DE1695090C3 - Naphtho [1,2-d] -triazole und deren Verwendung als UV-Licht absorbierende Verbindungen - Google Patents
Naphtho [1,2-d] -triazole und deren Verwendung als UV-Licht absorbierende VerbindungenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung sind praktisch farblose jo Naphtho[l^-d]triazole, wie sie im Anspruch 1 definiert
sind, und deren Verwendung als UV-Licht absorbierende Verbindungen.
Ak- Beispiele für den Substituenten R seien genannt:
Der Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-,
t-Butyl-, n-Amyl-, Isoamyl-, n-Hexyl-, Isohexyl-, n-Octyl-,
Isooctyl- und t-Octyl-Rest.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind hervorragend zum Schütze organischer Materialien und
Substanzen gegen die abbauende Wirkung der Licht- w quanten und insbesondere des UV-Lichtes geeignet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung einer UV-Licht absorbierenden Verbindung
der oben angegebenen Formel I in organischen Materialien, insbesondere Kunststoffmaterialien, in π
einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des organischen Materials zum Stabilisieren
gegen die abbauende Wirkung von UV-Licht.
Verschiedene organische Verbindungen haben die Eigenschaft, elektromagnetische Strahlen innerhalb des
Spektrums von 2900 bis 3700 A zu absorbieren. Wenn diese in verschiedene Kunststoffmaterialien, wie durchsichtige
Folien, eingearbeitet werden, wirkt die erhaltene Folie wie ein Filter für alle durchgehende Strahlung
und läßt nur solche Strahlen durch, die nicht von der v> Folie und/oder dem absorbierenden Mittel absorbiert
werden. Es ist daher möglich, unerwünschte Strahlen auszusieben und die resultierenden transparenten
Folien als Filter für viele technische und kommerzielle Anwendungsweisen zu verwenden, wie z. B. als wi
ninwicklungsm.iieriiil für Nahrungsmittel und ähnliches.
Zahlreiche organische Verbindungen sind als Absorptionsmi'tel
fiir den οΙτίι beschriebenen Dereich der
Strahlline vorgeschlagen worden, der ,imh llV-Hcreich
t'fiiMiiiit wird
Diese Verwendungen <-' ! 1Mcί5c: 1 ■' "· Ii !arbeiten in
Knnsr'«ilfdlieiinialcriiilifn ijiid im aüfu-meinen die
pern ein. Mit Abstand der größte Erzeuger der UV-Strahlen ist die Sonne. Die meisten dieser Strahlen
haben eine Wellenlänge zwischen 250 und 400 μιτι. Die
Wirkung dieser Strahlen auf die menschliche Haut, die Sonnenbrand und Sonnenbräune erzeugt, ist wohlbekannt
Eine andere Wirkung von großer kommerzieller Bedeutung ist jedoch der fotochemische Abbau, der
durch ultraviolette Strahlen verursacht wird. Viele Handelsprodukte sind entweder unstabil, wenn sie
solcher Strahlung ausgesetzt werden oder werden in dem Umfang verändert, daß keine Nachfrage nach
ihnen besteht oder sie unverkäuflich werden. Viele Kunststoffmaterialien unterliegen, wenn sie dieser
Strahlung ausgesetzt werden, praktisch einem Abbau, der eine unerwünschte Färbung der Körper verursacht,
unter nachfolgendem Verlust der Transparenz. Zusätzlich werden Nahrungsmittel entfärbt und oft unansehnlich
für den menschlichen Verbrauch. S^ wurden Früchte, eßbare öle, Butter und andere hergestellte
Nahrungsmittel durch das verlängerte Einwirken des ultravioletten Lichtes verdorben oder ranzig. Es ist auch
bekannt, daß gefärbte Gegenstände, wie gefärbte Textilien, durch Einwirkung des Sonnenlichtes und
insbesondere der ultravioletten Strahlen verfärbt werden. Viele Kunststoffe werden durch Aussetzen ans
Sonnenlicht zusätzlich zu ihrer Verfärbung und ihrer verminderten Transparenz brüchig, verlieren ihre
Elastizität, zerspringen und verderben manchmal vollständig. Farben, Anstriche, Lacke und ähnliches sind
gegen diese Wirkungen empfindlich, obgleich hier die Transparenz nicht von ausschlaggebender Bedeutung
ist
Obwohl die Verbindungen der Erfindung eine bemerkbare Absorption in der Nähe des sichtbaren
Endes des Spektrums haben, das ist in der Nähe von 400 ηιμ, sind sie trotzdem praktisch farblose Materialien.
Sie bringen daher keinerlei Farbe in die organischen Materialien, in welchen sie als Schutzmittel
verwendet werden.
Die Verbindungen der Erfindung sind gekennzeichnet durch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen den
Abbau und die Beschädigung durch Lichtquanten, und besonders durch ultraviolettes Licht
Die Verbindungen werden im allgemeinen durch Diazotieren und Kuppeln eines Orthoaminophenols, das
mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen substituiert ist, mit 2-Aminonaphthalin hergestellt,
wobei das Kuppeln in 1-Stellung des Naphthalinringes stattfindet. Die erhaltene Orthoaminoazoverbindung
wird dann zwecks Bildung des Triazolrmges in üblicher
Weise oxydiert. Ein bekanntes Oxydierungsmittel ist ein Kupiersalz in Pyridinlösung.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Herstellung von 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)-naphthof
1,2-d]triazol
(a) Herstellung des Azo-Zwischenprodukts
Die folgenden Komponenten werden in ein 4-l.itef-Herhcrglas
(im Kisbad) gegeben:
7K.7 g IOO%iges ■i-Mcthyl^-aminophcnol
(M.S. 12J).
!20ccin W.<sscr.
32Og r.k
1 70 c< rr 1 Snl/iiiiire ( W/W;, hcmi',t-h rein)
!20ccin W.<sscr.
32Og r.k
1 70 c< rr 1 Snl/iiiiire ( W/W;, hcmi',t-h rein)
Die Mischung wird 10 Minuten lang bei 5° C gerührt
und dann werden bei 5 bis 10° C tropfenweise
106 ecm einer 38,5%igen wäßrigen Lösung Natriumnitrit zugefügt Es wird weitere 15 Minuten bei 10° C gerührt und überschüssiges Nitrit wird mit 9 ecm einer 10%igen wäßrigen Sulfamidsäure zersetzt Dann werden
106 ecm einer 38,5%igen wäßrigen Lösung Natriumnitrit zugefügt Es wird weitere 15 Minuten bei 10° C gerührt und überschüssiges Nitrit wird mit 9 ecm einer 10%igen wäßrigen Sulfamidsäure zersetzt Dann werden
91,4 g 2-Naphthylamin,
250 ecm Eisessig und
250 ecm Eisessig und
800 ecm Wasser zur Verdünnung der Aufschlämmung
zugefügt
zugefügt
Darauf gibt man langsam 170 g Natriumacetatkristal-Ie
bis zur neutralen Reaktion auf Kongopapier (pH 4,5) zu. Die ausgefallene Azoverbindung wird filtriert, mit
2000 ecm Wasser gewaschen und unter Vakuum bei 40° C getrocknet Man erhält eine Ausbeute von 177 g.
(b) Herstellung des Triazols
In einen 5-Liter-3-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Thermometer, Rückflußkühler und einem Heizmantel
ausgerüstet ist, werden
177 g Azofarbstof f von (a) und
1400 ecm Picolin
1400 ecm Picolin
gefüllt Die Mischung wurde zur Herstellung einer Lösung unter Rühren auf 95° C erhitzt. Dann werden
384 g Kupfersulfat ■ 5 H2O und
1400 ecm Picolin zugefügt.
1400 ecm Picolin zugefügt.
Es wird dann eine weitere '/2 Std. bei 105 bis 1100C
und dann bei 90 bis 1L 3° C gerührt Dann werden
180 g Natriumsuifid · 2'/2 ΐίιΟ, die in Form von
Schuppen in
360 ecm Wasser bei 50° C gelöst waren,
360 ecm Wasser bei 50° C gelöst waren,
zugefügt. Dann wird eine weitere '/2 Std. bei 105 bis
110° C gerührt Dann wird die Mischung geklärt und mit 500 ecm heißem Picolin gewaschen. Das Filtrat wird mit
3400 ecm Wasser verdünnt, gerührt und filtriert Der
Filterkuchen wird mit Picolin/Wasser(l : 1), Wasser und schließlich 4000 ecm warmen Wasser gewaschen. Das
Produkt wird aus 3600 ecm Äthylenglykolmonomethyläther umkristallisiert und man erhält das reine Produkt
mit einem ACm„=74,8 bei 348 μπι. Der Schmelzpunkt
liegt bei 175,6-176,2° C.
Versuch
Als Beweis der überlegenen Wirksamkeit der UV-Licht absorbierenden, erfindungsgemäßen Naphthotriazole
wurde die Verbindung 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)-naphtho[l,2-d]triazol
mit der entsprechenden Benzotriazolverbindung gemäß dem Beispiel der französischen Patentschrift 13 24 889 verglichen. Es
wurde der folgende Versuch durchgeführt:
Es wird ein Celluloseacetatfilm hergestellt, indem man die folgenden Komponenten mischt:
(0,025 mm Dicke). Der erfindungsgemäße UV-Absorber
hatte die folgende Formel:
Methoxyäthanol
Äthylacetat
Äthylalkohol
Tripheny !phosphat
Celluloseacetat
Äthylacetat
Äthylalkohol
Tripheny !phosphat
Celluloseacetat
29 g
38 g
14.5 g
3.75 g
15 g
38 g
14.5 g
3.75 g
15 g
4 Gew.-% des UV-Licht absorbierenden Mittels wurden in einen Ansatz der obigen Formulierung
einverleibt, und das Präparat wurde unter Verwendung einer Hircl-Aiiftragwal/c zn einer Folie gezogen
Die als Vergleichsverbindung verwendete entsprechende Benzotriazol-Verbindung hatte die folgende
Formel:
Diese Verbindung ist im Handel und als eines der besten UV-Licht absorbierenden Mittel bekannt
Auf der Basis von 0,45 kg Farbstoff pro 45 kg Papierpulpe wurden Papierbogen hergestellt und eine
Stunde lang unter einem Kohlelichtbogen-Fadeometer belichtet
Unter Verwendung von Methylenblau A Ex konz. (CI 52 015) als Farbstoff wurde das Papier in dem üblichen
Standard-Fadeometertest durch die den erfindungsgemäßen UV-Absorber bzw. die Vergleichsverbindung
enthaltende Folie belichtet
Es wurde gefunden, daß die Blaufärbung der Probe unter der die Vergleichsverbindung enthaltenden Folie
viel stärker verblaßte als die unter der den erfindungsgemäßen Naphthotriazol-UV-Absorber enthaltenden
Folie angebrachte Probe, wobei sich die orstere Probe noch verfärbte. Dies ist der Beweis dafür, daß die
erfindungsgemäßen Naphthotriazol-UV-Absorber enthaltenden
Präparate einen größeren Schutz gegen eine Zersetzung bieten als die entsprechenden Benzotriazol-Präparate,
die als die besten handelsüblichen UV-Licht-Absorber gelten.
Herstellung von 2-(2-Hydroxy-5-tert.-butyl-phenyl)-naphtho[l,2-d]triazol
(A) Herstellung der Azozwischenverbindung
Ein 4-Liter-Becher, der in ein Eisbad eintaucht, wird
beschickt mit:
105,8 g 1000/oigen4-t-Butyl-2-aminophenol
(M. G.) 165,3),
320 ml Wasser,
320 g Eis und
120 ml Salzsäure (38%, chemisch rein).
320 ml Wasser,
320 g Eis und
120 ml Salzsäure (38%, chemisch rein).
Die Mischung wird dann bei 5°C 10 Minuten lang gerührt und dazu werden dann bei 5 bis 10"C
tropfenweise 106 ml 38,5%ige wäßrige Natriumnitritlösung gegeben. Das Rühren wird 15 Minuten lang bei
1O0C fortgeführt, und das überschüssige Nitrit wird mil
9 ecm einer IO°/oigen wäßrigen Sulfamidsäure /rrsiöit.
Zu der Mischung werden dann
91,4 g 2-Naphthylamin und
250 ml Eisessig, sowie zur Verdünnung der
250 ml Eisessig, sowie zur Verdünnung der
Aufschlemmung
800 ml Wasser gegeben. '
800 ml Wasser gegeben. '
Dazu wurden dann langsam 170 Gramm Natriumacetatkristalle
bis zur neutralen Reaktion gegenüber Congo-Papier (pH 4,5) gegeben. Das Azo-Precipitat
wird abfiltrkrt, mit 2000 ml Wasser gewaschen und im ι ο
Vakuum bei 40° C getrocknet
(B) Herstellung des Triazols
Ein 5-Liter-3-HaIs-Kolben, der mit Rührer, Thermometer,
Rückflußkühler und Heizmantel bestückt ist, wird mit
204 g desAzofarbstoffes(A)und 1400 ml Picolin
beschickt Die Mischung wird unter Rühren auf 95° C erhitzt, um Lösung zu bewirken. Da:tu werden dann
384 g Kupfersulfat · 5 H2O und 1400 ml Picolin
gegeben. Das Rühren wird eine halbe Stunde lang bei 105 bis 110°C fortgesetzt und dann werden zu der
Mischung bei 90 bis 100° C
180 g Natriumsulfid · 2'/2 H2O, die in Form von
Schuppen in
360 ml Wasser bei 50° C gelöst wurden, gegeben.
360 ml Wasser bei 50° C gelöst wurden, gegeben.
Nachdem das Rühren eine halbe Stunde bei 105°C fortgesetzt war, wurde die Reaktionsmischung filtriert
und mit 500 ml heißem Picolin gewaschen. Das Filtrat wurde dann mit 3400 ml Wasser verdünnt, durchgerührt
und filtriert. Der Filterkuchen wurde mit 120OmI 1 :1
Picolin-Wasser, Wasser und endlich mit 4000 ml warmem Wasser gewaschen. Das Produkt wurde aus
Äthylenglykolmonomethyläther umkristallisiert. Man erhält ein reines Produkt mit einem Schmelzpunkt von
131,6 bis i 33,2° C und einem Kmax = 65,9 bei 348 ιημ.
In ähnlicher Weise, wie in Beispiel 1 bzw. 2 angegeben, jedoch unter Verwendung eines bestimmten
4-t-Octyl-2-aminophenols als Au?gangsprodukt wurde
2-[2-Hydroxy-5-(2,2,4-trimethylpentyl)-phenyl]naphtho[l,2-d]triazol
hergestellt. Der Schmelzpunkt des reinen Produktes betlägt 108 bis 109°C und der
K™,-Wert = 56,7 bei 348 πιμ. so
Vergleichsversuch
A. Es wurde ein Zelluloseacetatfilm hergestellt, indem die folgenden Bestandteile gemischt wurden:
29 g Methoxyäthanol
38 g Äthylacetat
14,5 g Äthylalkohol
3,75 g Triphenylphosphat
15 g Zelluloseacetat
15 g Zelluloseacetat
2 Gew.-% 2-[2-Hvdroxy-5-(2,2,4-trimethyl- bn
pentyi)-phenyi]-benzotriazoi entsprechend der Verbindung gemäß Beispiel
1 der US-Patentschrift Nr. 32 30 194
Die Mischung wurde bis zur Homogenität gemischt f,-,
und mit Hilfe einer »Bird«-Vorrichtung in einem Fihn
von 0,025 mm Dicke gezogen. Der erhaltene Film wurde auf einen mit »Genacryl Red 5B« gefärbten Stoff gelegt,
und ein Teil des gefärbten Materials wurde 10 Stunden lang durch den Film hindurch mit UV-Strahlen in einem
Standard-Kohlenbogen-UV-Fadeometer belichtet
B. Das Verfahren gemäß A wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle der Benzotriazolverbindung die gleiche
Menge (2 Gew.-%) der entsprechenden Naphthotriazolverbindung, nämlich 2-[2-Hydroxy-5-{2>2,4-trimethyl·
pentyl)-phenyl]-naphtho[l,2-d]triazol verwendet.
Eine Analyse der Ergebnisse der obengenannten Versuche zeigt, daß die erfindungsgemäße Verbindung,
die im Versuch B verwendet wurde, überraschenderweise wesentlich bessere UV-Absorptionseigenschaften
besitzt als die im Versuch A verwendete entsprechende Benzotriazolverbindung. Dies ist daraus ersichtlich, daß
der belichtete Teil des Stoffes aus Versuch A viel heller und ausgeblichener ist und eine viel schärfere
Trennungslinie zwischen dem belichteten und dem unbelichteten Teil aufweist als der belichtete Teil des
gefärbten Stoffes aus Versuch B.
Erfindungsgemäß können die verschiedensten organischen Materialien stabilisiert τ..-rden. Beispiele sind
die allgemeine Klasse der Vinylpolymtre,
wie Polyvinylacetat, Polyvinylchloridacetat, Polyvinylbutyral; Acrylatpolymere, wie Methylmethacrylat, Polyolefine zusätzlich zum Polyäthylen, wie Polypropylen; Polyimide, wie die vom Caprolactam abgeleiteten, Nylon-Produkte, die durch Kondensation den dibasischen Säuren mit Polyaminen, wie Hexamethylendiamin und Adipinsäure hergestellt wurden, als auch Polyamide, Polyoxyalkylene, wie Polyformaldehyd und ähnliche, Celluloseester, wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Celluloseacetat-butyrat und ähnliche Verbindungen. Celluloseäther, Polyurethanharze und ähnliches ein. Außer der Stabilisierung der oben beschriebenen polymeren Materialien in Folienform kann die Stabilisierung auch erreicht werden mit Substraten, die in Form von Formkörpern, Fasern, Filmen usw. vorliegen. Zusätzlich können diese Materialien die üblichen Füllstoffe, Weichniachungsmittel Pigmente, Farbstoffe und andere konventionelle Modifizierungs- und Zusatzmittel enthalten. Zusätzlich zu uen harzigen Materialien, die vortrefflich durch die erfindungsgemäßen Verbindungen geschützt werden, können auch andere organische Materialien, insbesondere auch solche, die dem Abbau durch UV-Licht unterliegen, geschützt werden. Von diesen Materialien werden auch öle, Fette, Papier, Wachse (natürlicher oder synthetischer Herkunft), jede Art Cellulose, Farbstoffe, Pigmente und jede Art flüssigen oder festen organischen Materials umfaßt, die vom UV-Licht beeinflußt werden. Weiterhin sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu ihrer Verwendung zum Einarbeiten in zu schützende Substrate hervorragend geeignet zum Beschichten, Überziehen und Imprägnieren von Oberflächen. Außer als übliche Oberflächenimprägnierungsmittel sind dit; Verbindungen der vorliegenden Erfindung auch sehr wirksam als Schutz für die menschliche Haut, insbesondere gegen die verbrennenden Strahlen der Sonne, und daher können die Absorber in jeder geeigneten. Form auf der Haut angewendet werden, die wäßrig oder nicht wäßrig sein kann und die jedes gewünschte filmbildende Material enthalten kann. Die Verwendung von Aerosol-Präparaten, die die konventionellen Treibmittel-Kombinationen enthalten, ist für diese Zwecke ausgezeichnet geeignet.
wie Polyvinylacetat, Polyvinylchloridacetat, Polyvinylbutyral; Acrylatpolymere, wie Methylmethacrylat, Polyolefine zusätzlich zum Polyäthylen, wie Polypropylen; Polyimide, wie die vom Caprolactam abgeleiteten, Nylon-Produkte, die durch Kondensation den dibasischen Säuren mit Polyaminen, wie Hexamethylendiamin und Adipinsäure hergestellt wurden, als auch Polyamide, Polyoxyalkylene, wie Polyformaldehyd und ähnliche, Celluloseester, wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Celluloseacetat-butyrat und ähnliche Verbindungen. Celluloseäther, Polyurethanharze und ähnliches ein. Außer der Stabilisierung der oben beschriebenen polymeren Materialien in Folienform kann die Stabilisierung auch erreicht werden mit Substraten, die in Form von Formkörpern, Fasern, Filmen usw. vorliegen. Zusätzlich können diese Materialien die üblichen Füllstoffe, Weichniachungsmittel Pigmente, Farbstoffe und andere konventionelle Modifizierungs- und Zusatzmittel enthalten. Zusätzlich zu uen harzigen Materialien, die vortrefflich durch die erfindungsgemäßen Verbindungen geschützt werden, können auch andere organische Materialien, insbesondere auch solche, die dem Abbau durch UV-Licht unterliegen, geschützt werden. Von diesen Materialien werden auch öle, Fette, Papier, Wachse (natürlicher oder synthetischer Herkunft), jede Art Cellulose, Farbstoffe, Pigmente und jede Art flüssigen oder festen organischen Materials umfaßt, die vom UV-Licht beeinflußt werden. Weiterhin sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu ihrer Verwendung zum Einarbeiten in zu schützende Substrate hervorragend geeignet zum Beschichten, Überziehen und Imprägnieren von Oberflächen. Außer als übliche Oberflächenimprägnierungsmittel sind dit; Verbindungen der vorliegenden Erfindung auch sehr wirksam als Schutz für die menschliche Haut, insbesondere gegen die verbrennenden Strahlen der Sonne, und daher können die Absorber in jeder geeigneten. Form auf der Haut angewendet werden, die wäßrig oder nicht wäßrig sein kann und die jedes gewünschte filmbildende Material enthalten kann. Die Verwendung von Aerosol-Präparaten, die die konventionellen Treibmittel-Kombinationen enthalten, ist für diese Zwecke ausgezeichnet geeignet.
Die Menge des einzuarbeitenden Stabilisierungsmittels ist nicht besonders kritisch. Es sollte jedoch so viel
vorhanden sein, daß der gewünschte CiniiJ der
Stabilisierung erreicht wird. Es sollte aber auch nicht mehr verwendet werden als notwendig ist, um dieses
Ergebnis zu erzielen. Man verwendet zwischen 0.01% und 10%, bezogen auf den Fcststoffgchalt des
organischen Materials, vorzugsweise jedoch ungefähr 0,5% bis 2%.
Claims (2)
- Patentansprüche:
1. Naphtho[l,2-d]triazole der allgemeinen Formel(Dinin der R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht - 2. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 in organischen Materialien, insbesondere Kunststoffmaterialien in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-°/o bezogen auf den Feststoffgehalt des organischen Materials zum Stabilisieren gegen die abbauende Wirkung von UV-Licht
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US50420665A | 1965-10-23 | 1965-10-23 | |
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