CN104629401A - 一种双偶氮分散染料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不合致癌诱变中间体的双偶氮分散染料及其制备方法和用途。所述的双偶氮分散染料如下结构所示：其中：R1、R2、R3、R4、R5分别为H、甲基、乙基、烷氧基、溴、氯、碘、丙基、异丙基、叔丁基、氨基、磺酸基或者氰基中的一种或者多种。通过如下方法制得：将3，3-二氨基二苯砜或4，4-二氨基二苯砜溶解于盐酸的水溶液中，滴加亚硝酸盐溶液进行重氮化，再与苯基吡啶酮类偶合组分在弱碱性条件下进行偶合。本发明制备得到的双偶氮分散染料用于涤纶及涤棉混纺织物的染色，具有良好的应用性能。
Description
技术领域
本发明属于染料领域。具体涉及一种双偶氮分散染料及其制备方法，以及这类分散染料在涤纶及涤棉混纺布上染色方面的应用。
技术背景
分散染料是一种水溶性很低、疏水性较强的非离子型染料，主要用于涤纶及其混纺织物的染色。分散染料按分子结构可分为偶氮型、蒽醌型和杂环型。近年来，由于杂环类分散染料色光鲜艳、发色强度高、牢度性能好，具有较好的深色效应和较高的摩尔消光系数，并有良好的染色性能，使得其成为染料化学界研究较多的一个领域。吡啶酮作为染料的偶合组分是从上个世纪七十年代末开始的，常用作分散染料，酸性染料，活性染料的偶合组分，而且大多以黄橙色调为主。其中在生产初期是以4-氨基偶氮苯和邻氨基苯甲醚为重氮盐组分居多，代表有分散黄7，分散黄23，分散黄56，分散橙149，分散红151，分散蓝1等。
德国政府于1999年8月4日在1994年7月15日发布的《食品与日用消费品法》第二修正案基础上，发布了第6修正案，正式将4-氨基偶氮苯和邻氨基苯甲醚纳入致癌芳胺，共22种。对印染纺织品及服装的最大限定值为30mg/kg，对染料最大限定值为150mg/kg。欧盟于1999年2月17日发布1999/178/EC指令，关于Eco-Label(生态标签)的生态纺织品标准，共有22个致癌芳胺。2002年5月15日发布2002/371/EC关于Eco-Label的生态纺织品新标准，共有22个致癌芳胺，都包括4-氨基偶氮苯。并指出，要减少整个纺织品生产链中关键加工工序(如印染加工)对水环境的污染。而一旦采用4-氨基偶氮苯生产偶氮染料，对操作人员和环境肯定是有影响的。德国规定的禁用分散染料中，分散黄23，分散黄56都包括其中。染料工作者开始寻找其替代品，到目前为止已有若干商品化品种，如C1分散黄 103、114、119、126及165等。这类染料的缺点是在不同pH条件下会发生酸碱变色，从而影响其应用性能。中国申请号为200710068063.0提供了一种单偶氮分散染料的制备方法，该方法也存在酸碱性不足的问题。公开号为CN103881412A提供了一种长链醚类的吡啶酮单偶氮分散染料，其染色的pH为3～9。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
(1)针对4-氨基偶氮苯和邻氨基苯甲醚的致癌性，提供一种重氮部分为4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜的双偶氮吡啶酮分散染料及其制备方法。
(2)针对现有商品化的单偶氮吡啶酮分散染料在不同pH条件下会发生酸碱变色，本发明制备的双偶氮分散染料有着优异的耐酸碱性能。
本发明的技术方案如下：一种双偶氮分散染料，结构式如(I)所示：
其中：
R1、R2、R3、R4、R5分别为H、甲基、乙基、烷氧基、溴、氯、碘、丙基、异丙基、叔丁基、氨基、磺酸基或者氰基中的一种或者多种。合成过程为：
其特征在于包括以下步骤：
(1)苯基吡啶酮(II)的合成按已知方法，具体为：将乙酰乙酰苯胺衍生物投入到无水乙醇溶液中，升温溶解，加入氰乙酸乙酯和无水碳酸钠，升温至回流，薄层色谱监控反应，加蒸馏水，减压蒸去无水乙醇，用盐酸调至酸性，过滤水洗得偶合组分化合物苯基类吡啶酮(II)。
(2)将4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜加入到盐酸水溶液中，降温至0℃以下，将亚硝酸钠溶液缓慢滴加到4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜的盐酸溶液中，控制温度在5℃以下，所述的盐酸溶液中的盐酸，4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜，亚硝酸钠摩尔比为5～7∶1∶2.0～2.1，重氮反应完全后得(III)的重氮液。
(3)在搅拌状态下，将偶合组分苯基类吡啶酮(II)加入到蒸馏水中，降温至5～10℃，加入浓氨水及固体氯化铵，搅拌至澄清溶液，所述溶液中的浓氨水，偶合组分苯基吡啶酮，水，氯化铵的摩尔比为4∶1∶250～300∶10，得到pH＝10(II)的偶合液。
(4)将上述的(III)重氮液滴加到偶合液中，滴加温度控制在5～10℃，滴加完 毕，室温下搅拌1.5小时，抽滤，水洗得双偶氮分散染料(I)。
重氮盐制备时所述的盐酸浓度为10～15％。
偶合液制备时浓氨水浓度为25～30％。
所述4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜与偶合组分苯基吡啶酮的加入摩尔比为1∶2.0～2.5。
本发明的分散染料可以用作涤纶和涤棉混纺织物的染色。
具体实施方式
以下具体实施例用来进一步说明本发明。
合成实施例
实施例1
偶合组份1-N-苯基-4-甲基-3-氰基-6-羟基-2-吡啶酮的合成，合成过程如下：
往50mL的三口烧瓶中依次投入(0.03mol)乙酰乙酰苯胺，(0.035mol)氰基乙酸乙酯，(0.0024mol)无水碳酸钠，25mL无水乙醇，搅拌溶解，升温至回流，保持回流状态24小时，TLC监控反应，反应完毕，加入50mL蒸馏水，减压蒸去乙醇，加入150mL蒸馏水，滤去不溶油状物，滤液用10％盐酸调pH＜1，过滤，用30mL氯仿洗涤滤饼，用水洗至中性，干燥得到产物(II-1)。产率为78.8％，熔点为285.3～287℃。
结构分析如下
核磁：1H-NMR(500MHz，D2O)δppm：2.20(s，3H，Py-CH3)，5.63(s，1H，Py-H)，7.11～7.46(m，5H，Ar-H)
红外：IR(KBr)v(cm-1)：1653(C＝O)2218cm-1(CN)
实施例2
偶合组份1-N-对氯苯基-4-甲基-3-氰基-6-羟基-2-吡啶酮的合成，合成过程如下：
往50mL的三口烧瓶中依次投入(0.03mol)乙酰乙酰对氯苯胺，(0.035mol)氰基乙酸乙酯，(0.0024mol)无水碳酸钠，25mL无水乙醇，搅拌溶解，升温至回流，保持回流状态24小时，TLC监控反应，反应完毕，加入50mL蒸馏水，减压蒸去乙醇，加入150mL蒸馏水，滤去不溶油状物，滤液用10％盐酸调pH＜1，过滤，用30mL氯仿洗涤滤饼，用水洗至中性，干燥得到产物(II-2)。产率为64.4％，熔点为287～288.9℃。
结构分析如下
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实施例3
5，5’-磺酰基(4，1-亚苯基)双(二氮烯-2，1-二基)双(6-羟基-4-甲基-2-氧代-1-苯基-1，2-二氢吡啶-3-腈)(I-1)的合成
(1)重氮液的制备：100mL的三口烧瓶中，投入4，4-二氨基二苯砜0.6克，去离子水6mL，10％的盐酸6mL，搅拌溶解，冰浴下冷却至0～5℃，滴加35％的NaNO2溶液1.0克，整个反应过程保持在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，过量的NaNO2用氨基磺酸破坏。
(2)偶合液的制备：称取1.14克1-N-苯基-6-羟基-4-甲基-3-氰基-2-吡啶酮(II-1)于250mL三口烧瓶中，依次加入150mL蒸馏水，2mL浓氨水，7.7克氯化铵固体，搅拌至溶液澄清透明，降温至0～5℃，备用。
(3)分散染料的制备：把上述制备好的重氮液缓慢滴加到偶合液中，滴加过程温度控制在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，升温至室温，继续搅拌2小时，用润圈法检测直至重氮盐反应完全，用浓盐酸调至酸性，过滤，滤饼用热水洗涤至中性。100℃下干燥10个小时。得粗品(I-1)1.67克，产率为95.5％，熔点＞300℃。
结构分析如下
核磁：1H-MNR(500MHz，氘代DMSO)δppm：2.56(s，6HPy-CH3)，7.06～7.94(m，18H，Ar-H)，14.38(s，2H，OH)
红外：IR(KBr)v(cm-1)：1687，1640(C＝O)1148(S＝O)2222(CN)
实施例4
5，5’-磺酰基(4，1-亚苯基)双(二氮烯-2，1-二基)双(1-(4-氯苯基)6-羟基 -4-甲基-1-2-氧代-1，2-二氢吡啶-3-腈)(I-2)的合成
(1)重氮液的制备：100mL的三口烧瓶中，投入4，4-二氨基二苯砜0.6克，去离子水6mL，10％的盐酸6mL，搅拌溶解，冰浴下冷却至0～5℃，滴加35％的NaNO2溶液1.0克，整个反应过程保持在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，过量的NaNO2用氨基磺酸破坏。
(2)偶合液的制备：称取1.31克1-N-对氯苯基-6-羟基-4-甲基-3-氰基-2-吡啶酮(II-2)于250mL三口烧瓶中，依次加入150mL蒸馏水，2mL浓氨水，7.7克氯化铵固体，搅拌至溶液澄清透明，降温至0～5℃，备用。
(3)分散染料的制备：把上述制备好的重氮液缓慢滴加到偶合液中，滴加过程温度控制在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，升温至室温，继续搅拌2小时，用润圈法检测直至重氮盐反应完全，用浓盐酸调至酸性，过滤，滤饼用热水洗涤至中性。100℃下干燥10个小时。得粗品(I-2)1.80克，产率为94％，熔点＞300℃。
结构分析如下
核磁：1H-MNR(500MHz，氘代DMSO)δppm：2.57(s，6H，Py-CH3)，6.94～7.98(m，16H，Ar-H)，14.34(s，2H，OH)
红外：IR(KBr)(cm-1)v：1691，1641(C＝O)1145(S＝O)2222(CN)
实施例5
5，5’-磺酰基(4，1-亚苯基)双(二氮烯-2，1-二基)双(6-羟基-4-甲基-2-氧代-1-邻甲苯基-1，2-二氢吡啶-3-腈)(I-3)的合成
(1)重氮液的制备：100mL的三口烧瓶中，投入4，4-二氨基二苯砜0.6克，去离子水6mL，10％的盐酸6mL，搅拌溶解，冰浴下冷却至0～5℃，滴加35％的NaNO2 溶液1.0克，整个反应过程保持在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，过量的NaNO2用氨基磺酸破坏。
(2)偶合液的制备：称取1.21克1-N-邻甲苯基-6-羟基-4-甲基-3-氰基-2-吡啶酮于250mL三口烧瓶中，依次加入150mL蒸馏水，2mL浓氨水，7.7克氯化铵固体，搅拌至溶液澄清透明，降温至0～5℃，备用。
(3)分散染料的制备：把上述制备好的重氮液缓慢滴加到偶合液中，滴加过程温度控制在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，升温至室温，继续搅拌2小时，用润圈法检测直至重氮盐反应完全，用浓盐酸调至酸性，过滤，滤饼用热水洗涤至中性。100℃下干燥10个小时。得粗品(I-3)1.70克，产率为93.6％，熔点＞300℃。
结构分析如下
核磁：1H-MNR(500MHz，氘代DMSO)δppm：2.59(s，6H，Py-CH3)，6.96～7.69(m，16H，Ar-H)，14.33(s，2H，OH)，1.95(s，6H，Ar-CH3)
红外：IR(KBr)v(cm-1)：1681，1633(C＝O)1148(S＝O)2224(CN)
实施例6
5，5’-磺酰基(4，1-亚苯基)双(二氮烯-2，1-二基)双(6-羟基-4-甲基-2-氧代-1-对甲氧苯基-1，2-二氢吡啶-3-腈)(I-4)的合成
(1)重氮液的制备：100mL的三口烧瓶中，投入4，4-二氨基二苯砜0.6克，去离子水6mL，10％的盐酸6mL，搅拌溶解，冰浴下冷却至0～5℃，滴加35％的NaNO2溶液1.0克，整个反应过程保持在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，过量的NaNO2用氨基磺酸破坏。
(2)偶合液的制备：称取1.29克1-N-对甲氧苯基-6-羟基-4-甲基-3-氰基-2-吡啶 酮于250mL三口烧瓶中，依次加入150mL蒸馏水，2mL浓氨水，7.7克氯化铵固体，搅拌至溶液澄清透明，降温至0～5℃，备用。
(3)分散染料的制备：把上述制备好的重氮液缓慢滴加到偶合液中，滴加过程温度控制在0～5℃，滴加完毕，搅拌一个小时，升温至室温，继续搅拌2小时，用润圈法检测直至重氮盐反应完全，用浓盐酸调至酸性，过滤，滤饼用热水洗涤至中性。100℃下干燥10个小时。得粗品(I-4)1.80克，产率为94.8％，熔点＞300℃。
结构分析如下
核磁：1H-MNR(500MHz，氘代DMSO)δppm：2.56(s，6H，Py-CH3)，6.93～7.94(m，16H，Ar-H)，14.35(s，2H，OH)，3.77(s，6H，Ar-OCH3)
红外：IR(KBr)v(cm-1)：1687，1638(C＝O)1149(S＝O)2223(CN)
实施例7
以上述合成的系列分散染料(I)经砂磨处理后，按照传统分散染料染的色工艺对涤纶及涤棉混纺织物进行染色后呈鲜艳的嫩黄色，对染后的涤纶及涤纶混纺织布按GB/T3921-2008、GB/T3920-2008和GB/T-5718-1997分别测试其水洗/汗渍牢度、摩擦牢度和晒牢度，得到各项牢度指标如下表所示。
表1实施例中多项牢度指标
从表1可以看出，偶合组分苯环上有吸电子取代基团(如-Cl)的各项染色性能指标均优于苯环上有推电子基团(如-CH3)的各项染色性能指标。
虽然已经用优选实施例详述了本发明，然而其并非用于限定本发明。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可以做出各种修改与变更。因此本发明的保护范围应当视为所附的权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种双偶氮分散染料，其特征在于：所述的双偶氮分散染料通式如(I)所示：
其中：
R1、R2、R3、R4、R5分别为H、甲基、乙基、烷氧基、溴、氯、碘、丙基、异丙基、叔丁基、氨基、磺酸基或者氰基中的一种或者多种。
2.一种如权利要求1中双偶氮分散染料(I)的制备方法，其过程为：
其特征在于，包括以下步骤：
(1)苯基吡啶酮(II)的合成按已知方法，具体为：将乙酰乙酰苯胺衍生物投入到无水乙醇溶液中，升温溶解，加入氰乙酸乙酯和无水碳酸钠，升温至回流，薄层色谱监控反应，加蒸馏水，减压蒸去无水乙醇，用盐酸调至酸性，过滤水洗得偶合组分苯基类吡啶酮(II)；
(2)将4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜加入到盐酸水溶液中，降温至0℃以下，将亚硝酸钠溶液缓慢滴加到4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜的盐酸溶液中，控制温度在5℃以下，所述的盐酸溶液中的盐酸，4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜，亚硝酸钠摩尔比为5～7∶1∶2.0～2.1，重氮反应完全后得(III)的重氮液；
(3)在搅拌状态下，将偶合组分苯基类吡啶酮(II)加入到蒸馏水中，降温至5～10℃，加入浓氨水及固体氯化铵，搅拌至澄清溶液，所述溶液中的浓氨水，苯基类吡啶酮，水，氯化铵的摩尔比为4∶1∶250～300∶10，得到pH＝10的偶合液；
(4)将上述(III)的重氮液滴加到偶合液中，滴加温度控制在5～10℃，滴加完毕，室温下搅拌1.5小时，抽滤，水洗得双偶氮分散染料(I)。
3.根据权利要求2中所述双偶氮分散染料的制备方法，其特征在于：所述的盐酸浓度为10～15％，浓氨水浓度为25～30％，亚硝酸钠溶液的浓度为35～40％。
4.根据权利要求2中所述双偶氮分散染料的制备方法，其特征在于：所述的4，4-二氨基二苯砜或3，3-二氨基二苯砜与偶合组分苯基吡啶酮的加入摩尔比为1∶2.0～2.5。
5.根据权利要求2中所述双偶氮分散染料的制备方法，其特征在于：所述的乙酰乙酰苯胺衍生物，无水乙醇，氰乙酸乙酯，无水碳酸钠的摩尔比为1∶40～50∶1.1～1.5∶0.8～1。
6.一种如权利要求1中所述的双偶氮分散染料在涤纶及涤棉混纺织物上的染色应用。
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