢（H2O2）等。
根据以下苏木精氧化反应式可以计算出氧化1克纯苏木精所需要的不同氧化剂量（理论值）。
                         C16H14O6   +    HgO → C16H12O6 + Hg↓+ H2O
  摩尔质量   302.28               216.61
     质量    1g                      0.72g
                        6C16H14O6     +     2NaIO3 → 6C16H12O6 + I2 +6 H2O + 2Na+
  摩尔质量   302.28×6            197.9×2
     质量     1g                        0.2g
                       4C16H14O6     +     KMnO4 → 4C16H12O6 + 4H2O + Mn2+ + K+
  摩尔质量   302.28×4             158.03
     质量     1g                        0.13g
通过“氧化还原半反应和标准电极电位”可以比较出不同氧化剂的氧化能力（原始数据请查阅《基础化学第6版》323页）。
常用氧化剂的氧化能力有强到弱的次序：
过氧化氢＞高锰酸钾＞碘酸钠（碘酸钾）＞氧气＞氧化汞

    氧化能力弱的氧化剂反应速度慢，升高反应体系的温度以加快反应速度；强的氧化剂的反应速度快，须控制反应体系的温度使反应速度减慢，避免氧化过度。

3、常用媒染剂的种类及媒染剂的作用原理

氧化苏木精分子中的羟基（—OH）电离很弱，因此氧化苏木精对组织的直接亲和力极低，很难上染。为了增强氧化苏木精的染色能力而加入媒染剂使之成为优良的染色剂。媒染剂的种类很多，一般为二价或三价金属的盐或氢氧化物。常用于苏木精染液配制的媒染剂为KAl(SO4)2·12H2O(Al3+++)、FeK(SO4)2·12H2O(Fe3+++)、NH4Fe(SO4)2·12H2O(Fe3+++)等，也可以用其他的如Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6 H2O、FeCl3·6 H2O等含Al3+++ 或Fe3+++的盐作为媒染剂。

媒染剂的作用原理：

    由现代价键理论得知，媒染剂中的二价或三价金属离子为带正电的离子，其外层S、P空轨道进行杂化，形成数目相等、能量相同、具有一定空间伸展方向的杂化空轨道。这些杂化空轨道能接受孤对电子进入轨道形成配位键共价键，最外电子层具有孤对电子的原子有N、O、S、F、Cl等。 只含有一个配位原子的配体称为单齿配体，含有两个或两个以上配位原子的配体称为多齿配体，由多齿配体与中心原子形成的具有环状结构的配合物称为螯合物。
氧化苏木精羰基中的氧原子最外层轨道含有孤对电子，能与Al3+++、Fe3+++等金属离子形成外轨型配合物。氧化苏木精通过金属离子与细胞核内DNA双链外侧磷酸基上带有孤对电子的氧原子形成配位键而使细胞核内的DNA着色。媒染剂的使用不但大大提高了氧化苏木精对DNA的上染率，也加强了染液的水洗牢度。

个人观点，仅供参考！





[ 本帖最后由 王华 于 2011-11-6 10:47 编辑 ]

梅花

真佩服，王华老师基础知识太扎实了，学习了。我按照你的方法配的苏木素染色力还行，现在气候染色5分钟，这次配的很少氧化膜，夏天配的氧化膜更多，同哈瑞氏一样，我想请教一下，氧化膜多少是否与加碘酸钠的时间有关，苏木素硫酸铝钾混合液要完全降为室温后才加碘酸钠吗？

王华

苏木精染液表面的氧化苏木精与空气中的氧气接触而进一步氧化，氧化苏木精3位羟基被氧化成羰基，羰基氧原子的孤对电子充分暴露在外，更容易进入Al3+++ 的杂化空轨道形成配位键，使过氧化物形成聚合物。苏木素染液表层过氧化物氧聚合物成片层样，形成“氧化膜”，溶液内部的过氧化物聚合物形成沉淀。

    温度与氧化反应速度在一定范围内是呈正相关的。
    夏天气温高时，苏木素染液表面氧化反应、聚合反应加快，所以氧化膜生成会比冬天快、多。
    你的染液加甘油吗？夏天可以减少碘酸钠至0.08克/1克苏木素，可以有效减少氧化膜与沉淀，染液更耐用。
     因碘酸根的氧化力很强，在室温（25~30℃）加碘酸钠，使反应放慢，尽量使每个苏木素分子只进行一个羟基的氧化。一个羟基被氧化成羰基才是我们需要的。如果温度过高，苏木素分子会同时发生2个以上的羟基的氧化，得到的产物不具染色能力，就不是我们要的目标产物了。

     新发了一个关于苏木素配制的帖子，有兴趣我们可以多多交流。

     感谢支持！

梅花

谢谢回复，我是完全按你的配方配的，有加甘油，同时还配Harris，你的配方一个月还好用，Harris只用十天，染色力明显下降，估计是过氧化苏木素太多了，氧化汞用1克（苏木素2克），下次配准备减量为0。8克看一下。