CH619477A5

CH619477A5 -

Info

Publication number: CH619477A5
Application number: CH983276A
Authority: CH
Inventors: Zdenek Dr Allan
Original assignee: Sandoz Ag
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1976-08-02
Publication date: 1980-09-30
Also published as: GB1567667A; FR2360635B1; DE2733107A1; US4141889A; IT1079387B; FR2360635A1; JPS5317639A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel

OH NH2

= = CH

O

■N—N

SO3M

SOsM

N=N

SOsM

worin

X Wasserstoff oder -SO3M,

Ri und R2 unabhängig voneinander -OH oder -NHa, Y Wasserstoff, Methyl oder -SO3M, und M Wasserstoff oder ein Äquivalent eines farblosen Kations

65

bedeuten, oder Gemischen davon, die nach dem Verfahren hergestellten Verbindungen der Formel 1 und Gemische sowie Färbepräparate davon.

Aus der deutschen Patentschrift 933 582 sind asymmetrische Stilbenpolyazofarbstoffe bekannt, bestehend aus einem

3

Diamin der Stilbenreihe mit gegebenenfalls substituierten Phenylresten als Tetrazolcomponente, welche auf Azoverbin-(sauer)

düngen (einerseits Amin > l-Amino-8-hydroxynaph-

thalin-mono-oder-disulfonsäure und andererseits Amin > 5

33,3'-Dioxydiphenylamin) gekuppelt ist. Diese Farbstoffe dienen zur Lederfärbung.

Aus der französischen Auslegeschrift 2 216 324 sind symmetrische und asymmetrische Stilbendis- (evtl. auch tris- oder tetrakis)-azofarbstoffe bekannt, die 4,4'-Diamino-stüben-2,2'- w disulfonsäure und eine benzolische (gegebenenfalls mit weiterer Azogruppe) oder naphthalinische Kupplungskomponente, z. B. l-Amino-8-hydroxynaphthalin-3,6-disulfonsäure, enthalten. Diese Farbstoffe finden Verwendung zum Färben von Cellulose (Papier) und Leder. 15

Vorzugsweise stehen in Verbindungen der Formel I Ri für -OH und R2 für -NH2, oder es bedeuten beide Reste Ri und R2 entweder -OH oder -NH2; weiter bevorzugt bedeuten die Reste Ri und R2 beide -OH oder beide -NH2. Y steht bevorzugt für Wasserstoff. Die endständigen Gruppen in einer Ver- 2Q

worin

X obige Bedeutung hat,

Ri' und R2' beide -OH oder beide -NH2 bedeuten;

davon insbesondere bevorzugt sind solche Verbindungen, wel-

oder Gemischen davon, mit einer Verbindung der Formel

45

Ri

R2 III

50

Y

kuppelt, wobei pro Mol der Tetrazoverbindung aus einem Amin der Formel II 2 Mol einer Verbindung der Formel III 55 verwendet werden.

Die Verbindungen der Formel I können nach beendeter Kupplung auf an sich bekannte Weise aus dem Reaktionsgemisch isoliert werden, vorzugsweise in Form ihrer Salze.

Die als Ausgangsmaterial eingesetzten neuen Verbindun- 60 gen der Formel II können beispielsweise hergestellt werden, indem man die Tetrazoverbindung aus einem Diamin der Formel

SOsM SOsM

619 477

bindung der Formel I bedeuten folglich bevorzugt 2,4-Di-hydroxy- oder 2,4-Diamino-phenyl.

Die Verbindungen der Formel I enthalten vorzugsweise 6 oder 8 Sulfogruppen.

Die beiden im l-Amino-8-hydroxynaphthylrest enthaltenen Sulfogruppen, für die die peri-Stellung als Möglichkeit auszuschliessen ist, sind vorzugsweise in Stellung 3,6 oder 4,6 und insbesondere in Stellung 3,6 gebunden.

Bedeutet M ein Äquivalent eines farblosen Kations, so kommen als Kationen vor allem Alkalimetallionen (Lithium, Natrium oder Kalium), unsubstituiertes Ammonium, Tetramethylammonium oder durch niedrigmolekulare Alkyl- oder Hydroxyalkylreste ein- bis dreifach substituiertes Ammonium, wobei die niedrigen Alkylreste vorzugsweise 1 bis 3 C-Atome und die niedrigen Hydroxyalkylreste vorzugsweise 2 bis 4 C-Atome enthalten (z. B. Triäthylammonium, Mono-, Di- oder Triäthanolammonium) in Betracht. Herstellungsbedingt steht M vorzugsweise für ein Alkalimetallion, am einfachsten für Natrium.

Bevorzugte Verbindungen entsprechen der Formel

Ia

2

che die beiden Sulfogruppen im l-Amino-8-hydroxynaphthyl-rest in den Stellungen 3,6 enthalten.

Die Verbindungen der Formel I werden hergestellt, indem man die Tetrazoverbindung aus einem Diamin der Formel

II

2

mit einer Verbindung der Formel worin Q -NH2 oder -NO2 bedeutet, kuppelt und anschliessend in einer erhaltenen Verbindung mit Q in der Bedeutung von -NO2 die Nitrogruppe auf an sich bekannte Weise reduziert.

Die Reduktion der Nitrogruppe wird bevorzugt in einem Temperaturbereich von 30 bis 60° C durchgeführt, vorzugsweise wird als Reduktionsmittel Natriumsulfid verwendet.

Die beiderseitige Diazotierung eines Amins der Formel II oder IV wird nach üblichen Methoden durchgeführt.

Ebenso werden die Kupplungsreaktionen auf an sich bekannte Weise, z. B. in einem Temperaturbereich von 0 bis 40° Celsius und vorzugsweise in wässrigem Medium vorgenommen.

Die Kupplung auf eine Verbindung der Formel III, die vorzugsweise zwischen 10 bis 40° C durchgeführt wird, erfolgt für 1,3-DiaminobenzoI in einem pH-Bereich von 5 bis

619 477

4

10, vorzugsweise zwischen 7 und 9; für 1,3-Dihydroxybenzol und auch für 3-Aminophenol in einem pH-Bereich von 7 bis 10, vorzugsweise zwischen 8 und 9.

Sind in einer Verbindung der Formel III die Substituen-ten Ri und R2 ungleich, d. h. bedeutet einer -OH, der andere 5 -NHo und Y Wasserstoff, so erhält man ein Gemisch isomerer Verbindungen der Formel I, das aus den beiden bekannter-massen möglichen ortho/para-Kupplungen resultiert.

Die Kupplung auf eine Verbindung der Formel V wird im alkalischen Bereich, vorzugsweise bei pH 10, und bei 30 Temperaturen zwischen vorzugsweise 5 und 20° C vorgenommen.

Für alle Kupplungsreaktionen können auch die üblichen Kupplungsbeschleuniger wie z. B. aromatische Sulfonsäuren, besonders Naphthalin-2-suIfonsäure verwendet werden. 15

Die Verbindungen der Formel III, IV und V sind bekannt oder können in an sich bekannter Weise ausgehend von bekannten Verbindungen hergestellt werden.

Die erfindungsgemässenHexakisazoverbindungen der Formel I und ihre Gemische stellen anionische Farbstoffe dar, sie 2o finden insbesondere in Form ihrer Salze Anwendung zum Färben und Bedrucken von cellulosehaltigen Substraten, insbesondere eignen sie sich zum Färben von Papier, wobei Verbindungen der Formel I, die 6 oder 8 und insbesondere 6 Sulfogruppen enthalten, bevorzugt sind. 25

Verbindungen der Formel I, die 6 Sulfogruppen enthalten, können auch für das Färben von Baumwolle nach üblichen Methoden eingesetzt werden. Ausserdem sind die erfindungs-gemässen Verbindungen auch noch für die Herstellung von Drucktinten geeignet; es werden insbesondere klare Konturen 3() im Druck erreicht.

Mit den Verbindungen der Formel I oder deren Mischungen kann Papier in beliebigem Arbeitszustand gefärbt werden, das heisst in der Masse oder nach der Blattbildung beispielsweise nach dem Tauchverfahren oder Oberflächenver- 35 fahren. Es kann sowohl geleimtes als auch ungeleimtes Papier gefärbt werden.

Die Verbindungen der Formel I in Form der Salze sind gut wasserlöslich, wobei sich insbesondere die gemischten Li-thium-/Natrium-Farbstoffsalze durch gute Kaltwasserlöslich-keit auszeichnen. Sie können folglich bei der Papierfärbung in der Masse direkt, ohne vorheriges Auflösen, als Farbstoffpulver oder als noch feuchter Presskuchen oder in Form von festen Präparationen wie Granulaten zugesetzt werden, ohne dass aufgrund der unterschiedlichen Form der Zugabe eine Veränderung in der Farbausbeute eintritt.

Ausserdem ermöglicht es die Herstellung von konzentrierten flüssig-wässrigen Farbstoffzubereitungen, die beispielsweise bis zu 50, vorzugsweise bis zu 30 Gewichtsprozenten an Farbstoff der Formel I oder Gemischen davon enthalten und zusätzlich als Lösungsvermittler noch ein Hydroxylalkylamin 50 (z. B. Diäthanolamin) und/oder ein Säureamid (z. B. Harnstoff). Die Präparate sind stabil und können über längere Zeit gelagert werden. Feste Farbstoffpräparate, die als Pulver oder in Form von Granulaten eingesetzt werden können, enthalten beispielsweise pro 100 Gewichtsteile eines Farbstoffes der Formel I oder eines Farbstoffgemisches von Verbindungen der Formel 11—50 Gewichtsteile eines ionisierbaren Salzes, z. B. Alkalimetallchlorid, -carbonat oder -sulfat (vorzugsweise das Natriumsalz) und 0—200 Gewichtsteile eines Stellmittels, wobei das Farbstoffpräparat bis zu 15 Gewichtsprozente Wasser 60

45

55

= = CH

SOaNa

OH NH2

•N—N

enthält (Restfeuchtigkeit). Vorteilhaft werden die granulierten Präparate durch Zerstäuben entsprechender wässriger Farbstofflösungen bzw. -suspensionen hergestellt.

Mit den erfindungsgemässen Farbstoffen oder ihren Gemischen lassen sich graue bis tiefschwarze Färbungen erzeugen.

Die Farbstoffe der Formel I besitzen neben guter Wasserlöslichkeit hohe Substantivitat, sie färben daher die Abwässer von Papierfärbemaschinen nur geringfügig an, was für die Reinhaltung der Gewässer von besonderer Bedeutung ist. Die erhaltenen Papierfärbungen wie auch die Färbungen auf Baumwolle zeigen gute Lichtechtheit sowie auch gute Nassechtheiten, insbesondere weisen die Papierfärbungen Beständigkeit gegen Wasser, Milch, Fruchtsäfte, gesüsste Mineralwasser und wässrige alkoholische Getränke auf, zeigen folglich auch beachtliche Alkoholechtheit.

In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente; die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

436 Teile l-Amino-4-nitrobenzol-2-sulfonsäure werden mit Natriumnitrit und Salzsäure auf übliche Weise bei 12° und pH 1,3 diazotiert. 638 Teile l-Amino-8-hydroxynaphthalin-3,6-disulfonsäure werden in Wasser unter Zusatz von Na-triumcarbonat gelöst. Diese Lösung gibt man innert 5 Minuten zur Diazoverbindung, wobei die Temperatur durch Eiseinwurf bei 12° gehalten wird. Der pH-Wert soll dabei nicht über 1,4 steigen. Es wird 1 Stunde nachgerührt und anschliessend der pH-Wert durch Natriumhydroxid-Zugabe auf 8 eingestellt, dabei geht der während der Kupplungsreaktion ausgeschiedene Nitroazofarbstoff wieder in Lösung. Zur Reduktion der Nitrogruppe erwärmt man auf 50° und lässt innert

5 Minuten eine Lösung von 234 Teilen Natriumsulfid zuflies-sen. Nach Abkühlen auf 25° wird mit Salzsäure zum pH-Wert

6 angesäuert, die Diaminoazoverbindung mit Natriumchlorid ausg'esalzen und abgesaugt.

Dieses Zwischenprodukt wird in Wasser durch Zusatz von so viel Natriumhydroxid, bis ein pH-Wert von 10 erreicht ist, wieder gelöst. Man lässt eine Suspension aus 370 Teilen 4,4'-Diaminostilben-2,2'-disulfonsäure, die mit Natriumnitrit und Salzsäure auf übliche Weise beiderseitig diazotiert wurde, zulaufen. Während der Zugabe wird die Temperatur durch Eiseinwurf bei 10—15° und der pH-Wert durch Natriumcarbo-nat-Zugabe bei 10 gehalten. Das Kupplungsgemisch wird 3 Stunden nachgerührt, anschliessend wird die gebildete Tetra-kisazoverbindung durch Ansäuern mit Salzsäure zum pH-Wert 5 gefällt. Sie wird isoliert und in Wasser unter Natriumcarbo-nat-Zugabe wieder aufgelöst. Die Lösung wird mit Salzsäure zum pH-Wert 1,5 angesäuert und durch Eiseinwurf auf 10° abgekühlt. Die TetrakisazoVerbindung wird mit einer Lösung von 138 Teilen Natriumnitrit während 30 Minuten beiderseitig diazotiert. Zur Schlusskupplung werden 216 Teile 1,3-Phenylendiamin in Pulverform eingestreut, nach 15 Minuten wird der pH-Wert der erhaltenen Suspension zuerst mittels Natriumcarbonat auf 6,5 und nach weiteren 15 Minuten mit Natriumhydroxid auf 8,5—9 eingestellt. Das Kupplungsgemisch wird 3 Stunden bei 10—20° nachgerührt, dann erwärmt und weitere 3 Stunden bei 40° gerührt. Der ausgeschiedene Hexakisazofarbstoff wird isoliert; er entspricht der Formel

SOsNa

SOaNa

N=N-

SOsNa

NHa

•N=N—< O

■NHs

5

619 477

und stellt ein schwarzes Pulver dar, das sich in Wasser unter Natriumcarbonat-Zugabe gut löst und Papier in schwarzen Tönen färbt.

Beispiel 2 5

Zur Erzeugung einer stabilen Lösung wird der Hexakis-azofarbstoff aus Beispiel i in Wasser suspendiert, mit Salzsäure zum pH-Wert 1,5 angesäuert, über Nacht gerührt und isoliert. Der in Form der freien Säure erhaltene I-Iexakisazo-farbstoff wird in 7000 Teilen Wasser unter Zugabe von 420 m Teilen Diäthanolamin gelöst und die Lösung filtriert. Man erhält eine Farbstofflösung, die bei Raumtemperatur über mehrere Monate haltbar ist. Sie färbt Papier in gleichmässigen grauen bis tiefschwarzen Tönen, die sehr gute Nassechtheiten und Lichtechtheit sowie auch gute Echtheit gegenüber wässri- 15 gen alkoholischen Getränken zeigen.

Analog Beispiel 2 können auch die Farbstoffe der folgenden Beispiele zu stabilen Farbstoffpräparationen verarbeitet werden.

20

Beispiel 3

370 Teile 4,4'-Diaminostilben-2,2'-disulfonsäure werden auf übliche Weise mit Natriumnitrit und Salzsäure beiderseitig diazotiert. Zu einer Lösung des Nitroazofarbstoffes 1-Amino-4-nitrobenzol-2-sulfonsäure l-Amino-8-hydroxynaphthalin- 25

3,6-disulfonsäure, hergestellt wie in Beispiel 1 angegeben, lässt man die Suspension der Tetrazoverbindung zulaufen, wobei die Temperatur durch Eiseinwurf auf 5—L0° und der pH-Wert mit Natriumcarbonat auf 10 eingestellt und gehalten werden. Nach beendeter Kupplung wird das Gemisch auf 50° erwärmt und eine Lösung von 234 Teilen Natriumsulfid innert 15 Minuten zugesetzt. Das Gemisch wird noch 1 Stunde bei 50° gerührt und dann auf 25° abgekühlt. Der entstandene Tetrakisazofarbstoff wird durch Ansäuern mit Salzsäure zum pH-Wert 5 ausgefällt und isoliert.

Die weitere Verarbeitung durch beiderseitige Diazotierung und Kupplung mit 1,3-Phenylendiamin erfolgt wie in Beispiel 1, wobei der gleiche Hexakisazofarbstoff wie in Beispiel 1 mit analogen Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeit gewonnen wird.

In der folgenden Tabelle ist der strukturelle Aufbau weiterer Hexakisazofarbstoffe angeführt, die nach den Angaben von Beispiel 1 oder 3 hergestellt werden können. Die Farbstoffe eignen sich zum Färben von Papier, die aus den Beispielen 7 und 8 können zusätzlich auch zum Färben von Baumwolle eingesetzt werden, auf welcher durch Nachbehandeln mit polykationenaktiven Mitteln perfekte Wasser- und Waschechtheiten erzielt werden. Die Lichtechtheit der Färbungen aller genannten Farbstoffe ist sehr gut.

Die Farbstoffe entsprechen der allgemeinen Formel worin X, A1 und A2 die in der Tabelle angeführten Bedeutungen besitzen.

Beispiel Nr.

X

A1

A2

Nuance der Färbung auf Papier Baumwolle

OH NH2

-SOsNa

SOsNa

-SOsNa

O I O

NaOaS V V SOsNa

O I O

NaÓsS V v SOsNa nh2

-/OV-NH, frf Jis

\ / tiefschwarz

OH

-^ÖV-NHs 8.raU bis tiefschwarz

OH

/ \ grünlich

—<.^Q y—OH schwarz

OH NH2

H

° [ °a

NaOsS V V- SOsNa

NHa

\ grau bis grau bis

—( O y—NHï tiefschwarz ticfschwarz

619 477

Beispiel X Nr.

Ai

A2

Nuance der Färbung auf Papier Baumwolle

H

grau bis tiefschwarz

Färbevorschrift A

In einem Holländer werden 70 Teile chemisch gebleichter Sulfitzellulose aus Nadelholz und 30 Teile chemisch gebleich- 15 ter Sulfitzellulose aus Birkenholz in 2000 Teilen Wasser gemahlen. Zu dieser Masse lässt man 5 Teile der in Beispiel 2 beschriebenen Farbstofflösung zulaufen. Nach 20 Minuten Mischzeit wird aus dieser Masse Papier hergestellt. Das so erhaltene saugfähige Papier ist gleichmässig schwarz gefärbt. 20

Färbevorschrift B

5 Teile der Farbstofflösung aus Beispiel 2 gibt man zu 100 Teilen chemisch gebleichter Sulfitzellulose, die in einem Holländer in 2000 Teilen Wasser gemahlen wurde. Nach 15 Minuten Mischzeit erfolgt die Leimung. Papier, das aus dieser Masse hergestellt wird, besitzt eine schwarze gleichmässige Farbe.

M

Claims

619 477

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung neuer Verbindungen der Formel

OH NH2

CH—<^0 SOsM

■N=N

SOsM

Ri

N=N—< O >-N=N-<

X

SOsM

\

Y

worin

X Wasserstoff oder -SO3M,

Ri und R2 unabhängig voneinander -OH oder -NH2, Y Wasserstoff, Methyl oder -SO3M, und

15

M Wasserstoff oder ein Äquivalent eines farblosen Kations bedeuten, oder Gemischen davon, dadurch gekennzeichnet, dass man die Tetrazoverbindung eines Diamins der Formel

OH NH2

CH-^O

SO3M

■N—N

SOsM

N=N—<. O X

■NH2

SOsM

II

oder Gemischen davon mit einer Verbindung der Formel

III

eines. Amins der Formel II 2 Mol einer Verbindung der Formel III verwendet werden.
2. Die nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestellten Verbindungen der Formel I.

30 3. Farbstoffpräparat in konzentrierter flüssiger oder fester Form zum Färben von Papier, dadurch gekennzeichnet, dass es als aktive Komponente mindestens eine Verbindung der Formel

OH NH2

SOsM

N==N—< O >-N=N

X Y

SOsM

worin

X Wasserstoff oder -SO3M,

Ri und R2 unabhängig voneinander -OH oder -NH2, Y Wasserstoff, Methyl oder -SO3M, und M Wasserstoff oder ein Äquivalent eines farblosen Kations bedeuten, enthält.
4. Flüssig wässriges Farbstoffpräparat gemäss Patentanspruch 3, enthaltend bis zu 50 Gewichtsprozente an einer Verbindung der Formel I oder Gemischen davon in wässriger Lösung und zusätzlich einen LösungsvermittlerwieDiäthanol-amin oder Harnstoff.
5. Festes Farbstoffpräparat gemäss Patentanspruch 3 in 45 Granulatform, enthaltend pro 100 Gewichtsteile einer Verbindung der Formel I oder eines Gemisches davon, 1—50 Gewichtsteile eines ionisierbareaSalzes, 0—200 Gewichtsteile eines Stellmittels und bis zu 15 Gewichtsprozente an Wasser.

50