Synthesis of dyes and pigments

Maya Blue is a colour that is more than a pigment; it had roles in status, ritual and performance, being daubed onto pots and people before sacrifice. Here researchers use experimental and historical evidence to discover how it was made, including direct scientific analysis of Maya Blue on a pot thrown into the sacred well at Chichén Itzá. The results indicate that the formation of the color was actually part of the ritual.

„Nile Red“ yra fluorescencinis, lipofilinis organinis dažiklis naudojamas fluorescencinėje  mikroskopijoje mikroplastikų selektyviam atpažinimui ir biologiniuose tyrimuose norint lokalizuoti ląstelės
lipidus ir kiekybiškai juos nustatyti. Mikroskopijai tinkamo „Nile Red“ komercinė kaina yra apie 150 eurų už 100 mg. Klasikinis „Nile Red” sintezės metodas paremtas DMF (N,N-dimetilformamidas) panaudojimu.

DMF tirpiklio panaudojimo apribojimas [3] buvo patvirtintas 2021 m. lapkričio 19 d. ir turi būti taikomas visoje ES nuo 2023 m. gruodžio 12 d., todėl yra aktualu optimizuoti metodą, paremtą kitu tirpikliu, kuris galėtų pakeisti  DMF „Nile Red“ sintezėje, išlaikant optimalią junginio savikainą.

Tyrimo tikslas. Atlikti fluorscenciniai mikroskopijai tinkamo grynumo „Nile Red“ sintezę ir grynimą, nenaudojant N,N-dimetilformamido.

Metodai. Sintezės metodas: nitrozinimo reakcijos metu iš 3-dietilaminofenolio gaunamas 5-dietilamino-2-nitrosofenolis – tarpinis reakcijos produktas. Tarpinis produktas su 1-naftoliu ištirpdomi
organiniame tirpiklyje. Atliekant „Nile Red“ sintezę naudojami penki skirtingi organiniai tirpikliai: acetonas, N,N-dimetilformamidas, dimetilsulfoksidas, metanolis, toluenas.

Analizės metodas: po reakcijos mėginys analizuojamas naudojant HPLC-MS metodą. Gautoje chromatogramoje analazijuoma „Nile Red“ procentinė dalis reakcijos mišinyje.

Gryninimo metodas: naudojama sausos kolonėlės vakuuminė chromatografija su pasirinkta heksano-izopropanolio sistema reakcijos mišiniui gryninti. Surinktos frakcijos tikrinamos TLC metodu siekiant patikrinti komponentų atsiskyrimą. Švariausios frakcijos sujungiamos, rotaciniu garintuvu pašalinamas tirpiklis. Nustatyti grynumui naudojamas HPLC-MS metodas.

Rezultatai. „Nile Red“ išeiga, naudojant skirtingus reakcijos tirpiklius: N,N-dimetilformamidas (26%);  dimetilsulfoksidas (21%); metanolis (21%); toluenas (9%). Acetone „Nile Red“ sintezė neįvyko. Atlikus „Nile Red“
gryninimą pasiektas 92% grynumas.

Naudojant išgrynintą „Nile Red“ paruoštas 1 mM dimetilsulfoksido
tirpalas. Tirplas buvo testuotas fluorescenciniu mikroskopijos metodu, kas patvirtino junginio tinkamumą.

Išvada. Optimizuotas sintezės metodas leidžia atsisakyti N,N-dimetilformamido, kuris, atsižvelgiant į tyrimo rezultatus, gali būti pakeists į dimetilsulfoksidą ar metanolį beveik be išeigos praradimo, o gauto produkto grynumas tinkamas taikymui gyvybės moksluose. Tikslinga optimizuoti reakcijos laiką siekiant  padidinti „Nile Red“ sintezės išeigą.

In this work we provide results of three analytical methods, e.g. micro-RAMAN, micro-FTIR and SEM/EDS, which were applied for the identification of pigments in 19th century icons for preservation and restoration purposes. These icons are stored in the Saint George church at the Asvestochori village near Thessaloniki, N. Greece. The two icons depict the “Palpation of Thomas” and St.Dionisios, respectively, and were constructed between 1812 and 1825 to decorate the altar of the church. These icons are works of folk art and their iconographic characteristics are affected by the contemporaneous historic spirit. Thus, the saints are depicted in simple shapes, primary colors are dark and locally mixed with brighter tones to express a hint of joy. Icons are in good conservation status, they exhibit usage and time ravages to their paint layers and wooden bodies. Representative samples, of the pigments, not exceeding dimensions of approximately 2x3x1 mm, from both icons were obtained. These samples were studied using the non-destructive technique of micro-Raman spectroscopy for the identification of inorganic pigments. Micro-FTIR spectroscopy was implemented as a complementary technique for the identification purposes. Finally, where coatings of the binder material on the pigments were hampering the spectroscopy analyses the scanning electron microscopy (SEM/EDS) technique was selectively used. The analytical techniques micro-RAMAN and micro-FTIR were performed in the frame of the “Programme of Management and Conservation of Ecclesiastical Cultural Heritage Objects” at the University Ecclesiastical Academy of Thessaloniki. The SEM/EDS study was applied at the School of Sciences of Aristotle University of Thessaloniki. The main purpose of this study is to improve our scientific knowledge on the pigments which were used at iconography during early 19th century in the broader area of Thessaloniki, by examining inorganic and organic components and when possible to apply these materials in the conservation science.