CN103228739B - 偶氮染料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新的偶氮染料、它们的制备方法、以及它们对纤维材料进行染色或印花的用途，还涉及生产具有褐色色泽的材料。
Description
本发明涉及新的偶氮染料、它们的制备方法、以及它们在染色或印花材料中的用途，本发明具体涉及有机或者含纤维材料来生产具有褐色色泽的材料。
为了生产具有褐色色泽的纸张，已知用不同染料的混合物来对纸张进行染色。例如，WO-A2007/057370涉及含有直接染料C.I.Direct Brown44（C.I.直接褐色44）与DirectYellow11（直接黄色11）的液体配方。EP-A-1258562涉及含有两种阴离子染料的染料混合物，所述两种阴离子染料分别具有不同的、受限定的最大吸收。WO-A2004/048478揭示了C.I.Direct Brown44的低盐液体配方的生产。该生产过程包括从间苯二胺生产维苏文(Vesuvine)并直接转化为C.I.Direct Brown44。从染料化学开始就已知Vesuvine及其偶联产物，例如C.I.Direct Brown44。例如，颜色指数（C.I.）显示，通过两部分磺胺酸正式偶联到一部分Vesuvine（Bismarck Brown C.I.21000）上来得到C.I.Direct Brown44。但是，生产的褐色纸张通常耐光性不足。
在造纸厂或者纸张加工工业中，褐色纸张的储藏通常不进行避光或者天气防护，这导致颜色或颜色色泽的变化。因此，存在改善褐色纸张耐光性的需求。
令人惊讶的是，已经发现可以通过含有至少两个偶氮基团的新偶氮染料来解决该问题，所述至少两个偶氮基团通过联苯基连接，并且与另一侧的苯环或萘环连接。此类偶氮染料溶于水，并能够用于生产褐色色泽且具有高耐光性的材料，特别是有机或含纤维材料（例如，纸或板）。特别令人惊讶的是，不同于现有技术，可以仅使用一种染料来获得褐色色泽，而在现有技术中为此通常使用染料混合物。
因此，本发明提供了通式（1）的化合物：
式中：
R1、R2相互独立地表示氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的苯基、氨基、磺酸基、羧基、羟基或者卤素基团；
C、D相互独立地表示如下结构：
R3和R5相互独立地表示氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的苯基、氨基、硝基、磺酸基、羧基、羟基或者卤素基团；R8、R11和X的定义如下；
R4、R6相互独立地表示氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的苯基、氨基、磺酸基、羧基、羟基或者卤素基团；
m、n、r、s相互独立地是0或1，
A、B相互独立地表示如下结构：
式中，R1、R2和C如上文所定义，
R7至R11相互独立地表示氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的苯基、磺酸基、羧基、氨基、硝基、羟基或者卤素基团；以及
X表示O、S、NH、SO2、CH=CH、NHCO、NH-CO-NH、N=N或者N=N(O)。
令人惊讶的是，发现化学式（1）的化合物可溶于水，并且用此类染料染色的材料显示出改善的耐光性。
本发明还涉及化学式（1）的化合物的制备方法，该方法包括对如下化学式（2）的化合物
进行四氮化，将所得产物与如下化学式（3）、（3a）、（3b）、（3c）、（3d）或者（3e）的化合物
进行偶联，并可任选地再次重氮化，并与如下化学式（4）或（4a）的化合物
发生反应（前提是化学式（4）中的m是1，化学式（4a）中的s是1），以得到化学式（1）的化合物。
此外，本发明还涉及使用化学式（1）的化合物对材料，特别是含有纤维素和/或聚酰胺的材料（优选为纸或板）进行染色或印花。此外，本发明还涉及对材料，特别是含有纤维素和/或聚酰胺的材料（优选为纸或板）进行染色或印花的方法，并涉及通过该方法获得的材料或纸张。在下文以及权利要求书中描述了本发明的优选实施方式。在本发明中，术语“纸张”用于表示纸或者板。
在化学式（1）中，取代基R1-R11分别相互独立地在芳环的任意位置与相应芳环连接。这还包括在C和/或D中存在萘基的情况下，取代基R3和/或R5可与萘环在其任意位置连接。类似地，取代基C和D与偶氮基团在它们的芳环上的任意位置连接。在本发明全文中，烷基或者烷氧基可以是直链或者支链的。如果对烷基、烷氧基、芳基或者苯基进行取代，则可能的取代基是氨基、羟基、磺酸基或者羧基基团，这些基团可以连接到所述烷基、烷氧基、芳基或者苯基的任意位置。在本发明中，烷基和烷氧基分别表示C1-C4烷基和C1-C4烷氧基。
在本发明中，磺酸基表示-SO3M基团，其中M是阳离子。优选地，M是氢、碱金属、碱土金属、铵或者单取代的铵、二取代的铵、三取代的铵或四取代的铵，具体来说，M是单-C1-5-烷基-铵、二-C1-5-烷基-铵、三-C1-5-烷基-铵、四-C1-5-烷基-铵、单-C1-5-羟烷基-铵、二-C1-5-羟烷基-铵、三-C1-5-羟烷基-铵、四-C1-5-羟烷基-铵或者苯基三-C1-5-羟烷基铵；或者源自含氮五元或六元饱和杂环，例如吡咯烷、哌啶、吗啉或哌嗪或者它们的N-单烷基-取代产物或N,N-二烷基-取代产物的基于胺的铵。在本发明中，磺酸基和羧基是以游离酸或者盐的形式存在，优选为碱金属、碱土金属、铵、烷基铵或者烷醇铵盐，特别是烷醇铵盐。优选铵盐的定义如上。
在优选的实施方式中，R1和/或R2（特别是R1和R2）各自在联苯基部分出现一次。在另一个优选的实施方式中，R1和/或R2（特别是R1和R2）是磺酸基、甲氧基、或者羟基，特别地是磺酸基。优选地，R10表示氢、CH3、COOH、COO-烷基、Cl、磺酸基（特别是SO3H）、未取代的芳基或者被氢、CH3、COOH、COO-烷基、Cl、或磺酸基（特别是SO3H）取代的芳基。R1-R9和R11的优选基团是氨基、羟基或磺酸基，特别是氨基或磺酸基，最优选是磺酸基。
化学式（1）的优选化合物如下：
化学式（1）更优选的化合物如下：
本发明还提供一种使用已知过程，例如重氮化和偶联步骤来制备化学式（1）的化合物的方法。通常来说，可以通过起始伯芳香二胺（例如二氨基-联苯化合物）的四氮化，并与另一伯芳香胺偶联来制备所述化合物，其中，取决于化学式（1）的化合物，也可以使用两种不同的伯胺。取决于所需的化学式（1）的化合物，所得反应产物再次重氮化或者四氮化，并与第三伯芳香胺偶联，继而可以进行重氮化并与第四化合物偶联以得到所需化合物。在偶联步骤中，也可以使用两种不同的伯胺。在非对称的化学式（1）的化合物的情况下，在制备过程中，保护氨基以控制偶联步骤可能是合适的。还可以从合适的偶氮化合物开始，将所述偶氮化合物与相应的含胺基化合物反应，来制备化学式（1）的化合物，以得到所需的染料。
例如，可以通过如下方法来合成上文所述下式的优选染料:
从合适的偶氮化合物，例如具有如下化学式的黄酸:
开始，对其进行重氮化，并与含氨基化合物，例如下式：
反应，以得到所需的偶氮染料。
偶氮染料以及使用重氮化和偶联步骤对其进行制备是已知的，并且对本领域技术人员是熟知的。
在另一个优选的实施方式中，通常首先制备重氮盐，然后进行偶联反应。在一个合适的实施方式中，将胺化合物溶解或者悬浮在盐酸或者硫酸水溶液中，并加入浓缩的亚硝酸钠水溶液。在0-10℃（优选为0-5℃）的温度进一步加入过量的2.5-3当量酸/当量胺化合物，以产生重氮盐。将所得到的酸性重氮盐加入到偶联组分的溶液中，优选为水溶液中。可以在对组分进行混合之后完成偶联反应。
另一个合适的过程从将胺化合物溶于水或者弱碱性溶液中开始，然后向该氨溶液加入计算量的亚硝酸钠溶液。将所得亚硝酸胺溶液搅拌入容器内的冰冷却的酸溶液中。也可以在0-10℃（优选为0-5℃）的温度将酸溶液或者冰冷却的酸溶液加入到亚硝酸胺溶液中。根据氨化合物的温度，甚至0-40℃也是可以的。
此外，还可以将不溶于水的胺化合物溶解在有机溶剂（例如，乙醇、丙酮、吡啶、乙酸或甲酸）中。在加入了酸之后，通过亚硝酸钠溶液以常规方式进行重氮化。也可以使用诸如硫酸亚硝酰盐、亚硝酰氯、亚硝酸烷基酯或者氮气之类的重氮化试剂来代替亚硝酸钠。此外，还可以在反应过程中加入乳化剂、分散剂或者表面活性剂。
制备过程不限于如上所述的方法，而是可以采用重氮化和偶联工艺领域已知的工艺或者文献中已知的工艺（例如，Klaus Hunger（编者），Industrial Dyes(工业染料),Wiley-VCH,Weinheim,2003,第19和28页）来进行制备。
在本发明的一个优选方法中，通过如下过程来得到化学式（1）的化合物，其中m和s优选都是1。该方法从如下化学式（2）的胺化合物
开始，对其进行四氮化，并与化学式（3）、（3a）、（3b）或（3c）的化合物
进行偶联，其中，在化学式（1）中，取代基位于芳环任意可能的位置。取决于所需的目标化合物，所得产物可以再次重氮化并与如下化学式（4）和/或（4a）的化合物偶联
以得到化学式（1）的化合物，前提是化学式（4）中的m是1，化学式（4a）中的s是1。
此外，还可以使化学式（3）、（3a）、（3b）或（3c）的化合物重氮化，之后使相应的重氮化化合物与化学式（2）的化合物偶联来得到本发明的化合物。所得化合物用作用于化学式（4）和/或（4a）的经重氮化的化合物的偶联组分。在此情况下，必须至少使R4和R6在芳环上出现多次，并且至少一个残基R4或R6是氨基。
还可以从具有胺基团的合适偶氮化合物开始，以得到本发明的偶氮染料。
化学式（2）的优选化合物如下：
所显示的取代基也可以位于芳环的其他位置。
化学式（3）或（3a）的优选化合物如下：
化学式（3b）或（3c）的优选化合物如下：
化学式（4）或（4a）的优选化合物如下：
可以通过常规方法从反应介质分离化学式（1）的染料，例如如果适当地位于减压和提升的温度下，用碱金属盐进行盐析，过滤并干燥来进行分离。取决于反应和/或分离条件，可以得到作为游离酸、盐或者混合盐的化学式（1）的染料，所述混合盐含有例如选自碱金属离子的一种或多种阳离子，如钠离子或铵离子或烷基铵离子（例如，单甲基-铵阳离子、二甲基-铵阳离子或者三甲基-铵阳离子或单乙基-铵阳离子、二乙基-铵阳离子或者三乙基-铵阳离子）或烷醇铵阳离子（例如，单-乙醇铵阳离子、二-乙醇铵阳离子或者三-乙醇铵阳离子）。染料可以从游离酸转变成盐或者混合盐，反之亦然，或者可以通过常规技术从一种盐转变成另一种盐。如果需要的话，还可以通过渗滤对染料进行进一步纯化，其中，从粗制阴离子染料中分离了不合乎希望的盐以及合成副产物。可以通过半渗透膜的方式从粗制染料溶液中去除不合乎希望的盐与合成副产物并部分去除水，所述半渗透膜的方式通过施加压力，得到含有染料且不含不合乎希望的盐与合成副产物的溶液，如果需要的话，以常规方式得到含有染料且不含不合乎希望的盐与合成副产物的固体材料。该过程属于现有技术，参见例如WO-A2007/057370所述。
可以以液态制剂（优选为水性液态制剂）或湿滤饼或者干燥的形式来利用化学式（1）的化合物。在后两种情况下，在制备溶液时，优选加入烷基胺。
根据本发明的一个更优选的实施方式，化学式（1）的化合物是以水性液态制剂的形式存在或者使用的，所述水性液态制剂包含至少一种烷基胺，它的一个、两个或者三个烷基基团可分别被一个或两个羟基和/或氨基取代和/或被一个或两个氧原子在醚官能团截断，以液态制剂的总重计，存在0.5-15重量%的烷基胺。优选这种烷基胺，它的一个、两个或者三个烷基基团可分别被一个或两个羟基取代和/或被一个或两个氧原子在醚官能团截断。特别优选单-烷醇胺、二-烷醇胺和三-烷醇胺。优选的烷基胺是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单甲基乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、氨基乙基乙醇胺。特别优选乙醇胺、特别是二乙醇胺和三乙醇胺以及乙氧基化的三乙醇胺和丙氧基化的三乙醇胺。
液态制剂中合适的添加剂可以是C1-C4-烷醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇或者叔丁醇；氨甲酰，例如N,N-二甲基甲酰胺或者N,N-二甲基乙酰胺；酮或者酮醇，例如丙酮、甲基乙基酮或者2-甲基-2-羟戊烷-4-酮；单亚烷基二醇、低聚亚烷基二醇或聚亚烷基二醇或者具有C2-C6-亚烷基单元的单硫代二醇、低聚硫代二醇或聚硫代二醇，例如乙二醇、1,2-或1,3-丙二醇、1,2-或1,4-丁二醇、己烷-1,6-二醇、二甘醇、三甘醇、双丙甘醇、硫二甘醇、聚乙二醇或聚丙二醇；其他多元醇，例如丙三醇或己烷-1,2,6-三醇；多元醇的C1-C4-烷基醚，例如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚（丁基二甘醇）或者三甘醇单甲醚或三甘醇单乙醚；多元醇的C1-C4-烷基酯、γ-丁内酯或者二甲亚砜。合适的增溶添加剂还有内酰胺例如ε-己内酰胺、吡咯烷-2-酮或者N-甲基吡咯烷-2-酮，环脲例如1,3-二甲基咪唑-2-酮或1,3-二甲基六氢嘧啶-2-酮，以及聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚硅氧烷或者各种单体的共聚物。还可以使用环氧乙烷或环氧丙烷的低聚体或者这些低聚体的衍生物。
化学式（1）的染料及其盐特别适合对有机材料、纤维或者含纤维材料进行染色和印花，尤其适合对含有木质纤维素材料、纤维素和/或聚酰胺的材料，优选对由天然或合成聚酰胺、纤维素、木质纤维素材料构成的材料或者诸如羊毛、皮革、织物或者纸张或板的基材进行染色和印花。材料可以是天然的木材和/或秸秆，经过机械加工和/或化学加工的木材和/或秸秆，特别是通过造纸业中常用的任意合适的制浆或精制技术，例如热机械制浆（TMP）、化学-机械制浆（CMP）、化学热机械制浆（CTMP）、碎木料制浆（GW）、碱性硫酸盐（牛皮纸）制浆、酸性亚硫酸盐制浆和/或半化学制浆生产的木材和/或秸秆。材料还可以含有回收纤维或纸浆或者由回收纤维或纸浆构成，特别是由废纸料制得。聚酰胺或木质纤维素材料可以是纤维或者非纤维的形式。纤维材料优选是天然木材或秸秆、经过机械加工和/或化学加工获得的木材和/或秸秆，例如通过热-机械制浆（TMP）、化学机械制浆（CMP）、化学热机械制浆（CTMP）、碎木料制浆（GW）、碱性硫酸盐（牛皮纸）制浆、酸性亚硫酸盐制浆和/或半化学制浆获得的木材和/或秸秆。纤维材料或纸浆还可以含有回收纤维或纸浆或者由回收纤维或纸浆构成，特别是由废纸料制得。在对纸浆进行染色之前或之后，所用纸浆除了纤维材料之外还可以含有，例如填料和/或化学助剂。在一个最优选的实施方式中，材料是纸或板。所得到的色泽可以是橙色至褐色，或者红色至褐色。此外，化学式（1）的染料及其盐适用于生产印刷墨水，特别是喷墨墨水并将这些墨水用于印刷材料，特别是有机或纤维材料，例如由天然或合成聚酰胺、纤维素构成的材料或者诸如羊毛、皮革、织物、纸或板之类的基材。优选地，化学式（1）的染料及其盐用于将纸张染色成橙色至褐色色泽，尤其是褐色色泽。
本发明还涉及一种对有机材料、纤维或者含纤维材料，特别是含木质纤维素材料、纤维素和/或聚酰胺的材料（优选为木质纤维素或者含纤维素材料）进行染色或印花的方法，在该方法中，材料与化学式（1）的化合物接触，所述化合物包含在液态制剂、湿滤饼中，或者该化合物是干燥的形式，如上文所述。优选地，材料与含化学式（1）的化合物的水性液态制剂接触。合适的材料与上文所述关于化学式（1）的染料的使用相同。材料可以是天然的木材和/或秸秆，经过机械加工和/或化学加工的木材和/或秸秆，特别是通过造纸业中常用的任意合适的制浆或精制技术，例如热机械制浆（TMP）、化学-机械制浆（CMP）、化学热机械制浆（CTMP）、碎木料制浆（GW）、碱性硫酸盐（牛皮纸）制浆、酸性亚硫酸盐制浆和/或半化学制浆生产的木材和/或秸秆。材料还可以含有回收纤维或纸浆或者由回收纤维或纸浆构成，特别是由废纸料制得。聚酰胺或木质纤维素材料可以是纤维或者非纤维的形式。纤维材料优选是天然木材或秸秆、经过机械加工和/或化学加工获得的木材和/或秸秆，例如通过热-机械制浆（TMP）、化学机械制浆（CMP）、化学热机械制浆（CTMP）、碎木料制浆（GW）、碱性硫酸盐（牛皮纸）制浆、酸性亚硫酸盐制浆和/或半化学制浆获得的木材和/或秸秆。纤维材料或纸浆还可以含有回收纤维或纸浆或者由回收纤维或纸浆构成，特别是由废纸料制得。在对纸浆进行染色之前或之后，所用纸浆除了纤维材料之外还可以含有，例如填料和/或化学助剂。可以在纸浆中对纸张进行染色。
本发明还涉及对纸和板进行染色的方法，在该方法中，纸浆或纸片或卷筒纸与上文所述的水性制剂或配方接触。优选地，在施胶压榨或者在涂料应用，优选在涂料着色中使所述纸片或卷筒纸与水性制剂接触。
以下实施例用于说明本发明，而非对其进行限制。
实施例
这些实施例显示了化学式（1）的染料和对照染料的合成，以及它们在用于染色纸张的水性制剂中的应用。根据下文所述测试方法确定所获得纸张的耐光性。在产物进行盐析的实施例的情况下，术语x%b.v.表示每g盐中反应混合物的x体积%。
染色方法：
在混合机中，将7重量份数化学漂白的松木亚硫酸盐纤维素和3重量份数化学漂白的桦木亚硫酸盐纤维素打浆成水。向该原料中加入1重量份数液态染料制剂。混合20分钟之后从中制造纸张。
根据EN ISO105-B02的耐光性测试：
使用颜色坚牢度测试-第B02部分：人造光的颜色坚牢度：氙弧灯试验（ISO105-B02:1994，包括修订1:1998），该测试是本领域技术人员常用的。耐光性定义为通过太阳光或者人造光的照射，纸张上的染色或印花的降解度。在本测试中，对经过染色并用氙弧耐晒牢度试验灯照射的纸张测定标准蓝色羊毛标度，其范围为1（最低耐光性）至8（最高耐光性）。蓝色羊毛标度由羊毛上的8种不同蓝色染料组成，耐光性从1逐渐增加到8。在风化测量仪（一种模拟雨水和日照的装置）中用氙弧耐晒牢度试验灯照射经染色的纸样品之后，通过比对蓝色羊毛标度来评价耐光性。
比较例1
根据WO-A2007/057370制备Direct Brown44（直接褐色44）
阶段1：
将28.12g间苯二胺和8.76g20重量%的盐酸加入344ml水中。加入含量为338g的冰。然后，引入15.04g亚硝酸钠，之后在<3℃的50分钟内逐滴加入78.86g的20重量%的盐酸。10分钟后，再加入1.73g间苯二胺，使用13g氢氧化钠水溶液（25重量%）将pH设定为3。此后在3℃搅拌1小时。
阶段2：
向34.6g磺胺酸的273.46g水溶液以及32.4g氢氧化钠的水溶液（25重量%）中加入279g冰和68.9g亚硝酸钠。在0-5℃将混合物与82.76g盐酸（20重量%）混合，之后搅拌30分钟。在20℃将所得产物与阶段1的产物混合，持续时间为90分钟。整个过程中，都使用氢氧化钠水溶液（25重量%）将pH维持在pH=5。在20℃保持3小时后，将所得混合物调节至pH=7.5，然后加热至55-60℃。使用盐酸（20重量%）将pH调节至pH=1，用抽气泵滤除固体并用水清洗，以得到约300g的Direct Brown44的湿滤饼，其固体含量为22重量%（干燥材料中钠含量<0.5重量%）。
生产Direct Brown44的液态制剂：
用5.25g二乙醇胺、3.44g氢氧化铵水溶液（25%NH3）、5g聚乙二醇（平均分子量：200）以及水，来溶解80.33g湿滤饼（对应20.0g干重），来形成100g液体染料。
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测定耐光性，结果为1（即最低的耐光性）。
比较例2
根据WO-A2007/057370制备Direct Yellow11（直接黄色11）
向1.5L水中加入1.10kg的5-硝基-邻-甲苯磺酸（83重量%，33.5mol）。然后以少量持续添加总重为278g的固体氢氧化锂（56纯重%）。加入67g二乙醇胺，混合物在50-60℃搅拌20小时，然后在58℃搅拌5小时。之后，加入1.7L水，并用冰醋酸将pH设定为9.0。用1.85kg脲溶解染料，对比之前所定义的标准样品，用水调节至最终色强度。得到7.26kg的产物，染料含量约为12重量%。
根据WO-A2007/057370混合Direct Brown44(D.Br.44)和Direct Yellow11(D.Y.11)，得到如下组成：
9.4%D.Br.44(干)
6.6%D.Y.11(干)
3.13%二乙醇胺
0.43%NH3
2.50%聚乙二醇200，以及
水；
从而形成100g液态染料。
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测定耐光性，结果为1（即最低的耐光性）。
实施例1
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和30.0g（86.99mmol）4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（9.0g），使pH=11.5。向该溶液中加入27mL（195.65mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。在30分钟内，在-5℃将所得溶液滴加到50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水以及100g冰的混合物中。在添加过程中，温度控制在10-15℃。重氮盐的悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在20分钟内，在恒定的pH=7.5（通过加入240mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐，所述3L烧杯含有35.4g（188.2mmol）2,4-二氨基-1-苯磺酸的400mL蒸馏水溶液（室温）。在室温与pH=8.7的条件下搅拌批料2小时。在2小时的搅拌过程中，使用190g氯化钠溶液（10%b.v.）盐析产物（1900mL），使用稀盐酸将pH降低到4，并对产物进行过滤分离以得到441g滤饼（86.95mmol阶段1的产物）。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到141.6g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例2
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和30.0g（86.99mmol）0,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（9.0g），使pH=11.5。向该溶液中加入27mL（195.65mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。然后在30分钟内，在-5℃下将所得溶液滴加入50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水和100g冰的混合物中。在滴加过程中，温度控制在10-15℃。重氮盐悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在15分钟内，在恒定的pH=8.0（通过加入80mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐，所述3L烧杯含有20.4g（188.2mmol）1,3-二氨基-苯的400mL蒸馏水溶液（室温，pH=10.6）。在室温与pH=8.7的条件下搅拌批料3小时。通过过滤分离产物，以得到164g滤饼（86.95mmol阶段1的产物）。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到71.1g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例3
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和30.0g（86.99mmol）4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（9.0g），使pH=11.5。向该溶液中加入27mL（195.65mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。然后在30分钟内，在-5℃下将所得溶液滴加入50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水和100g冰的混合物中。在滴加过程中，温度控制在10-15℃。来自阶段1的重氮盐悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在15分钟内，在恒定的pH=8.0（通过加入80mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐，所述3L烧杯含有20.4g（188.2mmol）1,3-二氨基-苯的400mL蒸馏水溶液（室温，pH=10.6）。在室温与pH=8.7的条件下搅拌批料3小时。通过过滤分离产物，以得到164g滤饼（86.95mmol）。
阶段2
在室温和pH<11时，在装有搅拌器的5L烧杯中使1000mL蒸馏水和60.2g（347.8mmol）邻-磺胺酸与18g LiOH混合。冰浴冷却并加入600g冰之后，在（悬浮液）pH<0.8和T=5℃时加入180mL（475mmol）盐酸（30%b.w.），随后加入300mL（434.78mmol）亚硝酸钠溶液（100g/L）。重氮盐的悬浮液在10℃搅拌45分钟。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐，得到3633.6g阶段2的重氮盐溶液。
偶联：
在20分钟内，在恒定的pH=8.0（通过加入40mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向1L烧杯中加入151.4g来自阶段2的重氮盐溶液，所述1L烧杯含有13.6g（7.2mmol）溶于200mL蒸馏水的阶段1产物滤饼（室温，pH=8.2）。批料在室温搅拌1.5小时，滤除少量残留物，在搅拌1小时的过程中，用100g氯化钠（溶液20%b.v.）盐析500mL滤出液，然后通过过滤分离以得到15.8g滤饼。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到10.1g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例4
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和30.0g（86.99mmol）4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（9.0g），使pH=11.5。向该溶液中加入27mL（195.65mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。然后在30分钟内，在-5℃下将所得溶液滴加入50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水和100g冰的混合物中。在滴加过程中，温度控制在10-15℃。重氮盐悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在20分钟内，在恒定的pH=7.5（通过加入240mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐，所述3L烧杯含有35.4g（188.2mmol）2,4-二氨基-1-苯磺酸的400mL蒸馏水溶液（室温）。在室温与pH=8.7的条件下搅拌批料2小时。在2小时的搅拌过程中，使用190g氯化钠溶液（10%b.v.）盐析产物，使用稀盐酸将pH降低到4。进行过滤分离以得到441g滤饼（86.95mmol阶段1的产物）。
阶段2
在装有搅拌器的1L烧杯中，在60-70℃混合550mL蒸馏水和16.1g（57.97mmol）4-[2-(4-氨基苯基)二氮烯基]-苯磺酸。加入氢氧化锂（4.2g），使pH=10-11。向该溶液中加入45mL（65.22mmol）亚硝酸钠溶液（100g/L）。然后在15分钟内，在40℃将所得溶液滴加入10mL盐酸（30%b.w.）与100mL蒸馏水的混合物中。在滴加过程中，温度控制在35℃。来自阶段2的重氮盐悬浮液在35℃搅拌2.5小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。得到789g重氮盐悬浮液。197.25g阶段2的重氮溶液含有14.5mmol重氮盐。
偶联：
在20分钟内，在室温和恒定的pH=7.5（通过加入35mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向1L烧杯中加入197.58g（14.5mmol）来自阶段2的重氮盐溶液，所述1L烧杯含有36.8g（7.24mmol）溶于250mL蒸馏水的阶段1产物滤饼，该滤饼用碳酸钠溶液溶解（室温，pH=7.5-8.5）。批料在室温搅拌1.5小时；在60℃搅拌0.5小时的过程中，通过加入55g氯化钠水溶液（10%b.v.）和27.5g氯化钾水溶液（5%b.v.）来盐析550mL批料溶液，在该过程中染料沉淀。通过过滤分离染料产物，以得到42.8g滤饼。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到14.4g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例5
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和30.0g（86.99mmol）4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（9.0g），使pH=11.5。向该溶液中加入27mL（195.65mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。然后在30分钟内，在-5℃下将所得溶液滴加入50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水和100g冰的混合物中。在滴加过程中，温度控制在10-15℃。重氮盐悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在20分钟内，在恒定的pH=7.5（通过加入240mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐，所述3L烧杯含有35.4g（188.2mmol）2,4-二氨基-1-苯磺酸的400mL蒸馏水溶液（室温）。在室温与pH=8.7的条件下搅拌批料2小时。在2小时的搅拌过程中，使用190g氯化钠溶液（10%b.v.）盐析产物（1900mL），使用稀盐酸将pH降低到4。进行过滤分离以得到441g滤饼（86.95mmol阶段1的产物）。
阶段2
在装有搅拌器的1L烧杯中，将300mL蒸馏水（40℃）和9.3g（29.1mmol）2-(4-氨基苯基)-6-甲基苯并噻唑磺酸与1.9g LiOH混合，使pH=11。加入25mL（36.23mmol）亚硝酸钠溶液（100g/L）。在40℃约5分钟内，将该混合物加入25mL盐酸（30%b.w.）和100mL蒸馏水的溶液中。反应混合物在35℃搅拌2小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐，然后过滤反应混合物，所得滤饼用100mL稀盐酸（3g30%HCl的300g溶液）清洗3次，得到150g蒸馏水中的28.2g滤饼。75g重氮盐溶液表示14.5mmol阶段2的重氮盐溶液。
偶联：
在5分钟内，在恒定的pH=7.5（通过加入20mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向1L烧杯中加入75g（14.5mmol）来自阶段2的重氮盐溶液，所述1L烧杯含有936.8g（7.24mmol）溶于250mL蒸馏水的阶段1产物滤饼，该滤饼用碳酸钠溶液溶解（室温，pH=7.5-8.5），并在40℃加热14分钟。批料在室温搅拌1.5小时。然后在40℃搅拌0.5小时的过程中，通过加入20g氯化钠水溶液（5%b.v.）来盐析400mL的溶液，在该过程中染料沉淀。通过过滤分离染料产物，以得到125.5g滤饼。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到24.2g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例6
阶段1
在装有搅拌器的1L烧杯中，在60-70℃混合200mL蒸馏水和6.72g（21.74mmol）2-[(4-氨基苯基)氨基]-5-硝基-苯磺酸。加入氢氧化锂（4.2g），使pH>11。在存在2g活性木炭的情况下对溶液进行过滤，得到239g溶液滤出液。向该溶液中加入20mL（28.98mmol）亚硝酸钠溶液（100g/L）。然后在10分钟内，在40℃将所得溶液滴加入10mL盐酸（30%b.w.）与100mL蒸馏水的混合物中。在滴加过程中，温度控制在35℃。重氮盐悬浮液在35℃搅拌2小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。在阶段1得到500mL重氮盐悬浮液。
偶联：
在30分钟内，并在50℃加热20分钟内，在恒定的pH=8.5（通过加入70mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制）向1L烧杯中加入500mL来自阶段1的重氮盐溶液，所述1L烧杯含有3.74g（10.87mmol）溶于140mL蒸馏水的4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸（室温），该二磺酸用碳酸钠溶液溶解（pH=6.5-7.0）。批料在室温搅拌1.5小时。然后在搅拌1小时的过程中，分别使用65g氯化钠和氯化钾（溶液10%b.v.）盐析650mL溶液。通过过滤分离产物，以得到15.5g滤饼。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到7g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例7
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和24.9g（72.46mmol）4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（7.4g），使pH=6。向该溶液中加入22mL（159.42mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。然后在30分钟内，在-5℃下将所得溶液滴加入50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水和100g冰的混合物中。在滴加过程中，温度控制在10-15℃。重氮盐悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。通过加入150mL乙酸钠溶液（20%b.w.）使pH从1增加到3.9。
偶联：
在20分钟内，在13℃下，向含有19.9g（144.93mmol）1-氨基-2-甲氧基-5-甲基苯（溶于150g丙酮，室温）的3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐溶液，使得pH下降到3.7。在12小时后，在pH=3.5的1.5L悬浮液中，仍然能检测到重氮盐。加入7.9g（56mmol）1-氨基-2-甲氧基-5-甲基苯（溶于50g丙酮），通过加入104mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制。在室温与pH=6.5的条件下搅拌批料2小时，同时产物部分沉淀。在加入30mL苛性钠（400g/L）之后，pH增加到12.5-12.8。反应混合物加热至80℃，并加入10g活性木炭，在80℃保持10分钟。在2小时的搅拌过程中，使用64mL盐酸（30%b.w.）盐析产物，使得pH下降到4。并通过过滤分离以得到245g滤饼（101.45mmol阶段1的产物）。
阶段2
在装有搅拌器的2L烧杯中，使700mL蒸馏水和98g阶段1的产物滤饼与18g苛性钠（200g/L）混合，导致pH>11。加入50mL（72.46mmol）亚硝酸钠溶液（100g/L）。在约30分钟内，将该混合物加入60mL盐酸（30%b.w.）、150mL蒸馏水以及50g冰的溶液中。温度从开始时的-5℃增加到添加结束时的15℃，pH=1.2。反应混合物搅拌2小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在20分钟内，在恒定的pH=7（通过加入280mL碳酸钠溶液（20%b.w.）进行控制），向3L烧杯中加入阶段2的重氮盐溶液，所述3L烧杯含有15.4g（101.45mmol）氰基亚氨基巴比妥酸，其用碳酸钠的400mL蒸馏水溶液溶解（pH=7）。在室温与pH=8.8的条件下搅拌批料2小时。通过过滤分离产物，以得到159g滤饼（217.39mmol阶段2的产物）。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到40g下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例8
阶段1
在室温下，在装有搅拌器的1L烧杯中混合600mL蒸馏水和30.0g（86.99mmol）4,4'-二氨基-[1,1'-联苯基]-2,2'-二磺酸。加入氢氧化锂（9.0g），使pH=11.5。向该溶液中加入27mL（195.65mmol）亚硝酸钠溶液（500g/L）。然后在30分钟内，在-5℃下将所得溶液滴加入50mL盐酸（30%b.w.）、50mL蒸馏水和100g冰的混合物中。在滴加过程中，温度控制在10-15℃。重氮盐悬浮液在10-15℃搅拌3小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐。
偶联：
在20分钟内，在恒定的pH=6.5（通过加入200mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向3L烧杯中加入来自阶段1的重氮盐，所述3L烧杯含有33.1g（191.3mmol）2-氨基-1-苯磺酸的400mL蒸馏水溶液（室温）。在室温与pH=8.7的条件下搅拌批料3小时。收集1726g溶液作为产物（86.95mmol阶段1产物）。
阶段2
在装有搅拌器的1L烧杯中，将575.4g阶段1产物的溶液（28.99mmol）冷却到10℃。在5-7℃加入33mL盐酸（30%b.w.）和50g冰之后，在5分钟内加入55mL（79.7mmol）亚硝酸钠溶液（100g/L）。重氮盐的悬浮液在15℃搅拌2小时。通过加入氨基磺酸去除过量亚硝酸盐，得到743g阶段2的重氮盐溶液。
偶联：
在25分钟内，在恒定的pH=7.5（通过加入48mL碳酸钠溶液（20%b.v.）进行控制），向1L烧杯中加入阶段2的重氮盐溶液，所述1L烧杯含有12.36g（43.5mmol）1-(4-磺苯基)-3-羧基-5-吡唑啉酮，其用碳酸钠的160mL蒸馏水溶液溶解（pH=6.5）。在室温与pH=8.8的条件下搅拌批料2小时。在搅拌0.5小时的过程中，使用120g氯化钠溶液（20%b.v.）和30g氯化钾溶液（5%b.v.）盐析产物，在该过程中，染料沉淀。通过过滤分离染料，以得到36.1g滤饼（217.39mmol阶段2的产物）。湿滤饼在60℃真空干燥，以得到23.4g的下式的产物：
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例9：液体制剂
以液体制剂来制备与实施例8中制备的固体形式相同的染料。为此，进行实施例8的过程，不同之处在于进行的阶段2的偶联如下：
在25分钟内，在恒定的pH=7.5（通过加入14g三乙醇胺进行控制），向1L烧杯中加入371.5g（14.5mmol）阶段2的重氮盐溶液，所述1L烧杯含有12.36g（43.5mmol）1-(4-磺苯基)-3-羧基-5-吡唑啉酮，其用碳酸钠的160mL蒸馏水溶液溶解（pH=6.5）。反应混合物在15-20℃搅拌1小时，将pH调节到8。溶液用滤纸（Blauband）过滤。在使得染料溶液在脱盐室中脱盐直至钠含量显示为0.1%之后，再次将pH调节到7.5，以得到易用的染料溶液。
使用上文所述染色方法来制造纸张。
根据EN ISO105-B02测得的耐光性结果为3。
实施例和比较例中所得的所有纸张都展现出褐色色泽。
实施例显示本发明的染料为纸张提供比由已知染料混合物生产的纸张更高的耐光性。
Claims (19)
1.一种下式(1)的化合物：
式中：
R1、R2相互独立地表示氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、氨基或磺酸基；以及R1和/或R2是磺酸基；
C、D相互独立地表示如下结构：
R3和R5相互独立地表示氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、氨基或磺酸基；
R4、R6相互独立地表示氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、氨基、或磺酸基；
m、n、r相互独立地是0或1，s是1；
A、B相互独立地表示如下结构：
式中，R8和R9相互独立地表示氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、磺酸基或氨基；
或r和n是1，s和m是0，和
A、B相互独立地表示如下结构：
其中R10表示氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、磺酸基、羧基、氨基或羟基。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，SO3M表示磺酸基，M是阳离子。
3.如权利要求2所述的化合物，其特征在于，M是氢、碱金属、碱土金属、铵或者单取代的铵、二取代的铵、三取代的铵或者四取代的铵。
4.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，M是单-C1-5-烷基-铵、二-C1-5-烷基-铵、三-C1-5-烷基-铵、四-C1-5-烷基-铵、单-C1-5-羟烷基-铵、二-C1-5-羟烷基-铵、三-C1-5-羟烷基-铵、四-C1-5-羟烷基-铵或者苯基三-C1-5-羟烷基铵。
5.如权利要求1所述的化合物，其具有以下结构：
6.如权利要求1所述的化合物，其具有以下结构：
7.如权利要求1所述的化合物，其具有以下结构：
8.如权利要求1所述的化合物，其具有以下结构：
9.一种化合物，其具有以下结构：
10.一种化合物，其具有以下结构：
11.一种制备如权利要求1所述的化学式(1)的化合物的方法，该方法包括对如下化学式(2)的化合物
进行四氮化，对所得产物与如下化学式(3)、(3a)、(3d)的化合物
进行偶联，并任选地再次重氮化，与如下化学式(4)或(4a)的化合物反应：
前提是化学式(4)或(4a)中的m、n、r和s如权利要求1中所定义，以得到化学式(1)的化合物。
12.如权利要求1-10中任一项所述的化学式(1)的化合物在对材料进行染色或印花中的用途。
13.如权利要求12所述的用途，其特征在于，所使用的材料含有纤维素和/或聚酰胺。
14.如权利要求13所述的用途，其特征在于，所使用的材料含有纤维素。
15.如权利要求12-14中任一项所述的用途，其特征在于，所使用的材料是纸或者板。
16.如权利要求12-14中任一项所述的用途，其特征在于，所使用的材料是含纤维材料或者纤维材料。
17.一种对材料进行染色或印花的方法，其特征在于，使材料与权利要求1-10中任一项所述的化学式(1)的化合物接触或者与根据权利要求11制备的化合物接触。
18.一种产品，它可通过权利要求17所述的方法获得。
19.如权利要求18所述的产品，其特征在于，所述产品是纸。
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