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Azofarbstoffe Gegenstand der Erfindung sind sulfogruppenfreie Azofarbstoffe
der Formel
worin X1 und X2 Alkyl, Cycloalkyl, Aralkyl oder Aryl bedeuten oder gemeinsam die
restlichen Glieder eines ankondensierten nichtaromatischen carbocyclischen Ringsystems
bilden Wasserstoff, Alkyl, Aralkyl oder Aryl bedeutet, K den Rest einer Kupplungskomponente
darstellt und n für die Zahlen 1 oder 2 steht sowie deren Herstellung und Verwendung.
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Geeignete Alkylreste X1, X2 und X sir!d solche mit 1 bis 6 C-Atomen,
vorzugsweise Methyl und Athyl.
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Geeignete Cycloalkylreste X1 und X2 sind 5- bis 7-gliedrige Cycloalkylreste,
vorzugsweise Cyclopentyl, Cyclohexyl und Methylcyclohexyl.
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Geeignete Aralkylreste X1 bis X3 sind Benzyl und Phenyläthylreste,
die im Kern vorzugsweise 1 bis 3 mal durch Cl, C1-C4-Alkyl oder C1-C4-Alkoxy substituiert
sein können.
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Geeignete Arylreste X1 bis X3 sind vor allem Phenylreste, die vorzugsweise
1 bis 3 mal durch Cl, C1-C4-Alkyl oder C1-C4-Alkoxy substituiert sein können.
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Für den Fall, daß X1 und X2 gemeinsam die restlichen Glieder eines
carbocyclischen Ringsystems bilden, stehen diese Reste vorzugsweise für -(CH2)m-,
wobei m = 3, 4 oder 5 ist.
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Geeignete Reste K sind beispielsweise Reste von Kupplungskomponenten
der Benzoyl, Naphthalin-, Pyrazolon-, Acylessigsäureamid-, Aminopyrazol-, Indol-,
Imidazol-, Pyridon-, Oxy- und Aminochinolin-Reihe.
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Diese Reste können gegebenenfalls weitere nichtionische Substituenten
tragen.
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Unter nichtionischen Substituenten sollen dabei solche Reste verstanden
werden, wie sie in der Farbstoffchemie üblich sind, z .3.: C1 -C4-Alkyl-, Cl -C4-Alkoxy-,
C2-C5-Alkylcarbonylamino-, Arylazoreste und Halogenatome, wie Fluor, Chlor und Brom.
Bevorzugte
Farbstoffe sind solche der Formel I, worin K für einen Rest der Formel
in welcher R1 und R2 Wasserstoff, einen Alkylrest oder Aralkylrest bedeuten, R3
Wasserstoff, Halogen, einen Alkyl-, Alkoxy- oder Aryloxyrest darstellt, R4 für Wasserstoff,
eine Alkyl-, Alkoxy-, Cyan-, Alkylsulfonyl-, Sulfamoyl-, Amino-, Acylamino-oder
Carbamoylaminogruppe steht, und X1 bis X3 die obengenannte Bedeutung haben mit der
Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R1 bis R4 eine COOH-Gruppe trägt.
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Geeignete Alkylreste R1 und R2 sind gegebenenfalls einfach durch COOH,
Chlor, Brom, Cyan-, Hydroxy-, Acyl-, Acyloxy-, Alkoxy-, Amino- oder Acylaminogruppen
substituierte Alkylreste mit vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen.
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Geeignete Aralkylreste R1 und R2 sind insbesondere Benzyl- und Phenyläthylreste,
die gegebenenfalls durch eine oder zwei COOH-Gruppen substituiert sind.
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Geeignete Reste R3 sind außer Wasserstoff vor allem Chloratome, Methyl-
und Äthylreste, gegebenenfalls durch Hydroxyl- oder Acyloxygruppen substituierte
Methoxy- und Äthoxyreste sowie Phenoxyreste, die gegebenenfalls eine COOH-Gruppe
tragen.
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Geeignete Alkyl- und Alkoxyreste R4 sind insbesondere Methyl, Methoxy-,
Äthyl- und Äthoxyreste, die gegebenenfalls durch eine COOH-Gruppe substituiert sind.
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Vorzugsweise steht R4 für Acylamino- und Carbamoylaminogruppen.
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Unter den vorstehend genannten Acyloxy- und Acylamino-Resten sind
insbesondere Formyl-, Alkylcarbonyl-, Arylsulfonyl- sowie Alkoxycarbonyl-oxy- bzw.
-amino-Reste zu verstehen, wobei unter den Alkyl- und Alkoxyresten vorzugsweise
solche mit 1 bis 4 C-Atomen und unter den Arylresten vorzugsweise Phenylreste in
Betracht kommen, die gegebenenfalls durch eine COOH-Gruppe substituiert sind.
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Besonders bevorzugt sind solche Farbstoffe der Formel I worin X1 und
X2 Methyl, Äthyl, Phenyl oder - gemeinsam --(CH2)3- oder -(CH2)4- bedeuten und X3
Wasserstoff, Methyl, Äthyl oder Phenyl bedeutet und K für den Rest der Formel
steht, in welcher R1 für
steht, wobei A gegebenenfalls durch ein Sauerstoffatom unterbrochenes und gegebenenfalls
ungesättigtes C2-C4-Alkylen, B eine direkte Bindung oder ein Sauerstoffatom und
Z Hydroxyl, -A-COOH, -O-A-COOH oder
bedeuten R2' für R1' oder H, C1-C4-Alkyl, C2H4OH, C2H4CN, CH2C6H5 oder C2H4C6H5
steht, R3' für Wasserstoff, -CH3, -C2H5, -OCH3, -OC2H5, OCH2COOH, -OCH2CH2CN oder
-Cl steht und R4' für Wasserstoff, -CH3, -C2H5, -OCH3, -OC2H5Cl, COOH, -NHCOCrH2r+1,
wobei r 0 bis 4 ist, -NHCOCH2Cl, -NHCOCH20H, -NHCOCH2COOH, NHCOC2H4COOH oder -NHCOC6H5
steht, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der genannten Reste eine Carboxylgruppe
aufweist.
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Darunter sind wiederum solche Farbstoffe (I) bevorzugt, worin X1 und
X2 Methyl, Äthyl oder - gemeinsam --(CH2)3- oder -(CH2)4- bedeuten, Wasserstoff
oder Methyl bedeutet und A für -C2H4- und Z für OH, C2H4COOH oder -CH=CH-COOH stehen.
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Eine weitere bevorzugte Gruppe von Farbstoffen sind solche der Formel
I, worin X1 bis X3 die obengenannten Bedeutungen
haben und K für
einen carboxylgruppenhaltigen Pyridonrest, z.B. den Rest der Formel
steht, worin Z1' OH, gegebenenfalls durch COOH substituiertes C1-C4-Alkyl oder gegebenenfalls
durch COOH, C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, F, Cl oder Br substituiertes Phenyl Z2 Cyan,
Aminocarbonyl, C1 -C4-Alkyl-aminocarbonyl, C1-C4-Alkylcarbonyl, Benzoyl oder C1-C4-Alkoxycarbonyl
und 73 Wasserstoff, gegebenenfalls durch OH, CN, COOH oder Cl substituiertes C1
-C4-Alkyl; Cyclohexyl; Phenyl-C1-C4-alkyl; C1-C4-Alkoxy, C1-C4-Alkyl, COOH oder
Cl substituiertes Phenyl oder C2H4OCOCH=CH-CO2H bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens
einer der Reste Z1 und Z3 eine COOH-Gruppe aufweist.
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Die neuen Azofarbstoffe der Formel I können hergestellt werden, indem
man diazotierte Aniline der Formel
worin X1 bis X3 die oben genannte Bedeutung haben, mit Kupplungskomponenten
der Formel H-K-(COOH)n (VI) in der K und n die oben angegebene Bedeutung hat, vereinigt.
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Die Aniline (V) können vorteilhaft in konzentrierter oder einem Gemisch
aus konzentrierter Schwefelsäure und konzentrierter o-Phosphorsäure bei Temperaturen
um 0 0C mit Nitrosylschwefelsäure diazotiert werden.
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Geeignete Kupplungskomponenten sind: Phenole, Naphthole, Acetessigesteranilide,
Pyrazolone, Indole, Chinoline und vor allem Aminobenzole und Pyridone, die mindestens
eine COOH-Gruppe enthalten.
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Beispielhaft seien genannt: N-Carboxyphenylcarbonyloxyäthyl-N-äthylanilin
N-CarboxyäthylcarbonyloxyäthylPxylidin-N,N-Di-(carboxycarbonyloxyäthyloxyäthyl)-anilin
2,5-Dichlor-N,N-di-(carboxycarbonyloxyäthyloxyäthyl)-anilin N-Carboxycarbonyloxyäthyl-N-butyl-m-toluidin
N,N-Di-(carboxycarbonyloxyäthyl)-anilin N-Carboxybutylcarbonyloxyäthyloxyäthyl-N-methyl-m-toluidin
2-Methoxy-5-propionyl-N-Carboxyäthylcarbonyloxyäthyloxyäthyl-N-äthyl-anilin
3-Acetamino-N,N-di-carboxyäthyl-anilin N,N-Di- (carboxyvinylcarbonyloxyäthyl)-anilin
N , N-Di- (carboxyvinylcarbonyloxyäthyl ) -m-toluidin N,N-Di-(carboxyvinylcarbonyloxyäthyl)-m-acetylamino-anilin
N-D(m-Carboxyphenyl)-carbonyloxyäthyl2-N-äthyl-anilin N- (Carboxyäthylcarbonylamino-äthyl)
-anilin 2-MethOxy-N-(carboxyvinylcarbonyloxyäthyl)-N-cyanäthyl-anilin 2-ÄthOxy-N-(carboxyvinylcarbonyloxyäthyl)-N-cyanäthyl-mtoluidin
N-p-Carboxyphenylmethyl-N-äthyl-anilin N-m-Carboxyphenyläthyl-N-äthyl-m-toluidin
m-(Carboxyäthylcarbonylamino)-phenol 8- (Carboxyäthylcarbonylamino) -naphthol- (1)
Acetessigsäure-(p-carboxymethyl)-anilid Acetessigsäure-(o-carboxymethyl-p-methyl)-anilid
N-(p-Carboxymethyl)-phenyl-3-methylpyrazolon-(5) N-Phenyl-3-carboxymethyl-pyrazolon-(5)
N-Carboxymethyl-2-methylindol N-Äthyl-2-cyano-3-carboxymethyl-5-oxy-pyridon-(1)
N-Methyl-2-cyano-3-carboxymethyl-5-oxy-pyridon-(1) 2-Cyano-3-carboxymethyl-oxy-pyridon-
(1) N-(Carboxyvinylcarbonyloxyäthyl)-2-cyano-3-methyl-5-oxypyridon-(l)
Ein
weiteres Verfahren besteht darin, daß man Kupplungskomponenten der Formel H-K-Qn
verwendet, worin K und n die oben genannte Bedeutung haben und Q für eine Nitril-Carbonamid-oder
vorzugsweise Carbonsäureestergruppe (z.B. Methyl- oder Äthylester) steht, und in
dem erhaltenen Farbstoff den Rest Q in an sich bekannter Weise zurCarboxylgruppe
verseift.
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Die Diazokomponenten (V) sind nur zum Teil bekannt (vgl.
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J. prakt. Chemie 313, 678 (2971).
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Die bisher nicht beschriebenen Aniline (V) erhält man jedoch leicht
in an sich bekannter Weise, indem man Verbindungen der Formel
worin X1 und X2 die obengenannte Bedeutung haben, mit Verbindungen der Formel
worin X3 die obengenannte Bedeutung hat, jedoch nicht für Wasserstoff steht, und
Y Cyan oder niedriges Alkoxycarbonyl bedeutet,
in Gegenwart von
organischen Basen umsetzt und das Reaktionsprodukt in Gegenwart von Alkali- oder
Erdalkalihydroxiden einer Wärmebehandlung unterwirft.
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Präparative Einzelheiten dieser Synthese sowie deren Mechanismus sind
in der oben zitierten Zeitschrift beschrieben.
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In besonders vorteilhafter Weise erhält man die Aniline (V), indem
man in einer Eintopfreaktion ein Gemisch aus a) ein Äquivalent einer Verbindung
der Formel
worin X1 und X2 die obengenannte Bedeutung haben, b) ein Äquivalent einer Verbindung
der Formel X3-CH=O X worin X3 die obengenannte Bedeutung hat, und c) zwei Äquivalenten
Malodinitril (XI) oder ein Äquivalent Malodinitril und ein Äquivalent Cyanessigester
in Gegenwart von Basen umsetzt und das Reaktionsprodukt der Formel
worin Y für CN, COOCH3 oder COOC2H5 steht und X1 X X3 die obengenannte Bedeutung
haben -gegebenenfalls nach einer Zwischenisolierung - mit Alkali- oder Erdalkali-Hydroxyden
bei Temperaturen oberhalb 50°C aromatisiert.
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Der besondere Vorzug dieser Methode liegt unter anderem darin, daß
dabei auch Formaldehyd für (X) eingesetzt werden kann, wobei die bisher nicht bekannten
Aniline mit X=H erhalten werden, die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung
sind.
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Daß auch unter Verwendung von Formaldehyd als X die an sich bekannte
Reaktion so glatt unter Bildung von V abläuft, ist als ausgesprochen überraschend
zu bezeichnen, da erwartet werden konnte, daß Formaldehyd unter den Reaktionsbedingungen
(basisches Medium) unerwünschte Nebenreaktionen eingeht.
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Geeignete Verbindungen der Formel IX sind: Methyläthylketon, Diäthylketon,
i-Butyl-n-propyl-keton, i-Pentyl-äthyl-keton, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Cycloheptanon.
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Geeignete Verbindungen der Formel X sind: Formaldehyd, Acetaldehyd,
Benzaldehyd.
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Geeignete Basen sind: Piperidin, Morpholin, Pyrrolidin, Methylamin,
Dimethylamin, Trimethylamin, Diäthylamin, Triäthylamin und Ammoniak.
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Sie werden vorzugsweise in 2 - 100 Gewichtsprozenten eingesetzt.
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Die Umsetzung von IX, X und XI wird vorzugsweise in Wasser oder mit
Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol,
Dioxan oder Tetrahydrofuran oder deren Gemische ausgeführt.
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Die Umsetzung von IX, X und XI zu den Dienen (XII) stellt eine exotherme
Reaktion dar, die unter äußerer Kühlung so durchgeführt wird, daß die Temperatur
des Reaktionsgemisches nicht über 50 0C ansteigt. Die anschließende Aromatisierung
zum Anilin (V) erfolgt vorzugsweise bei 80 - 12O0C. Die für diese Aromatisierung
benötigten Alkali- oder Erdalkali-Hydroxyde werden in mindestens stöchiometrischen
Mengen, bezogen auf das Dien (XII),eingesetzt. Geeignete Hydroxyde sind: NaOH, KOH,
Ca(OH)2.
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Die neuen wasserunlöslichen Farbstoffe, ihre Gemische untereinander
und ihre Gemische mit anderen Farbstoffen eignen sich insbesondere in feinverteilter
Form ausgezeichnet zum Färben synthetischer Fasern und Gewebe aus Cellulosetri-
und 2 1/2-acetat, Polyurethanen und insbesondere aus Polyamiden wie z. B. Polycaprolactam,
Polyhexymethylendiamin-adipat oder Poly- -amino-undecansäure sowie aus aromatischen
Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat und Poly-1.4-cyolohexandlmethylenterephthalat,
nach dem für diese Faserarten üblichen wäßrigen Färbeverfahren.
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Einige Farbstofftypen der Formel I eignen sich auch ausgezeichnet
zum Färben aus organischen mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln, vorzugsweise
Tetrachloräthylen, im üblichen Ausziehverfahren.
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Die erfindungsgemäßen Farbstoffe eignen sich besonders zum Färben
von Polyesterfasermaterialien, nach dem z.B. in DOS 2 333 828 erwähnten Verfahren,
bei welchem in beliebiger Reihenfolge das Fasermaterial, eine wässrig alkalische
Lösung des Farbstoffs und die zur Freisetzung der Farbstoffcarbonsäure benötigte
Menge Mineralsäure und/oder niedere Fettsäure vereinigt werden und anschließend
die Färbung in üblicher Weise durchführt. Eine besonders vorteilhafte Variante besteht
darin, die auf Färbetemperatur erhitzte alkalische Farbstoffcarbonsäurelösung, in
welcher sich das Färbegut befindet, anzusäuern und die Färbung zu Ende zu führen.
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Die erhaltenen Färbungen und Drucke zeichnen sich durch einen klaren
Farbton sowie gute Allgemeinechtheiten aus.
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I) Herstellung der Azofarbstoffe a) 2,68 Teile 6-Amino-5,7-dicyan-indan
werden bei 0 - 30C in 10 Teilen konzentrierter Schwefelsäure gelöst und mit 5 Teilen
Nitrosylschwefelsäure versetzt. Die Lösung wird 1 Stunde gerührt und anschließend
auf 40 Teile Eis ausgetragen. Mit Amidosulfonsäure wird überschüssige salpetrige
Säure zersetzt.
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Die so hergestellte Diazoniumslaz-Lösung wird zu einer wässrigen
Lösung/Suspension von N-Carboxymethyl-4-methyl-3-cyan-6-oxy-pyridon-2 in 200 Teilen
Wasser gegeben. Bei der Kupplung wird durch Zugabe von gesättigter Natriumacetat-Lösung
darauf geachtet, daß der pH-Wert der Reaktionsmischung bei 5 - 6 liegt. Dabei fällt
ein gelber, kristalliner Niederschlag an, der abgesaugt, mit wenig Wasser gewaschen
und getrocknet wird. Man erhält etwa 4 Teile des Farbstoffs der Formel
Er färbt Polyesterfasern in grünstichig gelben Nuancen.
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Die Färbungen zeigen gute Gebrauchsechtheiten0 b) Weitere wertvolle
Farbstoffe erhält man, wenn man die in nachstehender Tabelle aufgeführten Farbstoffe
einsetzt.
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rot
rotst.
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Orange
rotst. |
C2H5 < N=N 8 N zCH3 Orange |
t \ CH -CH2-0-CH2-CHzO-CO-CH2-CH2 CH2 2 |
CH3 CN COOH |
CH3 |
PCH3 |
C,H,,QIC |
C2H5 N=N/\N/C2H5 blau |
3 CN 2 CH2 o~CH2-CH2-0-CO-CH2-CH2-COOH |
NHCOC2H5 |
violett
rot
rot rot rot gelb rotst.
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Orange gelb gelb gelb
gelb gelb
rot
blaust.
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blaust. rot rot
rot gelb rot rotst.
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Orange
II. FärbebeisPiele a)Polyester(aus wäßriger
Flotte) 0,25 Teile Farbstoff des Beispiels I a werden sorgfältig mit 2,5 Teilen
eines nichtionischen Dispergiermittels (z. B. Alkylarylpolyglykoläther) angeteigt.
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Dann werden 10 Teile Sodalösung (1:10), und 550 Teile warmes Wasser
unter Rühren zugegeben. Die erhaltene Farbstofflösung wird in eine Mischung aus
20 Teilen eines üblichen anionischen Dispergiermittels, 5 Teilen eines handelsüblichen
Carriers (z. B. Kresotinsäureester) 10 Teilen NaH2PO4 und 1000 Teilen Wasser gegeben.
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In die so bereitete Färbeflotte, welche mittels Essigsäure auf pH
5 eingestellt wird, werden 25g eines Gewebes aus Polyesterfasern eingebracht.
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Im Verlaufe von 15 - 20 Min. steigert man die tempern tur des Bades
auf 80 - 85 0C und verweilt in diesem Temperaturbereich weitere 20 Minuten. Anschließend
bringt man die Flotte allmählich zum Kochen. Nach einer Kochdauer von 1 -11/2 Std.
ist der Färbeprozeß beendet.
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Danach wird einmal heiß und dann kalt gespült. Man erhält eine kräftige
grünstichig gelbe Färbung.
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b) Polyester (aus Lösungsmittel): 100 Teile eines Gewebes aus Polyäthylenterephthalatfasern
werden bei Zimmertemperatur in ein Färbebad eingebracht, das aus 1 Teil des Monoazofarbstoffs
des Beispiels Ia 1000 Teilen Tetrachloräthylen bereitet ist. Das Bad wird unter
lebhafter Flottenzirkulation innerhalb von 20 Minuten auf 110°C erhitzt und 45 Minuten
auf dieser Temperatur gehalten. Dann wird die Flotte abgetrennt und das Gewebe mit
frischem Tetrachloräthylen bei 400C gespült. Nach Abtrennen der Spülflotte wird
das Färbegut durch Schleudern und Trocknen im Luftstrom vom anhaftenden Lösungsmittel
befreit. Man erhält eine volle, brillante Gelbfärbung von hervorragenden Allgemeinechtheiten.
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III. Darstellung der neuen Diazokomponenten a) 6-Amino-5 , 7-dicyan-4-phenyl-indan
1 Mol 84 g Cyclopentanon, 1 Mol (106 g) Benzaldehyd und 2 Mol (132 g) Malonsäuredinitril
werden in 1 1 Methanol gelöst und 60 ml Morpholin über einen Zeitraum von ca.
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2 Stunden so zugetropft, daß das Reaktionsgemisch eine Temperatur
von 450C nicht übersteigt. Anschließend wird 8 Stunden nachgerührt und der sich
während der Reaktion gebildete Niederschlag abgesaugt. Der Filterrückstand wird
in 2 1 äthanolischer KOH 10 Minuten unter Rückfluß erhitzt, auf Eis/Wasser ausgetragen,
das Reaktionsgemisch mit verdünnter Schwefelsäure auf pH 2 eingestellt und abgesaugt.
Man erhält 155 g 6-Amino-5,7-dicyan-4-phenylindan
(60 % der Theorie)
Schmelzpunkt 148 bis 1490C (aus Benzol).
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b) 3-Äthy1-4-methyl-2,6-dicyananilin Molare Mengen von 1,1-Dicyan-2,2-diäthyläthylen,
Malodinitril und Formaldehyd (in Form einer 40 Vol %eigen wässrigen Lösung) werden
unter Rühren in 500 ml Methanol gelöst.
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Dann werden 60 ml ca. 50 °/Oige wässrige Dimethylamin-Lösung unter
Kühlung so zugetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches 45 0C nicht übersteigt.
Anschließend wird 4 Stunden bei Raumtemperatur nachgerührt, wobei sich aus der dunklen
Lösung (evtl. nach Animpfen) ein orangegelber Kristallniederschlag abscheidet. Dieser
wird durch Absaugen isoliert, mit wenig Methanol gewaschen und getrocknet. Man erhält
so 1-Amino-2,6,6-tricyan-3-äthyl-4-methyl-cyclohexadien-1,3 in ca. 65 %iger Ausbeute.
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Schmelzpunkt 168 bis 1690C (aus n-Butanol).
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Die Aromatisierung zum 3-Äthyl-4-methyl-2,6-dicyananilin (Schmelzpunkt
121 bis 1230C) erfolgt durch Erhitzen in äthanolischer KOH nach der in Beispiel
IIIa angegebenen Methode.
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In analoger Weise können unter Verwendung entsprechender Ausgangsmaterialien
folgende Verbindungen synthetisiert werden:
Schmelzpunkt 2040C
Schmelzpunkt 183 - 185 0C Schmelzpunkt 1980C Schmelzpunkt 198°C Schmelzpunkt 261
-2620C