Main Text
Z. Anal. Chem. 276, 291–296 (1975) — © Springer-Verlag 1975[cite: 1]
Nachweis von Farbstoffen auf alten Textilien*
[cite: 1]Helmut Schweppe
Anwendungstechnische Abteilung der BASF AG, Ludwigshafen
Eingegangen am 25. März 1975
Identification of Dyes on Old Textile Materials. A simple method of identifying the more important natural dyes that have found widespread use for dyeing textiles is described. This involves thin-layer chromatographic comparison on Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.).
[cite: 1]The reliability of dye recognition is increased by combining various methods of identification on the chromatogram by employing the following procedure: (1) The normal coloration, (2) the fluorescent colour in UV light, (3) the change in shade with ammoniacal steam, and (4) the colour reaction with aluminium salts or, where hydroxyflavones have already been identified by reaction (3), with iron(III) chloride.
[cite: 1]In addition, various specific reactions for identifying individual natural colours are given. Furthermore, methods are indicated whereby identification can be effected by comparing infra-red spectra after a simple preparation of the sample.
[cite: 1]Zusammenfassung. Für die wichtigsten Naturfarbstoffe von überregionaler Bedeutung, die zur Färbung von Textilien verwendet worden sind, wird eine einfache Erkennungsmethode durch dünnschicht-chromatographischen Vergleich an Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.) beschrieben.
[cite: 1]Durch Kombination verschiedener Nachweismöglichkeiten auf dem Chromatogramm, die sich wie folgt nacheinander durchführen lassen, wird die Sicherheit der Farbstofferkennung erhöht: 1. Eigenfarbe, 2. Fluorescenzfarbe im UV-Licht, 3. Farbtonumschlag mit Ammoniakdampf, 4. Farbreaktion mit Aluminiumsalzen oder – bei Vorliegen von Hydroxyflavonen, die vorher mit Reaktion 3 erkannt werden – mit Eisen(III)-chlorid. Daneben werden einige spezifische Reaktionen zur Erkennung einzelner Naturfarbstoffe angegeben. Außerdem sind Möglichkeiten angezeigt, wo auf Grund von einfachen Probevorbereitungen eine Identifizierung durch Vergleich der IR-Spektren sinnvoll ist.
[cite: 1]Nachw. von Farbstoffen auf Textilien; Chromatographie, Dünnschicht/Spektralphotometrie, IR.
[cite: 1]* Vorgetragen bei der Vortragstagung „Chemische Analysen, Kunst- und Kulturwissenschaften“ im Reiß-Museum, Mannheim, vom 19. bis 21.9.1974. Gemeinsame Veranstaltung vom Deutschen Museumsbund e.V. und der Fachgruppe Analytische Chemie der Gesellschaft Deutscher Chemiker. (Einige Ergänzungen sind später hinzugefügt worden.)
[cite: 1]Einleitung
Arbeiten über den Nachweis von Naturfarbstoffen auf alten Textilien mit modernen analytischen Methoden sind fast ausnahmslos in den letzten 10 Jahren publiziert worden. Es handelt sich dabei um spektroskopische Methoden im visuellen [14], im ultravioletten [10, 11] und im infraroten Bereich [1, 4, 10, 11] und um chromatographische Verfahren wie PC [12, 15], DC [2, 7–11, 13] und GC [5, 6].
[cite: 1]Analysenmethode
Zum Nachweis von Naturfarbstoffen auf textilem Material wurde von den in der Einleitung angeführten Methoden der DC-Vergleich mit bekannten Farbstoffmustern bevorzugt. Die DC läßt sich mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit durchführen, man benötigt nur sehr geringe Probemengen, Reihenuntersuchungen kann man mit vielen Vergleichsfarbstoffen auf einer DC-Platte ausführen und die Probenvorbereitung ist wenig aufwendig.
[cite: 1]Die meisten der in früheren Zeiten zum Färben von Textilien bedeutsam gewesenen Naturfarbstoffe gehören in die Klassen der Hydroxyflavone und Hydroxyanthrachinone und liegen häufig als Mischungen mehrerer farbiger Komponenten vor. Das Mengenverhältnis dieser Farbstoffe kann von Färbung zu Färbung schwanken, da je nach Färbeverfahren mehr oder weniger Farbstoff in der Färbeflotte zurückgeblieben oder aber infolge des Alters der Färbung ein Teil der Farbstoffe zerstört worden ist. Das Auftreten von Nebenkomponenten ist zur Unterscheidung sehr ähnlicher Naturfarbstoffe (z.B. von verschiedenen Krapp-Typen) nur bei Identifizierung mit Hilfe von chromatographischen Methoden von Vorteil.
[cite: 1]Die Farbstoffbestimmung durch IR-Spektrenvergleich erfordert einen weitaus größeren Aufwand bei der Probenvorbereitung, Störungen durch Nebenkomponenten sind nicht immer zu eliminieren, und eine eindeutige Interpretation eines IR-Spektrums ist bei Farbstoffmischungen nicht immer möglich. Entscheidend ist aber, daß bei archäologisch interessanten Mustern nach eigener Erfahrung nur selten eine für die Aufnahme eines IR-Spektrums hinreichende Materialmenge zur Verfügung steht.
[cite: 1]Da es sich gezeigt hat, daß für die DC von Polyphenolen Polyamidschichten wegen einer mehr oder weniger starken Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen phenolischen OH-Gruppen und den Carbonamidgruppen des Polyamids besonders geeignet sind, wird dieses Schichtmaterial bevorzugt. Nicht nur die Zahl der phenolischen OH-Gruppen der zu trennenden Verbindungen, sondern auch ihre Stellung zueinander beeinflussen die Stärke der Wasserstoffbrücken-Bindung. Bei der Wahl eines geeigneten Fließmittels erzielt man für Polyphenole an Polyamid durch den Einfluß von Wasserstoffbrücken häufig eine breite Streuung der Rf-Werte und damit ausgezeichnete Trenneffekte.
[cite: 1]Von den Polyamid-Fertigplatten des Handels hat sich für unsere Trennungen die Mikropolyamid F 1700-Platte (Schl. & Sch.) als besonders geeignet erwiesen. Es handelt sich hierbei um eine beidseitig mit gesintertem Polyamid überzogene Polyester-Trägerfolie. Man benötigt kurze Trennzeiten, meistens sind 20 min ausreichend. Von zahlreichen ausprobierten Fließmitteln hat sich die Mischung Methyläthylketon/Ameisensäure (95:5) (I) für die Unterscheidung zahlreicher Naturfarbstoffe als sehr brauchbar erwiesen. Speziell für den DC-Vergleich von Naturfarbstoffen aus der Reihe der Hydroxyflavone ist das Fließmittel Chloroform/Methanol/Methyläthylketon/Ameisensäure (60:20:10:10) (II) besser als (I) geeignet, zur Unterscheidung verschiedener Krapp-Typen erhält man mit dem Fließmittel Methylenchlorid (III) die meisten Flecke auf dem Chromatogramm und somit die beste Auftrennung.
[cite: 1]Tabelle 1. In den verschiedenen Krapp-Typen vorkommende Hydroxyanthrachinone
- I 2-Hydroxy-anthrachinon (2)[cite: 2]
- II 1-Hydroxy-3-methoxy-anthrachinon (7)
1-Methoxy-3-hydroxy-anthrachinon (7)
1-Methoxy-2-hydroxy-anthrachinon (2) (Alizarin-1-methyläther)
2-Hydroxy-3-methoxy-anthrachinon (2) (Hystazarinmonomethyläther)
1-Methoxy-2-methyl-3-hydroxy-anthrachinon (3) (Rubiadin-1-methyläther)
1,3-Dimethoxy-2-hydroxy-anthrachinon (2) (Anthragalloldimethyläther A)
1,2-Dimethoxy-3-hydroxy-anthrachinon (2) (Anthragalloldimethyläther B)[cite: 2] - III 1,2-Dihydroxy-anthrachinon (1, 2, 6) (Alizarin)[cite: 2]
- IV 1,3-Dihydroxy-anthrachinon (1, 5) (Xanthopurpurin)[cite: 2]
- V 1,3-Dihydroxy-2-methyl-anthrachinon (1, 5, 6) (Rubiadin)[cite: 2]
- VI 1,3-Dihydroxy-anthrachinon-2-carbonsäure (1, 5) (Munjistin)[cite: 2]
- VII 1,3-Dihydroxy-6-methyl-anthrachinon (3, 4) (Morindanigrin)[cite: 2]
- VIII 1,6-Dihydroxy-2-methyl-anthrachinon (3, 4) (Soranjidiol)[cite: 2]
- IX 1,2,4-Trihydroxy-anthrachinon (1, 5, 7) (Purpurin)[cite: 2]
- X 1,2,4-Trihydroxy-anthrachinon-3-carbonsäure (1, 5, 6, 7) (Pseudopurpurin)[cite: 2]
- XI 1,5,6-Trihydroxy-2-methyl-anthrachinon (3, 4) (Morindon)[cite: 2]
- XII Erythrolaccin aus Rubinschellack (vermutlich 1,3,4,6-Tetrahydroxy-8-methylanthrachinon)[cite: 2]
- XIII 1,8-Dihydroxy-3-methyl-anthrachinon (Chrysophansäure)[cite: 2]
- XIV 1,3,4,6-Tetrahydroxy-2-acetyl-8-methyl-anthrachinon-7-carbonsäure (Kermessäure)[cite: 2]
- XV 3-[(3-Acetylamino-äthyl)-6-hydroxyphenyl]-1,2,4,7-tetrahydroxy-anthrachinon-5,6-dicarbonsäure (Laccainsäure A1)[cite: 2]
- XVI 1,3,4,6-Tetrahydroxy-2-d-gluco-3-pyranosyl-8-methyl-anthrachinon-7-carbonsäure (Carminsäure)[cite: 2]
[Die Ziffern in () geben an, in welchen der unten angeführten Naturfarbstoffe die betreffenden Anthrachinon-Derivate vorkommen.]
[cite: 2]- Krapp (Rubia tinctorum L.) (IX + X + XI + XII + XV + XVI).[cite: 2]
- Indischer Krapp, Chaywurzel (Oldenlandia umbellata L.) (I + IV + V + VII + VIII + IX).[cite: 2]
- Soranjee (Morinda citrifolia L.) (Javanischer Krapp) (IV + VI + XIII + XIV + XVII) [Note: XVII appears in PDF/text context as part of list mapping].[cite: 2]
- Mang-Koudu (Morinda umbellata L.) (XIII + XIV + XVII).[cite: 2]
- Munjeet (vormals Rubia munjista Roxb., jetzt Rubia cordifolia L.) (X + XI + XII + XV + XVI).[cite: 2]
- Labkrautwurzeln (Galium verum od. mollugo) (IX + XI + XVI).[cite: 2]
- Relbunwurzel, südamerikanischer Krapp (Relbunium hypocarpium) (II + III + XV + XVI).[cite: 2]
(Hauptkomponenten sind kursiv.)
[cite: 2]Probenvorbereitung
Bei den meisten der zum Färben von Textilmaterial verwendeten Naturfarbstoffe handelt es sich um Beizenfarbstoffe, die auf der Faser als unlösliche Lacke, meist als Aluminium-, Zinn- oder Eisenlacke vorliegen. Naturindigo und antiker Purpur gehören als Küpenfarbstoffe zu den wenigen Ausnahmen. Um die Farbstoffe von der Faser herunter zu lösen, ist es zunächst erforderlich, die Lacke durch Hydrolyse zu zerstören. In der Literatur sind hierfür folgende Methoden angegeben:
[cite: 1]-
- Erwärmen der Färbung mit einigen Tropfen konz. Salzsäure, dann Zugabe von Aceton [8].
-
- Muster mit 10%iger Salzsäure einige Minuten kochen, dann in einer Mikro-Extraktionsapparatur mit Methanol extrahieren [7].
-
- Ein kleines Stück des gefärbten Fadens mit einem Tropfen konz. Salzsäure in einem Reagensglas erwärmen, 2 Tropfen Methanol zugeben, nochmals aufkochen und die Lösung für die DC verwenden [13].
Wir haben zum Ablösen der Naturfarbstoffe vom Textilmaterial folgende Methoden verwendet:
[cite: 1]-
- Ca. 1–5 mg eines gefärbten Fadens (ca. 0,5–2,5 cm eines mittelstarken Wollfadens) werden einige Minuten im Reagensglas mit etwa 1–2 ml konz. Salzsäure erwärmt. Dann gibt man 5 ml Methanol zu, kocht nochmals einige Minuten, fügt ca. 20 ml Essigester hinzu, gibt das Ganze in einen Schütteltrichter und verdünnt mit Wasser, bis sich zwei Phasen gebildet haben. In den meisten Fällen geht der Farbstoff quantitativ in die obere Essigesterphase. Eventuell fügt man zur Verbesserung des Ausschütteleffektes noch einige Tropfen Isoamylalkohol hinzu (z.B. bei Cochenille-Färbungen). Die Essigesterphase wird abgetrennt, in einer Porzellanschale auf dem Wasserbad zur Trockne eingedampft und der Eindampfrückstand mit einigen Tropfen Aceton aufgenommen. Diese Lösung wird – eventuell mehrmals nacheinander – mit einer Mikropipette auf die Startlinie einer Dünnschichtplatte aufgetragen.
-
- Eine kleine Fadenprobe wie bei 1. wird im Reagensglas mit gerade so vielen Tropfen konz. Schwefelsäure (98%ig) beträufelt, daß der Faden durchfeuchtet ist. Dann läßt man etwa 1 h bei Zimmertemperatur stehen, verdünnt mit 10 ml Wasser und schüttelt wie unter 1. beschrieben mit Essigester aus.
-
- Man löst eine kleine Fadenprobe wie bei 1. in ca. 5 ml 10%iger Natronlauge bei Zimmertemperatur auf (einige Stunden). Dann gibt man Essigester hinzu und säuert vorsichtig mit 10%iger Schwefelsäure an. Man schüttelt wie unter 1. beschrieben aus.
Von diesen drei Methoden zeigt die zweite (mit konz. Schwefelsäure) den besten abziehenden Effekt. Da sie außerdem einfach auszuführen ist, wird sie von uns bevorzugt.
[cite: 1]Mit dieser Methode bringt man bei einer Krapp-Färbung (Rubia tinctorum-Typ) die Hauptfarbstoffe Alizarin, Purpurin und Pseudopurpurin am besten in Lösung. Mit der dritten Methode (10%ige Natronlauge) läßt sich Purpurin nur schlecht von der Faser herunterlösen oder es wird dabei teilweise zerstört.
[cite: 1]Dünnschicht-Chromatographie
Man trägt die zu untersuchenden Farbstoff- und entsprechende Vergleichslösungen (0,1–0,2%ig in Aceton oder Methanol) mit einer Mikropipette in Abständen von 8–10 mm auf die Startlinie einer Mikropolyamid F 1700-Platte auf (Ø der Flecken 1–2 mm). Dann entwickelt man bei Kammersättigung mit dem oben genannten Fließmittel (I), bei Vorliegen von Hydroxyflavonen (gelbe, orange und braune Farbtöne) ein zweites Chromatogramm mit (II) über eine Strecke von 10–12 cm und läßt anschließend an der Luft trocknen.
[cite: 1]Tabelle 2. In Naturfarbstoffen vorkommende Hydroxy-flavone
- I 5,7,3′,4′-Tetrahydroxy-flavon (Luteolin)[cite: 2]
- II 3,5,7,4′-Tetrahydroxy-flavon (Kämpferol)[cite: 2]
- III 3,7,3′,4′-Tetrahydroxy-flavon (Fisetin)[cite: 2]
- IV 3,5,7,2′,4′-Pentahydroxy-flavon (Morin)[cite: 2]
- V 3,5,7,3′,4′-Pentahydroxy-flavon (Quercetin)[cite: 2]
- VI 3,5,7,3′,4′,5′-Hexahydroxy-flavon (Myricetin)[cite: 2]
- VII 5,3′,4′-Trihydroxy-7-methoxy-flavon (Rhamnetin)[cite: 2]
- VIII 5,4′-Dihydroxy-7,3′-dimethoxy-flavon (Rhamnazin)[cite: 2]
- IX 3,7,3′,4′-Tetrahydroxy-flavanon (Dihydrofisetin)[cite: 2]
- X 3,5,4′-Trihydroxy-7-methoxy-flavon (Kämpferol-7-methyläther)[cite: 2]
- XI Quercetin-3-rhamnosid (Quercitrin)[cite: 2]
- XII 5,7,4′-Trihydroxy-isoflavon (Genistein)[cite: 2]
- Gelbholz (Morus tinctoria L.) (IV + Maclurin).[cite: 2]
- Fisetholz (Rhus cotinus L.) (III + VI + IX).[cite: 2]
- Wau (Reseda luteola L.) (I).[cite: 2]
- Quercitron (Rinde der Fächereiche Quercus tinctoria L.) (XI).[cite: 2]
- Kreuzdornbeeren (Rhamnus cathartica L.) (II + V + VII + VIII + X).[cite: 2]
- Färbeginster (Genista tinctoria L.) (I + II + XII).[cite: 2]
Maclurin = 2,4,6,3′,4′-Pentahydroxy-benzophenon.
[cite: 2]Jetzt vergleicht man zunächst die Eigenfarben und die UV-Fluorescenzfarben von Flecken der gesuchten Farbstoffe mit denen der Standardfarbstoffe und sucht nach Übereinstimmungen. Da das Dünnschicht-Chromatogramm für weitere Farbreaktionen verwendet wird, sollte man sich die Ergebnisse notieren. Dann hängt man die DC-Platte in einen Zylinder, der etwa 1 cm hoch mit 25%igem Ammoniak gefüllt ist. Die Platte darf dabei aber nicht in die Flüssigkeit eintauchen. Bilden sich in dieser mit Ammoniakdampf gesättigten Atmosphäre gelbe Flecken an Stellen, an denen vorher nichts zu sehen war, so können Hydroxyflavone oder -isoflavone vorliegen. Hydroxyanthrachinone und -naphthochinone, wie auch Lackmus können von gelb, orange oder rot bis nach rot, violett oder blau umschlagen.
[cite: 1]Nach diesen Farbreaktionen läßt man das Chromatogramm an der Luft 2–3 min auslüften und taucht es bei Vorliegen von Hydroxyflavonen oder -isoflavonen in eine 1%ige Lösung von Eisen(III)-chlorid in 50%igem Methanol, in allen anderen Fällen in eine Mischung aus gleichen Volumenteilen 5%iger AlCl3 · 6 H2O-Lösung und 5%iger Natronlauge in Methanol. Das beim Zusammengießen der beiden Lösungen ausfallende Natriumchlorid filtriert man vorher ab. Das Eintauchen der Chromatogramme führt man am besten in einer photographischen Entwicklerschale durch. Nach dem Tauchen muß man sofort zwischen mehreren Lagen Filterpapier abpressen. Das Tauchen ergibt nach unseren Erfahrungen gleichmäßigere Flecken als das Besprühen.
[cite: 1]In Tab. 1 sind die in den verschiedenen Krapp-Typen vorkommenden Hydroxyanthrachinone zusammengestellt, außerdem sind die Zusammensetzungen der verschiedenen Krapp-Typen angegeben[cite: 1]. Tab. 2 enthält eine Zusammenstellung der in wichtigen Naturfarbstoffen vorkommenden Hydroxyflavone und -isoflavone, sowie die Zusammensetzungen der wichtigsten Naturfarbstoffe aus dieser Klasse[cite: 1].
In den Tab. 3–5 sind die hRf-Werte der am häufigsten vorgekommenen Naturfarbstoff-Komponenten und ihre Farbreaktionen nach dem oben genannten Schema zusammengestellt.
[cite: 1]Tabelle 3. hRf-Werte einiger Hydroxy-anthrachinone
Schichtmaterial: Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.). Fließmittel: Methyläthylketon-Ameisensäure (95:5) (I), Methylenchlorid (III) (Kammersättigung). Nachweise: 1. Eigenfarbe, 2. UV-Fluorescenz, 3. Farbton mit Ammoniakdampf, 4. Farbreaktion mit Aluminiumchlorid
[cite: 2]| Verbindung | hRf (I) | hRf (III) | 1. Eigenfarbe / UV-Fluorescenz | 3. Ammoniakdampf | 4. Aluminiumchlorid |
|---|---|---|---|---|---|
| 2-Hydroxy-anthrachinon | 61 | 4 | farblos / gelb | rot | orange |
| 1,2-Dihydroxy-anthrachinon (Alizarin) | 67 | 40 | gelb / gelb | violett | rot |
| 1,3-Dihydroxy-anthrachinon (Xanthopurpurin) | 60 | 5 | orangegelb / gelb | rot | orange |
| 2-Hydroxy-3-methoxy-anthrachinon (Hystazarin-monomethyläther) | 70 | 57 | gelb / gelb | rotviolett | rotviolett |
| 1,2,4-Trihydroxy-anthrachinon (Purpurin) | 60 | 17 | scharlach / intensiv rosa | violettrot | rot |
| 1,2,4-Trihydroxy-anthrachinon-3-carbonsäure (Pseudopurpurin) | 7 | 2 | scharlach / intensiv rosa | violettrot | rosa |
| 1,3-Dihydroxy-anthrachinon-2-carbonsäure (Munjistin) | 21 | 6 | intensiv gelb / gelb | rot | scharlach |
| 1,5,6-Trihydroxy-2-methylanthrachinon (Morindon) | 60 | 33 | gelb / gelb | violett | rotviolett |
| Erythrolaccin aus Rubinschellack (vermutlich 1,3,4,6-Tetrahydroxy-8-methylanthrachinon) | 27 | 0 | gelb / intensiv rosa | violett | rotviolett |
| 1,8-Dihydroxy-3-methyl-anthrachinon (Chrysophansäure) | 78 | 85 | orangegelb / gelb | braunrot | violettrot |
| Kermessäure (1,3,4,6-Tetrahydroxy-2-acetyl-8-methyl-anthrachinon-7-carbonsäure) | 9 | 0 | intensiv rosa / orange | braunviolett | fuchsin |
| Laccainsäure A1 | 4 | — | scharlach / — | braunviolett | fuchsin |
| Carminsäure (1,3,4,6-Tetrahydroxy-2-d-gluco-3-pyranosyl-8-methyl-anthrachinon-7-carbonsäure) | 3 | 0 | intensiv rosa / scharlach | violett | fuchsin |
Tabelle 4. hRf-Werte einiger Hydroxy-flavone
Schichtmaterial: Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.). Fließmittel: Chloroform/Methanol/Methyläthylketon/Ameisensäure (60:20:10:10) (Kammersättigung). Nachweise: 1. UV-Fluorescenz, 2. Farbton mit Ammoniak-Dampf, 3. Eisen(III)-chlorid
[cite: 2]| Verbindung | hRf | 1. UV-Fluorescenz | 2. Ammoniak-Dampf | 3. Eisen(III)-chlorid |
|---|---|---|---|---|
| Quercetin-3-rhamnosid (Quercitrin) | 27 | gelb | gelb | olivgrau |
| 3,5,7,3′,4′,5′-Hexahydroxy-flavon (Myricetin) | 12 | violett | gelb | graubraun |
| 3,5,7,2′,4′-Pentahydroxy-flavon (Morin) | 26 | gelb | gelb | grauoliv |
| 3,5,7,3′,4′-Pentahydroxy-flavon (Quercetin) | 25 | gelb | gelb | grau |
| 5,7,3′,4′-Tetrahydroxy-flavon (Luteolin) | 33 | gelb | gelb | grau |
| 3,7,3′,4′-Tetrahydroxy-flavon (Fisetin) | 29 | intensiv orange | gelb | grauoliv |
| 3,7,3′,4′-Tetrahydroxy-flavanon (Dihydrofisetin) | 33 | grüngelb | gelb | blaugrau |
| 3,5,7,4′-Tetrahydroxy-flavon (Kämpferol) | 49 | gelb | gelb | grauoliv |
| 3,5,4′-Trihydroxy-7,3′-dimethoxy-flavon (Rhamnazin) | 69 | gelb | gelb | grauoliv |
| 5,7,4′-Trihydroxy-isoflavon (Genistein) | 53 | gelborange | — | violettgrau |
| 2,4,6,3′,4′-Pentahydroxy-benzophenon (Maclurin)* | 11 | gelb | gelb | grau |
* Kein Flavonderivat. Es sind nur Flecken mit intensiver UV-Fluorescenz in der Tabelle angegeben.
[cite: 2]Tabelle 5. hRf-Werte verschiedener Naturfarbstoffe
Schichtmaterial: Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.). Fließmittel: Methyläthylketon/Ameisensäure (95:5) (Kammersättigung). Nachweise: 1. Eigenfarbe, 2. UV-Fluorescenz, 3. Farbton mit Ammoniak-Dampf, 4. Farbreaktion mit Aluminiumchlorid
[cite: 2]| Verbindung | hRf | 1. Eigenfarbe | 2. UV-Fluorescenz | 3. Ammoniak-Dampf | 4. Aluminiumchlorid |
|---|---|---|---|---|---|
| Safflorgelb (aus Carthamus tinctor.) | 0 | gelb | — | gelb | gelb |
| Safran (aus Crocus sativus) | 0 | gelb | — | gelb | gelb |
| Berberin (aus Berberis vulgaris) | 70–80 | gelb | intensiv gelb | schwach gelb | schwach gelb |
| Bixin (aus Bixa orellana) | 70–80 | gelb | — | schwach gelb | schwach gelbbraun |
| Curcumin (aus Curcuma longa) | 71 | gelb | intensiv gelb | gelb | rotbraun |
| Rottlerin (aus Rottlera tinctoria) | 77 (62)* | gelb | gelbbraun | gelb | gelb |
| Lawson (2-Hydroxy-1,4-naphthochinon) (aus Henna) | (50) 72 | gelb | gelb | gelb | gelb |
| Juglon (5-Hydroxy-1,4-naphthochinon) (aus Walnußschalen) | 84 | orange | — | orange | orange |
| Alkannin (aus Alkannawurzel) | 84 | rot | — | blau | blau |
| Brasilin (aus Rotholz) | 32 | gelbbraun | orangegelb | fuchsin | rotviolett |
| Hämatoxylin | 24 (29)* | gelbbraun | orangegelb | rotviolett | dunkelbraun / braun |
| Lackmus | 0 | rot | — | blau | blau |
| Dracorubin (aus Drachenblutbaum) | 35 | scharlach | orangerot | rosa | rosa |
| Rote Santalin-Pigmente (aus rotem Sandelholz: Pterocarpus santalinus) | 35 46 72 |
orange orange orange |
orange orange orange |
rotviolett rotviolett rotviolett |
blaugrau blaugrau blaugrau |
* Nebenflecken sind in () angegeben.
[cite: 2]Erkennung von Indigo
In allen Fällen, wo blaue, grüne, violette oder schwarze Naturfärbungen vorliegen, sollte man ein kleines Muster mit Eisessig abkochen. Indigo löst sich mit blauer Farbe. Man zieht in diesem Falle ein Muster erschöpfend mit Dimethylformamid ab, dampft die Lösung im Vakuum zur Trockne ein, entfernt aus dem Eindampfrückstand Fette usw. mit Äther und andere Verunreinigungen mit Methanol und Wasser. Von dem in diesen drei Lösungsmitteln unlöslichen Anteil fertigt man ein IR-Spektrum an (Mikrotablette) und bestimmt Indigo durch IR-Spektrenvergleich.
[cite: 1]Erkennung von antikem Purpur
Zum Nachweis von antikem Purpur wurde eine von Driessen-Hengelo [3] beschriebene Reaktion überprüft und auch für den Mikromaßstab als brauchbar erkannt. Bei dieser Reaktion wird die Beobachtung ausgenutzt, daß 6,6′-Dibromindigo (Hauptkomponente in antikem Purpur) in der Leukoform außerordentlich lichtempfindlich ist und die Bromatome abspaltet, wodurch sich aus antikem Purpur Indigo (blau) bildet. Wenn man einen mit antikem Purpur gefärbten Faden mit Ammoniak und Hydrosulfit (Natriumdithionit) verküpt und dann die eine Hälfte mit Pappe abdeckt und zwischen zwei Glasplatten einklemmt und dann den anderen Teil während 30 min dem Sonnenlicht aussetzt, anschließend den ganzen Faden leicht mit Wasser spült, dann ist der nicht abgedeckte Teil infolge der Abspaltung der beiden Bromatome blau. Der abgedeckte Teil der Purpurfärbung dagegen reoxydiert zu dem ursprünglichen Purpur-Farbton. Diese Reaktion ist auf Reproduzierbarkeit nachgeprüft und als brauchbar angesehen worden. Sie läßt sich bei entsprechendem experimentellen Geschick auch unter dem binokularen Auflichtmikroskop durchführen.
[cite: 1]Literatur
- Abrahams, D. H., Edelstein, S. M.: A new method for the analysis of ancient dyed textiles. Archäological chemistry/a symposium (Univ. of Philadelphia, ed. 1967 at Philadelphia), S. 15–24.[cite: 1]
- Boutrop, J.: Möglichkeiten zur Analyse von Färbungen auf Wolle mit Cochenillerot unter besonderer Berücksichtigung chromatographischer Verfahren, Textilingenieur-Schule, Krefeld 1970.[cite: 1]
- Driessen-Hengelo, L. A.: Melliand Textilber. 25, 66 (1944).[cite: 1]
- Edelstein, S. M.: Amer. Dyestuff Rep. 53, 19 (1964).[cite: 1]
- Furuya, T.: J. Chromatog. 19, 607 (1965).[cite: 1]
- Furuya, T., Shibata, S., Iizuka, H.: J. Chromatog. 21, 116 (1966).[cite: 1]
- Hofenk-De Graaf, J. H., Roelofs, W. G. Th.: On the occurrence of red dyestuffs in textile materials from the period 1450–1600, ICOM Plenary Meeting, October 2–5, 1972, Madrid.[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L.: Mikrochim. Acta 6, 1080 (1967).[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L., Heylen, J. B.: Studies in conservation 13, 87 (1968).[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L., Maes, L.: Etude technique de la tapisserie tournaisienne aux XVe et XVIe siècles, les colorants, Bulletin de l’Institut royal du Patrimoine artistique, t. XII, 1970, 34–41.[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L., Znamensky-Festraets, N., Maes, L.: Etude technique de la tapisserie tournaisienne au XVe siècle, les colorants, Bulletin de l’Institut royal du Patrimoine artistique, t. XI, 1969, 269–272.[cite: 1]
- Paris, R., Rousselet, R.: Ann. Pharm. Franc. 16, 747 (1958).[cite: 1]
- Roelofs, W. G. Th.: An aid for the analysis of binding material and natural dyestuffs from works of art, ICOM Plenary Meeting, October 2–5, 1972, Madrid.[cite: 1]
- Saltzman, M., Keay, A. M., Christensen, J.: Dyestuffs 44, 241 (1963).[cite: 1]
- Shibata, S., Takito, M., Tanaka, O.: J. Amer. Chem. Soc. 72, 2789 (1950).[cite: 1]
Dr. Helmut Schweppe, BASF AG, Anwendungstechn. Abteilung, D-6700 Ludwigshafen, Bundesrepublik Deutschland
[cite: 1]English Translation
Z. Anal. Chem. 276, 291–296 (1975) — © Springer-Verlag 1975[cite: 1]
Identification of Dyes on Old Textile Materials*
[cite: 1]
Helmut Schweppe
Application Department of BASF AG, Ludwigshafen
Received March 25, 1975
[cite: 1]
Identification of Dyes on Old Textile Materials. A simple method of identifying the more important natural dyes that have found widespread use for dyeing textiles is described. This involves thin-layer chromatographic comparison on Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.).
[cite: 1]
The reliability of dye recognition is increased by combining various methods of identification on the chromatogram by employing the following procedure: (1) The normal coloration, (2) the fluorescent colour in UV light, (3) the change in shade with ammoniacal steam, and (4) the colour reaction with aluminium salts or, where hydroxyflavones have already been identified by reaction (3), with iron(III) chloride.
[cite: 1]
In addition, various specific reactions for identifying individual natural colours are given. Furthermore, methods are indicated whereby identification can be effected by comparing infra-red spectra after a simple preparation of the sample.
[cite: 1]
Abstract. For the most important natural dyes of supraregional importance that have been used for dyeing textiles, a simple identification method is described by thin-layer chromatographic comparison on Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.).[cite: 1]
By combining various detection possibilities on the chromatogram, which can be carried out successively as follows, the reliability of dye identification is increased: 1. Native colour, 2. Fluorescence colour in UV light, 3. Colour shade change with ammonia vapour, 4. Colour reaction with aluminium salts or – in the presence of hydroxyflavones, which are recognized beforehand with reaction 3 – with iron(III) chloride. In addition, some specific reactions for the identification of individual natural dyes are given. Furthermore, possibilities are indicated where, based on simple sample preparations, identification by comparison of IR spectra is useful.[cite: 1]
Detection of dyes on textiles; chromatography, thin-layer/spectrophotometry, IR.[cite: 1]
* Presented at the lecture meeting “Chemical Analyses, Art and Cultural Sciences” at the Reiß-Museum, Mannheim, September 19 to 21, 1974. Joint event of the German Museum Association e.V. and the Analytical Chemistry Division of the Society of German Chemists. (Some additions were made later.)
[cite: 1]
Introduction
Papers on the detection of natural dyes on old textiles using modern analytical methods have been published almost exclusively in the last 10 years[cite: 1]. These involve spectroscopic methods in the visible range [14], ultraviolet range [10, 11], and infrared range [1, 4, 10, 11], as well as chromatographic procedures such as PC [12, 15], TLC [2, 7–11, 13], and GC [5, 6][cite: 1].
Analytical Method
For the detection of natural dyes on textile material, thin-layer chromatographic (TLC) comparison with known dye standards was preferred among the methods listed in the introduction[cite: 1]. TLC can be carried out with little effort and in a short time, very small sample amounts are needed, serial analyses can be performed with many reference dyes on a single TLC plate, and sample preparation is straightforward[cite: 1].
Most of the natural dyes that were significant for dyeing textiles in earlier times belong to the classes of hydroxyflavones and hydroxyanthraquinones and frequently exist as mixtures of several colored components[cite: 1]. The ratio of these dyes can vary from dyeing to dyeing because, depending on the dyeing process, more or less dye remained in the dye bath or part of the dyes was destroyed due to the age of the dyeing[cite: 1]. The occurrence of minor components is advantageous for differentiating very similar natural dyes (e.g., different madder types) only when identified using chromatographic methods[cite: 1].
Dye determination by IR spectra comparison requires a much greater effort in sample preparation, interferences from minor components cannot always be eliminated, and unambiguous interpretation of an IR spectrum is not always possible with dye mixtures[cite: 1]. Crucially, in our experience, archaeologically interesting samples rarely yield a sufficient amount of material for recording an IR spectrum[cite: 1].
Since it has been shown that polyamide layers are particularly suitable for the TLC of polyphenols due to a greater or lesser degree of hydrogen bonding between phenolic OH groups and the carbonamide groups of the polyamide, this layer material is preferred[cite: 1]. Not only the number of phenolic OH groups of the compounds to be separated, but also their relative positions influence the strength of the hydrogen bond[cite: 1]. When choosing a suitable mobile phase, a wide dispersion of Rf values and thus excellent separation effects are often achieved for polyphenols on polyamide through the influence of hydrogen bonds[cite: 1].
Among commercially available pre-coated polyamide plates, Mikropolyamid F 1700 plates (Schl. & Sch.) have proven particularly suitable for our separations[cite: 1]. These are polyester carrier films coated on both sides with sintered polyamide[cite: 1]. Short separation times are required, with 20 minutes usually sufficient[cite: 1]. Among numerous mobile phases tested, the mixture methyl ethyl ketone / formic acid (95:5) (I) proved very useful for distinguishing numerous natural dyes[cite: 1]. Specifically for the TLC comparison of natural dyes from the hydroxyflavone series, the mobile phase chloroform / methanol / methyl ethyl ketone / formic acid (60:20:10:10) (II) is better suited than (I); to distinguish different madder types, the mobile phase methylene chloride (III) yields the most spots on the chromatogram and thus the best separation[cite: 1].
Table 1. Hydroxyanthraquinones Occurring in Various Madder Types
- I 2-Hydroxyanthraquinone (2)[cite: 2]
- II 1-Hydroxy-3-methoxyanthraquinone (7)
1-Methoxy-3-hydroxyanthraquinone (7)
1-Methoxy-2-hydroxyanthraquinone (2) (Alizarin 1-methyl ether)
2-Hydroxy-3-methoxyanthraquinone (2) (Hystazarin monomethyl ether)
1-Methoxy-2-methyl-3-hydroxyanthraquinone (3) (Rubiadin 1-methyl ether)
1,3-Dimethoxy-2-hydroxyanthraquinone (2) (Anthragallol dimethyl ether A)
1,2-Dimethoxy-3-hydroxyanthraquinone (2) (Anthragallol dimethyl ether B)[cite: 2] - III 1,2-Dihydroxyanthraquinone (1, 2, 6) (Alizarin)[cite: 2]
- IV 1,3-Dihydroxyanthraquinone (1, 5) (Xanthopurpurin)[cite: 2]
- V 1,3-Dihydroxy-2-methylanthraquinone (1, 5, 6) (Rubiadin)[cite: 2]
- VI 1,3-Dihydroxyanthraquinone-2-carboxylic acid (1, 5) (Munjistin)[cite: 2]
- VII 1,3-Dihydroxy-6-methylanthraquinone (3, 4) (Morindanigrin)[cite: 2]
- VIII 1,6-Dihydroxy-2-methylanthraquinone (3, 4) (Soranjidiol)[cite: 2]
- IX 1,2,4-Trihydroxyanthraquinone (1, 5, 7) (Purpurin)[cite: 2]
- X 1,2,4-Trihydroxyanthraquinone-3-carboxylic acid (1, 5, 6, 7) (Pseudopurpurin)[cite: 2]
- XI 1,5,6-Trihydroxy-2-methylanthraquinone (3, 4) (Morindon)[cite: 2]
- XII Erythrolaccin from ruby shellac (presumably 1,3,4,6-tetrahydroxy-8-methylanthraquinone)[cite: 2]
- XIII 1,8-Dihydroxy-3-methylanthraquinone (Chrysophanic acid)[cite: 2]
- XIV 1,3,4,6-Tetrahydroxy-2-acetyl-8-methylanthraquinone-7-carboxylic acid (Kermesic acid)[cite: 2]
- XV 3-[(3-Acetylaminoethyl)-6-hydroxyphenyl]-1,2,4,7-tetrahydroxyanthraquinone-5,6-dicarboxylic acid (Laccainic acid A1)[cite: 2]
- XVI 1,3,4,6-Tetrahydroxy-2-d-gluco-3-pyranosyl-8-methylanthraquinone-7-carboxylic acid (Carminic acid)[cite: 2]
[The numbers in parentheses indicate in which of the natural dyes listed below the respective anthraquinone derivatives occur.]
[cite: 2]
- Madder (Rubia tinctorum L.) (IX + X + XI + XII + XV + XVI).[cite: 2]
- Indian madder, Chay root (Oldenlandia umbellata L.) (I + IV + V + VII + VIII + IX).[cite: 2]
- Soranjee (Morinda citrifolia L.) (Javanese madder) (IV + VI + XIII + XIV + XVII).[cite: 2]
- Mang-Koudu (Morinda umbellata L.) (XIII + XIV + XVII).[cite: 2]
- Munjeet (formerly Rubia munjista Roxb., now Rubia cordifolia L.) (X + XI + XII + XV + XVI).[cite: 2]
- Bedstraw roots (Galium verum or mollugo) (IX + XI + XVI).[cite: 2]
- Relbun root, South American madder (Relbunium hypocarpium) (II + III + XV + XVI).[cite: 2]
(Main components are italicized.)
[cite: 2]
Sample Preparation
Most natural dyes used for dyeing textile materials are mordant dyes that exist on the fiber as insoluble lakes, mostly as aluminum, tin, or iron lakes[cite: 1]. Natural indigo and antique purple are exceptions as vat dyes[cite: 1]. To detach the dyes from the fiber, it is first necessary to destroy the lakes by hydrolysis[cite: 1]. The following methods are given in the literature for this purpose:
- Warming the dyeing with a few drops of concentrated hydrochloric acid, then adding acetone [8].[cite: 1]
- Boiling the sample with 10% hydrochloric acid for a few minutes, then extracting with methanol in a micro-extraction apparatus [7].[cite: 1]
- Warming a small piece of the dyed thread with one drop of concentrated hydrochloric acid in a test tube, adding 2 drops of methanol, boiling up again, and using the solution for TLC [13].[cite: 1]
We used the following methods to detach the natural dyes from the textile material:
- Approx. 1–5 mg of a dyed thread (approx. 0.5–2.5 cm of a medium-strength wool thread) are warmed for a few minutes in a test tube with about 1–2 ml of concentrated hydrochloric acid[cite: 1]. Then 5 ml of methanol are added, boiled for a few more minutes, approx. 20 ml of ethyl acetate are added, the whole mixture is poured into a separatory funnel and diluted with water until two phases form[cite: 1]. In most cases, the dye goes quantitatively into the upper ethyl acetate phase[cite: 1]. If necessary, a few drops of isoamyl alcohol can be added to improve the extraction effect (e.g., in cochineal dyeings)[cite: 1]. The ethyl acetate phase is separated, evaporated to dryness in a porcelain dish on a water bath, and the evaporation residue is taken up with a few drops of acetone[cite: 1]. This solution is applied – possibly several times in succession – with a micropipette to the starting line of a thin-layer plate[cite: 1].
- A small thread sample as in 1 is treated in a test tube with just enough drops of concentrated sulfuric acid (98%) to moisten the thread[cite: 1]. Then it is left to stand for about 1 hour at room temperature, diluted with 10 ml of water, and extracted with ethyl acetate as described in 1[cite: 1].
- A small thread sample as in 1 is dissolved in approx. 5 ml of 10% sodium hydroxide solution at room temperature (a few hours)[cite: 1]. Then ethyl acetate is added, and it is carefully acidified with 10% sulfuric acid[cite: 1]. Extraction is performed with ethyl acetate as described in 1[cite: 1].
Of these three methods, the second (with concentrated sulfuric acid) shows the best stripping effect[cite: 1]. Since it is also easy to perform, it is preferred by us[cite: 1].
With this method, the main dyes alizarin, purpurin, and pseudopurpurin are best brought into solution in a madder dyeing (Rubia tinctorum type)[cite: 1]. With the third method (10% sodium hydroxide), purpurin is poorly detached from the fiber or is partially destroyed[cite: 1].
Thin-Layer Chromatography
The dye and corresponding reference solutions to be tested (0.1–0.2% in acetone or methanol) are applied with a micropipette at intervals of 8–10 mm onto the starting line of a Mikropolyamid F 1700 plate (spot diameter 1–2 mm)[cite: 1]. Then development is carried out under chamber saturation conditions with the above-mentioned mobile phase (I); in the presence of hydroxyflavones (yellow, orange, and brown shades), a second chromatogram is developed with (II) over a distance of 10–12 cm and subsequently allowed to dry in air[cite: 1].
Table 2. Hydroxyflavones Occurring in Natural Dyes
- I 5,7,3′,4′-Tetrahydroxyflavone (Luteolin)[cite: 2]
- II 3,5,7,4′-Tetrahydroxyflavone (Kaempferol)[cite: 2]
- III 3,7,3′,4′-Tetrahydroxyflavone (Fisetin)[cite: 2]
- IV 3,5,7,2′,4′-Pentahydroxyflavone (Morin)[cite: 2]
- V 3,5,7,3′,4′-Pentahydroxyflavone (Quercetin)[cite: 2]
- VI 3,5,7,3′,4′,5′-Hexahydroxyflavone (Myricetin)[cite: 2]
- VII 5,3′,4′-Trihydroxy-7-methoxyflavone (Rhamnetin)[cite: 2]
- VIII 5,4′-Dihydroxy-7,3′-dimethoxyflavone (Rhamnazin)[cite: 2]
- IX 3,7,3′,4′-Tetrahydroxyflavanone (Dihydrofisetin)[cite: 2]
- X 3,5,4′-Trihydroxy-7-methoxyflavone (Kaempferol 7-methyl ether)[cite: 2]
- XI Quercetin 3-rhamnoside (Quercitrin)[cite: 2]
- XII 5,7,4′-Trihydroxyisoflavone (Genistein)[cite: 2]
- Fustic (Morus tinctoria L.) (IV + Maclurin).[cite: 2]
- Young fustic (Rhus cotinus L.) (III + VI + IX).[cite: 2]
- Weld (Reseda luteola L.) (I).[cite: 2]
- Quercitron (bark of the black oak Quercus tinctoria L.) (XI).[cite: 2]
- Buckthorn berries (Rhamnus cathartica L.) (II + V + VII + VIII + X).[cite: 2]
- Dyer’s greenweed (Genista tinctoria L.) (I + II + XII).[cite: 2]
Maclurin = 2,4,6,3′,4′-Pentahydroxybenzophenone.
[cite: 2]
First, the native colors and UV fluorescence colors of the spots of the target dyes are compared with those of the standard dyes, and matches are sought[cite: 1]. Since the thin-layer chromatogram is used for further color reactions, the results should be noted[cite: 1]. Then the TLC plate is suspended in a cylinder filled to a height of about 1 cm with 25% ammonia[cite: 1]. The plate must not immerse in the liquid[cite: 1]. If yellow spots form in this ammonia-vapour-saturated atmosphere at places where nothing was visible previously, hydroxyflavones or isoflavones may be present[cite: 1]. Hydroxyanthraquinones and hydroxynaphthoquinones, as well as litmus, can change from yellow, orange, or red to red, violet, or blue[cite: 1].
After these color reactions, the chromatogram is allowed to vent in air for 2–3 minutes and, in the presence of hydroxyflavones or isoflavones, is dipped into a 1% solution of iron(III) chloride in 50% aqueous methanol; in all other cases, into a mixture of equal parts by volume of 5% AlCl3 · 6 H2O solution and 5% sodium hydroxide solution in methanol[cite: 1]. The sodium chloride precipitating out upon mixing the two solutions is filtered off beforehand[cite: 1]. Dipping the chromatograms is best performed in a photographic developing tray[cite: 1]. After dipping, excess liquid must be immediately squeezed out between multiple layers of filter paper[cite: 1]. According to our experience, dipping yields more uniform spots than spraying[cite: 1].
Table 1 summarizes the hydroxyanthraquinones occurring in the various madder types and lists the compositions of the various madder types[cite: 1]. Table 2 contains a compilation of the hydroxyflavones and isoflavones occurring in important natural dyes, as well as the compositions of the most important natural dyes from this class[cite: 1].
Tables 3–5 compile the hRf values of the most frequently occurring natural dye components and their color reactions according to the scheme mentioned above[cite: 1].
Table 3. hRf Values of Some Hydroxyanthraquinones
Layer material: Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.). Mobile phase: Methyl ethyl ketone – formic acid (95:5) (I), Methylene chloride (III) (chamber saturation). Detections: 1. Native colour, 2. UV fluorescence, 3. Colour shade with ammonia vapour, 4. Colour reaction with aluminium chloride
[cite: 2]
| Compound | hRf (I) | hRf (III) | 1. Native Colour / UV Fluorescence | 3. Ammonia Vapour | 4. Aluminium Chloride |
|---|---|---|---|---|---|
| 2-Hydroxyanthraquinone | 61 | 4 | colourless / yellow | red | orange |
| 1,2-Dihydroxyanthraquinone (Alizarin) | 67 | 40 | yellow / yellow | violet | red |
| 1,3-Dihydroxyanthraquinone (Xanthopurpurin) | 60 | 5 | orange-yellow / yellow | red | orange |
| 2-Hydroxy-3-methoxyanthraquinone (Hystazarin monomethyl ether) | 70 | 57 | yellow / yellow | red-violet | red-violet |
| 1,2,4-Trihydroxyanthraquinone (Purpurin) | 60 | 17 | scarlet / intense pink | violet-red | red |
| 1,2,4-Trihydroxyanthraquinone-3-carboxylic acid (Pseudopurpurin) | 7 | 2 | scarlet / intense pink | violet-red | pink |
| 1,3-Dihydroxyanthraquinone-2-carboxylic acid (Munjistin) | 21 | 6 | intense yellow / yellow | red | scarlet |
| 1,5,6-Trihydroxy-2-methylanthraquinone (Morindon) | 60 | 33 | yellow / yellow | violet | red-violet |
| Erythrolaccin from ruby shellac (presumably 1,3,4,6-tetrahydroxy-8-methylanthraquinone) | 27 | 0 | yellow / intense pink | violet | red-violet |
| 1,8-Dihydroxy-3-methylanthraquinone (Chrysophanic acid) | 78 | 85 | orange-yellow / yellow | brown-red | violet-red |
| Kermesic acid (1,3,4,6-tetrahydroxy-2-acetyl-8-methylanthraquinone-7-carboxylic acid) | 9 | 0 | intense pink / orange | brown-violet | fuchsine |
| Laccainic acid A1 | 4 | — | scarlet / — | brown-violet | fuchsine |
| Carminic acid (1,3,4,6-tetrahydroxy-2-d-gluco-3-pyranosyl-8-methylanthraquinone-7-carboxylic acid) | 3 | 0 | intense pink / scarlet | violet | fuchsine |
Table 4. hRf Values of Some Hydroxyflavones
Layer material: Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.). Mobile phase: Chloroform / methanol / methyl ethyl ketone / formic acid (60:20:10:10) (chamber saturation). Detections: 1. UV fluorescence, 2. Colour shade with ammonia vapour, 3. Iron(III) chloride
[cite: 2]
| Compound | hRf | 1. UV Fluorescence | 2. Ammonia Vapour | 3. Iron(III) Chloride |
|---|---|---|---|---|
| Quercetin 3-rhamnoside (Quercitrin) | 27 | yellow | yellow | olive-grey |
| 3,5,7,3′,4′,5′-Hexahydroxyflavone (Myricetin) | 12 | violet | yellow | grey-brown |
| 3,5,7,2′,4′-Pentahydroxyflavone (Morin) | 26 | yellow | yellow | grey-olive |
| 3,5,7,3′,4′-Pentahydroxyflavone (Quercetin) | 25 | yellow | yellow | grey |
| 5,7,3′,4′-Tetrahydroxyflavone (Luteolin) | 33 | yellow | yellow | grey |
| 3,7,3′,4′-Tetrahydroxyflavone (Fisetin) | 29 | intense orange | yellow | grey-olive |
| 3,7,3′,4′-Tetrahydroxyflavanone (Dihydrofisetin) | 33 | green-yellow | yellow | blue-grey |
| 3,5,7,4′-Tetrahydroxyflavone (Kaempferol) | 49 | yellow | yellow | grey-olive |
| 3,5,4′-Trihydroxy-7,3′-dimethoxyflavone (Rhamnazin) | 69 | yellow | yellow | grey-olive |
| 5,7,4′-Trihydroxyisoflavone (Genistein) | 53 | yellow-orange | — | violet-grey |
| 2,4,6,3′,4′-Pentahydroxybenzophenone (Maclurin)* | 11 | yellow | yellow | grey |
* Not a flavone derivative. Only spots with intensive UV fluorescence are listed in the table.
[cite: 2]
Table 5. hRf Values of Various Natural Dyes
Layer material: Mikropolyamid F 1700 (Schl. & Sch.). Mobile phase: Methyl ethyl ketone / formic acid (95:5) (chamber saturation). Detections: 1. Native colour, 2. UV fluorescence, 3. Colour shade with ammonia vapour, 4. Colour reaction with aluminium chloride
[cite: 2]
| Compound | hRf | 1. Native Colour | 2. UV Fluorescence | 3. Ammonia Vapour | 4. Aluminium Chloride |
|---|---|---|---|---|---|
| Safflower yellow (from Carthamus tinctor.) | 0 | yellow | — | yellow | yellow |
| Saffron (from Crocus sativus) | 0 | yellow | — | yellow | yellow |
| Berberine (from Berberis vulgaris) | 70–80 | yellow | intense yellow | weak yellow | weak yellow |
| Bixin (from Bixa orellana) | 70–80 | yellow | — | weak yellow | weak yellowish-brown |
| Curcumin (from Curcuma longa) | 71 | yellow | intense yellow | yellow | red-brown |
| Rottlerin (from Rottlera tinctoria) | 77 (62)* | yellow | yellow-brown | yellow | yellow |
| Lawson (2-hydroxy-1,4-naphthoquinone) (from henna) | (50) 72 | yellow | yellow | yellow | yellow |
| Juglone (5-hydroxy-1,4-naphthoquinone) (from walnut hulls) | 84 | orange | — | orange | orange |
| Alkannin (from alkanet root) | 84 | red | — | blue | blue |
| Brasilin (from brazilwood) | 32 | yellow-brown | orange-yellow | fuchsine | red-violet |
| Haematoxylin | 24 (29)* | yellow-brown | orange-yellow | red-violet | dark brown / brown |
| Litmus | 0 | red | — | blue | blue |
| Dracorubin (from dragon’s blood tree) | 35 | scarlet | orange-red | pink | pink |
| Red santalin pigments (from red sandalwood: Pterocarpus santalinus) | 35 46 72 |
orange orange orange |
orange orange orange |
red-violet red-violet red-violet |
blue-grey blue-grey blue-grey |
* Secondary spots are given in parentheses.
[cite: 2]
Identification of Indigo
In all cases where blue, green, violet, or black natural dyeings are present, a small sample should be boiled with glacial acetic acid[cite: 1]. Indigo dissolves with a blue color[cite: 1]. In this case, a sample is exhaustively stripped with dimethylformamide, the solution is evaporated to dryness in a vacuum, fats etc. are removed from the evaporation residue with ether, and other impurities with methanol and water[cite: 1]. An IR spectrum is prepared from the portion insoluble in these three solvents (micro-pellet) and indigo is identified by IR spectra comparison[cite: 1].
Identification of Antique Purple
To detect antique purple, a reaction described by Driessen-Hengelo [3] was tested and found to be useful even on a micro-scale[cite: 1]. This reaction utilizes the observation that 6,6′-dibromoindigo (the main component of antique purple) in its leuco form is extremely sensitive to light and cleaves off the bromine atoms, whereby indigo (blue) is formed from antique purple[cite: 1]. If a thread dyed with antique purple is vatted with ammonia and hydrosulfite (sodium dithionite), one half is then covered with cardboard and clamped between two glass plates, and the other part is exposed to sunlight for 30 minutes, after which the entire thread is gently rinsed with water, the uncovered part is blue due to the cleavage of the two bromine atoms[cite: 1]. Conversely, the covered part of the purple dyeing reoxidizes to the original purple shade[cite: 1]. This reaction has been checked for reproducibility and considered useful[cite: 1]. With appropriate experimental skill, it can also be carried out under a binocular incident-light microscope[cite: 1].
Literature
- Abrahams, D. H., Edelstein, S. M.: A new method for the analysis of ancient dyed textiles. Archaeological chemistry/a symposium (Univ. of Philadelphia, ed. 1967 at Philadelphia), p. 15–24.[cite: 1]
- Boutrop, J.: Möglichkeiten zur Analyse von Färbungen auf Wolle mit Cochenillerot unter besonderer Berücksichtigung chromatographischer Verfahren, Textilingenieur-Schule, Krefeld 1970.[cite: 1]
- Driessen-Hengelo, L. A.: Melliand Textilber. 25, 66 (1944).[cite: 1]
- Edelstein, S. M.: Amer. Dyestuff Rep. 53, 19 (1964).[cite: 1]
- Furuya, T.: J. Chromatog. 19, 607 (1965).[cite: 1]
- Furuya, T., Shibata, S., Iizuka, H.: J. Chromatog. 21, 116 (1966).[cite: 1]
- Hofenk-De Graaf, J. H., Roelofs, W. G. Th.: On the occurrence of red dyestuffs in textile materials from the period 1450–1600, ICOM Plenary Meeting, October 2–5, 1972, Madrid.[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L.: Mikrochim. Acta 6, 1080 (1967).[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L., Heylen, J. B.: Studies in conservation 13, 87 (1968).[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L., Maes, L.: Etude technique de la tapisserie tournaisienne aux XVe et XVIe siècles, les colorants, Bulletin de l’Institut royal du Patrimoine artistique, t. XII, 1970, 34–41.[cite: 1]
- Masschelein-Kleiner, L., Znamensky-Festraets, N., Maes, L.: Etude technique de la tapisserie tournaisienne au XVe siècle, les colorants, Bulletin de l’Institut royal du Patrimoine artistique, t. XI, 1969, 269–272.[cite: 1]
- Paris, R., Rousselet, R.: Ann. Pharm. Franc. 16, 747 (1958).[cite: 1]
- Roelofs, W. G. Th.: An aid for the analysis of binding material and natural dyestuffs from works of art, ICOM Plenary Meeting, October 2–5, 1972, Madrid.[cite: 1]
- Saltzman, M., Keay, A. M., Christensen, J.: Dyestuffs 44, 241 (1963).[cite: 1]
- Shibata, S., Takito, M., Tanaka, O.: J. Amer. Chem. Soc. 72, 2789 (1950).[cite: 1]
Dr. Helmut Schweppe, BASF AG, Anwendungstechn. Abteilung, D-6700 Ludwigshafen, Federal Republic of Germany
[cite: 1]


