DE1266425B - Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon-Dispersionsfarbstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon-DispersionsfarbstoffenInfo
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Description
Int. Cl.:
C09b
DEUTSCHES
PATENTAMT
DeutscheKl.: 22 b-3/15
Nummer: 1266 425
Aktenzeichen: S 92596IV c/22 b
Anmeldefag: 12. August 1964
Auslegetag: 18. April 1968
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon-Dispersionsfarbstoffen.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen haben die allgemeine Formel I
NH2
NH2
N-R1
NH,
in der Ri eine gesättigte oder ungesättigte Alkyl-, Alkoxyalkyl-, Cycloalkyl-, Aryloxyalkyl-, Aralkyl-,
Aralkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl- oder Furylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet. Diese Verbindungen
sind blaue Dispersionsfarbstoffe, die sich zum Färben der verschiedensten synthetischen hydrophoben
Fasern eignen.
In der britischen Patentschrift 928 700 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon-Farbstoffen
der allgemeinen Formel II
NH,
II
NH,
beschrieben, in der X ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom und R3 eine unsubstituierte oder substituierte
Alkylgruppe bedeutet. Bei diesem Verfahren wird eine Verbindung der allgemeinen Formel III
O NH,
III
O NO2 in der X die vorstehende Bedeutung hat und Z ein Verfahren zur Herstellung von
Anthrachinon-Dispersionsfarbstoffen
Anthrachinon-Dispersionsfarbstoffen
Anmelder:
Sumitomo Chemical Company, Ltd., Osaka
(Japan)
(Japan)
Vertreter:
Dr. V. Vossius, Patentanwalt,
8000 München 23, Siegesstr. 26
8000 München 23, Siegesstr. 26
Als Erfinder benannt:
Takashi Akamatsu, Ashiya-shi;
Eiji Yamada, Takatsuki-shi;
Hiroshi Korenaga, Takarazuka-shi (Japan)
Beanspruchte Priorität:
Japan vom 21. August 1963 (44 558)
Wasserstoffatom, eine Carboxylgruppe, eine Carbonsäureamidgruppe der allgemeinen Formel
— CONHR3
in der R3 die vorstehende Bedeutung hat, eine Carbonsäureestergruppe mit einem Alkohol mit 1 bis
8 Kohlenstoffatomen, eine Carbonsäurehalogenidgruppe oder eine Sulfonsäuregruppe bedeutet, mit
einem wasserlöslichen Cyanid, wie Natriumcyanid, Kaliumcyanid, Magnesiumcyanid oder Calciumcyanid,
in einem polaren Verdünnungsmittel auf 20 bis 180°C erhitzt. Dieses Verfahren ist jedoch
äußerst umständlich, und es entstehen als Nebenprodukte die Dicarboximidverbindungen in einer Menge
bis zu etwa 40%, wodurch der Farbton und die Färbbarkeit erheblich beeinträchtigt werden.
Somit betrifft die Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung der Anthrachinon-Farbstoffe der vorgenannten
allgemeinen Formel I, die, wenn überhaupt, nur eine geringe Menge an Nebenprodukten
enthalten und von brillantblauer Farbe sind und die sich im Gegensatz zu den nach dem herkömmlichen
Verfahren erzeugten Farbstoffen ausgezeichnet eignen zum Färben der verschiedensten synthetischen Fasern.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren äußerst
einfach in seiner Durchführung.
809 539666
Somit betrifft die Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon-Farbstoffen der
vorgenannten allgemeinen Formel I, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man 1,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dinitril mit rauchender Schwefelsäure
einer SOg-Konzentration von bis zu 5% bei einer Temperatur von 20 bis 30°C behandelt, das erhaltene
Reaktionsgemisch in Eis und Wasser eingießt, die entstandene Fällung abtrennt, die Fällung mit Wasser
wäscht und anschließend mit einer verdünnten wäßrigen Lösung einer Base behandelt, das erhaltene
1 - Hydroxy - 3 - imino - 4,7 - diamino - 5,6 - phtha Ioylisoindolenin und/oder sein Tautomer, das I-Oxo-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindoIenin mit
einem Alkylierungsmittel der allgemeinen Formel Ri — X umsetzt, in der X ein Halogenatom oder die
Gruppe R2 — SOa — O— ist, Ri die vorstehende Bedeutung hat und R>
ein aliphatischer oder aromatischer Rest ist.
Wie bereits erwähnt, wurden die Anthrachinon-Farbstoffe der allgemeinen Formel I bisher aus Verbindungen der allgemeinen Formel III nach einem
umständlichen Verfahren hergestellt. Die hierbei erhaltenen Farbstoffprodukte enthielten als Nebenprodukt Dicarboximidverbindungen in einer Menge bis
NH,
zu etwa 40%. Untersuchungen haben ergeben, daß jedoch der Anteil an Nebenprodukten unterhalb etwa
20% liegen muß, wenn die Farbstoffe einen brillanten Farbton und ausgezeichnete Färbbarkeit haben
sollen. Das erfindungsgemäße Verfahren erfüllt befriedigend diese Anforderungen. Außerdem ist es
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, verschiedene neue Anthrachinon - Dispersionsfarbstoffe herzustellen, von denen einige sich ausgezeichnet zum Färben von Polyesterfasern mit brillanten Farbtönen und hohem Aufziehvermögen eignen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren muß die Alkylierung der Isoindoleninverbindung in der 2-Stellung
unter Verwendung eines Alkylierungsmittels der vorgenannten allgemeinen Formel Ri
— X erfolgen. Wenn ein primäres Amin der allgemeinen Formel Ri — NH2 zur Alkylierung eingesetzt wirdr-erhält
man das in der 3-Iminogruppe alkylierte Isoindolenin, das gegenüber den erfindungsgemäß herstellbaren
Farbstoffen unterlegene Eigenschaften aufweist.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren als Zwischenprodukte anfallenden Verbindungen sind das I-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin
der Formel IV oder das l-Oxo-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin der Formel V
NH,
NH
NH7
Die beiden Verbindungen sind Tautomere und können als einheitliche Verbindung aufgefaßt werden.
Der Einfachheit halber wird die Verbindung nachstehend als Isoindolenin (IV) bezeichnet.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es wichtig, daß das Isoindolenin (IV) ziemlich rein ist und nur
eine geringe Menge an 1,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dicarboximid enthält. Was die Herstellung des
Isoindolenins der Formel IV anbelangt, so ist in der USA.-Patentschrift 2 770 625 ein Verfahren beschrieben, bei dem l,4-Diaminoanthrachinön-2,3-dinitril
mit Schwefelsäure bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 350C behandelt und aus dem Reaktionsgemisch ein Hydrolyseprodukt abgetrennt wird. Auf
Grund des Stickstoffgehaltes von 15,97%, der im Beispiel 1 dieser Patentschrift angegeben ist, enthält
das Verfahrensprodukt wahrscheinlich nur eine sehr geringe Menge an Isoindolenin (IV). Untersuchungen
haben nämlich ergeben, daß das Verfahrensprodukt ein Gemisch des Isoindolenins (IV) und des 1,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dicarboximids ist, vermutlich
im Mengenverhältnis 1 : 1. Wenn das Umsetzungsprodukt von l,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dinitril
und Schwefelsäure aufgearbeitet wird durch Eingießen in Eis und Wasser, Abfiltrieren und Waschen
der Fällung mit Wasser, bis das Filtrat neutral reagiert, enthält die Fällung dennoch Spuren der Säure,
welche die. Reinheit des Isoindolenins (FV) beeinträchtigen, da sie nämlich das Isoindolenin (IV) während der Trocknung in das Dicarboximid umwandelt.
Ferner wurde festgestellt, daß solche Säurespuren durch einmalige Behandlung der Fällung mit einer
wäßrigen verdünnten Lösung einer Base abgetrennt werden können, so daß das Isoindolenin (IV) praktisch frei von Dicarboximid hergestellt werden kann.
Wie bereits erwähnt, enthalten die erzeugten Farbstoffe zwangläufig die entsprechenden Dicarboximid-Farbstoffe, wenn das Isoindolenin die Dicarboximidverbindung enthält, wodurch der Farbton und die
Färbbarkeit stark beeinträchtigt werden.
In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird l,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dinitril
mit rauchender Schwefelsäure, die bis zu 5%. vorzugsweise 0,5 bis 1%, Schwefeltrioxyd enthält, bei
einer Temperatur im Bereich von 20 bis 30 C zusammengebracht. Bei Verwendung von Schwefel-,
säure mit einer Konzentration unterhalb 100% verläuft die Hydrolysereaktion unvollständig. Andererseits erhält man bei Verwendung rauchender Schwefelsäure mit einem Gehalt von mehr als 5% Schwefeltrioxyd auch das Sulfon des Isoindolenins der Formel IV, das während der Trocknung in die unerwünschte Dicarboximidverbindung umgewandelt
wird. Das Reaktionsgemisch wird mehrere Stunden, beispielsweise 2 bis 10 Stunden, gerührt und dann in
Eis und Wasser eingegossen. Vorzugsweise wird das Reaktionsgemisch in Eis und Wasser eingetropft, und
die Temperatur wird so niedrig wie möglich gehalten beispielsweise unterhalb etwa 5 cC Die erhaltene
Fällung wird dann von der Lösung abgetrennt, z. B'.
abfiltriert und mit kaltem Wasser gewaschen. Hierauf, -wird die Fällung mit einer wäßrigen verdünnten
Lösung einer Base behandelt, z. B. Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat oder Kaliumbicarbonat, um
die in der Fällung enthaltenen Säurespuren zu neutralisieren. Die Fällung wird dann erneut abfiltriert
und bei nicht zu hoher Temperatur getrocknet. Das erhaltene Hydrolyseprodukt besteht im wesentlichen
aus dem Isoindolenin der Formel IV.
In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Isoindolenin (IV) mit dem Alkylierungsmittel der allgemeinen Formel Ri—
X umgesetzt.
Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Alkylierungsmittel sind der n-Butyl-,
Isobutyl-, sek.-Butyl-, Cyclohexyl-, Benzyl-, Methoxyäthyl-, Äthoxyäthyl-, Phenoxyäthyl-, Phenyläthyl-, Benzyloxyäthyl-, /^-Hydroxyäthyl-, 2-Propenyl-, 2-Methyl-2-propenyl- und der Furylester der
p-Toluolsulfonsäure oder Benzolsulfonsäure oder ihre Chloride und Bromide. Es können auch andere
gesättigte und ungesättigte Alkyl-, Alkoxyalkyl-, Cycloalkyl-, Aryloxyalkyl-, Aralkyl-, Aralkyloxyalkyl- und Hydroxyalkylester von aromatischen und
aliphatischen Sulfonsäuren und ihre Halogenide verwendet werden. Das Alkylierungsmittel wird im
Uberschuß, vorzugsweise in mehr als l,5facher Menge der berechneten Menge, verwendet. Vorzugsweise verwendet man als Alkylierungsmittel ,/-Meth-
oxyäthyl - ρ - toluolsulfonat, fl - Äthoxyäthyl - ρ - toluolsulfonat, n-Butyl-p-toluolsulfonat, 2-Äthylhexylp-toluolsulfonat. Allylchlorid, /^-Methallylchlorid,
Benzylchlorid, ρ - Toluolsulfonsäureisobutylester, p-Toluolsulfonsäurephenoxyäthylester, p-Toluolsulfonsäurebenzyloxyäthylester, p-Toluolsulfonsäurephenyläthylester, ρ - Toluolsulfonsäure - ff - hydroxyäthylester, p-Toluolsulfonsäurefurfurylester. p-ToIuolsulfonsäurecyclohexylester oder Benzolsulfonsäuresek.-butylester.
Die Umsetzung des Isoindolenins (IV) mit dem AIkylierungsmittel wird in einem basisch reagierenden Lösungsmittel oder einem Gemisch eines solchen
Lösungsmittels mit einem neutralen Lösungsmittel und vorzugsweise in Gegenwart eines Säureakzeptors,
z. B. einer schwach basischen Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung, und bei einer Temperatur zwischen 50 und 150~C, vorzugsweise zwischen 70 und
120 C, durchgeführt.
Beispiele für neutrale Lösungsmittel sind Benzol. Toluol, Xylol, Chlorbenzol. Dichlorbenzol, Nitrobenzol, Dioxan und verschiedene Alkohole. Beispiele
Tür basisch reagierende Lösungsmittel sind tertiäre Amine, wie Pyridin, Picolin, Dimethylanilin. Diäthylanilin, Triäthylamin und deren Gemische oder eine
Mischung von Dimethylsulfoxyd mit Dimethylanilin, Diäthylanilin, Trimethylamin, Pyridin oder Picolin.
Der als Alkylierungsmittel verwendete Sulfonsäureester kann auch als Lösungsmittel dienen, wenn er im
Uberschuß verwendet wird.
Beispiele für Säureakzeptoren sind Natrium- und Kaliumbicarbonat, Natrium-, Kalium-, Magnesium-
und Calciumcarbonat, Magnesium- und Calciumoxyd, Natrium- und Kaliumacetat, Dinatriumhydrogenphosphat und deren Gemische.
Einige der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Farbstoffe sind neue Verbindungen, die sich ausgezeichnet eignen zum Färben
der verschiedensten synthetischen Fasern, insbesondere auf Basis von Polyestern, Acetylcellulose, Polyacrylnitril, Polyamiden oder Polyurethanen. Die Produkte sind in brillanten grünstichigblauen Farbtönen
mit hoher Echtheit gegen Licht, Sublimation und Waschen gefärbt. Selbst diejenigen Farbstoffe, die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind und die anscheinend die gleiche chemische
Struktur besitzen wie die bereits bekannten Verbindungen, haben bessere Farbtöne und Färbbarkeit als
diese.
Die in den Beispielen angegebenen Prozente sind Gewichtsprozente.
In 150 g rauchende Schwefelsäure, die 0,5°/o Schwefeltrioxyd enthält, werden anteilsweise bei 20
bis 30'C IOg l,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dinitril eingetragen. Das Reaktionsgemisch wird 3 Stunden .
bei dieser Temperatur gerührt, danach in 1500 g Eis und Wasser gegossen und die entstandene Fällung
abfiltriert und mit kaltem Wasser gewaschen. Danach wird die Fällung in 300 g Eis und Wasser eingerührt.
Die erhaltene Suspension wird tropfenweise mit verdünnter Natr.onlauge versetzt, bis der pH-Wert 7,0
erreicht hat. Hierauf wird die Fällung abfiltriert, mit kaltem Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Es werden 9,9 g l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin erhalten.
Berechnet ... N 18,28«»'«:
gefunden ... N 18,05%.
Ein Gemisch von 3,1 g l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin, 30 g Chlorbenzol,
1 ml Pyridin, 3,5 g Natriumcarbonat und 8 g /ί-Methoxyäthyl-p-toluolsulfonat wird 7 Stunden auf 120 C
erhitzt und gerührt. Danach wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, tropfenweise mit 10 g Methanol
versetzt, und die erhaltene Fällung wird abfiltriert, mit Methanol und mit Wasser gewaschen und dann
getrocknet. Der erhaltene neue Farbstoff eignet sich zum Färben von Polyestern in grünstichigblauen
Farbtönen mit hoher Echtheit, und er hat die Formel
NH,
CH7CH2OCH,
NH2
Die Verbindung schmilzt bei 222 bis 223 -C C19H16O4Nj:
Berechnet ... N 15,4, C 62,6; gefunden ... N 15,0, C 62,1.
Ein Gemisch von 3,1 g l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin, 20 g AthyIenglykolmonomethyläther, 3 g Natriumcarbonat und 8 g
/?-Äthoxyäthyl-p-toluolsulfonat wird 6 Stunden auf 120 bis. 124° C erhitzt und gerührt. Danach wird das
Reaktionsgemisch abgekühlt und die entstandene
Fällung abfiltriert, mit Methanol und danach mit Wasser gewaschen und hierauf getrocknet.
Der erhaltene neue Farbstoff eignet sich zum Färben von Polyestern in grünstichigblauen Farbtönen
mit hoher Echtheit, und er besitzt die Formel
NH,
N — CH2CH2OCH2CH3
NH2
Die Verbindung schmilzt bei 190 bis 193 C Bei Verwendung von /i-Äthoxyäthylbutansulfonat an
Stelle von /f-Äthoxyäthyl-p-toluolsulfonat erhält man unter gleichen Bedingungen die gleiche Verbindung.
Ein Cremisch von 6,5 g l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin,
15 gn-Butyl-p-toluolsulfonat, 60 g Chlorbenzol, 2 ml Pyridin und 5 g Natriumcarbonat wird 6 Stunden auf 120° C erhitzt
und gerührt und dann abgekühlt. Die entstandene Fällung wird abfiltriert, mit Methanol und dann mit
Wasser gewaschen und hierauf getrocknet.
Der erhaltene Farbstoff eignet sich zum Färben von Polyestern in blauen Farbtönen mit hoher Echtheit,
und er hat die Formel
NH,
N — CH,CH,CH,CH,
' Dieser Farbstoff ist in konzentrierter Schwefelsäure mit hellbrauner Farbe löslich. Die Farbe
schlägt nach Zugabe von Paraformaldehyd nach Grün um. Die Verbindung ist in konzentrierter Salzsäure
mit roter Farbe und in Ameisensäure mit blauer Farbe löslich.
Die erhaltene Verbindung unterscheidet sich vollständig in ihrer chemischen Struktur von der Verbindung,
die durch Vermischen von 1-Hydro xy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin
mit n-Butylamin erhalten wird. Bei Verwendung von Butyljodid oder Butylbromid an Stelle von n-Butyl-p-toluolsulfonat
erhält man unter sonst gleichen Bedingungen den gleichen Farbstoff.
Bei Verwendung von 2-Äthylhexyl-p-toluolsulfonat im Verfahren gemäß Beispiel 4 erhält man den neuen
Farbstoff vom Schmp. 143 bis 145 C der Formel
NH,
NH2
C2H5
N-CH2-CH-(CH2)3-CH3
II
NH
Beispiel 6
Beispiel 6
NH,
Die Verbindung schmilzt bei 232 bis 234° C
C20Hi8O3N4:
Berechnet ... N 15,5, C 66,3;
gefunden ... N 15,1, C 66,8. 3,0 g l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin, 15 g Nitrobenzol, 10 g Allylchlorid, 5 g Natriumbicarbonat und 2 g Triäthylamin werden in einen Autoklav gegeben und unter Rühren auf 70 bis 75 °C erhitzt, bis das Isoindolenin umgesetzt ist. Hierfür sind etwa 6 Stunden erforderlich. Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und die entstandene Fällung abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Hierbei schlägt die Farbe des Filtrats nach Himmelblau um. Die Fällung wird noch mit heißem Wasser gewaschen und dann getrocknet. Man erhält in hoher Ausbeute den neuen Farbstoff vom Schmp. 220 bis 223 0C der Formel
C20Hi8O3N4:
Berechnet ... N 15,5, C 66,3;
gefunden ... N 15,1, C 66,8. 3,0 g l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin, 15 g Nitrobenzol, 10 g Allylchlorid, 5 g Natriumbicarbonat und 2 g Triäthylamin werden in einen Autoklav gegeben und unter Rühren auf 70 bis 75 °C erhitzt, bis das Isoindolenin umgesetzt ist. Hierfür sind etwa 6 Stunden erforderlich. Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und die entstandene Fällung abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Hierbei schlägt die Farbe des Filtrats nach Himmelblau um. Die Fällung wird noch mit heißem Wasser gewaschen und dann getrocknet. Man erhält in hoher Ausbeute den neuen Farbstoff vom Schmp. 220 bis 223 0C der Formel
C19HmO3N4:
Berechnet.
gefunden .
gefunden .
N 16,18;
N 16,0.
N 16,0.
N-CH2-CH = CH,
NH,
Der Farbstoff eignet sich zum Färben von Polyestern in brillanten grünstichigblauen Farbtönen mit
ausgezeichneter Färbbarkeit und hoher Echtheit.
Auf ähnliche Weise wie im Beispiel 6, jedoch mit 5 g ^-Methallylchlorid an Stelle von Allylchlorid und
bei einer Reaktionstemperatur von 85 0C während 4 Stunden erhält man den neuen Farbstoff vom
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Anthrachinon- , Oispersionsfarbstoiren der allgemeinen Formel 55
NH2
60
N-R1
65
in der Ri eine gesättigte oder ungesättigte Alkyl-
Alkoxyalkyl-. Cycloalkyl-. Aryloxyalkyl-, Aralkyl-, Aralkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl- oder
l'tirylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß man
l,4-Diaminoanthrachinon-2,3-dinitril mit rauchender Schwefelsäure einer Schwefeltrioxydkonzentration von bis zu 5% bei einer Temperatur
von 20 bis 30"C behandelt, das Reaktionsgemisch in Eis und Wasser eingießt, die entstandene Fällung abtrennt, mit Wasser wäscht und mit einer
verdünnten wäßrigen Lösung einer Base behandelt, die aus l-Hydroxy-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin und/oder seinem Tautomer, dem l-Oxo-3-imino-4,7-diamino-5,6-phthaloylisoindolenin bestehende Fällung trocknet und
mit einem Alkylierungsmittel der allgemeinen Formel Ri — X zur Umsetzung bringt, in der X
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