DE2130846B2 - Basisch substituierte Fluoranverbindungen und diese als Farbbildner enthaltende druckempfindliche Kopierpapiere - Google Patents

Basisch substituierte Fluoranverbindungen und diese als Farbbildner enthaltende druckempfindliche Kopierpapiere

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Description

15
in der Ri, R2 und Ri Wasserstoffatome, Methyl- oder Äthylgruppen, R3 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und R5 eine mit 1 bis 5 Methylgruppen substituierte Phenylgruppe bedeuten.
2. Druckempfindlichkeit Kopierpapier, dadurch gekennzeichnet, daB es ein Blatt aufweist, das als Farbbildner mindestens eine Fluoranverbindung der in Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel enthält
30
Beschreibung
Die Erfindung betrifft basisch substituierte FluoranvLv'bindungen der allgemeinen Formel
(I)
in der Ri, R2 und R< Wasserstoffatome, Methyl- oder Äthylgruppen, Rj ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe und Ri eine mit 1 bis 5 Methylgruppen substituierte Phenylgruppe bedeuten, sowie diese als Farbbildner enthaltende druckemptindliche Kopierpa- v> pi c rc.
Grundsätzlich bestehen druckempfindliche Kopierpapiere aus zwei Papierblättern. Dabei ist z. B. die Unterfläche eines oberen Blattes mit Mikrokapseln beschichtet, die einen Farbbildner als Lösung in einem m> schwerflüchtigen Lösungsmittel enthält, während die obere Fläche eines unteren Blades mit einer festen Säure überzogen ist. wie saurem Ton oder Phenolverbindungen. Wenn die uniere Oberfläche des oberen Blattes und die obere Fläche des unteren Blattes τ gcgeneinandc gelegt werden und Druck auf die obere fläche des oberen Blattes durch Schreiben von Hand oder Maschinenschreiben ausgeübt wird, so zerreißen die Kapseln unter der Einwirkung des Druckes, und der darin enthaltene Farbbildner wird durch die feste Säure auf der oberen Fläche des unteren Blattes absorbiert und entwickelt eine Farbe, wodurch eine Kopie erhalten wird.
Ein weiterer Typ bekannter druckempfindlicher Kopierpapiere entwickelt Farbe, wenn ein örtlicher Druck auf ein Papierblatt ausgeübt wird, das einen Farbbildner enthaltende Kapseln sowie auf oder in dem Papierblatt eine feste Säure enthält Dieser Typ ist bezüglich des Mechanismus der Farbbildung sehr ähnlich dem zuerst erwähnten druckempfindlichen Kopierpapier, das aus zwei Papierblättern, einem oberen und einem unteren Blatt, besteht Für beide Typen von Kopierpapieren kann daher der gleiche Farbbildner verwendet werden.
Als Farbbildner für diesen Zweck sind bereits verschiedene Arten chemischer Verbindungen verwendet worden. In neuerer Zeit haben Fluoranverbindungen große Bedeutung hierfür erlangt, weil diese Verbindungen eine reiche Vielfalt von Farben entwikkeln und hohe Farbentwicklt-ngsgeschwindigkeitcn zeigen. Es sind eine ganze Reihe derartiger Verbindungen bekannt
Die aus der belgischen Patentschrift 7 44 705 bekannten Furanverbindungen können zwar ebenfalls für die Herstellung von druckempfindlichen Kopierpapieren verwendet werden, ihre Löslichkeit in den für diesen Zweck üblicherweise verwendeten Lösungsmitteln ist jedoch mäßig, so daB in den Mikrokapseln nur verhältnismäßig geringe Mengen an Farbbildner enthalten sein können und die Gefahr besteht, daß der Farbbildner bei längerer Lagerung, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, auskristallisiert und für eine Farbentwicklung zunächst nicht zur Verfügung steht
Aus der britischen Patentschrift 1182 743 sind ebenfalls Furanverbindungen bekannt, die in Kopierpapieren als Farbbildner verwendet werden können, die eine höhere Löslichkeit in aromatischen Lösungsmitteln aufweisen, ihre Lichlechtheit nach der Farbentwicklung erfüllt jedoch nicht die heute an Kopierpapiere gestellten erhöhten Anforderungen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, neue Farbbildner für druckempfindliche Kopierpapiere zu finden, die nicht nur eine ausreichende Löslichkeit in aromatischen Lösungsmitteln und aromatisch-aliphatischen Lösungsmittelgemischen aufweisen, sondern nach der Farbentwicklung auch eine gute Lichtechtheit besitzen.
Es wurde nun gefunden, daß die erfindungsgemäßen Fluoranverbindungen der oben angegebenen allgemeinen Formel I nicht nur eine hohe Löslichkeit in aromatischen Lösungsmitteln und in aromatisch-aliphatischen Lösungsmittelgemischen besitzen, sondern sie besitzen bei ihrer Verwendung in druckempfindlichen Kopierpapieren nach der Farbentwicklung auch eine hohe Lichtechtheit, so daß sie in bezug auf die Kombination ihrer Eigenschaften den bisher für diesen Zweck verwendeten Fluoranverbindungen überlegen sind.
Zum Nachweis der technischen Überlegenheit der erfindungsgemäßen Fluoranverbindungen wurden die nachfolgend beschriebenen Vergleichsversuchc durchgeführt:
(a) leweils 30 mg des crfindungsgemüßen Fluorans 3-Diäthylamino-7-N-mcthyl-p-toli]idinoflm>ran (V) (Beispiel J) bzw. der aus der britischen Patentschrift 1182 74) bekannten fluorane 3-Diäthylamino 7 mc thylaminofluoran (Verbindung 3) und 3 Diiithylamino 7
benzylaminofluoran (Verbindung 8) wurden in 20 ml Toluol gelöst und die dabei erhaltene Lösung wurde mittels absorbierender Baumwolle auf ein unteres Blatt Kopierpapier aufgebracht, das mit Phenolharz oder saurem Ton beschichtet worden war. Nach der s Farbentwicklung wurde das farbentwickelte Papier in einem Abstand von etwa 5 cm mit einer Tageslicht-Leuchtstoffröhre belichtet und nach der Belichtung auf die aufgetretene Verfärbung hin untersucht Dabei ergab sich, daß die erfindungsgemäße Fluoranverbin- ι ο düngen den aus der britischen Patentschrift 11 82 743 bekannten Furanverbindungen in bezug auf ihre Lichtechtheit eindeutig fiberlegen war, da bei der erfindungsgemäßen Verbindung auch in dem 72stündigen Belichtungstest kaum eine Entfärbung aufgetreten is war, während die mit den bekannten Farbbildnern erhaltenen Kopien eine wesentlich schwächere Farbtönung aufwiesen.
(b) Unterschiedliche Mengen der erfindungsgemäßen Furanverbindungen
3-DiäthyIarcü;o-7-N-methyl(2',4'-xylidino)-fluoran (!!}, (Beispäe! 1),
3-Diäthylamino-7-N-methyl-o-toluidinofluoran (IV), (Beispiel 2),
3-Diäthylamino-7-N-methyI-p-toluidino fluoran (V), (Beispiel 3),
S-Diäthylamino-e-methyl^-p-toIuidinofluoran (VI), Beispiel 4) und
3-Diäthylamino-6-methyl-7-(2',4'-dimethyl-
anilino)fluoran (VIII), (Beispiel 5), jo
sowie die aus der belgischen Patentschrift 7 44 705 bekannte Fluoranvc.rbindung
3-Diäthylamino-7-(2'-cart>oxyanilino)fluoran wurden jeweils zu 10 g eines handelsüblichen Lösungsmittels (hauptsächlich bestehend aus Diphenyläthan, r» Kp. 292 bis 306" C) zugegeben, das in großem Umfange for die Herstellung von druckempfindlichen Kopierpapieren zur Lösung der Farbbildner verwendet wird. Die jeweils zugegebenen Mengen wurden unter gelegentlichem Rühren durch Erhitzen auf 900C gelöst Dann wurden die erhaltenen Lösungen auf Raumtemperatur abkühlen und stehen gelassen.
Dabei wurde festgestellt, daß eine Abscheidung der gelösten Substanz erfolgte. Es wurde in jedem Falle festgestellt, bei welcher Konzentration eine klar bleibende Lösung erhalten wurde. Dabei wurden in der obengenannten Reihenfolge die folgenden Ergebnisse erhalten (die Prozentzahlen bezeichnen die Konzentration der Lösung, die ohne Abscheidung eines Niederschlages klar blieb): 3%, 5%, 5%, 5%, 4% und 0,5%.
Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Furanverbindungen eine ganz ausgezeichnete und bessere Löslichkeit als das bekannte Fluoran besitzen und deshalb hervorragend geeignet sind als Farbbildner für druckempfindliche Kopiermaterialien. Sie sind dtv bekannten Fluoranverbindung in bezug auf ihre Löslichkeit um etwa eine Zehnerpotenz überlegen. Dies hat zur Folge, daß die Kopiermaterialien ohne Gefahr der Abscheidung von Kristallen aus der in den Mikrokapseln enthaltenen Lösung lange Zeit gelagert werden können, daß eine hohe Konzentration des Farbbildners in den Mikrokapseln enthalten sein kann und daß auf diese Weise eine tiefere Farbe und eine schnellere Farbbildung erzielt wird.
Die erfindungsgemäßen basisch substituierten Fluoranverbindungen werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß man eine entsprechende in der o-Stellung basisch substituierte 2-Hydroxybenzoylbenzoesäure mit einem entsprechenden in der p-Stellung basisch substituierten Anisol umsetzt
Beispiel I 3-Diä"thylamino-7-N-methyl-(2',4'-xylidyl)fluoran (II)
OH
COOM
C2H
C2H
CH,
(VIII)
IO g ο (4-Diathylamino-2-hydroxybenzoyl)benzoesaure (III) und 7.7 g p-N-Methyl-(2',4'-xylidino)anisol (VIII) wurden mit 90g konzentrierter Schwefelsäure vermisch! ι ml 40 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Gemisch in I I Wasser gegossen, filtriert und mit Wasser gewaschen. Der so erhaltene Niederschlag wurde mit 200 ml Toluol am Rückfluß erhitzt, durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von Natriumcarbonat alkalisch gemacht, und die Toluolschichi wurde abgetrennt, mit heißem Wasser gewaschen und eingeengt, wobei 13,1 g (81.4% der Theorie) J-Di;itli\lamino-7-N-mcthyl-(2',4'-xylidino)fluoran (II)
schwach rosa gefärbter Kristalle vom F, 109 bis UO0C erhalten wurden.
Die Summenformel C33H3JNaO3 dieser Verbindung wurde durch die nachfolgenden Ergebnisse der Elementaranalyse bei tätigt.
Gewichtsanalyse in %
berechnet: C 7853, H 6.40, N 555;
gefunden: C 78.42, H 635, N 5.46.
Die VeiDindung weist eine ausgezeichnete Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln auf, so daß sie sich sehr gut in einem aromatisch-aliphatischen Lösungsmittelgemisch löst (beispielsweise löst sie sich bei Raumtemperatur in einem Lösungsmittelgemisch aus Diphenylchlorid und hochsiedenden Erdölfraktionen [Kp. > 2000C] im Verhältnis 2:1 in einem Mengenanteil von bis zu 6% oder mehr, bezogen auf die gesamte Lösung). Diese Eigenschaft ist sehr vorteilhaft bei der Herstellung eines druckempfindlichen Kopierpapiers. Darüber hinaus besitzt sie nach der Farbentwicklung eine ausgezeichnete Lichtechtheit
Beispiel 2
3-Diäthylamino-7-N-methyl-o-toIuidinofluoran(IV)
CH3
CH3
(IV)
CH,
CH3O
CH3
CH3
(XI)
Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden 7,25 g p-N-Methyl-o-toluidinoanisoI (IX) mit 10 g o-(4-Diäthylaniino-2-hydroxybenzoyI)benzoesäure (III) umgesetzt und aufgearbeitet, wobei 11,4 g (81,1% der Theorie) 3-Diätnylamino-7-N-methyl-g-toiuidinofluoran (IV) in Form eines schwach gefärbten Pulvers vom F. 177 bis 178° C erhalten wurde.
Die Summenformel C32H30N2O3 dieser Verbindung wurde durch die nachfolgenden Ergebnisse der Elementaranalyse bestätigt.
Gewichtsanalyse in %
berechnet: C 7833, H 6.18, N 5.71;
gefunden: C 78.35, H 6.15. N 5.65.
Die Verbindung entwickelt durch Einwirkung von saurem Ton oder Phenolverbindungen eine grüne Farbe. Die Verbindung löst sich gut in einem aromatisch-iüphatischen Lösungsmittelgemisch und sie weist nach der Farbentwicklung eine ausgezeichnete Lichtechtheit auf.
r>
40
50 Beispiel 3 3-DiäthyIamino-7-N-methyl-p-toIuidinofluoranv'V)
CH3
CH3O
CH3
(V)
(X)
Gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden 10 g p-N-Methyl-p-toluidinoaniso! (X) mit 13,8 g o-(4-Diäthylamino-2-hydroxybenzoyI)benzoesäure (II) umgesetzt und aufgearbeitet, wobei 15,6 g (723% der Theorie) S-Diäthylamino^-N-methyl-p-toluidinofluoran (V) als weißes Pulver vom F. 171 bis 172°C erhalten wurden.
Die Summenformel C32H30N2O3 dieser Verbindung wurde durch die nachfolgenden Ergebnisse der Elementaranalyse bestätigt.
Gewichtsanalyse in %
berechnet: C 7833, H 6.18, N 5.71;
gefunden: C 78.27, H 6.09, N 5.65.
Die Verbindung entwickelt unter der Einwirkung einer festen Säure eine grüne Farbe. Sie löst sich gut in einem aromatisch-aliphatischen Lösungsmkielgemisch und sie weist nach der Farbentwicklung eine ausgezeichnete Lichtechtheit auf.
Beispiel 4
3-Diäthylamino-6-methyl-7-p-toluidinoiluoran(VI)
CH3
C2H
H3
-CH, (Xl)
Gemäß dem in Beispiel I beschriebenen Verfahren wurden 10 g 3- kiethyi-p-tolidinoanisol (Xl) nit 13,8 g o-(4-Diäthylamino-2-nydroxybenzoyl)benzoesäurc (III) umgesetzt, wobei 17,5 g (81,1% der Theorie) J-Diäthyl-
amino-b-methyl-7-p-ti'limlinofliiorut: (Vl) als .schwach gelbe Kristalle vom F. 201 bis 202 C erhalten wurden. Die Summelformel C^HmNjOi dieser Verbindung wurde durch die nachfolgenden Ergebnisse der Elementaranalyse bestätigt.
Gewichtsanalyse in %
berechnet: C 78.33. 116.18, N 5.71;
gefunden: C 78.26. 116.13. N 5.61.
Die Verbindung entwickelt bei Einwirkung einer festen Säure eine schwarze Farbe. Sie löst sich in einem aromatisch-aüphatischcn l.osungsmittelgemiseh gut und weist nach der Farbentwicklung eine ausgezeichnete l.ichtechtheit auf.
Beispiel 5
3-Diäthylamino-6-methyl-7-(2 .4'-dimethslanilino)-
I ILIUI (III \ V I I )
( Il
(H
CH,
(Viii
( Il
c II.
(HU
■ - M
-CH
Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden iO s 3-\Ieth\l-4-(2 .4 -dimetriylanilino)anisol (XlI) mit 'ig o-(4-Diäth\iamino-2-hydroxyben-/o;. ^benzoesäure (III) umgesetzt und aufgearbeitet. ■Aobei !'ig (90.7" der Theorie) 3-Diäthylamino-6-met-">i-7-(2 .4 -dimethylanilinojfluoran (VII) als weißes Pulver vom Γ-. !55 bi^ 157"C erhalten wurden. Die Summenformei C:;H .VO, dieser Verbindung wurde durch die nachfolgenden Ergebnisse der Elementarana- \se bestätigt.
Gewichtsanalyse in "-
berechnet: C 78 53. 1: 6.40. N 5.55:
gefunden: C 78.46. Ii 4.38. N 5.44.
Die Verbindung entwickelt bei der Einwirxung von fester Säure eine schwarze Farbe. Sie löst sich in einem aromatisch-aliphaiische-: Losungsmittelgemisch gut und weist nach der Farbeniuickiung eine ausgezeichnete Lichtecruhek auf.
In den nachstehender. Beispielen wird die Herstellung druckempfindlicher Kopierpapiere mit erfindungsgemäßen Furanverbindungen erläutert.
Beispiel 6
60 g Gelatine und 60 g Gummiarabikum wurden in 50 ml Wasser von 40'C gelöst. Gleichzeitig wurden 4 ε 3-Diäthylamino-7-N-methyl-{2'.4'-xy!idyI)fliJoran (if) (Beispiel I) in einem Lösungsmittelgemisch aus 100g Diphenylchlorid und 50 g hochsiedenden Erdölfraktionen (mit einem Siedepunkt von mehr als 200X) gelöst und das Gemisch wurde zu dieser wäßrigen Lösung aus Gelatine und Gummiarabikum zugegeben. Die erhaltene Mischung wurde mit Hilfe eines Homogenmischers vollständig dispergiert und emulgiert. Dann wurde Wasser von 50°C zugesetzt, bis ein Gesamtvolumen der Lösung von 2000 ml erreicht war. dann wurden 90 ml IO°/oige Essigsäure und Wasser von 50 C unter Rühren zugesetzt, bis das Gesamtgewicht 4 kg betrug. Die I ösung wurde 1 Stunde lang gerührt, unter weiterem Rühren unter IOC abgekühlt, mit IO%iger NaOH-l.ösung versetzt, bis ein pH-Wert von 9 erreicht wurde und danach das Ganze allmählich auf Raumtemperatur gebracht.
Die erhaltene Lösung wurde auf die untere Fläche eines oberen Blattes aufgetragen und getrocknet. Andererseits wurde eine feste Säure, wie saurer Ton oder eine Phenolverbindung, auf die untere Fläche des oberen Blattes aufgebracht.
Wenn das so hergestellte obere und untere Π' nt zum Kopieren benutzt wurden, bildeten sie rasch eine grüne Kopie mit einer ausgezeichneten l.ichteehthcit.
Beispiel 7
4 g 3-Diäthylamim>-6-methyl-7-p-toluidinofluoran (Vl) (Beispiel 4) wurden in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 f Diphetn lchlorid und 50 g einer hochsiedenden ErdölfraKtion (mit einem Siedepunkt über 200X) gelöst und daraus wurde ein druckempfindliches Kopierpapier in der in Beispiel 6 beschriebenen Weise hergestellt. Das so erhaltene Kopierpapier bildete rasch eine schwarze Kopie, die eine ausgezeichnete Lichtechtheit aufwies.
Beispiel 8
Durch Auflösen von 4 g 3-Diäthylamino-7-N-methylp-toluidinofluoran (V) (Beispiel 3) in einem Lösungsmitgelgemisch aus lOOg Diphenylchlorid und 50 g eines Erdöldestillats mit hohem Siedepunkt (Siedepunkt über 2'iOX) und Behandeln der Lösung in der in Beispiel 6 beschriebenen Weise wurde eine uäßrige Lösung erhalten, in der winzige Kapseln dispergiert waren. Sie wurde durch Versprühen unter Bildung eines Staubes aus winzigen Kapseln getrocknet und danach in eine 4°/oige Xylollösung eines p-Phenylphenol-Formaldehyd-Kondensationsproduktes eingemischt und darin dispergiert. Diese Dispersion wurde dann auf ein Papierblatt aufgetragen und getrocknet. Wenn örtlicher Druck auf dieses beschichtete Papier ausgeübt wurde, so entwickelte es sofort ein grünes Bild entsprechend ^em Muster des Druckes. Dieses Bild zeigte ausgezeichnete Lichtechtheit.
Beispiel 9
Durch Auflösen von 4 g 3-Diäthylamino-7-N-methyI-(2',4'-xyIidyl)fluoran (II) (Beispiel 1) in einem Lösungsmittelgemisch aus 100 g Diphenylchlorid und 50 g eines Erdöldestillats rr.it hohem Siedepunkt (Kp. > 200°C) und Behandeln in der in Beispiel 6 beschriebenen Weise wurde eine wäßrige Lösung erhalten, in der winzige Kapseln dispergiert waren. Diese Lösung wurde mit 8 g eines p-Phenylphenoi-Formaldehyd- Kondensationsproduktes in Form eines feinen Staubes vermischt und dispergiert und danach wurden 40 g Pulpe zugegeben. Nach dem Verdünnen mit Wasser bis zu einem endgültigen Feststoffgehalt von 0,5% wurde die Masse über das Sieb einer Fourdrinier-Maschine geführt, wobei ein Papierblatt gebildet wurde. Wenn örtlicher
9 10
Druck auf dieses Blatt ausgeübt wurde, so entwickelte gehören niedere Alkylidiphenvle. wie Methyl-, Äthylsich sofort ein grünes Bild mit einer ausgezeichneten und Propyldiphenyl, sowie höhere Alkylbenzole, wie Lichtechtheit. Dodecyl-, Dccyl und Octylbenzol mit einem Siedepunkt In den Beispielen 6 bis 9 wurde zwar als von mehr als I5O°C. Wenn der Siedepunkt des Lösungsmittel ein aromatisch-aliphatisches Lösungs- , Lösungsmittels mindestens 150° C beträgt, so ist dieses mittelgemisch verwendet, das gleiche druckempfindli- für den betreffenden Zweck genügend schwerflüchtig,
ehe Kopierpapier kann jedoch auch bei Verwendung Anstelle der in den Beispielen 6 bis 9 verwendeten eines aromatischen Lösungsmittels (beispielsweise Di- festen Muren Komponente können mit ausgezeichneten phepv'chlorid) erhalten werden. Zu anderen geeigneten Ergebnissen auch Zeolit, Bentonit, Attapulgit und Silton aromatischen Lösungsmitteln mit geringer Flüchtigkeii i< > verwendet werden.

Claims (1)

Patentansprüche;
1. Basisch substituierte Fluoranverbindungen, gekennzeichnet durch die allgemeine Formel
(D
IO
DE2130846A 1970-07-23 1971-06-22 Basisch substituierte Fluoranverbindungen und diese als Farbbildner enthaltende druckempfindliche Kopierpapiere Expired DE2130846C3 (de)

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