CN101688064A - 三苯并二嗪颜料的合成 - Google Patents

三苯并二嗪颜料的合成 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备通式(I)的化合物的方法，其中X为卤素原子，标记A的环在1，2；2，3或3，4位，和在8，9；9，10或10，11位线性地或有角度地稠合至在环中含有一个氮原子和一个氧原子、或在环中含有两个氮原子的5－或6－元杂环，包括在有机磺酸存在下在非质子－极性有机溶剂中氧化式(II)的3，6－双芳基氨基－2，5－二卤苯醌。

Description

三苯并二嗪颜料的合成
本发明涉及一种通过在非质子-极性有机溶剂中氧化闭环制备三苯并二噁嗪化合物的特别有利的方法。
US 5,565,563、DE-A-4442291和EP-A-0889046描述以下通式的三苯并二噁嗪化合物
其中
X表示氢或卤素原子。
标记A的环带有线性地或有角度地稠合的且尤其由下式基团成员组成的环：-NR1-(CO)m-NH-、-NR1-(CO)-O-或-CR1＝CH-CO-NH-。
这些化合物特别可用作染色塑料的颜料，所述塑料包括塑料或塑性树脂的不含溶剂和含溶剂的本体。这些包括油基或水性油漆体系和各种天然漆(lacquers)。这些化合物还适用于粘胶纤维或纤维素醋酸酯的旋转染色，适用于聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡胶或人造革的着色。它们还可以用于印刷图案织物，染色纸张本体，涂布织物或者用于任何其它颜料印刷工艺。得到的着色作用具有优异的耐热、光、老化和化学品牢度。颜料保持良好的彩色强度并具有良好的施涂性能。特别是它们具有优良的耐迁移、白化、面漆和溶剂牢度。
US 5,565,563和EP-A-0889046中公开的制备方法起始于中间体，即氨基化合物，其由烷氧基邻位取代并且仅可通过相对复杂的合成获得。
DE-A-4442291中公开的制备方法起始于可容易获得的未取代的氨基化合物。颜料合成利用二氧化锰在浓硫酸中进行，且需要分离中间产物。经常需要在有机溶剂中对粗制颜料进行后处理以获得所需颜料特性。
本发明目的是提供一种以高产率制备式(I)的三苯并二噁嗪颜料的新型方法。
令人惊讶地发现可以通过在非质子-极性溶剂中，但仅在有机酸存在下氧化相应的2，5-二芳基氨基-1，4-苯醌而制备这些颜料。这一发现是非常惊人的，因为相同的方法并不有效地对PV 23型三苯并二噁嗪起作用。
因此，本发明提供一种制备通式(I)的化合物的方法
Figure G200880023765XD00021
其中
X表示卤素原子，优选氯或溴，特别是氯；标记A的环在1，2；2，3或3，4位，和在8，9；9，10或10，11位线性地或有角度地稠合至在环中含有一个氮原子和一个氧原子，或在环中含有两个氮原子的5-或6-元杂环，
包括在有机磺酸存在下，在非质子-极性有机溶剂中氧化式(II)的3，6-二芳基氨基-2，5-二卤苯醌。
优选的式(I)的化合物为具有式(Ia)、(IIa)、(IIIa)和(IIIb)的那些
Figure G200880023765XD00031
其中X为氢或卤素，R1、R2、R3和R4互相独立地为氢、C1-8烷基、取代或未取代的苯基、苄基、苯甲酰苯胺或萘基、取代或未取代的C5-6环烷基。
取代基R1、R2、R3和R4相互独立地优选为氢，甲基，乙基，正-或异丙基，正-、异-、仲-或叔丁基，环己基，取代或未取代苯甲酰苯胺基，萘基，未取代的苯基，由选自卤素(优选氯)、硝基、C1-8烷基(优选C1-8烷基)、和C1-8烷氧基取代一次或多次的苯基。
可以用于本方法的非质子-极性有机溶剂的实例为醚、酯、酮、胺、硝基甲烷、氯苯和氯甲苯。有利的是氯苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、2-氯甲苯、3-氯甲苯、4-氯甲苯、2，4-二氯甲苯、3-甲基苯甲醚、4-甲基苯甲醚，特别是1，2-二氯苯、4-氯甲苯、2，4-二氯甲苯和4-甲基苯甲醚。溶剂合适地以3至20倍，优选5至15倍的量使用，基于式(II)的化合物的重量计。
可以用于本方法的有机磺酸的实例为甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸和二甲苯磺酸。有机磺酸的量可以为10至360mol％，优选40至240mol％，基于式(II)的化合物计。
本氧化法的温度可以为20至200℃，优选为60至180℃，特别为100至170℃，特别优选为120至160℃。
可以用于本方法的氧化剂和闭环剂的实例为芳族磺酰氯，如苯磺酰氯、甲苯磺酰氯和四氯苯醌。特别优选的是苯磺酰氯或甲苯磺酰氯与四氯苯醌的混合物。氧化剂和闭环剂的量可以为70至240mol％，优选90至260mol％，基于式(II)的化合物计。
如果使用四氯苯醌与所述磺酰氯的混合物，四氯苯醌对磺酰氯的重量比优选为1∶10至1∶2，特别是1∶3至1∶5。
通式(II)的起始化合物可以由本领域技术人员公知的方法制备，例如一当量四氯苯醌与两当量芳族胺“H2N-A-环体系”的缩合反应。
也可以在一锅法反应中，从一当量四氯苯醌和两当量所述芳族胺“H2N-A-环体系”开始制备式(I)的化合物。
由本发明的方法形成的颜料适于任选在溶剂存在下，合适的基材的本体着色作用，所述基材包括合成聚合物、合成树脂和再生纤维。这些基材更具体地包括油、水和基于溶剂表面涂层，聚酯纺丝熔体，聚乙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯模塑材料，橡胶，人造皮革和天然皮革。此外，该颜料可以用于制造印刷油墨，用于纸张的本体染色，用于涂布和印刷织物，以及用于皮革染色。
当施加到上述基材上时，发现该颜料抗迁移且具有耐光牢度，并且显示耐洗涤、亚氯酸盐、次氯酸盐和过氧化物漂白、摩擦、过度喷涂和溶剂的牢度。值得注意的是，该颜料显示高着色力，良好的不透明性和良好的热稳定性以及高耐光牢度。
皮革用于制造各种商品，如鞋、室内装潢、服装，以及近来以越来越多的量用于汽车工业中。皮革用于仪表板、方向盘套、门板、变速杆把手、座套和头枕。因为车辆内部经受极端温度变化，强烈的阳光和相当多的磨损，所以要求染色工艺中使用的颜料满足需求规范，如：高耐光牢度、高耐热性、高抗迁移性、高耐汗性。
下面是一系列用于解释本发明实施例。
对比例：
6，14-二氯-3，11-二乙基-1，3，9，11-四氢-二咪唑并[4，5-b：4′，5′-m]-三苯并二噁嗪-2，10-二酮
a)2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌
将90g 5-氨基-1-乙基-1，3-二氢苯并咪唑-2-酮和42g无水碳酸氢钠悬浮于1000g二甲基乙酰胺中，并将该混合物加热直至70℃。经2小时添加62g四氯苯醌。将混合物回流加热1小时，冷却至100℃，在100℃下过滤，用1000g热二甲基乙酰胺洗涤，用水洗涤直到不含氯化物。在减压、80℃下干燥，产生105g下式的棕色粉末
Figure G200880023765XD00051
产率81％
b)用空气氧化6，14-二氯-3，11-二乙基-1，3，9，11-四氢-二咪唑并[4，5-b：4′，5′-m]-三苯并二噁嗪-2，10-二酮(WO 2002046315)
将53g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如实施例1a中获得的)和28g碳酸钾悬浮于400g二甲基乙酰胺中，并将该混合物加热直至回流。在空气注入(约50l/h)下将混合物回流10小时，在100℃下过滤，用400g热二甲基乙酰胺洗涤，用水洗涤直到不含氯化物。在减压、80℃下干燥，产生21g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00061
产率40％
实施例1
将132g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如对比例1a中获得的)和10g四氯苯醌悬浮于1250g 1，2-二氯苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加40g甲磺酸。在约135-140℃添加45g苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用1.5L的热1，2-二氯苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生114g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00062
产率：87.3％
实施例2
将13.2g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如对比例1a中获得的)和1.25g四氯苯醌以及1g2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于125ml的1，2-二氯苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加4ml的甲磺酸。在约135-140℃添加4.5ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热1，2-二氯苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生12.2g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00071
产率：93.1％
实施例3
将13.2g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如对比例1a中获得的)和3.1g 2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于125m l的4-氯甲苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加4ml的甲磺酸。在约135-140℃添加4.5ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热4-氯甲苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生12.1g下式的绿色-金属性粉末
产率：92.4％
实施例4
将13.2g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如对比例1a中获得的)和1.25g四氯苯醌以及1g2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于125ml的2，4-二氯甲苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加4ml的甲磺酸。在约135-140℃添加4.5ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热2，4-二氯甲苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生12g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00081
产率：91.6％
实施例5
将13.2g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如对比例1a中获得的)和1.25g四氯苯醌以及1g2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于125ml的2，4-二氯甲苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加9.8g苯磺酸。在约135-140℃添加4.5ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热2，4-二氯甲苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生9.3g下式的绿色-金属性粉末
产率：71％
实施例6
将13.2g 2，5-二氯-3，6-双(1-乙基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如对比例1a中获得的)和1g四氯苯醌以及1g2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于125ml的2，4-二氯甲苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加4ml的甲磺酸。在约135-140℃添加6.7g甲苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热2，4-二氯甲苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生12.7g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00091
产率：97％
实施例7(一锅法反应)
将75.4g 5-氨基-1-乙基-1，3-二氢苯并咪唑-2-酮和19.7g无水碳酸氢钠悬浮于1L的1，2-二氯苯中，并将该混合物加热直至82℃。经2小时添加27g四氯苯醌。加热混合物5小时。添加24.8g 2，5-二甲苯磺酸钠之后，将温度升高到130℃，添加32ml的甲磺酸。然后将温度升高到140℃，添加36ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物在160℃下加热3小时，冷却至100℃并过滤收集。用500ml的热1，2-二氯苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生80.9g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00092
产率：77.3％
实施例8
将12.5g 2，5-二氯-3，6-双(1-甲基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如类似于实施例1a中获得的)和1.25g四氯苯醌悬浮于125ml的1，2-二氯苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加4ml的甲磺酸。在约135-140℃添加4.5ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至145℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热1，2-二氯苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生10.6g下式的绿色-金属性粉末
产率：85.6％
实施例9
将125g 2，5-二氯-3，6-双(1-甲基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如类似于实施例1a中获得的)和10g四氯苯醌以及31g 2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于1250ml的1，2-二氯苯中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加40ml的甲磺酸。在约135-140℃添加45ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至160℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用1.5L的热1，2-二氯苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生119.8g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00102
产率：96.6％
实施例10
将12.5g 2，5-二氯-3，6-双(1-甲基-2-氧-1，3-二氢苯并咪唑-5-基)氨基-1，4-苯醌(如类似于实施例1a中获得的)和1.25g四氯苯醌以及1g 2，5-二甲苯磺酸钠悬浮于125ml的4-甲基苯甲醚中。然后加热该混合物。在80-100℃之间添加4ml的甲磺酸。在约135-140℃添加4.5ml的苯磺酰氯和4.5ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物加热至140℃持续4小时，冷却至100℃并过滤收集。用150ml的热4-甲基苯甲醚洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生10.5g下式的绿色-金属性粉末
Figure G200880023765XD00111
产率：85.1％
实施例11
将130.4g 5-氨基-1-甲基-1，3-二氢苯并咪唑-2-酮、141.6g 5-氨基-1-乙基-1，3-二氢苯并咪唑-2-酮和134.4g无水碳酸氢钠悬浮于2.5L的1，2-二氯苯中，并将该混合物加热直至82℃。经2小时添加197.6g四氯苯醌。加热混合物5小时。添加50g 2，5-二甲苯磺酸钠之后，将温度升高到130℃，添加65ml的甲磺酸。然后将温度升高到140℃，添加72ml的苯磺酰氯。然后将反应混合物在155℃加热3小时，冷却至100℃并过滤收集。用1500ml的热1，2-二氯苯洗涤滤饼，然后悬浮在沸水中，过滤收集并用水洗涤直到不含氯化物。在80℃下干燥，产生273g下式混合物的绿色-金属性粉末
R1＝R2＝乙基
R1＝R2＝甲基
R1＝甲基，R2＝乙基
产率：64.7％
当在工程塑料或涂料中应用时，如此获得的颜料显示出优异的颜料特性，如分散性、色强度，优异的光稳定性和热稳定性。
颜料蓝80在用于汽车内饰的不老化饰面中的应用。
汽车坯革配备有使用以下混合物的底涂层
600g由聚氨酯基料和聚丙烯酸酯基料组成的基料组合
300g由填料和蜡分散体组成的添加剂组合
100g颜料蓝80
将该混合物通过喷染进行施加(涂布量为60g/m2)，干燥，在贯穿进料(through-feed)工艺中在90℃在50巴下热压，接着碾磨6小时。
在该底层之上，通过喷染施加(涂布量为25g/m2)彩色涂层并干燥，所述彩色涂层由以下组分组成
550g由聚氨酯基料和聚丙烯酸酯基料组成的基料组合
220g由填料和蜡分散体组成的添加剂组合
100g颜料蓝80
110g水
20g基于异氰酸酯的交联剂。
最后通过喷染两次施加(涂布量为20g/m2)顶部涂层，并在每次施加之后干燥，所述顶部涂层由以下组分组成
450g退光的聚氨酯分散体
140g由聚氨酯基料和聚丙烯酸酯基料组成的基料组合
220g由填料和蜡分散体组成的添加剂组合
270g水
70g由硅氧烷乳液和洗涤分散体组成的添加剂组合
70g基于异氰酸酯的交联剂。

Claims (8)

1.制备通式(I)的化合物的方法，
Figure A2008800237650002C1
其中
X为卤素原子，
标记A的环在1，2；2，3或3，4位，和在8，9；9，10或10，11位线性地或有角度地稠合至在环中含有一个氮原子和一个氧原子、或在环中含有两个氮原子的5-或6-元杂环，
包括在有机磺酸存在下在非质子-极性有机溶剂中氧化式(II)的3，6-二芳基氨基-2，5-二卤苯醌
Figure A2008800237650002C2
2.根据权利要求1所述的方法，其中式(I)的化合物为具有式(Ia)、(IIa)、(IIIa)和(IIIb)的那些
Figure A2008800237650003C1
其中X为氢或卤素，R1、R2、R3和R4相互独立地为氢、C1-8烷基、取代或未取代苯基、苄基、苯甲酰苯胺基或萘基、取代或未取代C5-6环烷基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中非质子-极性有机溶剂为醚、酯、酮、胺、硝基甲烷、氯苯、氯甲苯、或它们的混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中非质子-极性溶剂选自氯苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、2-氯甲苯、3-氯甲苯、4-氯甲苯、2，4-二氯甲苯、3-甲基苯甲醚、4-甲基苯甲醚和硝基甲烷。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中有机磺酸选自甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸和二甲苯磺酸。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中有机磺酸以10至360mol％的量使用，基于式(II)的化合物计。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中所述氧化在120至160℃的温度下进行。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中氧化借助于苯磺酰氯、甲苯磺酰氯和/或四氯苯醌进行。
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