DE102006011270A1 - New perylene bisimide radical anion as salt, useful e.g. as a dye in magnetic materials and electronic building elements, as materials for magnetic or electro magnetic shieldings, as magnetic materials for signal recorders - Google Patents
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- C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
- C08K5/175—Amines; Quaternary ammonium compounds containing COOH-groups; Esters or salts thereof
Abstract
Description
Stand der Technikwas standing of the technique
Organische Magnete sind seit einigen Jahren bekannt. Die Darstellung solcher Materialien ist aber verhältnismäßig aufwendig. Einfacher präparativ zugängliche Materialien wären von besonderem Interesse.organic Magnets have been known for several years. The representation of such But materials is relatively expensive. Easier preparative accessible Materials would be of special interest.
Perylenfarbstoffe (1), Perylen-3,4:9,10-tetracarbonsäurebisimide, sind wegen ihren ungewöhnlich guten Eigenschaften geschätzte Pigmente und Fluoreszenzfarbstoffe [1][2][3][4][5][6]. Neben ihrer ungewöhnlich hohen Lichtechtheit ist auch ihre besondere thermische Stabilität hervorzuheben – so ist ihre Beständigkeit bis zu 550°C beschrieben worden [7]. Die Beständigkeit der Farbstoffe gegenüber Säuren ist ebenfalls ausgesprochen hoch – so können die Farbstoffe unbeschadet in konz. Schwefelsäure gelöst und beim Verdünnen der Säure zurückerhalten werden [8]; ein weiterer Beleg für die Beständigkeit ist die technische Verseifung des Perylenbisimids 1 (R = H), für die konz. Schwefelsäure bei 220°C benötigt wird – andere Säuren sind unwirksam [1]. Sie sind daher ideale Materialien für komplexe Anwendungen. Bisher lag allerdings die Anwendung der Substanzen ganz überwiegend auf dem Farbstoff-Gebiet [9]. Ihr ausgedehntes Elektronensystem sollte aber noch weitere Möglichkeiten eröffnen.perylene (1), perylene-3,4: 9,10-tetracarboxylic bisimides are known for their unusual good qualities appreciated Pigments and fluorescent dyes [1] [2] [3] [4] [5] [6]. Next to her unusually high Lightfastness is also their special thermal stability to emphasize - such is their consistency up to 550 ° C been described. The durability of the dyes acids is also extremely high - so the dyes can be unscathed in conc. sulfuric acid solved and when diluting the acid get back become [8]; another proof for the durability is the technical saponification of perylene bisimide 1 (R = H), for the conc. sulfuric acid at 220 ° C needed will - others acids are ineffective [1]. They are therefore ideal materials for complex Applications. So far, however, was the application of the substances quite predominantly in the dye area [9]. Your extended electron system but should be more options open.
Zunächst waren die Perylenfarbstoffe 1 kurz nach ihrer Entdeckung als Küpenfarbstoffe eingesetzt worden. Gegenüber ihrer Verwendung als Pigmente hat diese Anwendung aber eine untergeordnete Bedeutung erlangt. Dies liegt u.a. daran, dass ihre Stabilität gegenüber Basen nicht so ausgeprägt, wie ihre Beständigkeit gegenüber Säuren ist, so dass eine Küpenfärberei, für die ein stark basisches Medium bevorzugt wird, mit diesen Farbstoffen diffizil ist. Andererseits sind in vorangegangenen Arbeiten γ-Hydroxylakyl-Substituenten als hydrolysestabilisiernde Strukturen für Perylenbisimide entwickelt worden [10][11][12][13]. Es ist zu fragen, in wieweit sich eine solche Struktur auf die Verküpung der Perylenfarbstoffe auswirkt.At first were the perylene dyes 1 shortly after their discovery as vat dyes been used. Across from However, this application has a subordinate use of them as pigments Gained importance. This is u.a. Remember that their stability against bases not so pronounced like their consistency across from acids is, so a vat dyeing, for the a strongly basic medium is preferred with these dyes is difficult. On the other hand, in previous work γ-hydroxylakyl substituents as hydrolysis stabilizing structures for perylene bisimides developed been [10] [11] [12] [13]. It is to ask to what extent a such structure on the vatting the perylene dyes.
Aufgabenstellungtask
Die Aufgabenstellung bestand darin, Perylenderivate mit besonderen magnetischen und optischen Eigenschaften zu entwickeln.The Task was to Perylenderivate with special magnetic and to develop optical properties.
Beschreibungdescription
Wir
haben das Perylenbisimid 2a mit einem γ-Hydroxyalkyl-Substituenten
in stark alkalischer Lösung (NaOH)
mit Hydoxyaceton analog zu Ref. [14] reduzierend behandelt – die Umsetzung
gelang erstaunlich glatt zu einem stark farbigen Material. Dieses
wurde dann in Anlehnung an Ref. [15] mit Tetrabutylammoniumbromid gefällt. Hierbei
wurde ein dunkel blaurotes Material erhalten, das unter Schutzgas
unbegrenzt haltbar ist und mit dem unerwarteterweise sogar einfache
Operationen an der Luft ausgeführt
werden können
Eine spezielle Verpackung der Verbindung 3a mit einem entsprechenden
Gegen-Kation, insbesondere ihr Tetrabutylammoniumsalz, und unter
Verwendung von Schutzgas würde
es somit erlauben, das betreffende Material beliebig zu lagern und
zu vertreiben und auch portionsweise für die verschiedenen Anwendungen
einzusetzen. Es handelt sich bei dieser Verbindung (3a) aber überraschenderweise
nicht, wie man in Analogie zu Indigo erwarten könnte, um ein Dianion der reduzierten
Form, sondern um das Radikalanion 3a; siehe
Den
augenscheinlichsten Beleg für
die Radikalanionen-Struktur liefert aber der Vergleich des UV/Vis-Spektrums der Substanz
mit den ähnlichen
Spektren von elektrochemisch erzeugten Perylenbisimid-Radikalanionen; siehe
Die
dunklen Kristalle von 3 bilden tiefblaue, bei Ausschluss von Sauerstoff
stabile Lösungen,
deren Farbe aber nicht durch die längstwellige Lichtabsorption
hervorgerufen wird, weil diese weit bis in den NIR-Bereich verschoben
ist; siehe
2b mit längeren Seitenketten lässt sich erfindungsgemäß analog zu 2a zu 3b reduzieren, dessen UV/Vis-Spektren mit denen von 3a praktisch deckungsgleich sind. Die Substanz zeigt aber ein anderes Lösungsverhalten als 3a. Die Lösungen von 3 oxydieren unter der Einwirkung von Luftsauerstoff langsam wieder zu den Ausgangsmaterialien; die Reduktion ist komplett reversibel, da praktisch keine Nebenprodukte gebildet werden (DC-Vergleich).2 B with longer ones Leaves side chains according to the invention analog to reduce 2a to 3b, its UV / Vis spectra with those of 3a practically are congruent. The substance shows a different solution behavior as 3a. The solutions of 3 slowly oxidize under the action of atmospheric oxygen back to the starting materials; the reduction is completely reversible, since virtually no by-products are formed (DC comparison).
Wir haben gemäß der vorliegenden Erfindung auch einfache Perylenfarbstoffe unter diesen Bedingungen reduziert, aber wegen deren nennenswerten Alkalilabilität das Natriumhydroxyd gegen die nichtionische Base DBU ausgetauscht. So erhält man aus dem N,N'-(1-Hexylheptyl)perylen-3,4:9,10-tetracarbonsäurebisanhydrid [20], das durch die sec-Alkylgruppen leichtlöslich ist [21], das Radikalanion 4, das ein zu 3 völlig analoges UV/Vis-Spektrum ergibt. Die Substanz ist allerdings außerordentlich oxydationsempfindlich. Spuren von Sauerstoff oder anderen Oxydationsmittel in Schutzgasen oder Reagenzien zerstören das Radikalion 4 schnell; dies erfordert in der Praxis, insbesondere auch wegen des hohen Molekulargewichts besondere Schutzmaßnahmen für die Handhabung der Substanz. Diese Ergebnisse bestätigen den besonderen Vorteil der Substituenten mit γ-Hydroxygruppen.We have according to the present Invention also simple perylene dyes under these conditions reduced, but because of their appreciable alkalinity the sodium hydroxide exchanged for the nonionic base DBU. How to get out N, N '- (1-hexylheptyl) perylene-3,4: 9,10-tetracarboxylic bisanhydride [20], which is easily soluble by the sec-alkyl groups [21], the radical anion 4, the one to 3 completely analog UV / Vis spectrum results. The substance, however, is extraordinary sensitive to oxidation. Traces of oxygen or other oxidizing agents in shielding gases or reagents, the radical 4 rapidly breaks down; this requires in practice, especially because of the high Molecular weight special protective measures for the handling of the substance. These results confirm the particular advantage of the substituents with γ-hydroxy groups.
Wir
haben das feste, pulverförmige
Material 3a mit einem Permanentmagneten behandelt, siehe
Magnetische, organische Materialien sind für viele Bereiche der Technik von Interesse. So zunächst elektronische Anwendungen in Überträgern, magnetischen Filtern und Resonatoren zu nennen. Die niedrigen Leitfähigleiten der organischen Materialien macht diese insbesondere für sehr hohe Frequenzen interessant, da dadurch keine Probleme durch die Entstehung von Wirbelströmen zu erwarten stehen. Magnetische Materialien sind auch für die Signalaufzeichnung von Bedeutung. Rein organischen Substanzen kann wegen ihrer problemlosen Entsorgbarkeit künftig eine besondere Bedeutung zukommen, so besteht beispielsweise 3a nur aus Kohlenstoff, Wasserstoff Sauerstoff und Stickstoff. Darüber hinaus ist als Vorteil ihre geringe Dichte zu nennen.magnetic, organic materials are for many areas of technology of interest. So first electronic applications in transmitters, magnetic To name filters and resonators. The low conductivity ladder Of the organic materials makes this particular for very high Frequencies interesting, because no problems by the emergence of eddy currents to be expected. Magnetic materials are also for signal recording significant. Purely organic substances can because of their problem-free Disposability in the future have special significance, for example 3a only from carbon, hydrogen oxygen and nitrogen. Furthermore is an advantage to call their low density.
Experimenteller Teilexperimental part
2,9-Bis-(2-hydroxymethyl-2-propylpentyl)anthra[2,1,9-def;6,5,10-d'e'f']diisochinolin-1,3,8,10-tetraon-radikalanion-tetrabutylammoniumsalz (3a): 2,9-Bis-(2-hydroxymethyl-2-propylpentyl)anthra[2,1,9-def;6,5,10-d'e'f']diisochinolin-1,3,8,10-tetraon 2a (60 mg, 0.09 mmol) wird unter Argon vorgelegt und mit 0.8 ml entgastem destilliertem Wasser und 0.5 ml 30 proz. Natronlauge aufgeschlämmt, auf 40°C erwärmt, mit Hydroxyaceton (0.5 mL, 7.3 mmol) versetzt (Farbumschlag nach Violett), 10 min gerührt, langsam mit einer Lösung von Tetrabutylammoniumbromid (500 mg, 1.55 mmol) in entgastem Wasser (1 mL) versetzt (violetter Niederschlag), mit entgastem destill. Wasser verdünnt, abgesaugt, mit entgastem destilliertem Wasser gewaschen und im Feinvakuum getrocknet. Ausb. 88 mg (98% bezogen auf 4.5 Kristallwasser), Schmp. >250°C; IR (Diamantstempelzelle): v ~ = 3254 cm–1(m, br, -OH), 2957 (s), 2871 (s), 1601 (s), 1544 (s), 1491(w), 1435 (m, br), 1361 (m), 1327 (s), 1226 (m), 1145 (m) 1102 (w), 1057 (m), 879 (w), 788 (m), 744 (m), 701 (w); IR (Silikonöl): v ~ = 3253 (w, br, -OH), 2962 (s), 1946 (w), 1689 (w), 1603 (s), 1546 (m), 1414 (m), 1360 (m), 1330 (w), 1261 (s), 1096 (s, br), 800 (s, br), 702 (m), 504 (w), 465 cm–1 (w); 1H-NMR (600 MHz, Aceton-D6, 25 °C): δ = 0.97 (t, 12 H, J = 7.4 Hz), 7.1 Hz (N-(CH2)3-CH 3), 1.43 (sx, 8 H, J = 7.4 Hz, 7.1 Hz, N-(CH2)2-CH 2-CH3), 1.84 (q, br, 8 H, N-CH2-CH 2-CH2-CH3), 3.48 (t, 8 H, J = 8.2 Hz, N-CH 2-(CH2)3-CH3) ppm; UV/Vis (Aceton): λmax (Erel) = 956 (0.36), 795 (0.41), 765 (0.38), 710 (0.50), 700 (0.51), 277 (0.42), 259 (0.56), 219 (0.91), 200 nm (1.00); UV/Vis (Acetonitril): λmax (Erel) = 957 (0.22), 797 (0.42), 766 (0.21), 711 (0.83), 703 (0.89), 277 (0.42), 260 (0.49), 220 (0.91), 200 nm (1.00); MS (FIA/ESI): m/z: 674 [M, C42H46O6N2], 572 [C38H24O4N2], 337 [C21H23O3N1]; C58H83N3O6·4.5 H2O (999.3): ber. C 69.71, H 9.21, N 4.20; gef. C 69.56, H 9.44, N 4.25.2,9-bis (2-hydroxymethyl-2-propylpentyl) anthra [2,1,9-def; 6,5,10-d'e'f '] diisoquinoline-1,3,8,10-tetraon- radical anion tetrabutylammonium salt (3a): 2,9-bis (2-hydroxymethyl-2-propylpentyl) anthra [2,1,9-def; 6,5,10-d'e'f '] diisoquinoline-1,3 , 8,10-Tetrazone 2a (60 mg, 0.09 mmol) is placed under argon and treated with 0.8 ml of degassed distilled water and 0.5 ml 30 percent. Slurried sodium hydroxide solution, heated to 40 ° C, with hydroxyacetone (0.5 mL, 7.3 mmol) added (color change to violet), stirred for 10 min, slowly added to a solution of tetrabutylammonium bromide (500 mg, 1.55 mmol) in degassed water (1 mL) (purple precipitate), with degassed distill. Water, filtered off, washed with degassed distilled water and dried in a fine vacuum. Y. 88 mg (98% based on 4.5 water of crystallization), mp> 250 ° C; IR (diamond die cell): v ~ = 3254 cm -1 (m, br, -OH), 2957 (s), 2871 (s), 1601 (s), 1544 (s), 1491 (w), 1435 (m, br), 1361 (m), 1327 (s), 1226 (m), 1145 (m) 1102 (w), 1057 (m), 879 (w), 788 (m), 744 (m), 701 (w ); IR (silicone oil): v ~ = 3253 (w, br, -OH), 2962 (s), 1946 (w), 1689 (w), 1603 (s), 1546 (m), 1414 (m), 1360 ( m), 1330 (w), 1261 (s), 1096 (s, br), 800 (s, br), 702 (m), 504 (w), 465 cm -1 (w); 1 H-NMR (600 MHz, acetone-D 6 , 25 ° C): δ = 0.97 (t, 12 H, J = 7.4 Hz), 7.1 Hz (N- (CH 2 ) 3 -C H 3 ), 1.43 (sx, 8 H, J = 7.4 Hz, 7.1 Hz, N- (CH 2) 2 -C H 2 -CH 3), 1.84 (q, br, 8 H, N-CH 2 -C H 2 -CH 2 -CH 3), 3:48 (t, 8 H, J = 8.2 Hz, NC H 2 - (CH 2) 3 -CH 3) ppm; UV / Vis (acetone): λ max (E rel ) = 956 (0.36), 795 (0.41), 765 (0.38), 710 (0.50), 700 (0.51), 277 (0.42), 259 (0.56), 219 (0.91), 200 nm (1.00); UV / Vis (acetonitrile): λ max (E rel) = 957 (0.22), 797 (0:42), 766 (0:21), 711 (0.83) 703 (0.89) 277 (0:42), 260 (12:49), 220 (0.91), 200 nm (1.00); MS (FIA / ESI): m / z: 674 [M, C 42 H 46 O 6 N 2 ], 572 [C 38 H 24 O 4 N 2 ], 337 [C 21 H 23 O 3 N 1 ]; C 58 H 83 N 3 O 6 · 4.5 H 2 O (999.3): calc. C 69.71, H 9.21, N 4.20; gef. C 69.56, H 9.44, N 4.25.
2,9-Bis-(1-hexylheptyl)anthra[2,1,9-def;6,5,10-d'e'f']diisochinolin-1,3,8,10-tetraon-radikalaniontetrabutylammoniumsalz (4): 2,9-Bis-(1-hexylheptyl)anthra[2,1,9-def;6,5,10-d'e'f']diisochinolin-1,3,8,10-tetraon (70 mg, 0.10 mmol) wird unter Ar vorgelegt und in 1.5 ml Ethanol und 0.2 ml DBU aufgeschlämmt. Es wird auf 50–55 °C erwärmt und das Reduktionsmittel Hydroxyaceton (0.5 ml, 7.3 mmol) zugegeben. Man beobachtet dabei Violettfärbung. Nach 5–10 min Rühren wird eine Lösung von Tetrabutylammoniumbromid (500 mg, 1.55 mmol) in 1 ml Wasser zugegeben. Im Anschluss wird mit 10 ml destilliertem Wasser verdünnt und die entstandene Suspension 15 min mit Eis gekühlt. Dann wird der Niederschlag über eine P 4 Schlenkfritte abgesaugt und im Feinvakuum mehrere Stunden getrocknet. UV/Vis (Acetonitril): λmax (Irel) = 956 (0.11), 795 (0.18), 765 (0.15), 710 (0.33), 700 (0.35), 277 (0.2), 259 (0.44), 219 nm (1.00).2,9-Bis (1-hexylheptyl) anthra [2,1,9-def; 6,5,10-d'e'f '] diisoquinoline-1,3,8,10-tetrazone radical anion tetrabutylammonium salt (4) : 2,9-bis (1-hexylheptyl) anthra [2,1,9-def; 6,5,10-d'e'f '] diisoquinoline-1,3,8,10-tetraone (70 mg, 0.10 mmol) is placed under Ar and slurried in 1.5 ml of ethanol and 0.2 ml DBU. It is heated to 50-55 ° C and the reducing agent hydroxyacetone (0.5 ml, 7.3 mmol) was added. Violet dyeing is observed. After stirring for 5-10 minutes, a solution of tetrabutylammonium bromide (500 mg, 1.55 mmol) in 1 ml of water is added. The mixture is then diluted with 10 ml of distilled water and the resulting suspension is cooled for 15 min with ice. The precipitate is then filtered off with suction through a P 4 Schlenk frit and dried in a fine vacuum for several hours. UV / Vis (acetonitrile): λ max (I rel ) = 956 (0.11), 795 (0.18), 765 (0.15), 710 (0.33), 700 (0.35), 277 (0.2), 259 (0.44), 219 nm (1.00).
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
- 1. Perylenbisimid-Radikalanionen der allgemeinen Formel 5 als Salze, insbesondere als Tetrabutylammoniumsalze, oder als Salze mit anderen Kationen als Gegenionen wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsiumsalze oder einfache Ammoniumsalze, Mono-, Di- und Trialkylammoniumsalze oder sogar H+, H3O+ oder andere hydratisierte Protonen oder protonierte Formen, in denen die Reste R1 bis R8 gleich oder verschieden voneinander sein können und unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineare Alkylreste mit mindestens einem und höchstens 37 C-Atome bedeuten, bei denen eine bis 10 CH2-Enheiten unabhängig voneinander ersetzt sein können durch jeweils Carbonylgruppen, Sauerstoffatome, Schwefelatome, Selenatome, Telluratome, cis- oder trans-CH=CH-Gruppen, bei der eine CH-Einheit auch durch ein Stickstoffatom ersetzt sein kann, acetylenische C≡C-Gruppen 1,2-, 1,3- oder 1,4-substituierten Phenylreste, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- oder 3,5-disubstituierte Pyridinreste, 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 3,4-disubstituierte Thiophenreste, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2,6- oder 2,7-disubstituierte Napthalinreste, bei denen ein oder zwei CH-Gruppen durch Stickstoffatome ersetzt sein können, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 1,10-, 2,3-, 2,6-, 2,7-, 2,9-, 2,10- oder 9,10-disubstituierte Anthracenreste, bei denen ein oder zwei CH-Gruppen durch Stickstoffatome ersetzt sein können. Bis zu 12 einzelne Wasserstoffatome der CH2-Gruppen können jeweils unabhängig voneinander auch an gleichen C-Atomen ersetzt sein durch die Halogene Fluor, Chlor, Brom oder Iod oder die Cyanogruppe oder eine lineare Alkylkette mit bis zu 18 C-Atomen, bei der eine bis 6 CH2-Einheiten unabhängig voneinander ersetzt sein können durch Carbonylgruppen, Sauerstoffatome, Schwefelatome, Selenatome, Telluratome, cis- oder trans-CH=CH-Gruppen, bei denen eine CH-Einheit auch durch ein Stickstoffatom ersetzt sein kann, acetylenische C≡C-Gruppen, 1,2-, 1,3- oder 1,4-substituierte Phenylreste, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- oder 3,5-disubstituierte Pyridinreste, 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 3,4-disubstituierter Thiophenreste, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2,6- oder 2,7-disubstituierte Napthalinreste, bei dem ein oder zwei Kohlenstoffatome durch Stickstoffatome ersetzt sein können, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 1,10-, 2,3-, 2,6-, 2,7-, 2,9-, 2,10- oder 9,10-disubstituierte Anthracenreste, bei denen ein oder zwei Kohlenstoffatome durch Stickstoffatome ersetzt sein können. Bis zu 12 einzelne Wasserstoffatome der CH2-Gruppen der Alkylreste können jeweils unabhängig voneinander auch an gleichen C-Atomen ersetzt sein durch die Halogene Fluor, Chlor, Brom oder Iod oder oder Cyanogruppen oder lineare Alkylketten mit bis zu 18 C-Atomen, bei denen eine bis 6 CH2-Einheiten unabhängig voneinander ersetzt sein können durch Carbonylgruppen, Sauerstoffatome, Schwefelatome, Selenatome, Telluratome, cis- oder trans-CH=CH-Gruppen, bei der eine CH-Einheit auch durch ein Stickstoffatom ersetzt sein kann, acetylenische C≡C-Gruppen 1,2-, 1,3- oder 1,4-substituierte Phenylreste, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- oder 3,5-disubstituierte Pyridinreste, 2,3-, 2,4-, 2,5- oder 3,4-disubstituierte Thiophenreste, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2,6- oder 2,7-disubstituierte Napthalinreste, bei denen ein oder zwei Kohlenstoffatome durch Stickstoffatome ersetzt sein können, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 1,10-, 2,3-, 2,6-, 2,7-, 2,9-, 2,10- oder 9,10-disubstituierte Anthracenreste, bei denen ein oder zwei Kohlenstoffatome durch Stickstoffatome ersetzt sein können. Statt Substituenten zu tragen können die freien Valenzen der Methingruppen bzw. der quartären C-Atome paarweise verknüpft werden, so dass Ringe entstehen, wie z.B. Cyclohexanringe. Die Reste R1 bis R8 können außerdem unabhängig voneinander die Halogenatome F, Cl, Br oder I bedeuten.1. perylenebisimide radical anions of the general formula 5 as salts, in particular as tetrabutylammonium salts, or as salts with other cations as counterions such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium salts or simple ammonium salts, mono-, di- and trialkylammonium salts or even H + , H 3 O + or other hydrated protons or protonated forms, in which the radicals R 1 to R 8 can be identical or different and independently of one another denote hydrogen or linear alkyl radicals having at least one and at most 37 C atoms, in which one to 10 CH 2 units can be replaced independently by in each case carbonyl groups, oxygen atoms , Sulfur atoms, selenium atoms, tellurium atoms, cis- or trans-CH = CH groups in which a CH unit may also be replaced by a nitrogen atom, acetylenic C≡C groups 1,2-, 1,3- or 1, 4-substituted phenyl radicals, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- or 3,5-disubstituted pyridine radicals, 2,3-, 2,4-, 2,5 - or 3,4-disubstituted thiophene, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2 , 6- or 2,7-disubstituted naphthalene radicals in which one or two CH groups may be replaced by nitrogen atoms, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 1,10-, 2,3-, 2,6-, 2,7-, 2,9-, 2,10- or 9,10-disubstituted Anthracene residues in which one or two CH Groups may be replaced by nitrogen atoms. Up to 12 individual hydrogen atoms of the CH 2 groups can each be independently replaced on the same carbon atoms by the halogens fluorine, chlorine, bromine or iodine or the cyano group or a li neare alkyl chain having up to 18 carbon atoms, in which one to 6 CH 2 units may be replaced independently by carbonyl groups, oxygen atoms, sulfur atoms, selenium atoms, tellurium, cis- or trans-CH = CH groups in which a CH May also be replaced by a nitrogen atom, acetylenic C≡C groups, 1,2-, 1,3- or 1,4-substituted phenyl radicals, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2 , 6-, 3,4- or 3,5-disubstituted pyridine radicals, 2,3-, 2,4-, 2,5- or 3,4-disubstituted thiophene radicals, 1,2-, 1,3-, 1, 4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2,6- or 2,7-disubstituted naphthalene radicals in which one or two carbon atoms have been replaced by nitrogen atoms may, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 1,10-, 2,3 -, 2,6-, 2,7-, 2,9-, 2,10- or 9,10-disubstituted anthracene residues in which one or two carbon atoms may be replaced by nitrogen atoms. Up to 12 individual hydrogen atoms of the CH 2 groups of the alkyl radicals can each be replaced independently of the same C atoms by the halogens fluorine, chlorine, bromine or iodine or or cyano groups or linear alkyl chains having up to 18 carbon atoms, in which one to 6 CH 2 units can be replaced independently by carbonyl groups, oxygen atoms, sulfur atoms, selenium atoms, tellurium atoms, cis or trans-CH = CH groups in which a CH unit can also be replaced by a nitrogen atom, acetylenic C ≡C groups 1,2-, 1,3- or 1,4-substituted phenyl radicals, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- or 3,5- disubstituted pyridine radicals, 2,3-, 2,4-, 2,5- or 3,4-disubstituted thiophene radicals, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3-, 2,6- or 2,7-disubstituted naphthalene radicals in which one or two carbon atoms may be replaced by nitrogen atoms, 1,2-, 1,3-, 1 , 4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 1,10-, 2,3-, 2,6-, 2,7-, 2 , 9-, 2,10- or r 9,10-Disubstituierte Anthracenreste in which one or two carbon atoms may be replaced by nitrogen atoms. Instead of carrying substituents, the free valencies of the methine groups or of the quaternary C atoms can be linked in pairs to form rings, such as cyclohexane rings. The radicals R 1 to R 8 can also independently of one another denote the halogen atoms F, Cl, Br or I.
- 2. Perylenbisimid-Radikalionen der allgemeinen Formel 6 als Salze, insbesondere als Tetrabutylammoniumsalze, oder als Salze mit anderen Kationen als Gegenionen wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsiumsalze oder einfache Ammoniumsalze, Mono-, Di- und Trialkylammoniumsalze oder sogar H+, H3O+ oder andere hydratisierte Protonen oder protonierte Formen, in denen die Reste R1 bis R7 die unter 1 angegebene Bedeutung haben.2. perylenebisimide radical ions of general formula 6 as salts, in particular as tetrabutylammonium salts, or as salts with other cations as counterions such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium salts or simple ammonium salts, mono-, di- and trialkylammonium salts or even H + , H 3 O + or other hydrated protons or protonated forms, in which the radicals R 1 to R 7 have the meaning given under 1.
- 3. Perylenbisimid-Radikalionen der allgemeinen Formel 7 als Salze, insbesondere als Tetrabutylammoniumsalze, oder als Salze mit anderen Kationen als Gegenionen wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsiumsalze oder einfache Ammoniumsalze, Mono-, Di- und Trialkylammoniumsalze oder sogar H+, H3O+ oder andere hydratisierte Protonen oder rotonierte Formen in denen die Reste R1 bis R7 die unter 1 angegebene Bedeutung haben.3. Perylenebisimide radical ions of the general formula 7 as salts, in particular as tetrabutylammonium salts, or as salts with other cations as counterions such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium salts or simple ammonium salts, mono-, di- and trialkylammonium salts or even H + , H 3 O + or other hydrated protons or rotonated forms in which the radicals R 1 to R 7 have the meaning given under 1.
- 4. Farbstoffe der allgemeinen Formeln 5 bis 7, nach Anspruch 1–3, in denen quartäre Ammoniumsalze als Gegenkationen verwendet werden. Bevorzugt werden vierfach alkylierte Ammoniumsalze, stärker bevorzugt werden Ammoniumsalze, bei denen vier Alkylgruppen vorliegen. Diese können verzweigt wie iso-Propylgruppen sein, dann ist von deren Synthese her günstigerweise eine der Gruppen eine Benzylgruppe, oder diese können auch unverzweigt sein wie n-Alkylgruppen, am meisten bevorzugt wird Tetra-n-butylammonium.4. Dyes of the general formulas 5 to 7, according to claim 1-3, in those quaternary Ammonium salts are used as Gegenkationen. To be favoured quadruply alkylated ammonium salts, more preferred are ammonium salts, where four alkyl groups are present. These can be branched like iso-propyl groups its synthesis is conveniently one of the groups a benzyl group, or these can also be unbranched such as n-alkyl groups, most preferred Tetra-n-butylammonium.
- 5. Farbstoffe der allgemeinen Formeln 5 bis 7, nach Anspruch 1–4, in denen als Kationische Gegenionen großvolumige Ionen verwendet werden. Beispiele für solche Gegenionen sind Cäsiumionen, Kaliumionen oder quartäre Phosphoniumionen.5. Dyestuffs of the general formulas 5 to 7, according to claims 1-4, in which large-volume ions are used as cationic counterions. Examples of such counterions are cesium ions, potassium ions or quaternary phosphonium ions.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radikalionen nach 1 bis 3 durch chemische Reduktion der entsprechenden Bisimide synthetisiert werden. Beispiele für chemische Reduktionsmittel sind Dithionit, Metalle wie Eisen, Stahl, Aluminium, Zink oder Zinn, insbesondere in feinverteilter Form, oder auch typische, in alkalischer Lösung Endiole oder Endiolat bildende Verbindungen, insbesondere niedermolekulare Verbindungen (C2 bis C8) wie α-Hydroxyketone und α-Hydroxyaldehyde wie z.B. Hydroxyaceton, Dihydroxyaceton, Glycolaldehyd, Dihydroxybutanon, 2,3-Dihydroxyacrylaldehyd (Triose-Redukton), Ascorbinsäure oder Cyclopentendiol-on (Reduktinsäure), bevorzugt Hydroxyaceton Kohlenhydrate und andere Naturstoffe mit ungesättigten Bindungen.6. The method according to claim 1-5, characterized in that the radical ions are synthesized according to 1 to 3 by chemical reduction of the corresponding bisimides. Examples of chemical reducing agents are dithionite, metals such as iron, steel, aluminum, zinc or tin, in particular in finely divided form, or also typical compounds forming endiole or endiolate in alkaline solution, in particular low molecular weight compounds (C 2 to C 8 ) such as α- Hydroxyketones and α-hydroxy aldehydes such as hydroxyacetone, dihydroxyacetone, glycolaldehyde, dihydroxybutanone, 2,3-dihydroxyacrylaldehyde (triose reductone), ascorbic acid or cyclopentenediol-on (reductic acid), preferably hydroxyacetone carbohydrates and other natural compounds having unsaturated bonds.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radikalionen nach 1 bis 3 durch elektrochemische Reduktion der entsprechenden Bisimide synthetisiert werden. Bevorzugtes Kathodenmaterialien sind Blei, Zinn, Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Silber, Kohlenstoff, insbesondere Graphit. Natürlich können auch Quecksilber und Cadmium verwendet werden, die sich durch eine hohe Überspannung auszeichnen, aber aus Umweltschutz-Gründen vermieden werden sollten. Es wird ein Temperaturbereich von 10 bis 60°C bevorzugt. Vorzugweise wird der Anoden-Elektrolyt-Raum vom Katodenraum getrennt, damit keine Re-Oxydation der Farbstoff-Radikalanionen erfolgt. Dies kann durch ionenselektive Membranen erfolgen, wie z.B. Nafion, oder durch Diaphragmen, wie z.B. Ton-Diaphragmen. Insbesondere bei den letzteren wird der Anodenraum vorzugsweise permanent gespült.7. The method according to claim 1-6, characterized that the radical ions after 1 to 3 by electrochemical reduction the corresponding bisimides are synthesized. Preferred cathode materials are lead, tin, steel, stainless steel, aluminum, copper and silver, Carbon, in particular graphite. Of course you can also use mercury and cadmium but which are characterized by a high overvoltage for environmental reasons should be avoided. It will have a temperature range of 10 to 60 ° C preferred. Preferably, the anode-electrolyte space is separated from the cathode space, so that no re-oxidation of the dye radical anions takes place. This may be by ion selective membranes, e.g. Nafion, or through diaphragms, e.g. Sound diaphragms. Especially with the the latter, the anode compartment is preferably permanently purged.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radikalionen nach 1 bis 3 als Salze gefällt und in dieser Form weiter verarbeitet werden. Bevorzugte Fällungsmittel sind Salze der unter 4 und 5 genannten Kationen. Hier sind im Fällungsmittel bevorzugte Gegenionen der Kationen Sulfat, Chlorid, Bromid, Iodid, Nitrat, Phosphat, Acetat, Formiat und Tetrafluoroborat.8. The method according to claim 1-8, characterized in that the radical ions precipitate as salts according to 1 to 3 and continue in this form are processed. Preferred precipitants are salts of the cations mentioned under 4 and 5. Here are in the precipitant preferred counterions of the cations sulfate, chloride, bromide, iodide, Nitrate, phosphate, acetate, formate and tetrafluoroborate.
- 9. Verfahren nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radikalionen nach 1 bis 3 aus den betreffenden Bisimiden in alkalischer Lösung reduziert werden. Bevorzugte ionische Alkalisierungsmittel sind Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd oder Calciumhydroxid, am meisten bevorzugt wird Natriumhydroxyd. Bevorzugte nichtionische Alkalisierungsmittel sind DBU (Diazabicycloundecen), DBN (Diazabicyclononen) oder ,Protonsponge' (N,N,N',N'-Tetramethyl-1,8-diaminonaphthalin), am meisten bevorzugt wird DBU.9. The method according to claim 1-8, characterized that the radical ions according to 1 to 3 from the bisimides in question in alkaline solution be reduced. Preferred ionic alkalizing agents are sodium hydroxide, Potassium hydroxide or calcium hydroxide, most preferably sodium hydroxide. preferred nonionic alkalizers are DBU (diazabicycloundecene), DBN (diazabicyclononene) or 'proton sponge' (N, N, N ', N'-tetramethyl-1,8-diaminonaphthalene), most preferred is DBU.
- 10. Anwendung der Farbstoffe nach 1–9 als magnetische Materialien.10. Application of dyes to 1-9 as magnetic materials.
- 11. Anwendung der Farbstoffe nach 1–9 als magnetische Materialien in elektronischen Bauelementen, bevorzugt in der Hochfrequenz, wie z.B. Überträger, magnetische Filter, Resonatoren oder magnetische Antennen.11. Application of dyes to 1-9 as magnetic materials in electronic components, preferably in high frequency, such as e.g. Transmitter, magnetic Filters, resonators or magnetic antennas.
- 12. Anwendung der Farbstoffe nach 1–9 zur Herstellung von Magneten.12. Application of the dyes according to 1-9 for the production of magnets.
- 13. Anwendung der Farbstoffe nach 1–9 als Materialien für magnetische oder elektromagnetische Abschirmungen.13. Application of dyes to 1-9 as materials for magnetic or electromagnetic shielding.
- 14. Anwendung der Farbstoffe nach 1–9 als magnetische Materialien für die Signalaufzeichnung, so z.B. für Magnetbänder, Magnetplatten, Festplatten und optomagnetische Systeme.14. Application of dyes to 1-9 as magnetic materials for the Signal recording, e.g. For Magnetic tapes, Magnetic disks, hard disks and optomagnetic systems.
- [1] H. Langhals, Heterocycles 1995, 40, 477–500.[1] H. Langhals, Heterocycles 1995, 40, 477-500.
- [2] H. Langhals, Helv. Chim. Acta. 2005, 88, 1309–1343.[2] H. Langhals, Helv. Chim. Acta. 2005, 88, 1309-1343.
- [3] H. Zollinger, Color Chemistry, Synthesis, Properties, and Applications of Organic Dyes and Pigments, 3. Aufl., Wiley-VCH, Zürich 2003; ISBN 3-906390-23-3.[3] H. Zollinger, Color Chemistry, Synthesis, Properties, and Applications of Organic Dyes and Pigments, 3rd ed., Wiley-VCH, Zurich 2003; ISBN 3-906390-23-3.
- [4] H. R. Schweizer, Künstliche Organische Farbstoffe und ihre Zwischenprodukte, 1. Aufl., S. 385, Springer-Verlag, Berlin, 1964, LCCC-Nr. 63-23138.[4] H. R. Schweizer, Artificial Organic Dyes and their Intermediates, 1st ed., P. 385, Springer-Verlag, Berlin, 1964, LCCC no. 63-23138.
- [5] J. Fabian, H. Hartmann, Light Absorption of Organic Colorants, Springer Verlag, Berlin, 1980; ISBN 3-540-09914-X.[5] J. Fabian, H. Hartmann, Light Absorption of Organic Colorants, Springer Verlag, Berlin, 1980; ISBN 3-540-09914-X.
- [6] J. Griffiths, Colour and Constitution of Organic Molecules, 1. Aufl., Academic Press, London 1976, LCCC Nr. 76-016971, ISBN 1-12-303550-3.[6] J. Griffiths, Color and Constitution of Organic Molecules, 1st ed., Academic Press, London 1976, LCCC No. 76-016971, ISBN 1-12-303550-3.
- [7] Xerox Corp., Japan. Pat. 03024059 A2 (1. Febr. 1991); Chem. Abstr. 1991, 115, 123841a.[7] Xerox Corp., Japan. Pat. 03024059 A2 (Feb. 1, 1991); Chem. Abstr. 1991, 115, 123841a.
-
[8] H. Langhals, Ger. Offen.
DE 10157034.1 DE 10157034.1 - [9] W. Herbst, K. Hunger, Industrielle Organische Pigmente. Herstellung, Eigenschaften, Anwendung, 2. Auf., VCH Verlagsges., Weinheim 1995, ISBN 3-527-28744-2.[9] W. Herbst, K. Hunger, Industrial Organic Pigments. Manufacturing, Properties, Application, 2nd ed., VCH Verlagsges., Weinheim 1995, ISBN 3-527-28744-2.
- [10] H. Langhals, H. Jaschke, H. Bastani-Oskoui, M. Speckbacher, Eur. J. Org. Chem. 2005, 4313–4321.[10] H. Langhals, H. Jaschke, H. Bastani-Oskoui, M. Speckbacher, Eur. J. Org. Chem. 2005, 4313-4321.
- [11] H. Langhals, R. El-Shishtawy, P. von Unold and M. Rauscher, Chem. Eur. J. 2006, im Druck.[11] H. Langhals, R. El-Shishtawy, P. von Unold and M. Rauscher, Chem. Eur. J. 2006, in press.
-
[12] H. Langhals, Ger. Offen,
DE 102005004385.2 DE 102005004385.2 -
[13] H. Langhals, R. El-Shishtawy, P. von Unold, M. Rauscher,
Ger. Offen,
DE 102005045375.9 DE 102005045375.9 -
[14] Ciba-Geigy AG (Erf. M. Walter, P. Rys), Eur. Pat. Appl.
EP 357548 EP 357548 -
[15] F. Nestelberger, Ger. Offen.
DE 897992 DE 897992 - [16] J. Salbeck, H. Kunkely, H. Langhals, R. W. Saalfrank, J. Daub, Chimia 1989, 43, 6–9.[16] J. Salbeck, H. Kunkely, H. Langhals, R.W. Saalfrank, J. Daub, Chimia 1989, 43, 6-9.
- [17] D. Gostola, M. Niemczyk, W. Svec, A. S. Lukas, M. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6545–6551.[17] D. Gostola, M. Niemczyk, W. Svec, A.S. Lukas, M. Wasielewski, J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6545-6551.
- [18] S. K. Lee, Y. Zu, A. Herrmann, Y. Geerts, K. Müllen, A. J. Bard, J. Am. Chem Soc. 1999, 121, 3513–3520.[18] S.K. Lee, Y. Zu, A. Herrmann, Y. Geerts, K. Müllen, A. J. Bard, J. Am. Chem Soc. 1999, 121, 3513-3520.
- [19] J. Piccard, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1913, 46, 1843–1860.[19] J. Piccard, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1913, 46, 1843-1860.
- [20] S. Demmig, H. Langhals, Chem. Ber. 1988, 121, 225–230.[20] S.Demmig, H. Langhals, Chem. Ber. 1988, 121, 225-230.
- [21] H. Langhals, S. Demmig, T. Potrawa, J. Prakt. Chem. 1991, 333, 733–748.[21] H. Langhals, S. Demmig, T. Potrawa, J. Prakt. Chem. 1991, 333, 733-748.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1 . Synthese der Perylenbisimid-Radikalsalze 3 (das Gegenion ist nicht angegeben).1 , Synthesis of perylenebisimide radical salts 3 (the counterion is not indicated). -
2 . UV/Vis-Spektrum des Perylenbisimid-Radikalanions 3a in Acetonitril.2 , UV / Vis spectrum of the perylenebisimide radical anion 3a in acetonitrile. -
3 . a) Links: Permanentmagnet mit anhaftendem Material 3a. b) Rechts: Edelstahl mit anhaftendem Material 3a.3 , a) Left: Permanent magnet with adhering material 3a. b) Right: stainless steel with adhesive material 3a.
Claims (14)
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Cited By (1)
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WO2009141288A2 (en) | 2008-05-19 | 2009-11-26 | Basf Se | Switchable special effect substances |
-
2006
- 2006-03-10 DE DE102006011270A patent/DE102006011270A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009141288A2 (en) | 2008-05-19 | 2009-11-26 | Basf Se | Switchable special effect substances |
US8586745B2 (en) | 2008-05-19 | 2013-11-19 | Basf Se | Switchable special effect substances |
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