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Verfahren zur Herstellung von neuen wasserlöslichen Reaktivfarbstoffen der Anthrachinon- reihe
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von neuen wasserlöslichen Reaktivfarbstoffen der Anthrachinonreihe der allgemeinen Formel V
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worin Y den Rest eines Acylierungsmittels, wie den eines cyclischen Imidhalogenids, eines gesättigten oder ungesättigten aliphatischen bzw.
aromatischen Carbonsäure- oder Sulfonsäurerestes, der seinerseits mindestens einen reaktiven Rest, beispielsweise eine leicht als Anion abspaltbare Gruppe, wie ein Halogenatom, den Rest der Schwefelsäure oder einer organischen Sulfonsäure und/oder eine leicht zu Anlagerungsreaktionen nach Art der Michael-Addition befähigte Doppel- oder Dreifachbindung enthält und ausserdem den Rest solcher Acylierungsmittel der obgenannten Art, die einen reaktiven Rest enthalten, der unter Einwirkung von alkalisch wirkenden Mitteln eine Doppel- oder Dreifachbindung ausbilden kann, die wieder zu Anlagerungsreaktionen nach Art der sogenannten Michael-Addition befähigt ist, bedeutet und Zo :
, four ein Kation, vorzugweise ein Proton, Ammonium-oder Alkalimetallkation steht, bei dem man in die 1-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl) -aminoanthrachinon-2-sulfonsäure der Formel III d
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oder in deren Salze eine weitere Sulfonsäuregruppe einführt und die so erhaltenen, drei Sulfonsäuregruppen tragenden Verbindungen sodann durch Acylieren der am Benzolring enthaltenen Aminogruppe mit cyclischen Imidhalogeniden, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen bzw. aromatischen Carbon- säure- oder Sulfonsäure-chloride bzw. anhydride, die den Rest Y abgeben, in obgenannte Reaktivfarb-
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Reaktivfarbstoffe, wie sie im Schrifttum, beispielsweise in der Zeitschrift "Textil-Rundschau" 13 (1958) auf den Seiten 323-335, in der Zeitschrift "Textil-Praxis" 13 (1958) auf den Seiten 936-940 und 1056 bis 1061 und in der Zeitschrift The Textile Manufacturer" 84 (1958) auf den Seiten 522-526 beschrieben sind, enthalten im einfachsten Fall an das Farbstoffmolekül F gebunden
1. eine löslichmachende Gruppe S und
2. über den Träger der reaktiven Gruppe T gebunden eine reaktive Gruppe X.
S-F-T-X (I)
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Patentschrift Nr. 199602 bekannte Farbstoff der Formel II
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wobei die Symbole S, F, T und X die zuvor angegebene Bedeutung haben.
Wasserlösliche blaue bis grünstichig blaue Reaktivfarbstoffe gewinnt man in der Regel dadurch, dass man 1-Amino-4-brom-anthrachinon-2-sulfonsäure mit Diaminobenzolen, wie 1, 3- oder 1, 4-Diamin- benzol, oder deren Monosulfonsäuren, wie 1, 4-Diaminobenzol-3-sulfons ure oder 1, 3-Diaminobenzol-4- sulfonsäure umsetzt und die so erhältlichen Verbindungen der Formeln
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durch Acylierung der am Benzolring enthaltenen Aminogruppe in verschiedener Weise, z.
B. durch Umsetzen mit geeigneten cyclischen Imidchloriden, wie 2, 4, 6- Trichlor-1, 3, 5-triazin (Cyanursäurechlorid) nach dem aus der deutschen Patentschrift Nr. 1090630 bekannten Verfahren oder durch Umsetzen mit geeigneten Carbonsäurechloriden oder Carbonsäureanhydriden, wie Acrylsäurechlorid oder Acrylsäureanhydrid, nach dem aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1089095 bekannten Verfahren, in wasserlösliche Reaktivfarbstoffe der Anthrachinonreihe überführt.
Es wurde nun gefunden, dass man ausserordentlich leuchtende rotstichig blaue, wasserlösliche Reaktivfarbstoffe der Anthrachinonreihe erhält, wenn man in l-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl)-aminoanthra- chinon-2-sulfonsäure der Formel III d
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oder deren Salze eine- weitere Sulfonsäuregruppe einführt und die so erhaltenen, drei Sulfonsäuregruppen tragenden Verbindungen sodann durch Acylieren der am Benzolring enthaltenen Aminogruppe mit Acylierungsmitteln der obgenannten Art in Reaktivfarbstoffe überführt.
Zur Einführung einer weiteren Sulfonsäuregruppe in die Verbindung der Formel III d sulfoniert man
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durch Erwärmen mit Schwefelsäure, die einen Gehalt von ungefähr 10 bis 50o, vorteilhaft von 10 bis 240o, an freiem Schwefeltrioxyd aufweist, bei Temperaturen zwischen 15 und 80 C, vorteilhaft zwischen 20 und 40" C. Im allgemeinen verwendet man je 100 Gew. -Teile I-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl) - aminoanthrachinon-2-sulfonsäure oder deren Salze, vorzugsweise deren Ammonium- oder Alkalimetallsalze, wie deren Natrium- oder Kaliumsalz, ungefähr 300-1000, vorteilhaft 500-800 Teile Schwefelsäure der zuvor genannten Art. Die Sulfonierung ist in der Regel innerhalb von 2 bis 7 Stunden beendet.
Ein längeres Erwärmen ist jedoch im allgemeinen nicht schädlich. Die Dauer der Sulfonierung richtet sich nach der Schwefeltrioxydkonzentration der verwendeten Schwefelsäure, nach der gewählten Temperatur und nach dem Mengenverhältnis der Ausgangsstoffe und ist durch chromatographische Bestimmung der Beendigung der Umsetzung oder durch Vorversuche jeweils leicht zu ermitteln. Zur Abtrennung der so erhaltenen Trisulfonsäure giesst man zweckmässig das Sulfonierungsgemisch auf Eis, dem man, um die Abscheidung der Trisulfonsäure zu erleichtern, wasserlösliche Neutralsalze, beispielsweise Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumsulfat oder Natriumsulfat, zusetzt.
Man kann auch dem Sulfonierungsgemisch allmählich so viel Wasser oder Eis zusetzen, dass sich das gut kristallisierte Sulfat der Trisulfonsäure abscheidet, das abgesaugt und durch Waschen mit Neutralsalzlösungen, z. B. mit wässerigen Lösungen von Natrium- oder Kaliumchlorid oder -sulfat, von anhaftender Schwefelsäure befreit werden kann. Schliesslich ist es auch möglich, das Sulfat der Trisulfonsäure so lange mit 27-bis 28""iger wässeriger Chlorwasserstoffsäure zu waschen, bis das ablaufende Filtrat frei von Sulfationen ist, wobei man die freie Trisulfonsäure nach dem Trocknen unter vermindertem Druck in Form eines dunkelblauen Pulvers erhält.
Die so erhaltene l-Amino-4- (3'-aminophenyl)-amino-anthrachinontrisulfonsäure entspricht auf Grund ihrer Bruttozusammensetzung wahrscheinlich in Form der freien Trisulfonsäure der Formel IV :
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Zur Acylierung der Verbindung der wahrscheinlichen Formel IV zu Reaktivfarbstoffen verwendet man zweckmässig Acylierungsmittel, wie cyclische Imidhalogenide, Carbonsäurehalogenide oder Carbonsäureanhydride, die ihrerseits mindestens einen reaktiven Rest, beispielsweise eine leicht als Anion abspaltbare Gruppe, wie ein Halogenatom, z. B. ein Chlor- oder Bromatom, oder den Rest der Schwefelsäure oder einer organischen Sulfonsäure, oder eine leicht zu Anlagerungsreaktionen nach Art einer sogenannten Michael-Addition befähigten Doppel- oder Dreifachbindung enthalten.
Weiterhin kommen auch solche Acylierungsmittel für das Verfahren nach der Erfindung in Betracht, die einen reaktiven Rest enthalten, der unter der Einwirkung von alkalisch wirkenden Mitteln eine Doppel- oder Dreifachbindung ausbilden kann, die leicht zu Anlagerungsreaktionen nach Art einer sogenannten Michael-Addition befähigt ist.
Acylierungsmittel, die mindestens eine leicht als Anion abspaltbare Gruppe als reaktiven Rest enthalten, sind beispielsweise cyclische Imidhalogenide, vorzugsweise cyclische Imidchloride, wie 2, 4, 6-Tri- chlor-l, 3, 5-triazin, 2, 4-Dichlor-6-hydroxy-l, 3, 5-triazin sowie dessen Äther, z.
B. dessen Alkyl- oder gegebenenfalls Sulfonsäuregruppen tragende Aryläther, wie 2, 4-Dichlor-6-methoxy-, -6-phenoxy- oder -6- (3'-sulfophenoxy)-1, 3, 5-triazin ; 2, 4-Dichlor-6-amino-1, 3, 5-triazin sowie dessen am Aminostickstoff-
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Als Acylierungsmittel, die eine leicht zu Anlagerungsreaktionen nach Art einer sogenannten MichaelAddition befähigten Doppel- oder Dreifachbindung enthalten, seien beispielsweise Carbonsäurehalogenide
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und ausserdem Propinsäurechlorid erwähnt.
Acylierungsmittel, die einen reaktiven Rest enthalten, der unter der Einwirkung von alkalisch wirkenden Mitteln eine Doppel-. oder Dreifachbindung ausbilden kann, die leicht zu Anlagerungsreaktionen nach Art einer sogenannten Michael-Addition befähigt ist, tragen als reaktiven Rest in vielen Fällen eine leicht als Anion abspaltbare Gruppe.
Derartige Acylierungsmittel sind beispielsweise Carbonsäurehalogenide,
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ss-Brompropionsäurebromid, ss-Hydroxypropionsäurechlorid,bindungen
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Aber auch Propionsäurechlorid, das in -Stellung einen quartären Rest trägt, wie die Verbindung
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kommt als Acylierungsmittel, das einen reaktiven Rest enthält, der unter der Einwirkung von alkalisch wirkenden Mitteln eine Doppel- oder Dreifachbindung ausbilden kann, die leicht zu Anlagerungsreaktionen nach Art einer sogenannten Michael-Addition befähigt ist, in Betracht.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Reaktivfarbstoffen der Anthrachinonreihe der allgemeinen Formel V :
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in der Y und ZEl1 die oben angegebene Bedeutung haben.
Als Reste Y in der Formel V seien beispielsweise die folgenden Reste von Acylierungsmitteln der zuvor erwähnten Art, die ihrerseits eine oder mehrere sogenannte reaktive Gruppen tragen, einzeln erwähnt :
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Zur Herstellung der Farbstoffe geht man in der Regel von l-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl)- aminoanthrachinon-2-sulfonsäure aus und sulfoniert diese Verbindung durch Eintragen in Schwefelsäure, die einen Gehalt von ungefähr 10 bis 50%,
vorzugsweise 10 bis 24%, an freiem Schwefeltrioxyd aufweist. Der wie bei Sulfonierungen üblich abgetrennte Farbstoff wird sodann mit einem Mittel acyliert, das seinerseits mindestens eine sogenannte reaktive Gruppe trägt. Man kann die Acylierung in verschiedener Weise, beispielsweise in Wasser und in Gegenwart von säurebindenden Mitteln, wie Alkalimetall- hydroxyden,-carbonaten oder-hydrogencarbonaten, z. B. vom Natrium oder vom Kalium, und/oder von Aminen, wie Triäthylamin, vornehmen, wobei man das Acylierungsmittel entweder für sich oder zusammen mit einem unter den Bedingungen der Umsetzung inerten wasserlöslichen Lösungs- oder
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Verdünnungsmittel, wie Aceton oder N, N-Dimethylformamid, zugeben kann.
Man kann den zu acylieren- den Zwischenstoff der Formel IV aber auch in einem mit Wasser mischbaren und unter den Bedingungen der Umsetzung inerten Mittel, beispielsweise einem Carbonsäureamid, wie N, N-Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon, lösen und nun das Acylierungsmittel der zuvor genannten Art zugeben. Hiebei wirkt das Carbonsäureamid zugleich als säurebindendes Mittel. Eine Zugabe von Alkalimetallhydroxyden, - carbonaten oder-hydrogencarbonaten zum Umsetzungsgemisch ist daher in diesem Fall nicht erforderlich.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann man auch das mindestens eine reaktive Gruppe aufweisende Acylierungsmittel in einem unter den Bedingungen der Umsetzung inerten, wasserlöslichen Lösungsmittel gelöst oder in Wasser fein verteilt vorlegen und sodann eine konzentrierte wässerige Lösung der 1-Amino-4- (3'-aminophenyl)-aminoanthrachinontrisulfonsäure zugeben. Welcher der zuvor erwähnten Wege vorzuziehen ist, hängt im allgemeinen von der Wahl der Ausgangsstoffe ab. Arbeitet man in wässeriger Flüssigkeit, so muss man damit rechnen, dass ein Teil des verwendeten Acylierungsmittels nicht mit dem Zwischenstoff der Formel IV, sondern mit dem Wasser-reagiert und so für die gewünschte Umsetzung verloren geht. In diesem Fall wird man daher von einem entsprechenden Überschuss an Acylierungsmittel ausgehen müssen.
In der Regel wird es daher eine wirtschaftliche Frage sein, ob die Anwendung eines organischen Lösungsmittels, wie N, N-Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon, oder die Anwendung eines entsprechenden Überschusses an Acylierungsmittel vorzuziehen ist.
Die nach der Erfindung erhältlichen Farbstoffe zeichnen sich bei ihrer Verwendung zum Färben von Geweben aus Baumwolle oder Zellwolle nach dem sogenannten Foulardierverfahren, bei dem man Reaktivfarbstoffe in Konzentrationen von bis zu SOg/Liter in der Klotzflotte auf das Gut klotzt und die Farbstoffe sodann durch Dämpfen oder durch Einwirkung von heisser Luft fixiert, dadurch aus, dass sie auch in Gegenwart von Neutralsalzen, z. B. von ungefähr 5 bis 50 g/Liter Natriumsulfat aus der Klotzflotte bei Temperaturen zwischen 20 und 90 C nicht ausfallen.
Beim Bedrucken ist die vorzügliche Wasserlöslichkeit der erfindungsgemäss erhältlichen Reaktivfarbstoffe von ausserordentlich grosser technischer Bedeutung, weil dadurch etwa auf dem zu bedruckenden Gut nicht reibecht fixierte Farbstoffteile nach dem Dämpfen durch Auswaschen leicht und vollständig entfernt werden können.
Nach den zum Färben und bzw. oder Bedrucken von Textilgut, wie Fasern, Fäden, Flocken, Geweben und Gewirken, aus nativer und bzw. oder regenerierter Cellulose üblichen Verfahren erhält man mit den erfindungsgemäss erhältlichen Farbstoffen leuchtend rotstichig blaue Färbungen oder Drucke von vorzüglichen Echtheitseigenschaften.
Beispielsweise liefert der nach der Erfindung durch Acylierung der zuvor beschriebenen 1-Amino-4- (3'-aminophenyl)-aminoanthrachinontrisulfonsäure mit Acrylsäurechlorid erhältliche Farbstoff, der auf Grund seiner Bruttozusammensetzung in Form der freien Säure wahrscheinlich der Formel
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entspricht, auf Baumwolle klarere und rötere blaue Färbungen als der aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1089095 bekannte Farbstoff der Formel
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Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt nämlich die Herstellung von der 1-Amino-4- (3'-amino-4'- sulfophenyl) -aminoanthrachinon-2-sulfonsäure hergeleiteter neuer wasserlöslicher Reaktivfarbstoffe, die befähigt sind, Textilgut aus Cellulose in rotstichig blauen Tönen in ausserordentlich echter Weise zu färben und bzw. oder zu bedrucken.
Die nach der Erfindung erhältlichen Farbstoffe können ausserdem zum Färben und/oder Bedrucken von Material der verschiedensten Art, beispielsweise von Folien aus regenerierter Cellulose, von Filmen
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aus Polyvinylalkohol oder von Textilgut aus natürlichen oder synthetischen linearen Polyamiden, wie Naturseide, Wolle, Polycaprolactam oder auf der Grundlage von Adipinsäure und Hexamethylendiamin dienen und sind auch zum Färben von Fasergut, wie Leder und Papier, brauchbar.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders vorteilhaft, weil dabei die Einführung einer weiteren Sulfonsäuregruppe in l-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl)-aminoanthrachinon-2-sulfonsäure oder deren Salze unter sehr milden Bedingungen erfolgt. Dadurch ist es möglich, den Zwischenstoif Trisulfbn- säure" in besonders grosser Reinheit zu gewinnen.
Ausserdem kann man nunmehr ausgehend von ein und demselben technischen Zwischenprodukt l-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl)-aminoanthrachinon-2-sulfonsäure sowohl in üblicher Weise, z. B. nach den aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1089095 oder der deutschen Patentschrift Nr. 1090630 bekannten Verfahren, grünstichig blaue bis blaue Reaktivfarbstoffe als auch nach der Erfindung leuchtend rotstichig blaue Reaktivfarbstoffe herstellen.
Die in den Beispielen angegebenen Teile und Prozentzahlen sind Gewichtseinheiten.
Beispiel l : 200 Teile l-Amino-4- (3'-amino-4'-sulfophenyl)-aminoanthrachinon-2-sulfonsäure wer-
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den Farbstoff durch allmähliche Zugabe von ungefähr 2650 Teilen Wasser oder Eis als Sulfat ab, das abgesaugt und danach unter kräftigem Rühren in 1200 Teile einer wässerigen 27-28%gen Salzsäure eingetragen wird. Man saugt sodann das Umsetzungsgut ab und wäscht es mit 27-28%iger wässeriger Salzsäure nach, bis im Filtrat keine Sulfationen mehr nachzuweisen sind. Nach dem Trocknen bei 60 bis 70 C erhält man ungefähr 209 Teile reine l-Amino-4- (3'-amino-2', 4'-disulfophenyl)-aminoanthrachinon-2- sulfonsäure.
57 Teile l-Amino-4- (3'-amino-2', 4'-disulfophenyl)-aminoanthrachinon-2-sulfonsäure werden in 80 Teilen Wasser aufgeschlämmt und mit ungefähr 20 Teilen einer 50%igen wässerigen Natriumhydroxydlösung auf einen pH-Wert von 6, 5 bis 7 gebracht. Bei 15-22 C werden sodann unter guter Durchmischung innerhalb von 30 bis 45 min 38 Teile ss-ChlO1propionylchlorid und gleichzeitig ungefähr 66 Teile Triäthylamin in das Gemisch eingetragen, dabei soll der pH-Wert des Gemisches 6, 0-6, 5 betragen. Nach einer Stunde Verweilzeit werden nun bei 15-20 C innerhalb von 2 Stunden 200-300 Teile konz. wässeriger Salzsäure und 40-50 Teile Natriumchlorid in das Gemisch eingerührt.
Der abgeschiedene Kristallbrei wird sodann abgesaugt, mehrmals mit einer Mischung aus 20%iger wässeriger Natriumchloridlösung mit konz. wässeriger Salzsäure im Verhältnis l : l gewaschen und bei ungefähr 600 C getrocknet. Man erhält 59-62 Teile Farbstoff, das sind 90-95% der Theorie. Der Farbstoff lässt sich auf Baumwolle in Gegenwart säurebindender Mittel in brillanten rotstichigblauen Tönen fixieren. Die Färbungen sind ausgezeichnet lichtecht und zeichnen sich durch vorzügliche Nassechtheitseigenschaften aus.
Beispiel 2 : In eine Lösung von 20 Teilen der nach Beispiel l, Absatz l erhältlichen Verbindung in 40 Teilen N-Methylpyrrolidon werden unter Rühren 6 Teile Acrylsäurechlorid in kleinen Anteilen eingetragen. Dabei steigt die Temperatur bis auf ungefähr 40 C an. Nach beendeter Umsetzung wird die Lösung in 200 Teile gesättigter wässeriger Kaliumchloridlösung eingerührt. Das abgeschiedene Umsetzungsgut wird nun abgesaugt, mit gesättigter wässeriger Kaliumchloridlösung gewaschen und bei 60-700 C getrocknet. Man erhält ungefähr 20 Teile Farbstoff, der Baumwolle in dem gleichen Farbton wie der im letzten Absatz des Beispiels l angegebene Farbstoff färbt.
Derselbe Farbstoff wird auch erhalten, wenn man den im Beispiel l, Absatz 2 beschriebenen, eine ss-Chlorpropionylaminogruppe tragenden Farbstoff mit wässerig-alkalischen Mitteln behandelt, beispielsweise ungefähr 1-4 Stunden in etwa piger wässeriger Natronlauge bei 15-250 C oder in natriumcarbonat-bzw. in natriumhydrogencarbonatalkalischer Lösung bei 70-90 C.
Beispiel 3 : In eine mit Natronlage neutralisierte Lösung von 20 Teilen der im ersten Absatz des Beispiels l beschriebenen Verbindung in 100 Teilen Wasser lässt man eine Lösung von 15 Teilen ss- (4, 5- Dichlorpyridazon- [6])-propionsäurechlorid der Formel
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(erhältlich durch Anlagerung von Hydrazin an Acrylnitril und Umsetzung des so erhaltenen substituierten Hydrazins mit Mucochlorsäure zum 4, 5-Dichlorpyridazon- (6), dessen Nitrilgruppe zur Carboxylgruppe verseift und in eine Harbonsäurehalogenidgruppe überführt wird)
in 60 Teilen Aceton einfliessen und hält dabei durch Zugabe einer bei ungefähr 5 C gesättigten wässerigen Natriumhydrogencarbonatlösung
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Beispiel 26 : In eine Lösung von 20 Teilen der nach Beispiel l, Absatz l, erhaltenen Verbindung in 40 Teilen N-Methylpyrrolidon lässt man bei Raumtemperatur (d. h. bei ungefähr 15-25 C) langsam 6 Teile ss-Methoxypropionsäurechlorid in kleinen Anteilen zufliessen. Nach beendeter Umsetzung (dazu
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500 C getrocknet.
Der neue Farbstoff färbt Gewebe aus Baumwolle in den in Beispiel l angegebenen Tönen.