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Verfahren zum Färben von keratinfasern.
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Die erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Färben von Keratinfasern
und auf Mittel zur Verwendung in einem solchen Verfahren. Die rnrfindung betrifft
auch neue Farbstoffe für das Färben der Fasern und Verfnhren zur Gewinnung solcher
Farbstoffe.
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Gemäss der ERfindung ist ein Verfahren zum Färben von Keratin fasern
geschaffen, welches das Reagieren der Keratinfasern mit einem Farbstoff der allgemeinen
Formel
umfasst, worin X eine chromophore Gruppe ist und worin R die Formel -A'COOH -R'COOCH3
-CH2CH2OH oder besitzt, worin R' eine 1, 2 oder 3 Kohlenstoffatome enthaltend Gruppe
ist.
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In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein mit Keratinfasern reaktiver
Farbstoff der allgel.einen Formel I geschaffen, worin X und R die eben gegebene
bedeutung besitzen.
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Ferner umfasst die zrfindunS ein Mittel zum Färben von Keratinfasern,
welches eine wässriÕe Lösung des mit Keratinfasern reaktiven,eben definierten Farbstoffs
zusammen mit einem oberflächenaktiven Agens und/oder einem verdickenden Agens umfasst.
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Die Erfindung schliesst auch ein ein Verfahren zum herstellen eines
Farbstoffs der folgenden allgemeinen Formel
worin bedeuten: R wie oben definiert R2 der Rest einer Diazokupplungsverbindung,
Y eine Phenylen- oder substituierte Phenylengruppe, und n 1 oder 2, welches Verfahren
die Umsetzung eines Diaz.oniumsalzes der allgemeinen Formel
worin Z ein Kation ist, mit einer Diazokupplungsverbindung umfasst.
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Schliesslich schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
wie eben definierten Diazoniumsalzes, welches umfasst (a) Behandeln einer Verbindung
der allgemeinen Formel AcHN-Y-CHO, worin Ac eine Acylgruppe und Y wie oben definiert
ist, mit einer Mischung von Piperidin und Schwefel zwecks Bildung einer Verbindung
der allgemeinen Formel
(b) Hydrolisieren dieser Verbindung zwecks Entfernung der Acylgruppe,
(c) Behandeln der sich ergebenden Verbindung mit einer alpha-Bromcarboxylsäure oder
einem Ester der Formel BrR'COOH oder BrR'COOCH3, worin R' wie oben definier ist,
zwecks Bildung einer Verbindung der allgemeinen Formel
(d) Behandeln dieser Verbindung mit Hydrogensulfid zweck Bildung einer Carboxyalkylcarbodithioatverbindung
der allgemeinen Formel
und wahlweise (e) Behandeln der Carboxyalkylcarbodithioatverbindung mit einem Thiol
der Formel HSCH2CH2OH zwecks Bildung einer Verbindung der allgemeinen Formel
(f) Behandeln der Carboxyalkylcarbodithioatverbindung mit einem Thiol der Formel
HSCH3 zwecks Bildung einer Verbindung der allgemeinen Formel
und (g) Diazotieren des sich ergebenden Amins zwecks Bildung eines Diazoniumsalzes.
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in einer bevorzugten Ausfahrungsform des Verfahrens zum Färbe von
Keratiiifasern werden die Fasern vor der Reaktion mit dem Farbstoff vorbehandeltmit
einem
die S-S-Brücken in dem Keratin der Fasern zu -SH-Gruppen reduzieren
kann. Diese bevorzugte methode führt dazu, dass viel intensivere Farben erhalten
werden0 Bei einer anderen Ausführungsweise des Färbeverfahrens werden die Keratinfasern
mit einem reduzierenden agens gleichzeitig mit der Umsetzung mit dem Farbstoff behandelt.
vorzugsweise ist das benutzte reduzierende Agens ein Thioglykolat, das ist Thioglykolsäure
oder ein Salz davon oder ein Merkaptan.
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Das pH des wässrigen Färbemediums ist erwünschtermassen von 4-12,
vorzugsweise 8-10.
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Die durch das erfindungsgemässe Färbeverfahren erzeugten Färbungen
sind haltbar, weil ein reaktives werden stattfindet. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, dass, wie noch im einzelnen beschrieben wird, nur milde Behandlun£'sbedingungen
erforderlich sind.
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Der bevorzugte mit Keratinfasern reaktive Farbstoff hat die allgemeine
Formel
worin bedeuten: R wie oben definiert, R2 Rest einer Diazokupplungsverbindung, Y
eine Phenylen-oder substituierte Phenylengruppe und n 1 oder 2.
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Beispiele erfindungsgemässer mit Keratin reaktiver Farbstoffe folgen
in Tabelle 1.
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Tabelle 1 Diazokupplungsverbindung R Farbstof Färbung (R2H) Nr.
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1-Naphthol-4-sulfonsäure CH2COOH 1 rot 4-Chlor-3-(3-met'nyl-5-oxo-
CH2COOH 2 gelb 2-pyrazolin-1-yl)benzol- CH2CH20H 2A gelb sulfonsäure 2,5-Dichlor-4-(3-methyl-
CH2COOH 3 gelb 5-oxo-2-pyrazolin-1-yl)-benzolsulfonsäure 7-Amino-1-naphthol-3- CH2COOH
4 rötlich-viosulfonsäure CH2CH2OH 4A lett rötlich-vio lett 6-Amino-1-naphthol-3-
CH2COOH 5 rot sulfonsäure CH2CH20H 5A rot 7-Acetamido-1-naphthol- CH2COOH 6 rot
3-sulfonsäure 8-Amino-1-naphthol-7- CH2COOH 7 violett phenyl-azo-3,6-disul- CH2CH2OH
7A violett fonsäure CH3 7B violett 8-Aniino-1-naphthol-7- CH2COOH 8 violett (4-dimeth
laminophenylazo)-3,6-disulfonsäure 6-Amino-1-naphthol-5- CH2COOH 9 bräunlich-rot
(4-dimethylaminophenyl- CH2CH2OH azo)-3-sulfonsäure 8-Amino-1-naphthol-7- CH2COCH
10 bläulich-(4-dimethylaminophenyl- grau azo)-5-sulfonsäure CH2CH20H 10A bläulichgrau
8-Amino-1-naphthol-7- CH2COOH 11 violett (4-acetamidophenylazo)-3,6-disulfonsäure
8-Amino-1-naphthol-7- CH2COOH 12 blau (4-acetamidophenylazo)-5-sulfonsäure 7-Methylamido-1-naphthol-3-sulfonsäure
CH2CGOH 13 braun 8-Acetamido-1-naphthol- CH2COOH 14 rot 3,6-disulfonsaure
Wie
schon erwähnt wurden die obigen Diazofarbstoffe hergestellt durch Diazotieren des
Amins der Formel
und Umsetzen der sich ergebenden Diazoniumsalze mit einer Diazokupplungsverbindung
in alkalischer Lösung.
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Uie folgenden Beispiele erläutern die Herstellung von vier Aminen
der obigen allgemeinen Formel, worin R -CH2.COOH, -CH2CH2OH, -OH3 und -CH2COOCH3
bedeutet.
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Beispiel 1 1 (4-Acetmidothiobenzoyl)piperidin
4-Acetamidobenzaldehyd (81,8 g, 0,5 Mol), Piperidin (42,6 g, 0,5 Mol), Schwefel
(16,0 g, 0,5 Mol) und Pyridin (85 ml) wurden miteinander gemischt und vier St'itnden
unter Rückfluss und unter Rühren erhitzt, Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde
Wasser (50 ml) zugesetzt und das Reaktionsgemisch wurde mit konzentrierter Salzsäure
in der Kälte angesäuert. Das gebildete feste kristalline Produkt wurde abfiltriert,mit
Wasser gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur unter 500C getrocknet0 Umkristallisation
des Rohproduktes (12G g aus Äthanol ergab hellgelbe Kristalle (108g; 82,4%), Schmelzpunkt
202-203°C.
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1-(4-Aminothiobenzoyl)piperidin
1-(4-Acetamidothiobenzoyl)piperidin (131,2 g, 0,5 jol), Äthanol (500 ml), Wasser
(1 l) und konzentrierte Schwefelsaurs (125 ml) wurden miteinander vermischt und
unter Rückfluss während 16 Stunden unter Rühren erhitzt. Fast alle feststoffe lösten
sich während der ersten Stunde. Die reaktionsmischung
wurde auf
etwa 40°C gekühlt und rasch zwecks Entfernung ungelösten materials filtriert. Das
Filtrat wurde dann mit 6N Natriumhydroxydlösung unter Anwendung äusserer Eiskühlung
alkalisch gemacht. Das gelbe kristalline feste material wurde abfiltriert, mit wasser
gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur unter 500C getrocknet. Umkristallisation
des Rohproduktes (91g; Schmelzpunkt 162-1640C) durch Lösen in 6 Volumen warmen Chloroforms
(etwa 546 ml) mit anschliessende Zusetzen von 5 Volumen Petroläther ( Siedepunkt
40-600c) (etwa 455 ml) ergab gelbe Kristalle (85 g;, 77,3%), Schmelzpunk 164-165°c.
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Carboxymethyl-4-aminobenzolcarbodithioat
Eine warme Lösung von Bromessigsäure (41,7 g, 0,3 Mol) in trockenem 1,2-Dichloräthan
(etwa 85 ml) wurde zu einer warmen Lösung von 1-(4-Aminothiobenzoyl)piperidin (66,0
g, 0,3 Mol) in 12 Volumen trockenem 1,2-Dichloräthan (etwa 792 ml) zugesetzt. Nach
16 Stunden Stehenlassen bei Raumtemperatur wurde das gummiartige S-Carboxymethyl-(4-aminothiobenzoyl)-piperidiniumbromid
durch Abdekantieren der überstehenden Flüssigkeit abgetrennt, rasch mit einer kleinen
Menge trockenen ethers gewaschen und unverzüglich in der nächsten Reaktion ver wendet.
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Absolutes Äthanol (ca. 540 ml) wurde zu dem obigen gummiartigen Material
in dem gleichen Kolben zugesetzt und ein langsame Strom von trockenem Hydrogensulfidgas
wurde in die gerührte l,ischung unter anhydrischen Bedingungen eingeleitet. Wenn
das Reaktionsgemisch homogen wurde (nach etwa 1-2 Stunden), wurde Hydrogensulfidgas
durch das Reaktionsgemisch während weiterer 2-3 Stunden bei äusserer Liskuhlung
durchgeleitet. Nach einer Aufbewahrung während 16 Stunden bei 0-5 0C wurde das Reaktionsgemisch
in 3 Volumen Eiswasser unter Rühren gegossen. Der gelbe pulverförmige Niederschlag
wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur von unter
5001
getrocknet. Sinne kristallisation des Rohproduktes (Echmelzpunkt
120-121°C; 62,4 g oder 87,2/c, bezogen auf 1-(1-Aminothiobenzoyl)piperidin) durch
Auflösen in 5 Volumen warmem Methanol und anschliessendem Zusatz von 5 Volumen warmen
Wassers lieferte das reine Produkt , Schmelzpunkt 130-131,5°C (55+8 g; 81,9% bezogen
auf Beispiel 2 2-Hydroxyäthyl-4-aminobenzolcarbodithioat
Rohes Carboxymethyl-4-aminobenzolcarbodithioat (7,48 g, 0,033 Mol) wurde in 0,5N
(66 ml) Natriumhydroxydlösung gelöst, welche 10 Gew.% Natriumbicarbonat enthielt,
und die Lösung wurde zwecks Entfernung von Spuren ungelösten materials filtriert.
2-Nerkaptoäthanol (2,9 g, 0,037 Mol) wurde zu dem gerührten Filtrat gegeben und
das Reaktionsgemisch wurde bald trübe, da das Produkt sich auszuscheiden begann.
Nach einstündigem Stehen lassen bei Raumtemperatur wurde der orangefarbige Niederschlag
abfiltriert, mit Wasser gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur von unter 500C
getrocknet. Die Ausbeute an dem Produkt, einem orangefarbigen kristallinen Pulver,
Schmelzpunkt 87,5-89,5°C, betrug 6,13 g oder 87%.
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Beispiel 3 ethyl-4-aminobenzolcarbodithioat
Nethylmerkaptan wurde in eine filtrierte Lösung von rohem Carboxymethyl-4-aminobenzolcarbodithioat
(7,48 g, 0,033 Mol) in 66 ml 0,5N Natriumhydroxydlösung, welche 10 Gew.% Natriumbicarbonat
enthielt, unter äusserer Biskühlung während etwa 10 Minuten gleitet. Ein gelber
Niederschlag schied sich
allmählich aus, wie die Fürbung der wässrigen
Lösung schwächer wurde. Nach weiterem einstündigem Stehenlassen bei 0-5 0C wurde
der Niederschlag abfiltriert, mit 10 Gew.% Natriumbicarbonatlösung, dann mit Wasser
gewaschen und im Vakuum bei einer Temperatur von unter 50°C getrocknet. Die Ausbeute
an gelbem kristallinem Pulver, Schmelzpunkt 74,5-75,5°C (unter Zersetzung) war 5,3
g oder 87,7%.
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Beispiel 4 ethylester von S-Carboxymethyl-(4-aminothiobenzoyl)-piperidiniumbromid
Eine Lösung von Methylbromacetat (23,0 g, 0,15 lisol) in trockenem 1,2-Dichloräthan
(230 ml) wurde zugesetzt zu einer warmen Lösung von 1-(4-Aminothiobenzoyl)piperidin
(33,0 g, 0,15 ol) in trockenem 1,2-Dichloräthan (ca. 396 ml). Nach einem Aufbewahren
während 2-3 Tagen wurde das ausgeschiedene gelbe kristalline feste Material abfiltriert,
mit trockenem ather gewaschen un<4Ln einem Vakuumexsikkator mit Phosphorpentoxyd
getrocknet, um das Bromid (56 g; quantitative Ausbeute) als gelbe Kristalle, Schmelzpunkt
156-1600C (unter Zersetzung) zu ergeben. Das Rohprodukt war ausreichend rein und
wurde unverzüglich für die nächste Reaktion verwendet.
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ethylester von Carboxymethyl-4-aminobenzolcarbodithioat
Ein langsamer Strom von trockenem Hydrogensulfidgas wurde während 2-3 Stunden durch
eine gerührte Suspension des Piethylesters von S-Carboxymethyl-(4-aminothiobenzoyl)piperidinium
bromid (56 g, 0,15 Nol) in absolutem Äthanol (500 ml) unter Anwendung äusserer Eiskühlung
geleitet. Das Reaktionsgemisch wurde bald rot und homogen. Nach Stehenlassen über
Nacht bei
0-5°0 wurde das Reaktionsgemisch in 5 Volumen eiswasser
geOossen und der kristalline Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen
und im Vakuum bei einer Temperatur unter 500C getrocknet. Die Ausbeute an Produkt
(gelbe Kristalle, Schmelzpunkt 89-90°C) war 29,5 g oder 81,5.
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3ine allgemeine Methode für die Helistellung eines Azofarbstoffes
gemäss der Erfindung wird in den folgenden Beispielen beschrieben. Beispiel 5 beschreibt
ein allgemeines Verfahren für die Herstellung einer Diazoniumsalzlösung, Beispiel
6 ein Verfahren für die Herstellung einer Lösung oder Suspension einer Kupplungsverbindung
und Beispiel 7 ein Verfahren für die Durchführung der Diazokupplungsreaktion. Es
ist zu beachten, dass die Struktur des sich ergebenden Farbstoffes verändert werden
kann durch Verändern der Art und des relativen Anteils des Amins und der Diazokupplungsverbindung.
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Beispiel 5 Diazoniumsalzlösung Ein Amin der allgemeinen Formel
(0,1 Mol) wird in 10 Volumen zeiger Essigsäure durch nrwänaen auf etwa 450C auf
einem Wasserbad gelöst. Zu vorstehender gerührter Lösung wird konzentrierte Salzsäure
(27 ml, 0,3 Mol) zugesetzt und die erhaltene Suspension wird diazotiert mit einer
Lösung von reinem Natriumnitrit (6,90 g, 0,1G Mol) in Wasser (35 ml) bei 0-5°C.
Das Aminhydrochlorid löst sich unter Bildung einer klaren dunkelroten Lösung. Nach
15 Minuten wird jegliches verhandenes überschüssiges Nitrit durch Zusatz von Harnstoff
vernichtet.
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Beispiel 6 Lösung (oder Suspension) einer Kupplungsverbindung Eine
minimale enge einer 2 ii Natriumhydroxydlösung wird zu einer Suspension einer Kupplungsverbindung
zugesetzt, beispiel -weise
N-Acetyl-gamma-säure (0,1 Mol) in Wasser
(100 ml), um Lösung zu bewirken. Die Lösung wird dann auf 5°C gekühlt, kräftig gerührt
und mit 2N Salzsäurelösung auf ph 4 angesäuer beispiel 7 Diazokupplung.
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Die Diazoniumsalzlösung , hergestellt in Beispiel 5, wird in die Kupplungsverbindungslösung,
hergestellt in beispiel 6, bei 0-5°C unter Rühren gegossen. Nach dem Zusatz wird
das pH der Reaktionsmischung auf etwa 5 mit konzentrierter Natriumhydroxydlösung
eingestellt. I4ach einem Rühren der Reaktionsmischung bei Raumtemperatur während
einer Stunde wird der Farbstoff durch Zusatz festen Natriumchlorids (1 5G/ Gewicht/
Volumen) zu der gerührten Suspension völlig ausgefällt und da pH der Mischung auf
5 eingestellt. Der Farbstoff wird abfiltriert, mit 10%iger Natriumchloridlösung
gewaschen und im Vakuum unterhalb 500c getrocknet.
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Wie schon erwähnt wurde gefunden, dass intensivere Färbungen erhalten
werden, wenn das Haar behandelt wird, um mehr Sulphydrylgruppen durch Reduzierung
der Disulfidbrücken des Keratins zu Sulphydrylgruppen $aufzuweisen. Die Reduzierung
kann entweder vor der behandlung der Faser mit den erfindungs gemässen reaktiven
Farbstoffen oder gleichzeitig mit der Färbebehandlung bewirkt werden Aus Gründen
der Zweckmässigkeit für den Benutzer ist es vorzuziehen, dass die reduzieren gleichzeitig
mit der Färbung bewirkt wird, sodass die Behandlung ein einstufiges Verfahren ist
. Thioglykolsäure und Merkaptoäthanol sind reduzierende Agentien, welche als geeignet
gefunden wurden.
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Mitunter, besonders wenn der reaktive Farbstoff nur wenig wasserlöslich
ist, wurde als vorteilhaft gefunden, kleine Detergensmengen den Farblösungen als
Löslichmacher für den Farbstoff zu zusetzen.
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Der Zusatz eines organischen Lösungsmittels, beispielsweise eines
aliphatischen Alkohols, insbesondere von äthanol, kann zur Verbesserung der Einwirkung
zwischen färbender Lösung und zu färbendem Haar beitragen.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Verwendung eines faser-reaktiven
Farbstoffs in einem Verfahren zum i?ärben von Haar gemäss der erfindung.
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Beispiel 8 Ein Zopf aus noch nie gefärbten blonden Raarflechten wurde
in eine Färbelösung (Flüssigkeit- zu-Haar-Verhältnis 2:1) während 20 Ninuten bei
350C eingetaucht. Die färbelösung wurde von Zeit zu Zeit schwach gerührt.
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Die Färbelösung hatte die folgende Zusammensetzung: Gew.% 2-Merkaptoäthanol
5 Farbstoff Nr.4(Pabelle 1) 5 Nichtionisches Tensid 1 Wasser Rest auf 100 Die Lösung
war auf pH 9 mit Natriumhydroxydlösung eingestellt.
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Nach Entfernen der färbelösung und Waschen in fliessendem Wasser zeigte
sich, dass der Haarzopf intensiv rötlichviolett gefärbt war.
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Die Waschfestigkeit gegenüber Schampwlieren eines mit der obigen Farbstofflösung
gefärbten Haares ist vergleichbar mit derjenigen handelsüblicher permanenter Oxydationshaarfärbemittel.
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Das folgende Beispiel erläutert ein erfindungsgemässes Verfahren,
worin vor der Färbestufe das Haar mit ammoniumthioglykolat reduziert wird.
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Beispiel 9 Ein Zopf aus noch nie gefärbten blonden Haarflechten wurde
unter Verwendung einer verdünnten handelsüblichen Dauerwellösung, welche 2,0 Gew.%
Thioglykolsäure enthielt, während 20 Minuten reduziert, Der Zopf wurde dann gewaschen.
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Dann wurde er gefärbt unter Verwendung des Verfahrens des vorgehenden
Beispiels mit einer Färbelösung folgender Zusammensetzung:
Gew.
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Farbstoff Nr.2(riabelle 1) 2,00 Natriumlaurylsulfat 0,01 Acryl verdicker
0,1 Phosphatpufferlösung) Wasser ) Rest auf 100 Das pH der Färbelösung war auf pH
6,4 gepuffert.
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er Haarzopf wurde goldgelb gefärbt.
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ein bemerkbares Ausbleichen der Farbe bei den Haarzöpfen, welche mit
den erfindungsgemässen reaktiven Farbstoffen gefärbt worden waren, wurde beobachtet,
selbst wenn sie helle Sonnenlicht im Labor ausgesetzt wurden0 Nlas die physikalischen
Eigenschaften der gefärbten Haarzöpfe betrifft, so offenbart ein Vergleich der gefärbten
und ungefärbten Fasern bei 100% und relativer Umgebungsfeuchtigkeit keinen merklichen
Unterschied bezüglich der Dehnung bei Jelqstung in dem 5-20» Beanspruchungsbereich.
Jedoch bei höherer Feuchtigkeit verursachen Belastungen, welche Ausdehnungen von
mehr als 2OVa in ungefärbten Fasern hervorrufen, grössere Dehnungen in gefärbten
Fasern, obwohl diese Schwächun unter hoher Belastung und Feuchtigkeit nicht nachteilig
in der Praxis ist. Im allgemeinen war der Haarzustand der gefärbten Zöpfe befriedigend
erhalten.