Verfahren zur Herstellung von Phenylthio-diamino-dihydroxy-anthrachinonfarbstoi%n Die, Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von durch Phenylthiogruppen substituierten Di- amino-dihydroxy anthrachinonfarbstoffen.
Es wurde gefunden, dass man wertvolle Disper- sionsfarbstoffe der Diamino-dihydroxy-anthrachinon- reihe erhält, indem man ein Mol eines durch Chlor- oder Bromatome oder durch Sulfonsäuregruppen substituierten Diamino-dihydroxy-anthrachinons mit n Mol Thiophenolen bei erhöhter Temperatur zu Phenylthio-diamino-dihydroxy-anthrachinonfarbstof- fen der Formel I
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umsetzt, in der ein X die NHz-Gruppe, das andere X die OH-Gruppe, Z den unsubstituierten oder einen inert substituierten Benzolrest und n einen positiven ganzzahligen Index von höchstens 4 bedeuten.
Als inerte Substituenten enthält der Phenylrest Z vorzugsweise Halogen, insbesondere Brom oder dann Chlor; er kann beispielsweise auch Alkyh, Alkoxy-, Hydroxy-, Alkylthio-, Cyan-, Nitro-, Sul- fonsäureamid-, Alkylsulfonyl- oder Acylamino- gruppen enthalten.
In besonders wertvollen und darum bevorzugten erfindungsgemäss erhältlichen Verbindungen ist Z ein durch Halogen substituier ter Benzolrest. Die durch Phenylthio- oder Halogen- phenylthiogruppen substituierten Diamino-dihydroxy- anthrachinonverbindungen zeichnen sich durch die klaren, reinen Blautöne der damit erzeugten Färbun- gen auf Polyestermaterial und durch sehr gute Echt- heiten, wie gute Sublimier- und Lichtechtheit, aus.
Im erfindungsgemässen Verfahren braucht man nicht von einheitlichen durch Chlor- oder Brom atome oder durch Sulfonsäuregruppen substituierten. Diamino-dihydroxy-anthrachinonen auszugehen. Das Ziehvermögen der Endprodukte, z.
B. auf Polyester fasern, ist sogar besser, wenn man absichtlich von Gemischen der durch Chlor- oder Bromatome oder durch Sulfonsäuregruppen substituierten Diamino- dihydroxy-anthrachinonen ausgeht, wie sie beispiels weise durch direkte Chlorierung oder Bromierung von Diamino-dihydroxy-anthrachinonen entstehen.
Solche technische Gemische können neben isomeren Monochlor- oder Monobromverbindungen auch Di- chlor- oder Dibrom-derivate sowie unveränderten Ausgangsstoff enthalten. Der zuletzt genannte Be standteil technischer Gemische bleibt naturgemäss bei der Umsetzung unverändert, erhöht aber das Ziehvermögen der Umsetzungsprodukte z. B. auf Polyesterfasern erheblich.
Die durch Chlor- oder Bromatome oder durch Sulfonsäuregruppen substituierten Diamino-dihydroxy- anthrachinone können, wie aus der Formel I ersicht lich, der 1,5-Diamino-4,8-dihydroxy-anthrachinon- reihe (Diamino-anthrarufinreihe) oder der 1,8-Di- amino - 4,5 -dihydroxy-anthrachinonreihe (Chrysazin- reihe) angehören oder aus Mischungen beider Reihen bestehen.
Vorzugsweise verwendet man die bromier- ten Produkte. Bei den durch Sulfonsäuregruppen substituierten Diamino-dihydroxy-anthrachinonen kann es sich um Mono- oder um Disulfonsäuren handeln. Man kann aber auch von Gemischen von Mono- und Disulfonsäuren ausgehen.
Solche Ge mische erhält man beispielsweise aus 1,5-Dihydroxy- anthrachinon durch Disulfierung, Nitrierung, Reduk- tion der Nitro- zu Aminogruppen und teilweise Ab spaltung einer Sulfonsäuregruppe,.
Die Umsetzung der durch Chlor- oder Brom atome oder durch Sulfonsäuregruppen substituierten Diamino-dihydroxy-anthraehinone mit Thiophenolen erfolgt bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei etwa 100 bis 200 , vorzugsweise bei etwa 150 bis 180 , und zweckmässig im überschuss des verwen deten Thiophenols unter Zugabe von Halogen wasserstoff bindenden Mitteln, wie Natrium- oder Kaliumcarbonat oder -bicarbonat, Natrium- oder Kaliumhydroxyd oder -phosphat, organischen tertiä ren Stickstoffbasen,
wie Pyridin oder Triäthylamin usw. Es ist dabei vorteilhaft, zuerst eine der Menge der umzusetzenden Chlor- oder Bromverbindung oder Sulfonsäure äquivalente Menge des Thiophenols oder einen bestimmten überschuss in das entspre chende Natrium- oder Kaliumsalz überzuführen, wo bei vorteilhaft in einem grösseren überschuss an Thiophenol gearbeitet wird,
der zugleich als Lö sungsmittel für das entstandene Thiophenolat und für die umzusetzende wie umgesetzte Anthrachinon- verbindung dient. Die Überführung in das Thio- phenolat geschieht beispielsweise durch Zugabe der erforderlichen Menge Natrium- oder Kaliumearbonat in eine Thiophenolschmelze bei höherer Temperatur, z.
B. 150 bis 180 , unter gleichzeitigem Abdestillie- ren des entstandenen Neutralisationswassers. Bei empfindlichen Thiophenolen kann es vorteilhaft sein, diese Operation und die folgende Umsetzung unter einem indifferenten Gas, wie beispielsweise Kohlen dioxyd oder insbesondere Stickstoff, durchzuführen.
Das umzusetzende durch Brom- oder Chloratome oder durch Sulfonsäuregruppen substituierte Di- amino-dihydro-anthrachinon wird in die Thiophenol- schmelze eingetragen, und die Mischung wird so@ lange auf die angegebene Temperatur erhitzt, bis im Chromatogramm kein Brom- oder Chlor-diamino- dihydroxy-anthrachinon bzw. keine Diamino-di- hydroxy-anthrachinonn-sulfonsäure mehr nachweis bar ist.
Für die Umsetzung eignen sich neben Thio- phenol auch inert substituierte Thiophenole, beson ders Alkyl- und Halogen-thiophenole, wie Thio- kresole, Thioxyl'enole, Mono- oder Poly-halogen thiophenole, Alkylsulfonyl- und Sulfamoyl-thio- phenole, insbesondere Chlor- oder Brom-thiophenole, wie o-, m- oder p-Chlor-thiophenol, 2,4-, 3,4- oder 3,
5 Dichlorthiophenol, 2,4,6-Trichlorthiophenol und p-Bromthiophenol, ferner o-, m- oder p-Thiokresol, Chlor- oder Brom-thiokresole, wie p-Chlor-m-thio- kresol, Chlorthioxylenole, weiter 4-Äthyl-, 4-Iso- propyl-, 4-n-Butyl-, 4-Cyclohexyl-thiophenol, Alkoxy- oder Alkylthio-thiophenole, wie 2-,
3- oder 4-Meth- oxy oder Äthoxy-thiophenole.
Die Isolierung des Umsetzungsproduktes bzw. des Gemisches von Umsetzungsprodukten erfolgt bei spielsweise durch Verdünnen der Schmelze mit einem Lösungsmittel, in, welchem das verwendete Thio- phenol und Thiophenolat löslich, die Anthrachinon- verbindungen aber unlöslich sind.
Geeignet sind b,.i- spielsweise Alkohole, wie Äthanol oder Methanol, aber auch Aceton, Benzol, Pyridin und ähnliche organische Lösungsmittel, weil die durch oxydative Nebenreaktion entstandenen Disulfide in diesen organischen Lösungsmitteln gelöst bleiben und leicht abgetrennt werden können.
Eine andere Methode zur Isolierung der Endprodukte besteht im Eintra gen der Reaktionsmischung in verdünnte Alkalilauge, wobei überschüssiges Thiophenol und Thiophenolat ebenfalls in Lösung gehen, während die Anthrachi- nonverbindungen als unlösliche Niederschläge aus fallen und abfiltriert werden können.
Eine Reinigung und Trennung verschiedener Um setzungsprodukte unter sich oder eine Trennung von nicht chloriertem oder bromiertem Diamino-dihy- droxy-anthrachinon, sofern solches im Ausgangsstoff vorhanden war oder bei der Reaktion durch Reduk tionswirkung von Thiophenolen entstand, durch Um kristallisation aus geeigneten Lösungsmitteln, z. B. aus Nitrobenzol, Pyridin oder Dimethylformamid, in einigen Fällen auch aus Athanol oder aus Butanol, ist möglich.
Als Dispersionsfarbstoffe für Polyesterfasern. eignen sich aber gerade Gemische erfindungsgemäss erhältlicher Endstoffe mit chlor- oder bromfreien Dihydroxy-diamino-anthrachinonen wegen des ge steigerten Ziehvermögens auf Polyesterfasern beson ders gut.
Die erhaltenen Phenylthio-anthrachinonverbin- dungen, darunter besonders diejenigen mit chlor- oder bromfreier Phenylthiogruppe, können ge- wünschtenfalls nachträglich durch Chlorierung oder Bromierung noch weiter substituiert werden.
Bei spielsweise werden die in Nitrobenzol gelösten, oder suspendierten. Phenylthioverbindungen oder -verbindungsgemische mit Brom oder Chlor oder Sulfnrylchlorid oder andern bekannten Chlorierungs- bzw. Bromierungsmittel'n bei Zimmertemperatur oder mässig erhöhter Temperatur, das heisst bei etwa 40 bis 60 , behandelt. Es können dabei wieder Ge mische entstehen, indem das Chlor oder Brom in ver schiedene Stellungen des Phenylrestes oder des Anthrachinonkernes eintritt.
Durch Wegdestillieren des Nitrobenzols, z. B. mit Wasserdampf, werden die Chlorierungs- oder Bromierungsprodukte isoliert. Die Chlorierung bzw. Bromierung kann auch in be kannter Weise in konzentrierter Schwefelsäure, in Schwefelsäure-Monohydrat oder in schwachem Oleum erfolgen.
Die erfindungsgemäss erhältlichen Anthrachinon- verbindungen färben in feiner Verteilung aus wässri ger Dispersion synthetische Fasern, Polyamid- oder Acetylcellulosefasern, besonders Polyesterfasern, wie Cellulosetriacetat oder Terephthalsäurepolyester in echten Blautönen. Dabei kann bei Siedetemperatur des Wassers und in Gegenwart von Farbüberträgern (sogenannten. carrier ), oder aber bei Temperaturen von über 100 unter Druck gefärbt werden.
Fol gende Polyesterfasern des Handels können auf diese Art mit den erfindungsgemäss erhältlichen Farb stoffen gefärbt werden: Teryl'en (ICI, Manchester, England), Dacron (Du Pont de Nemours, Wilmington, Del., USA), Terital (Rhodiatoce, Mailand, Italien), Terlenka (Aku, Arnhem, Holland), Tergal (Rhodiaceta, Lyon,
Frankreich), Trevira (Farbwerke Hoechst, Deutschland) oder Kodel (Eastman Kodak Chemical Inc., Kingsport, Tennessee, USA).
Die Farbstoffe können aber auch zum Färben von Lacken und von Spinnmassen dienen.
In den Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben. Die Teile sind, sofern nichts anderes vermerkt ist, Gewichtsteile, die sich zu Volumteilen wie Gramm zu cm3 verhalten.
<I>Beispiel 1</I> 200 Teile Thiophenal und 10,5 Teile Kalium- carbonat werden bei 180 vereinigt und im Stick stoffstrom entwässert. In die wasserfreie Schmelze werden 21,5 Teile eines bromierten 1,5-Diamino- 4,8-dihydroxy-anthrachinons, welches aus 2,4,6,8- Tetrabrom-1,5-diaminoanthrachinon durch Erhitzen in schwachem Oleum und in Gegenwart von Bor säure erhalten wurde, eingetragen und 3 Stunden auf 180 gehalten.
Danach giesst man die Schmelze in 2000 Teile 1n Natronlauge und filtriert das un gelöste Umsztzungsprodukt ab. Der Bromgehalt des Ausgangsstoffes betrug etwa 43 %, was einem Ge misch von Dibrom-1,5-diamino-4,8-dihydroxy-anthra- chinon mit Tribrom-1,5-diamino-4-hydroxy-anthra- chinon entspricht. Das Umsetzungsprodukt wird mit verdünnter Natronlauge zwecks Entfernung von Thiophenol extrahiert; es enthält kein Brom mehr.
Es enthält als wesentlichen Bestandteil dein Farbstoff der Formel
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Der Farbstoff färbt Polyesterfasern in neutralen blauen Tönen.
<I>Beispiel 2</I> 200 Teile p-Thiokresol, 10,5 Teile Natrium- carbonat und 17,5 Teile bromiertes 1,5-Diamino- 4,8-dihydroxy-anthrachinon mit einem Bromgehalt von etwa 22% werden unter Durchleiten von Stick stoff so lange auf 180-185 erhitzt, bis bromiertes Ausgangsmaterial chromatographisch nicht mehr nachweisbar ist, was nach 3-4 Stunden zutrifft.
Hierauf giesst man die Schmelze in ein Gemisch von 1000 Teilen Wasser und 100 Teilen konzentrierter Natronlauge und filtriert den ungelösten Farbstoff ab. Er enthält als wesentlichen Bestandteil p-Methyl- phenylthio -1,5 - diamino-4,8-dihydroxy-anthrachinon von der Formel
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und färbt Nylon, Acetatseide, Cellulosetriacetat und Polyesterfasern, in ziemlich neutralen, klaren echten Blautönen.
Anstelle von bromiertem 1,5-Diamino-4,8-dihy- droxy-anthrachinon kann man bei sonst gleicher Arbeitsweise in obigem Beispiel auch das isomere bromierte 1,8 Diamino-4,5-dihydroxy-anthrachinon oder ein Isomerengemisch dieser Verbindungen ver wenden.
<I>Beispiel 3</I> 10,5 Teile Kaliumcarbonat werden bei 160 in 220 Teile Thiophenol eingetragen. Unter starker Kohlendioxydentwicklung geht das gebildete Kalium- thiophenolat teilweise in Lösung.
Das entstandene Neutralisationswasser wird unter Einleiten von Stick stoff abdestilliert. Nach 15 Minuten werden 35 Teile bromiertes 1,5-Diamino-4,8-dihdyroxy-anthrachinon mit einem Bromgehalt von<B>22,5%</B> eingetragen und 45 Minuten auf 160 gehalten, wobei die Schmelze bzw. die Suspension durch auskristallisierendes Um setzungsprodukt in breiige Form übergeht. Man ver dünnt nun mit 1000 Teilen Äthanol, filtriert heiss ab und wäscht den Rückstand mit 100 Teilen Alkohol nach.
Der Rückstand enthält neben dem Umsetzungs produkt noch ziemlich viel unbromiertes 1,5-Di- amino-4,8-dihydroxy-anthrachinon. Aus dem heissen alkoholischen; Filtrat kristallisiert beim Erkalten ebenfalls das Umsetzungsprodukt aus; es besteht im wesentlichen aus Phenylthio-1,5-diamino-4,8-dihy- droxy-anthrachinon der Formel
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Durch Einengen der alkoholischen Mutterlauge lässt sich noch eine weitere Menge des Umsetzungs produktes gewinnen.
Der Farbstoff färbt Nylon, Acetatseide, Cellulose- triacetat oder Polyesterfasern in reinen neutralen sublimier- und lichtechten Blautönen.
Verwendet man anstelle von Thiophenol Thio- kresol, Chlorthiophenol, Chlor- oder Brom-thiokresol, Thioxylenol, Alkylmerkapto-thiophenol oder 4-Cy- clohexyl-thiophenol, so erhält man Farbstoffe von ähnlichen färberischen Eigenschaften.
Auch kann man das verwendete Brom-1,5-diamino-4,8-dihy- droxy-anthrachinon durch Dibrom-1,5-diamino-4,8- dihydroxy-anthrachinon oder durch bromiertes 1,8- Diamino-4,5-dihydroxy-anthrachinon ersetzen.
<I>Beispiel 4</I> 180 Teile 2,4-Dichlor-thiophenol, 14 Teile Ka- liumcarbonat und 15,7 Teile bromiertes 1,5-Diamino- 4,8-dihydroxy-anthrachinon mit einem Bromgehalt von 14,5 /'o, welches noch etwa 25 % unbromiertes 1,5 -Diamino-4,8 -dihydroxy-anthrachinon enthält, werden unter Durchleiten von Stickstoff auf 180 erhitzt,
wobei das Reaktionswasser abdestilliert. Nach etwa drei Stunden ist kein bromierter Ausgangsstoff mehr nachweisbar. Man giesst den Ansatz in 1000 Teile Äthanol, wobei das Produkt grösstenteils aus fällt, während Dichlor-thiophenol und das daraus entstandene Bis-(2,4-Dichlörphenyl)-disulfid in Lö sung bleiben. Der Niederschlag wird abfiltriert und zur Entfernung von anhaftendem Dichlor-thiophenol mit verdünnter Natronlauge extrahiert.
Der getrock nete Farbstoff enthält das 2',4'-Dichlorphenylthio- 1,5-diamino-4,8-dihydroxy-anthrachinon der Formel
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Der Farbstoff färbt Polyesterfasern in schönen neutralen sehr lichtechten Blautönen.
<I>Beispiel 5</I> 14 Teile Kal'iumcarbonat werden bei 180 in 180 Teile 2,4-Dichlor-thiophenol eingetragen, und das Neutralisationswasser wird mit Stickstoff ab destilliert.
In die erhaltene Suspension von Kalium- 2,4-dichlor-thiophenolat in überschüssigem 2,4-Di- chlor-thiophenol werden 28 Teile eines Gemisches der Natriumsalze von 1,5-Diamino-4,8-dihydroxy- anthrachinon-mono- und disulfonsäure eingetragen und 24 Stunden auf 220 bis 225 erhitzt.
Die er kaltete Schmelze wird mit der Mischung von 3000 Teilen Wasser und 150 Teilen konzentrierter Na tronlauge extrahiert, wobei das überschüssige 2,4- Dichlor-thiophenol und unverändertes Ausgangs material in Lösung gehen. Der unlösliche Rück stand wird mit heissem Wasser gewaschen, bis der Ablauf fast farblos ist.
Der Rückstand enthält neben dem Farbstoffgemisch auch aus 2,4-Dichlor-thio- phenol entstandenes Bis-(2,4-dichlor-phenyl)-disulfid. Der Rückstand wird nun zweimal mit 2500 Teilen Äthanol ausgekocht und erneut filtriert. Der unlös lich zurückbleibende Farbstoff erzeugt, aus wässriger feiner Dispersion gefärbt, auf Acetatseide, Cellulose- triacetat- oder Terephthalsäurepolyglykolesterfasern rotstichig blaue Färbungen.
Die alkoholischen Auszüge enthalten noch je ein Farbstoffgemisch, das sich färberisch ähnlich dem nach Beispiel 4 erhaltenen 2',4'-Dichlor-phenylthio- 1,5-diamino-4,8-dihydroxy-anthrachinon verhält. Zu ihrer Gewinnung destilliert man den Alkohol so weit ab, dass das Bis-(2,4-dichlor-phenyl)-disulfid eben noch gelöst bleibt. Der ausgefallene Farbstoff wird abgetrennt. Er färbt Polyesterfasern oder auch Acetatseide oder Cellulosetriacetat in neutralen reinen Blautönen.
<I>Beispiel 6</I> 40 Teile des nach Beispiel 3 hergestellten Farb stoffes, welcher als wesentlichen Bestandteil Phenyl- thio-1,5 - diamino- 4,8 - dih.ydroxy-anthrachinon der Formel
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enthält, werden in 2500 Teilen trockenem Nitro- benzol heiss gelöst. Die Lösung wird von wenig un gelösten Anteilen durch Filtration befreit. Das klare Filtrat wird bei 50 mit 16 Teilen Brom in 100 Teilen trockenem Nitrobenzol allmählich ver setzt. Das Bromierungsprodukt beginnt sofort auszu fallen.
Nach einigen Stunden wird das Nitrobenzol mit 10 Teilen Natriumcarbonat versetzt und mit Wasserdampf abdestilliert. Der blauschwarze pulvrige Rückstand enthält 16% Brom und besteht im wesent lichen aus dem Bromphenylthio-l,5-diamino-4,8-di- hydroxy-anthrachinon der Formel
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Der Farbstoff färbt Terephthalsäurepolyglykol- esterfasern in wässriger Dispersion in Gegenwart von o-Phenylphenol als Farbüberträger in reinen, neutralen, licht und sublimierechten Blautönen.
Anstelle von Brom kann man zur Nachhaloge- nierung auch. Chlor oder chlorierend wirkende Mit tel, wie Sulfurylchlorid, verwenden. Die Halogenie- rung kann statt in Nitrobenzol auch in konzentrierter Schwefelsäure durchgeführt werden.
<I>Färbevorschrift:</I> a) Zwecks Herstellung eines zum Färben von synthetischen Textilfasern geeigneten Farbstoffprä- parates werden gleiche Teile dodecylsulfonsaures Natrium und des gemäss Beispiel 3 hergestellten Farbstoffes, der im wesentlichen aus Phenylthio-1,5- diamino-4,8-dihydroxy-anthrachinon besteht, in einer Vibrationsmühle feinst vermahlen.
Man färbt mit dieser Farbstoffzubereitung Gewebe aus Terephthal- säurepolyglykolesterfasern, indem man 2 Teile davon in 4000 Teilen Wasser dispergiert, der Dispersion 12 Teile des Natriumsalzes von o-Phenylphdnol und 12 Teile Diammoniumphophat beifügt und 100 Teile des Gewebes 11/2 Stunden bei 95-98 färbt. Die Färbung wird gespült und mit verdünnter Natron lauge und einem Dispergator gründlich gewaschen. Man erhält so eine klare, sublimier- und lichtechte neutrale Blaufärbung.
Auf ähnliche Art und Weise erhaltene Farbstoff zubereitungen, die mit den Farbstoffen. der andern Beispiele hergestellt sind, eignen sich ebenfalls als Dispersionsfarbstoffe zum Färben von synthetischen Textilfasern und daraus hergestellten Geweben nach der beschriebenen Methode.
b) 2 Teile des nach Beispiel 4 erhaltenen feinst- zerteilten Farbstoffes, bestehend aus 2',4'-Dichlor- phenylthio -1,5 - diamino-4, 8-dihydroxy-anthrachinon werden in 4000 Teilen Wasser, welches 2 Teile eines synthetischen anionaktiven Dispergators enthält, suspendiert. Der pH-Wert des Färbebades wird mit Essigsäure auf 6,5 eingestellt.
Man geht nun mit 100 Teilen eines Gewebes aus Terephthalsäurepoly- esterfasern ein, erwärmt unter guter Zirkulation der Flotte innerhalb 15 Minuten im geschlossenen Gefäss auf l30 und hält 45 Minuten bei dieser Tempera tur. Die Färbung wird mit Wasser gespült und ge seift. Man erhält eine rotstichig blaue, sehr gut nass echte, lichtechte Färbung.