CHƯƠNG 9 THUỐC NHUỘM

THUỐC NHUỘM tạo màu sắc cho quần áo, đồ nội thất, phụ kiện và thậm chí là cả tóc của chúng ta. Tuy nhiên, ngay cả khi chúng ta muốn có một sắc độ khác, một màu thuần tươi sáng hơn, một sắc thái nhẹ nhàng hơn, hay một tông màu ấm áp hơn, chúng ta thường ít khi chạm đến sự đa dạng của các hợp chất cho phép chúng ta thỏa mãn những đam mê của mình. Thuốc nhuộm và phẩm màu bao gồm các phân tử thiên nhiên hoặc nhân tạo có nguồn gốc từ hàng ngàn năm về trước. Việc phát hiện và sử dụng thuốc nhuộm đã dẫn đến sự thành lập và phát triển của những công ty hóa chất lớn nhất thế giới ngày nay.

Sự chiết tách và chuẩn bị các chất nhuộm, được ghi lại trong những thư tịch cổ của Trung Quốc vào khoảng năm 3000 TCN, có thể là những nỗ lực sớm nhất của con người trong việc thực nghiệm hóa học. Các thuốc nhuộm ban đầu được lấy chủ yếu từ thực vật: rễ, lá, vỏ hay hạt. Quy trình chiết tách đã được xây dựng khá hoàn thiện và thường rất phức tạp. Bởi vì hầu hết các hợp chất đều không thể bám chặt vĩnh viễn lên vải chưa xử lý, nên vải thường phải được xử lý với các chất cẩn màu, những chất giúp cho thuốc nhuộm bám lên vải tốt hơn. Mặc dù nhu cầu về những loại thuốc nhuộm ban đầu này rất cao và chúng rất đắt, nhưng có nhiều vấn đề trong việc sử dụng chúng. Chúng rất khó kiếm, ít chủng loại và màu sắc không sắc nét hoặc dễ bị xỉn hoặc phai thành những màu nhạt nhòa trong ánh nắng mặt trời. Những thuốc nhuộm đầu tiên này cũng không bền và bị phai màu sau mỗi lần giặt.

Các màu gốc

Đặc biệt, xanh dương là màu rất được ưa chuộng. So với đỏ và vàng, xanh dương là loại màu ít phổ biến ở thực vật, nhưng có một loại cây thuộc họ đậu, Indigofera tinctoria, là nguồn nguyên liệu chính để tạo thành thuốc nhuộm màu chàm. Được đặt tên bởi nhà thực vật học nổi tiếng người Thụy Điển Linnaeus, Indigofera tinctoria có thể phát triển đến 1,8 mét trong cả vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Tại các khu vực khí hậu ôn đới, màu chàm được tạo thành từ cây Isatis tinctoria, một loại cây thuốc nhuộm lâu đời nhất sinh trưởng tại châu Âu và châu Á, với tên gọi “cây tùng lam (woad)” ở Anh và “cây tùng lam màu nhạt (pastel)’’ tại Pháp. Trong những cuộc thám hiểm hơn bảy trăm năm trước, Marco Polo được cho là đã thấy người dân ở thung lũng Indus sử dụng màu chàm, vì vậy trong nhiều ngôn ngữ màu chàm được gọi là indigo. Nhưng thực tế màu chàm cũng được sử dụng tại nhiều vùng khác trên thế giới, bao gồm Đông Nam Á và châu Phi từ rất lâu trước thời kỳ của Marco Polo.

Phần lớn lá của các loài cây tạo thành màu chàm lại không có màu xanh dương. Nhưng sau quá trình lên men trong môi trường kiềm và được oxy hóa, màu xanh dương xuất hiện. Quy trình này đã được nhiều dân tộc thuộc các nền văn hóa khác nhau trên thế giới phát hiện ra, có thể là khi họ tình cờ phát hiện ra lá cây đổi màu khi bị ngâm trong nước tiểu hoặc ủ trong tro sau đó lên men. Trong những tình huống đó, điều kiện cần thiết để tạo thành sắc xanh dương sẫm của thuốc nhuộm màu chàm đã được đảm bảo.

Tiền chất của màu chàm, có trong tất cả các loại cây tạo ra màu chàm, là indican, một phân tử có chứa một đơn vị glucose trong thành phần của nó. Bản thân indican là một chất không màu, nhưng khi được lên men trong môi trường kiềm, đơn vị glucose sẽ bị tách loại, tạo thành phân tử indoxol. Indoxol phản ứng với oxy trong không khí tạo thành sắc xanh của màu chàm (các nhà hóa học gọi phân tử này là indigotin).

Màu chàm là một hợp chất có giá trị rất cao, nhưng thuốc nhuộm cổ đại có giá trị nhất là một phân tử có cấu trúc khá giống với phân tử màu chàm được gọi là màu tím Tyrian (màu huyết dụ). Trong nhiều nền văn hóa, trang phục màu tím theo luật định chỉ dành cho các lãnh chúa hoặc hoàng đế; do đó thuốc nhuộm này còn có tên gọi khác là màu tím hoàng gia, và thành ngữ “sinh trong màu tím” được dùng để chỉ những người thuộc tầng lớp đại quý tộc. Ngay cả hiện tại, màu tím vẫn được xem là màu của uy quyền, một biểu tượng của hoàng tộc. Được đề cập đến trong các thư tịch cổ vào khoảng những năm 1600 TCN, màu tím Tyrian là một dẫn xuất dibromo của màu chàm, nghĩa là một phân tử màu chàm chứa thêm hai nguyên tử bromine. Màu tím Tyrian thu được từ dịch nhầy sậm màu tiết ra từ một số loài thân mềm hoặc ốc sên biển, tiêu biểu nhất là loài Murex. Cũng như trong các loài thực vật màu chàm, hợp chất loài sên biển tiết ra cũng chứa một đơn vị glucose trong cấu trúc. Chỉ khi tiền chất này được oxy hóa trong không khí, sắc màu tuyệt đẹp của màu tím Tyrian mới xuất hiện.

Bromine rất hiếm khi được tìm thấy trong thực vật và động vật trên cạn, nhưng trong nước biển có rất nhiều bromine, cùng với chlorine và iod, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi bromine có trong thành phần của nhiều hợp chất có nguồn gốc từ đại dương. Điều bất ngờ có lẽ là sự giống nhau đến kỳ lạ giữa hai phân tử có nguồn gốc rất khác nhau - màu chàm từ thực vật và màu tím Tyrian từ động vật.

Những câu chuyện thần thoại cho rằng việc phát hiện ra màu tím Tyrian gắn với tên tuổi của vị anh hùng Hy Lạp Hercules, người đã nhận thấy miệng con chó của mình bắt một màu tím đậm khi nó cắn vào một loài ốc biển. Người ta cho rằng việc sản xuất loại thuốc nhuộm này bắt nguồn từ thành phố cảng Tyre thuộc đế chế Phoenicia ở vùng Địa Trung Hải (nay là một phần của Liban). Cần đến khoảng 9.000 con ốc biển để làm ra một gram màu tím Tyrian. Hàng đống lớn vỏ của loài Murex brandaris và Purpura haemastoma vẫn có thể được tìm thấy trên những bờ biển của Tyre và Sidon, một thành phố khác ở Phoenicia đã tham gia vào những hoạt động giao dịch thuốc nhuộm thời cổ đại.

Để có được thuốc nhuộm này, các thợ nhuộm phải nạy vỏ của các loài ốc, sau đó dùng một que nhọn để khều ra một tuyến hạch có hình dạng như mạch máu nhỏ. Quần áo được ngâm đẫm trong loại dung dịch làm từ các tuyến này, sau đó được phơi trong không khí để lên màu. Ban đầu thuốc nhuộm sẽ biến quần áo thành màu vàng-xanh lá nhạt, sau đó dần chuyển thành màu xanh dương, và cuối cùng là màu tím sẫm. Màu tím Tyrian được dùng để nhuộm màu trang phục của các nguyên lão La Mã, các Pharaoh Ai Cập và các nhà quý tộc cũng như hoàng tộc châu Âu. Nhu cầu về loại thuốc nhuộm này lớn đến mức vào khoảng những năm 400 SCN, những loài ốc được dùng để tạo ra màu này đã phải đối diện với nguy cơ tuyệt chủng.

Màu chàm và màu tím Tyrian đã được chế tạo với những phương pháp tốn nhiều công sức như vậy trong nhiều thế kỷ. Phải đến tận cuối thế kỷ thứ 19, người ta mới tạo ra được thuốc nhuộm màu chàm tổng hợp. Vào năm 1865, nhà hóa học người Đức Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer bắt đầu nghiên cứu cấu trúc của màu chàm. Đến năm 1880, ông đã tìm ra được phương pháp tạo ra màu chàm trong phòng thí nghiệm từ những nguyên liệu ban đầu dễ kiếm. Tuy nhiên, phải cần thêm mười bảy năm nữa để công ty hóa chất khổng lồ của Đức Badische Anilin und Soda Fabrik (BASF) sản xuất thành công màu chàm tổng hợp và bắt đầu thương mại hóa sản phẩm này.

Đây chính là thời điểm bắt đầu giai đoạn sụt giảm của ngành công nghiệp sản xuất màu chàm thiên nhiên, dẫn đến những thay đổi lớn trong cuộc sống của hàng ngàn người lao động, những người đã phụ thuộc vào công việc nuôi trồng và chiết tách màu chàm thiên nhiên. Ngày nay, với sản lượng hằng năm hơn 14.000 tấn, màu chàm tổng hợp là loại thuốc nhuộm công nghiệp quan trọng bậc nhất. Mặc dù màu chàm tổng hợp (cũng như hợp chất thiên nhiên) nổi tiếng là dễ phai, nó thường được dùng để nhuộm màu cho các loại quần jeans xanh, và chính sự kém bền màu này lại là ưu điểm về mặt thời trang cho đồ jeans. Hiện nay, hàng triệu chiếc quần jeans được làm từ loại vải bông chéo nhuộm màu chàm và được làm cho bạc màu sẵn. Màu tím Tyrian, dẫn xuất dibromo của màu chàm, cũng đã được tổng hợp thành công bằng một quy trình tương tự như màu chàm, mặc dù các thuốc nhuộm tổng hợp màu tím khác đã thay thế nó.

Thuốc nhuộm là những hợp chất hữu cơ có màu có thể bám chặt vào các sợi vải. cấu trúc phân tử đặc thù cho phép chúng hấp thụ những bước sóng ánh sáng nhất định trong quang phổ khả kiến. Màu thực tế của các thuốc nhuộm mà chúng ta thấy phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng phản xạ chứ không phải vào bước sóng của ánh sáng bị hấp thụ. Nếu toàn bộ các bước sóng bị hấp thụ, không có ánh sáng nào phản xạ lại vào mắt, khi đó vải nhuộm sẽ có màu đen. Ngược lại, nếu không có bước sóng nào bị hấp thụ, khi đó toàn bộ ánh sáng sẽ phản xạ, và chúng ta nhìn thấy màu trắng. Nếu chỉ có những bước sóng của ánh sáng đỏ bị hấp thụ, khi đó ánh sáng phản xạ sẽ là màu xanh lá (màu bổ sung của màu đỏ). Mối liên hệ giữa cấu trúc hóa học của một phân tử và bước sóng ánh sáng mà nó hấp thụ rất giống với sự hấp thụ tia cực tím của các sản phẩm kem chống nắng - nghĩa là, mối liên hệ này phụ thuộc vào sự hiện diện các liên kết đôi sắp xếp xen kẽ với các liên kết đơn. Nhưng để các bước sóng bị hấp thụ nằm trong vùng khả kiến, thì số lượng các liên kết đôi sắp xếp xen kẽ với các liên kết đơn phải nhiều hơn so với trường hợp hấp thụ tia cực tím. Điều này được mô tả trong phân tử β-carotene dưới đây, là phân tử tạo nên màu cam của cà rốt, bí ngô và quả gấc.

β-carotene (màu cam)

Những nối đôi và nối đơn được sắp xếp xen kẽ, như trong phân tử carotene, tạo thành cấu trúc liên hợp. β-carotene có mười một nối đôi liên hợp. Sự liên hợp có thể được mở rộng và các bước sóng ánh sáng bị hấp thụ sẽ thay đổi khi các nguyên tử như oxy, nitơ, lưu huỳnh, bromine hoặc chlorine có mặt trong hệ cấu trúc liên hợp.

Phân tử indican, từ cây chàm và tùng lam, cũng có cấu trúc liên hợp nhưng không đủ nhiều để tạo thành màu. Tuy nhiên, trong phân tử màu chàm, số lượng các nối đôi và nối đơn xen kẽ nhiều gấp đôi so với trong phân tử indican, đồng thời các nguyên tử oxy cũng có mặt trong cấu trúc liên hợp. Vì vậy bột chàm có khả năng hấp thụ một phần ánh sáng trong vùng khả kiến và do đó nó có màu rất mạnh.

Khác với thuốc nhuộm hữu cơ, những hạt khoáng chất mịn và các hợp chất vô cơ khác đã được sử dụng từ thời cổ đại để tạo màu sắc. Nhưng trong khi màu sắc của các bột màu vô cơ này - được tìm thấy trong các hình vẽ hang động, hình trang trí các ngôi mộ cổ, tranh tường và bích họa - cũng có được do hấp thụ những bước sóng nhất định của ánh sáng khả kiến, nó lại không liên quan gì đến các nối đôi liên hợp.

Hai loại thuốc nhuộm cổ đại được dùng để tạo ra màu đỏ có nguồn gốc từ các nguyên liệu rất khác nhau, nhưng lại có cấu trúc hóa học tương đồng rất đáng kinh ngạc. Loại thứ nhất thu được từ rễ của cây thiến thảo, thuộc họ Rubiaceae, chứa một chất màu gọi là alizarin. Alizarin có lẽ đã được người Ấn Độ sử dụng đầu tiên, nó cũng được người Perisa và người Ai Cập biết đến từ rất lâu trước khi được sử dụng bởi người La Mã và Hy Lạp cổ đại. Nó là một loại thuốc nhuộm cần chất cẩn màu, nghĩa là nó cần thêm một hóa chất khác - thường là ion kim loại - để có thể bắt màu lên vải. Khi vải được xử lý trước bằng các dung dịch cẩn màu chứa các muối kim loại khác nhau, alizarin sẽ tạo các sắc thái màu khác nhau cho vải. Dung dịch cẩn màu chứa ion nhôm sẽ tạo ra màu đỏ hồng; dung dịch muối magne tạo ra màu tím; muối chrom cho ra màu tím nâu; và muối calci cho màu tím đỏ. Màu đỏ tươi được tạo thành khi sử dụng dung dịch cẩn màu chứa cả nhôm và calci thu được từ hỗn hợp bột rễ cây thiến thảo và đất sét mịn, khô. Hỗn hợp này có lẽ chính là sự kết hợp thuốc nhuộm/chất cẩn màu đã được Alexander Đại đế sử dụng vào năm 320 TCN như một mưu kế để dẫn dụ đối thủ của mình vào một trận chiến không cần thiết. Alexander đã ra lệnh cho binh sĩ nhuộm những vết màu đỏ như máu lên trang phục. Và quân đội Ba Tư, lầm tưởng họ đang tấn công vào một nhóm tàn binh không còn sức kháng cự, đã gặp thất bại thảm hại bởi một nhóm binh lính nhỏ của Alexander Đại đế - và nếu câu chuyện này là sự thật, thì có thể nói quân Ba Tư đã bị đánh bại bởi phân tử alizarin.

Thuốc nhuộm từ lâu đã được gắn với trang phục quân đội. Những chiếc áo choàng xanh mà người Pháp đã cung ứng cho người Mỹ trong Cách mạng Mỹ được nhuộm bằng màu chàm. Quân đội Pháp đã sử dụng một loại thuốc nhuộm từ alizarin gọi là màu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ vì nó được phát triển trong nhiều thế kỷ tại vùng phía đông của Địa Trung Hải, mặc dù màu sắc này có thể có nguồn gốc từ Ấn Độ, dần dần phổ biến về phía tây, qua Ba Tư, Syria và đến Thổ Nhĩ Kỳ. Cây thiến thảo được đưa đến Pháp vào năm 1766, và đến cuối thế kỷ 18, nó đã trở thành một trong những loại nguyên liệu quan trọng mang lại sự phồn thịnh cho nước Pháp. Những khoản hỗ trợ đầu tiên của chính phủ Pháp dành cho nền công nghiệp được ưu tiên cho công nghiệp thuốc nhuộm: vua Louis Philippe ra lệnh rằng binh sĩ của quân đội Pháp phải mặc đồng phục với quần màu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ. Hơn 100 năm trước đó, Vua James II của Anh đã ra lệnh cấm xuất khẩu quần áo không nhuộm, nhằm mục đích bảo vệ ngành nhuộm vải của đất nước.

Quy trình nhuộm với màu nhuộm thiên nhiên không phải lúc nào cũng có kết quả ổn định, và thường là một quy trình rất khó khăn và tốn thời gian. Thế nhưng màu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ, khi được tạo thành, lại là loại thuốc nhuộm rất bền màu với sắc thái đỏ tươi vô cùng đẹp mắt. Vào lúc đó, người ta vẫn chưa hiểu về những phương diện hóa học của quy trình nhuộm, và ngày nay, một số bước trong quy trình có vẻ như khá kỳ dị và không cần thiết. Trong sổ tay thợ nhuộm thời đó, quy trình nhuộm bao gồm mười công đoạn, trong đó có một số công đoạn lặp lại. Bên cạnh công đoạn chính là nhuộm màu với bột rễ cây thiến thảo, ở những công đoạn khác nhau, vải hoặc sợi được nấu sôi trong bồ tạt và trong dung dịch xà phòng; cẩn màu với dầu olive, phèn và một ít vôi; xử lý với phân cừu, vật liệu thuộc da, và muối thiếc; và ngâm qua đêm trong nước sông.

Giờ đây, chúng ta đã biết cấu trúc hóa học của phân tử alizarin từ cây thiến thảo là yếu tố tạo thành màu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ và các sắc thái khác. Alizarin là một dẫn xuất của anthraquinone, hợp chất gốc của một số chất liệu màu thiên nhiên. Hơn năm mươi hợp chất trên cơ sở anthraquinone đã được phát hiện trong các loài côn trùng, thực vật, nấm và địa y. Cũng như trường hợp của màu chàm, hợp chất gốc anthraquinone không có màu. Thế nhưng hai nhóm OH gắn vào vòng thơm bên phải của phân tử alizarin, cùng với các nối đôi và nối đơn xen kẽ trong phần còn lại của phân tử, cung cấp đủ cấu trúc liên hợp cho alizarin để nó có thể hấp thụ ánh sáng khả kiến.

Trong những hợp chất này, số lượng các nhóm OH có vai trò quan trọng hơn so với số lượng các vòng thơm trong khả năng tạo màu. Điều này được minh chứng rõ ràng trong những hợp chất là dẫn xuất của naphthoquinone, một phân tử với hai vòng thơm so với anthraquinone có ba vòng thơm.

Phân tử naphthoquinone không có màu; trong khi đó các dẫn xuất có màu của naphthoquinone là juglone có trong quả óc chó, và lawsone, phân tử tạo màu cho cây lá móng Ấn Độ (được dùng từ nhiều thế kỷ để làm thuốc nhuộm da và tóc). Các dẫn xuất có màu của naphthoquinone có thể có nhiều hơn một nhóm OH, ví dụ như trong phân tử echinochrome, một chất màu đỏ có trong loài sand dollar và nhím biển.

Echinochrome (màu đỏ)

Một dẫn xuất khác của anthraquinone có cấu trúc hóa học tương tự với alizarin là carminic acid, phân tử tạo màu chính trong phẩm yên chi, một loại thuốc nhuộm màu đỏ khác trong thời cổ đại. Thu được từ việc nghiền nhỏ các con rệp son cái, loài Dactylopius coccus, carminic acid chứa rất nhiều nhóm OH.

Carminic acid (màu đỏ son)

Màu yên chi là một loại thuốc nhuộm của Tân Thế Giới, đã được thổ dân Aztec sử dụng rất lâu trước khi kẻ chinh phục Hernán Cortés, người Tây Ban Nha, đến vùng này vào năm 1519. Cortés đã mang màu yên chi về châu Âu, nhưng nguồn gốc của nó đã được giữ bí mật cho đến tận thế kỷ 18 nhằm đảm bảo sự độc quyền của người Tây Ban Nha đối với loại thuốc nhuộm màu đỏ tươi vô cùng quý giá này. Thời gian sau đó, binh sĩ của vương quốc Anh đã được biết đến như là “những người mặc áo choàng đỏ”, do những chiếc áo khoác màu yên chi của họ. Đến tận những năm đầu thế kỷ 20, các thợ nhuộm nước Anh vẫn nhận được các hợp đồng nhuộm vải với sắc thái đặc biệt độc đáo này. Đây có thể xem là một ví dụ khác thể hiện sự hỗ trợ của chính phủ đối với ngành công nghiệp nhuộm, bởi lẽ khi đó các thuộc địa của vương quốc Anh ở vùng Tây Ấn là những nơi sản xuất thuốc nhuộm màu yên chi chủ yếu.

Màu yên chi, còn được gọi là màu son, là loại thuốc nhuộm vô cùng đắt. Cần đến hơn 70.000 con rệp son để làm ra được khoảng 500 gram thuốc nhuộm. Những con rệp son nhỏ phơi khô trông giống như những hạt thóc nhỏ, vì vậy những túi nguyên liệu rệp son được chuyển từ các đồn điền trồng xương rồng ở vùng nhiệt đới Mexico, Trung và Nam Mỹ đến các khu chiết tách tại Tây Ban Nha thường được gọi là những túi “thóc son”. Ngày nay, quốc gia sản xuất chính thuốc nhuộm yên chi là Peru, với sản lượng mỗi năm khoảng 400 tấn, chiếm 85% tổng sản lượng thế giới.

Người Aztec không phải là những người duy nhất sử dụng các chất chiết tách từ côn trùng để làm thuốc nhuộm. Người Ai Cập cổ đại đã nhuộm màu trang phục của họ (và dùng làm son môi) bằng chất lỏng màu đỏ từ cơ thể của bọ kermes (Coccus ilicis). Sắc tố đỏ từ loài côn trùng này có thành phần chính là kermesic acid, một phân tử vô cùng giống với phân tử carminic acid từ rệp son. Nhưng khác với carminic acid, kermesic acid đã không bao giờ trở nên phổ biến.

Mặc dù kermesic acid, phẩm yên chi và màu tím Tyrian được dẫn xuất từ động vật, nhưng phần lớn nguyên liệu làm thuốc nhuộm được lấy từ các loài thực vật. Màu xanh dương từ cây chàm và tùng lam, và màu đỏ từ cây thiến thảo đã là những màu chuẩn. Màu cơ bản thứ ba là sắc vàng cam nhạt từ hoa nghệ tây, Crocus sativus. Phẩm nhuộm saffron được lấy từ nhụy của hoa nghệ tây, là phần hứng phấn hoa cho bầu nhụy. Cây nghệ tây sinh trưởng tại khu vực phía đông của Địa Trung Hải và đã được người dân của nền văn minh Minoan ở đảo Crete sử dụng từ những năm 1900 TCN. Cây nghệ tây cũng được tìm thấy tại Trung Đông và được sử dụng trong suốt thời kỳ của đế chế La Mã như một loại gia vị, một vị thuốc, nước hoa và tất nhiên là thuốc nhuộm.

Sau khi được sử dụng rộng rãi tại châu Âu, saffron dần trở nên ít được dùng trong thời kỳ Cách mạng Công nghiệp vì hai lý do. Thứ nhất, ba sợi nhụy hoa từ những bông hoa phải được thu hoạch bằng tay và tách riêng ra. Đây là công việc cần rất nhiều lao động, và phần lớn nguồn nhân công trong thời kỳ này đã đổ về các thành phố lớn để làm việc trong các nhà máy. Lý do thứ hai liên quan đến hóa học. Mặc dù saffron tạo ra màu sắc rực rỡ tuyệt đẹp, đặc biệt là khi nhuộm lên len, nhưng màu sắc này không bền. Khi các phẩm màu nhân tạo được nghiên cứu phát triển, ngành công nghiệp saffron một thời huy hoàng dần dần tàn lụi.

Saffron hiện vẫn được phát triển tại Tây Ban Nha, nơi mà mỗi bông hoa vẫn được hái bằng tay theo cách truyền thống, vào một thời điểm truyền thống: ngay sau bình minh. Phần lớn nguyên liệu này hiện nay được sử dụng để tạo hương vị và màu sắc cho thực phẩm trong những món ăn truyền thống như món cơm thập cẩm Tây Ban Nha, hay món xúp cá (bouillabaisse) của Pháp. Do cách thức thu hoạch hoa và nhụy hoa nghệ tây, ngày nay saffron là loại gia vị đắt nhất trên thế giới; cần đến 13.000 nhụy hoa chỉ để làm ra được khoảng 28 gram gia vị.

Phân tử tạo nên màu vàng cam đặc trưng của saffron được gọi là crocetin. Phân tử này có cấu trúc hóa học gần như trùng lặp với cấu trúc của β-carotene, cả hai phân tử đều có chuỗi bảy nối đôi liên hợp được thể hiện bên dưới (trong ngoặc).

Dù không có gì phải nghi ngờ rằng nghệ thuật nhuộm màu đã bắt đầu như một ngành nghề tiểu thủ công, và hiện nay vẫn tiếp tục được một số nơi thực hiện theo cách thức này, ngành nhuộm đã được ghi nhận là một ngành thương mại từ hàng ngàn năm. Một thư tịch cổ của Ai Cập từ năm 236 TCN đã có đoạn mô tả về những người thợ nhuộm - “tanh như cá, với ánh mắt mệt mỏi và đôi tay làm việc không ngưng nghỉ”. Những phường hội thợ nhuộm đã được thành lập từ thời trung cổ, và ngành công nghiệp nhuộm đã phát triển rực rỡ cùng với ngành thương mại vải len ở vùng Bắc Âu và ngành sản xuất lụa ở Italy và Pháp. Cây chàm, được trồng bởi những nô lệ, đã từng là loại cây trồng xuất khẩu quan trọng của một số vùng phía nam nước Mỹ trong suốt thế kỷ 18. Khi sợi bông trở thành một mặt hàng quan trọng ở nước Anh, nhu cầu cần có những người thợ nhuộm có tay nghề cao cũng trở nên rất lớn.

Thuốc nhuộm tổng hợp

Bắt đầu từ cuối những năm 1700, các loại thuốc nhuộm tổng hợp được tạo ra đã thay đổi cách thức thực hiện công việc theo truyền thống hàng trăm năm của thợ thủ công. Loại thuốc nhuộm nhân tạo đầu tiên được tạo ra là picric acid, một phân tử được nitrate hóa ba lần, đã được sử dụng làm đạn dược trong Thế Chiến I.

Là một hợp chất phenolic, picric acid đã được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1771 và dùng làm thuốc nhuộm cho cả len và lụa từ khoảng năm 1788. Mặc dù picric acid tạo nên sắc vàng rực rỡ vô cùng tuyệt diệu, nó có nhược điểm, cũng như các hợp chất nitrate khác, là dễ gây cháy nổ, điều mà các thợ nhuộm không phải e ngại khi làm việc với các thuốc nhuộm tự nhiên. Hai nhược điểm khác của picric acid là kém bền đối với ánh sáng mặt trời và rất khó tổng hợp.

Alizarin tổng hợp đã được sản xuất với số lượng lớn và chất lượng tốt vào năm 1868; và màu chàm tổng hợp đã được đưa vào thị trường trong năm 1880. Ngoài ra, các thuốc nhuộm nhân tạo hoàn toàn mới cũng đã được sản xuất; những loại thuốc nhuộm tạo ra các sắc thái tươi sáng và sắc nét, bền màu và rất ổn định khi nhuộm. Vào năm 1856, chàng thanh niên mười tám tuổi William Henry Perkin đã tổng hợp thành công một loại thuốc nhuộm nhân tạo, từ đó đã tạo ra một sự thay đổi sâu sắc trong ngành công nghiệp thuốc nhuộm. Vào lúc đó, Perkin là sinh viên của Trường Cao đẳng Hóa học Hoàng gia London; cha của ông là chủ thầu xây dựng và không muốn bỏ thời gian để theo đuổi ngành hóa học vì nghĩ rằng ngành hóa sẽ không mang lại tương lai tài chính tốt đẹp. Nhưng Perkin đã chứng minh được rằng cha mình đã sai.

Trong kỳ nghỉ lễ Phục Sinh năm 1856, Perkin quyết định thử tổng hợp thuốc chống sốt rét quinine tại phòng thí nghiệm nhỏ ở nhà mình. Thầy giáo của ông, August Hofmann, giáo sư hóa học người Đức tại Trường Cao đẳng Hoàng gia đã bị thuyết phục rằng có thể tổng hợp được quinine từ những nguyên liệu có trong hắc ín, là phần cặn dầu mà từ đó bác sĩ phẫu thuật Joseph Lister đã thu được phenol vài năm sau. Cấu trúc hóa học của quinine chưa được xác định, nhưng khả năng kháng sốt rét đã làm nó trở thành một hóa chất có nhu cầu rất lớn, trong khi nguồn cung lại quá ít. Đế quốc Anh và các quốc gia châu Âu khác lúc này đang mở rộng thuộc địa đến các vùng đất nhiệt đới đầy rẫy bệnh sốt rét: Ấn Độ, châu Phi và Đông Nam Á. Phương thuốc duy nhất có khả năng ngăn chặn và điều trị sốt rét được biết vào lúc đó là quinine, thu được từ vỏ cây cinchona sinh trưởng tại Nam Mỹ và đang ngày càng khan hiếm.

Việc tổng hợp được quinine bằng con đường hóa học chắc chắn sẽ là một thành quả vĩ đại, thế nhưng không có thí nghiệm nào của Perkin thành công. Tuy vậy, trong một lần thử nghiệm, Perkin đã tạo ra một hợp chất màu đen có thể hòa tan trong ethanol, tạo thành một dung dịch có màu tím sậm. Khi Perkin nhúng một vài mảnh lụa vào dung dịch này, các mảnh lụa lập tức bám màu tím của dung dịch. Perkin đã kiểm tra các mảnh lụa này với nước nóng và xà phòng, và nhận ra rằng màu bám lên rất bền. Perkin phơi các mảnh lụa dưới ánh sáng mặt trời; chúng không bị phai màu, và luôn giữ được màu tím hoa oải hương tuyệt đẹp. Nhận ra rằng màu tím này rất hiếm thấy và là một sắc thái có giá trị trong ngành công nghiệp thuốc nhuộm, và rằng đây là loại thuốc nhuộm tím bền màu với cả vải bông và vải lụa, có thể trở thành một sản phẩm có khả năng thương mại cao, Perkin đã gửi một chiếc áo được nhuộm màu đến một công ty nhuộm hàng đầu ở Scotland. Chẳng bao lâu sau, Perkin nhận được phản hồi đầy khuyến khích từ công ty: “Nếu phát minh của cậu không làm cho mặt hàng (được nhuộm) trở nên quá đắt, thì thuốc nhuộm này chắc chắn là một trong những loại đáng giá nhất xuất hiện kể từ rất lâu”.

Lá thư trả lời của công ty là sự khuyến khích cuối cùng mà Perkin cần. Ông bỏ học, và với sự giúp đỡ về tài chính từ cha, Perkin đăng ký bằng phát minh, mở một nhà máy nhỏ để tự sản xuất thuốc nhuộm của mình với số lượng lớn hơn và chi phí hợp lý hơn, đồng thời chuyên tâm nghiên cứu những vấn đề liên quan đến quy trình nhuộm len, vải bông và lụa. Đến năm 1859, màu tím hoa cà, tên gọi cho loại thuốc nhuộm của Perkin, đã chiếm lĩnh thế giới thời trang với tốc độ chóng mặt. Màu tím hoa cà trở thành màu sắc ưa thích của Eugénie, hoàng hậu nước Pháp, và của cả triều đình Pháp. Nữ hoàng Victoria cũng đã mặc bộ áo váy màu tím hoa cà trong lễ cưới của con gái mình và trong dịp khai mạc Triển lãm London năm 1862. Được ưa thích bởi các thành viên hoàng tộc Anh và Pháp, sức hút và sự phổ biến của thuốc nhuộm màu tím hoa cà được chắp cánh; thập niên 1860 thường được gọi là thập niên màu tím hoa cà. Trong thực tế, thuốc nhuộm màu tím hoa cà vẫn được dùng để in những con tem bưu điện tại nước Anh cho đến tận những năm 1880.

Phát minh của Perkin có những hệ quả rất sâu sắc. Như sản phẩm đầu tiên của quá trình tổng hợp hợp chất hữu cơ theo nhiều bước, thuốc nhuộm màu tím hoa cà rất nhanh chóng được tiếp nối bởi các quy trình phản ứng tương tự tạo thành những thuốc nhuộm có màu sắc khác nhau từ nguyên liệu cặn hắc ín sẵn có trong ngành công nghiệp khí than. Chúng thường được gọi chung là nhóm thuốc nhuộm từ hắc ín hoặc thuốc nhuộm aniline. Đến cuối thế kỷ 19, các thợ nhuộm đã có khoảng hai ngàn màu tổng hợp trong danh mục của họ. Ngành công nghiệp hóa chất nhuộm đã thay thế gần như toàn bộ ngành công nghiệp nhuộm thủ công với thuốc nhuộm chiết tách từ nguyên liệu thiên nhiên đã có hàng ngàn năm tuổi.

Dù Perkin không kiếm được tiền từ phân tử quinine, nhưng ông đã có được một tài sản khổng lồ từ mauveine, tên ông đặt cho phân tử hóa học tạo ra sắc tím sẫm đẹp đẽ của màu tím hoa cà, và từ những phát minh sau này của ông liên quan đến những phân tử thuốc nhuộm khác. Perkin là người đầu tiên chứng minh được việc theo đuổi ngành hóa học có thể mang đến những lợi nhuận to lớn, chắc rằng đã khiến cha của ông rút lại những suy nghĩ bi quan ban đầu. Phát minh của Perkin cũng đã nhấn mạnh tầm quan trọng của chuyên ngành hóa hữu cơ cấu trúc, một nhánh hóa học nghiên cứu một cách chính xác sự sắp xếp và kết nối của các nguyên tử trong một phân tử. Cấu trúc hóa học của các loại thuốc nhuộm tổng hợp mới và cả những thuốc nhuộm thiên nhiên truyền thống như màu chàm và alizarin cần phải được xác định chính xác.

Thí nghiệm nguyên bản của Perkin dựa trên những giả định hóa học sai lầm. Vào lúc đó, công thức hóa học của quinine đã được xác định là C20H24N2O2, nhưng cấu trúc của hợp chất này thì chưa được biết đến. Perkin cũng biết một hợp chất khác, allyltoluidine, có công thức hóa học là C10H13N, và điều này dường như khiến ông nghĩ rằng có thể kết hợp hai phân tử allyltoluidine trong điều kiện có sự hiện diện của một chất oxy hóa, ví dụ như kali dichromate nhằm cung cấp thêm các nguyên tử oxy, để tạo thành quinine.

2C10H13N + 3O ➞ C20H24N2O2 + H2O

allyltoluidine + oxy ➞ quinine + nước

Nếu chỉ nhìn theo công thức hóa học thì ý tưởng của Perkin không phải là không hợp lý, nhưng giờ đây chúng ta biết rằng không thể thực hiện được phản ứng trên. Nếu không biết được cấu trúc chính xác của allyltoluidine và quinine, thì không thể đưa ra được chuỗi các phản ứng cần thiết để chuyển hóa phân tử này thành phân tử kia. Đây là lý do tại sao phân tử mauveine Perkin điều chế được lại có sự khác biệt rất lớn về mặt hóa học so với quinine, phân tử mà ông mong muốn tổng hợp được.

Cho đến tận ngày nay, cấu trúc của mauveine vẫn còn là bí ẩn. Bởi lẽ nguyên liệu Perkin sử dụng, được phân lập từ hắc ín, không phải là một hợp chất tinh khiết, và màu tím hoa cà của ông có vẻ như là một hỗn hợp bao gồm các hợp chất có quan hệ rất gần gũi với nhau, cấu trúc hóa học dưới đây được cho là cấu trúc chủ yếu tạo thành màu tím hoa cà:

Một phần của phân tử mauveine, cấu phần chính trong thuốc nhuộm màu tím hoa cà của Perkin

Quyết định sản xuất và thương mại hóa thuốc nhuộm màu tím hoa cà của Perkin hiển nhiên xuất phát từ một niềm tin vô điều kiện. Lúc đó Perkin còn rất trẻ, một tân sinh viên ngành hóa với rất ít hiểu biết về ngành thuốc nhuộm và hoàn toàn không có kinh nghiệm gì trong sản xuất hóa chất quy mô lớn. Bên cạnh đó, phản ứng tổng hợp của ông có hiệu suất thu sản phẩm rất thấp, chỉ vào khoảng 5% số lượng dự kiến theo lý thuyết, và khó khăn thực sự liên quan đến việc đảm bảo ổn định nguồn cung nguyên liệu hắc ín. Những vấn đề này đã làm nản lòng những nhà hóa học nhiều kinh nghiệm; và dường như chúng ta có thể cho rằng thành công của Perkin một phần là do ông đã không để cho sự non nớt của chính bản thân mình làm nhụt chí. Do không có bất cứ quy trình sản xuất tương tự nào làm chỉ dẫn, Perkin đã tự phát triển và thử nghiệm các thiết bị và quy trình mới. Các giải pháp cho những vấn đề về việc tăng quy mô trong phản ứng tổng hợp đã được tìm ra: các bồn chứa lớn bằng thủy tinh được tạo ra, bởi lẽ acid sử dụng trong quy trình sản xuất sẽ ăn mòn các bồn chứa bằng thép; các thiết bị làm lạnh được dùng để ngăn chặn quá nhiệt phản ứng; các mối nguy như cháy nổ và phát tán hơi độc đã được kiểm soát. Vào năm 1873, Perkin bán lại nhà máy sau mười lăm năm hoạt động, ông đã trở nên rất giàu có, và dành phần đời còn lại để nghiên cứu hóa học trong phòng thí nghiệm đặt tại nhà mình.

Di sản của thuốc nhuộm

Việc kinh doanh thuốc nhuộm, mà hiện nay chủ yếu là thuốc nhuộm nhân tạo được tổng hợp hóa học, đã trở thành tiền thân của lĩnh vực hóa học hữu cơ chuyên tạo ra các sản phẩm như thuốc kháng sinh, thuốc nổ, nước hoa, sơn, mực in, thuốc trừ sâu và chất dẻo. Ngành công nghiệp hóa hữu cơ non trẻ không phát triển tại Anh - quê hương của màu tím hoa cà - hay ở Pháp, nơi các thuốc nhuộm và quy trình nhuộm đã trở thành một yếu tố quan trọng trong nhiều thế kỷ. Thay vào đó, chính Đức là quốc gia đã phát triển đế chế hóa hữu cơ hùng mạnh cùng với nền tảng khoa học và kỹ thuật cần thiết. Lúc đó, công nghiệp hóa chất của Anh quốc khá mạnh, cung cấp những nguyên liệu thô cần thiết cho các ngành như tẩy rửa, in ấn, gốm sứ, thủy tinh, thuộc da, rượu bia, và chưng cất, nhưng những hợp chất này chủ yếu là các chất vô cơ: tro kali, vôi, muối, soda, acid, lưu huỳnh, đá phấn và đất sét.

Có một số nguyên nhân khiến nước Đức - và ở một mức độ nào đó là Thụy Sĩ - trở thành những cường quốc trong lĩnh vực hóa học hữu cơ tổng hợp. Vào thập kỷ 1870, với những cuộc tranh chấp căng thẳng trong vấn đề bản quyền sở hữu trí tuệ các loại thuốc nhuộm và quy trình nhuộm, khá nhiều doanh nghiệp sản xuất thuốc nhuộm của Anh và Pháp đã bị buộc phải đóng cửa và từ bỏ ngành nghề kinh doanh của họ. Perkin, doanh nhân xuất sắc của nước Anh đã rút lui khỏi ngành sản xuất thuốc nhuộm, và không có ai hội đủ kiến thức về hóa học, kỹ thuật sản xuất và đầu óc kinh doanh để thay thế được ông. Vì vậy, dường như không nhận ra đây là một hành động không có lợi cho đất nước, Anh quốc đã trở thành quốc gia xuất khẩu các nguyên liệu thô phục vụ ngành công nghiệp thuốc nhuộm tổng hợp đang phát triển mạnh mẽ. Anh quốc đã có được ưu thế công nghiệp dựa trên việc nhập khẩu các nguyên liệu thô và chuyển hóa chúng thành các sản phẩm hoàn thiện để xuất khẩu, do đó sự thất bại của người Anh trong việc đánh giá khả năng ứng dụng của hắc ín cũng như tầm quan trọng của công nghiệp hóa chất tổng hợp là một sai lầm lớn đã mang lại lợi ích cho người Đức.

Một lý do quan trọng khác giải thích cho sự phát triển của ngành công nghiệp thuốc nhuộm ở Đức là những nỗ lực hợp tác giữa doanh nghiệp và trường đại học. Không như các quốc gia khác, nơi mà những nghiên cứu hóa học đã trở thành đặc quyền của các trường đại học, tại Đức, các giáo sư đại học có khuynh hướng phối hợp chặt chẽ với các đối tác trong công nghiệp. Hình mẫu liên kết này là một yếu tố then chốt trong sự thành công của công nghiệp hóa chất ở Đức. Nếu không có các kiến thức về cấu trúc phân tử của các hợp chất hữu cơ và những hiểu biết khoa học của những phản ứng trong quá trình tổng hợp hữu cơ, thì các nhà khoa học không thể phát triển được những quy trình công nghệ vô cùng tinh tế, những quy trình đã dẫn đến ngành công nghiệp dược phẩm hiện đại.

Ngành công nghiệp hóa chất ở Đức đã phát triển từ ba công ty chính. Năm 1861, công ty đầu tiên ra đời với tên gọi Badische Anilin und Soda Fabrik (BASF) tại thành phố Ludwigshafen bên bờ sông Rhine. Mặc dù ban đầu được thành lập để sản xuất các hợp chất vô cơ như soda khan và soda kiềm, BASF đã nhanh chóng tham gia vào ngành công nghiệp thuốc nhuộm. Vào năm 1868, hai giáo sư người Đức, Carl Graebe và Carl Liebermann, đã công bố alizarin tổng hợp đầu tiên. Nhà hóa học đứng đầu của BASF, Heinrich Caro, đã liên hệ với hai giáo sư này ở Berlin và hợp tác với họ để xây dựng một quy trình tổng hợp alizarin có tính thương mại cao. Vào đầu thế kỷ 20, BASF đã sản xuất khoảng hai ngàn tấn loại thuốc nhuộm quan trọng này và vững bước trên con đường trở thành một trong năm công ty hóa chất chi phối cả thế giới ngày nay.

Công ty hóa chất lớn thứ hai của Đức, Hoechst, được thành lập sau BASF chỉ một năm. Mục đích ban đầu là sản xuất aniline đỏ, một loại thuốc nhuộm màu đỏ rực rỡ còn được biết với tên gọi thuốc nhuộm magenta hoặc fucsin, các nhà hóa học tại Hoechst đã đăng ký bằng phát minh cho quy trình tổng hợp alizarin của riêng họ, mang lại rất nhiều lợi nhuận cho công ty. Màu chàm tổng hợp, kết quả của nhiều năm nghiên cứu với vốn đầu tư đáng kể, cũng trở thành một sản phẩm vô cùng thành công của cả BASF và Hoechst.

Công ty lớn thứ ba trong công nghiệp hóa chất của Đức cũng có thị phần trong thị trường alizarin tổng hợp. Mặc dù thương hiệu Bayer thường gắn với thuốc aspirin, Bayer and Company, ra đời vào năm 1861, ban đầu cũng sản xuất các loại thuốc nhuộm aniline. Aspirin đã được tổng hợp thành công từ năm 1853, nhưng phải đến khoảng năm 1900, với lợi nhuận khổng lồ thu được từ kinh doanh thuốc nhuộm tổng hợp đặc biệt là alizarin, Bayer and Company mới có thể phát triển ngành sản xuất dược phẩm và đưa aspirin vào sản xuất thương mại.

Trong thập kỷ 1860, ba công ty này chỉ sản xuất một phần nhỏ trong tổng số thuốc nhuộm tổng hợp, nhưng đến năm 1881, sản lượng của chúng đã chiếm đến một nửa tổng lượng thuốc nhuộm tổng hợp trên toàn thế giới. Trong những năm đầu thế kỷ 20, bất chấp sự tăng trưởng mạnh mẽ trong sản xuất thuốc nhuộm tổng hợp toàn cầu, Đức vẫn chiếm đến 90% thị trường thuốc nhuộm. Cùng với vị thế chi phối ngành sản xuất thuốc nhuộm, ba công ty kể trên còn nắm ưu thế trong ngành tổng hợp hữu cơ, đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển công nghiệp của Đức. Trong bối cảnh Thế Chiến I đang đến gần, chính phủ Đức đã yêu cầu các công ty thuốc nhuộm trở thành những nhà sản xuất các loại hóa chất như thuốc nổ, khí độc, thuốc men, phân bón và những hóa chất cần thiết khác để phục vụ chiến tranh.

Sau Thế Chiến I, nền kinh tế và ngành công nghiệp hóa chất nước Đức đã gặp nhiều khó khăn. Vào năm 1925, trong một nỗ lực giải tỏa sự trì trệ của thị trường, các công ty hóa chất lớn của Đức đã sáp nhập thành một tập đoàn khổng lồ, Interessengemeinschaft Farbenindustrie Aktiengesellschaft (Liên hợp nghiệp đoàn các công ty thuốc nhuộm), thường được biết đến với tên gọi IG Farben. Theo đúng nghĩa đen, từ Interessengemeinschaft mang ý nghĩa “cộng đồng lợi ích”, và tập đoàn IG Farben thực sự đại diện cho lợi ích của cả cộng đồng sản xuất hóa chất ở Đức. Được tái cơ cấu và đổi mới, IG Farben, đến nay vẫn là tập đoàn hóa chất lớn nhất thế giới từng tồn tại, đã dùng một phần đáng kể trong lợi nhuận và sức mạnh tài chính của mình để đầu tư cho nghiên cứu, đa dạng hóa các sản phẩm mới, và phát triển các công nghệ mới với mục tiêu thâu tóm và độc quyền ngành công nghiệp hóa chất trong tương lai.

Khi Thế Chiến II nổ ra, IG Farben đã là tập đoàn đóng góp chủ yếu cho Đảng Quốc Xã, và trở thành một bộ phận vô cùng quan trọng trong cỗ máy chiến tranh của Adolf Hitler. Khi người Đức tiến đánh toàn bộ châu Âu, IG Farben thực hiện việc kiểm soát và vận hành các nhà máy hóa chất và các khu sản xuất tại những quốc gia bị xâm chiếm. Một nhà máy hóa chất khổng lồ được xây dựng tại trại tập trung Auschwitz ở Ba Lan để sản xuất dầu tổng hợp và cao su. Tù nhân trong trại này bị cưỡng bức lao động trong nhà máy và bị dùng làm vật thử nghiệm cho các loại thuốc mới.

Sau cuộc chiến, chín lãnh đạo của IG Farben bị đưa ra xét xử và bị buộc tội cưỡng đoạt tài sản tại các vùng bị chiếm đóng. Bốn lãnh đạo bị kết tội cưỡng bức lao động và đối xử vô nhân đạo với tù binh chiến tranh. Sự phát triển và tầm ảnh hưởng của IG Farben đến đây kết thúc; tập đoàn hóa chất khổng lồ bị tách ra, trở lại thành các công ty riêng rẽ BASF, Hoechst, và Bayer. Ba công ty này tiếp tục hoạt động mạnh mẽ và phát triển, và đến nay vẫn chiếm lĩnh một phần khá lớn trong công nghiệp hóa chất hữu cơ, với các ngành nghề sản xuất trải rộng từ nhựa, dệt may cho đến dược phẩm và dầu tổng hợp.

Các phân tử thuốc nhuộm đã thay đổi lịch sử. Được tìm kiếm trong hàng ngàn năm từ các nguyên liệu thiên nhiên, chúng đã tạo nên những ngành công nghiệp đầu tiên trong lịch sử nhân loại. Khi nhu cầu về màu sắc tăng lên, các phường hội, nhà máy, thành phố và hoạt động thương mại cũng phát triển theo. Nhưng chính sự xuất hiện của các thuốc nhuộm tổng hợp đã thay đổi thế giới. Các phương pháp truyền thống sản xuất thuốc nhuộm thiên nhiên dần đi vào quên lãng. Chỉ trong vòng chưa đầy một thế kỷ sau khi Perkin tổng hợp thành công thuốc nhuộm màu tím hoa cà, các tập đoàn hóa chất khổng lồ đã thống trị không chỉ thị trường thuốc nhuộm, mà cả ngành công nghiệp hóa hữu cơ vừa mới ra đời. Điều này đã tạo nên nguồn tích lũy tư bản và kiến thức hóa học cơ sở làm nền tảng cho ngành công nghiệp dược phẩm khổng lồ ngày nay với các sản phẩm như thuốc kháng sinh, giảm đau và các hợp chất có dược tính khác.

Màu tím hoa cà của Perkin chỉ là một trong những hợp chất nhuộm nhân tạo được tổng hợp trong giai đoạn chuyển đổi đáng kể này, nhưng rất nhiều nhà hóa học xem nó là phân tử đã đưa hóa học hữu cơ từ một chuyên ngành học thuật trở thành một ngành công nghiệp quan trọng trên toàn thế giới. Từ màu tím hoa cà đến sự độc quyền kinh doanh, phân tử thuốc nhuộm được tạo ra bởi một cậu sinh viên tuổi teen người Anh trong dịp nghỉ lễ đã ảnh hưởng mạnh mẽ đến vòng xoay của các sự kiện mang tầm vóc toàn cầu.