DE3114968A1 - Stabile hochkonzentrierte farbbildnerloesungen - Google Patents
Stabile hochkonzentrierte farbbildnerloesungenInfo
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Description
Dr. F. Zumstein sen. - Dj;. E; Assmarin - Qr. R Koenigsberger
Dipl.-Phys. R. Holzhauer - DlpL-lng. F. Küngseisen Dr. F. Zumstein jun.
8000 München 2 · BrauhauestraOe 4 · Telefon Sammel-Nr. 22 S3 41 · Telegramme Zum pat · Telex 529979
CIBA-GEIGY AG Case 1-12808/+
Basel (Schweiz)
Stabile hochkonzentrierte Farbbildnerlösungen
Die vorliegende Erfindung betrifft hochkonzentrierte Farbbildnerlösungen,
Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung für die Vorbereitung eines druckempfindlichen Aufzeichnungsmaterials.
Die konventionellen druckempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien
enthalten in der Regel eine in Mikrokapseln eingekapselte Lösung von Farbbildnern. Zur Herstellung dieser für die Einkapselung benötigten
Lösungen werden feingemahlene Farbbildner verwendet, welche in einem ausgewählten Lösungsmittel unter Bildung der erwünschten 1 bis 7
Gew.Eigen Markierungaflüssigkeiten gelöst werden.
Es wurde nun gefunden, dass man eine lagerstabile, hochkonzentrierte
Flüssigformulierung eines Farbbildners erhält, wenn
man den Farbbildner ohne Isolierung nach Beendigung des Herstellungsverfahrens direkt in das gewünschte Lösungsmittel aufnimmt.
Aus diesen Konzentraten können durch angemessene Verdünnung gebrauchsfertige Lösungen hergestellt werden, die eingekapselt
und in druckempfindlichen Aufzeichnungsmaterialien Verwendung finden
können. Hierdurch können gewisse Nachteile, wie z.B. Stauberzeugung und Lösungsschwierigkeiten vermieden werden, die bei
Verwendung von Farbbildnern in Pulverform auftreten.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierten Lösungen von Farbbildnern. Das
erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man
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nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des FarbbiLdners, das verwendete
Lösungsmittel aus dem Reaktionsgemisch entfernt und den Rückstand in einem geeigneten hydrophoben Lösungsmittel zu einer
mindestens 10 Gew.Zigen Flüssigformulierung löse.
Bevorzugte konzentrierte Farbbildnerlösungen enthalten den Farbbildner in Mengen von 10 bis 50, vorzugsweise 15 bis 40 und insbesondere
20 bis 30 Gew.%.
Die in den neuen Flüssigformulierungen in Betracht kommenden Farbbildner sind bekannte farblose oder schwach gefärbte chromogene
Stoffe, die, sofern sie mit sogenannten Farbentwicklern in Kontakt kommen, farbig werden oder die Farbe ändern. Farbbildner, welche z.B.
den Klassen der Azomethine, Fluorane, Benzofluorane, Phthalide, Spiropyrane, Spirodipyrane, Leukoauramine, Triarylmethanleukofarbstoffe,
Carbazolylmethane, Chromenoindole, Chromenopyrazole, Phenoxazine, Phenothiazine, sowie der Chromeno- oder Chromanfarbbildner angehören,
können verwendet werden, sofern die Löslichkeit in den betreffenden Lösungsmitteln ausreichend ist. Als Beispiele solcher geeigneter Farbbildner
seien genannt:
3,3-(Bis-substituierte Indolyl)-phthalide, 3-(Aminophenyl)-3-indolylphthalide,
6-Dialkylamino-2-n-octylamino-fluorane, 6-Dialkylamino-2-arylamino-fluorane,
6-Dialkylamino-3-methyl-2-arylamino-fluorane,
6-Dialkylamino-2- oder -3-niederalkyl-fluorane, 6-Dialkylamino-2-dibenzylamino-fluorane,
6-Pyrrolidino-2-arylamino-fluorane, Benzoylleukomethylenblau, Bis-(aminophenyl)-fury1- oder -phenyl- oder -carbazolyl-methane,
3'-Phenyl-7-dialkylamino-2,2'-spirodibenzopyrane, Benzoyldialkylamino-phenothiazine
oder -phenoxazine, Bisdialkylamino-benzhydrol-alkyl-
oder -arylsulfinate.
Von besonderem Interesse sind die in den deutschen Offenlegungsschriften
2 747 526, 2 747 525 und 2 915 928 beschriebenen Carbazolylmethanverbindungen und die Bis-IndoIy!-Phthalide der
deutschen Offenlegungsschriften 2 257 711 und 2 265 233.
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Zur Herstellung der Flüssigformulierungen geeignete Lösungsmittel
sind nichtflüchtige hydrophobe (ölige) Lösungsmittel.
Beispiele für derartige Lösungsmittel sind polyhalogenierte Paraffine, wie Chlorparaffin, halogenierte Diphenyle wie p-Chlor- ■
diphenyl und Trichlordiphenyl, Dibenzyltoluol, benzylierte Alkylbenzole
wie z.B. Xylole, Aethylbenzol, ferner Trichlorbenzol, Terphenyl, partiell
hydriertes Terphenyl, alkylsubstituierte Diphenyle, Naphthaline oder Terphenyle, Naphthene, Phthalsäurediester wie Di-n-butylphthalat
oder Dioctylphthalat, Dioctyladipat, Adipinsäure-di-2-äthylhexylester,
Trichloräthylphosphat, aromatische Aether wie Benzylphenyläther und Diphenyloxyd sowie weitere chlorierte oder hydrierte, kondensierte
aromatische Kohlenwasserstoffe. Gewünschtenfalls können auch Mischungen verschiedener Lösungsmittel eingesetzt werden.
Bevorzugte Lösungsmittel sind Chlorparaffine, Phthalsäurediester, Terphenyle, partiell hydrierte (30 bis 45 %) Terphenyle, C^-C^-alkylsubstituierte
Diphenyle, Naphthaline oder Terphenyle und Gemische davon. Als alkylsubstituierte Diphenyle und Naphthaline seien insbesondere
Tetramethyldiphenyl, Isopropyldiphenyl und vor allem Di-isopropylnaphthalin
genannt. Diese bevorzugten Lösungsmittel sind besonders geeignet zur Herstellung von konzentrierten Flüssigformulierungen,
welche 20 bis 50 Gew.% einer Carbazolylmethanverbindung der Formel
Il Il
w. " ■ ·
ν ν ν
I
R
R
enthalten, in der
R Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Acetyl, Phenyl oder Benzyl,
Z Wasserstoff, Halogen, Nitro, Methyl oder Methoxy, X1 Niederalkyl, Phenyl, Niederalkylphenyl, Niederalkoxyphenyl oder
Benzyl,
X2 Wasserstoff, Niederalkyl oder Benzyl und
X^ Wasserstoff, Methyl, Methoxy oder Halogen bedeuten.
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Die Lösungsmittel, welche bei Raumtemperatur Flüssigkeiten sind, können allein oder zusammen mit Verdünnungsmitteln verwendet
werden. Lösungsmittel, die bei Raumtemperatur sehr viskos sind, werden in der Regel zusammen mit einem Lösungsvermittler oder Verdünner
eingesetzt, um ein flüssiges Gemisch zu bilden.
Geeignete Lösungsvermittler oder Verdünnungsmittel sind beispielsweise
Mineralöle oder Pflanzenöle wie Kerosin, Paraffinöl, Rizinusöl, Klauenöl, Spermöl, Fettöl, Olivenöl, Sojabohnenöl,
Baumwollöl, Kokusnussöl, Rapsöl sowie aromatisches Naphtha, C1-C.--Alkylbenzol, Benzyldiphenyl oder Cn-C,-Alkylarylindan.
Die konzentrierten Flüssigformulierungen können Additive enthalten
wie z.B. Viskositätsregler, Antioxydationsmittel, Geruchmaskierungsmittel, Stockpunktsemiedriger und/oder Weichmacher.
Die Herstellung der konzentrierten Farbbildnerlösungen erfolgt beispielsweise, indem man nach Beendigung des Herstellungsverfahrens
die organische Reaktionslösung mit heissem Wasser (60 bis 85° C) behandelt,
die organische Phase entwässert, das zur Herstellung des Farbbildners verwendete Lösungsmittel z.B. Methanol oder Chlorbenzol
entfernt z.B. durch Vakuumdestillation und den öligen Rückstand bei einer Temperatur von 20 bis 100° C, vorzugsweise 50 bis 75° C
in das hydrophobe Lösungsmittel bis zur gewünschten Konzentration aufnimmt. Anschliessend können die gewünschten Additive hinzugefügt
werden.
Man erhält somit eine lagerstabile, hochkonzentrierte und homogene
Farbbildnerlösung, welche nach einer dreimonatigen Lagerung bei -15° bis 40° C keine Auskristallisierungen oder Zersetzungen zeigt.
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Die erfindungsgemässen Flussigformulierungen lassen sich
leicht volumetrisch dosieren und erfordern somit keinen aufwendigen Lösungsprozess einschliesslich Heizung wie bei Verwendung von festen
Farbbildnern. Sie eignen sich vor allem zur Vorbereitung von gebrauchsfertigen
Farbbildnerlösungen, die als Markierungsflüssigkeiten für
druckempfindliche Aufzeichnungsmaterialien verkapselt werden. Da gemäss
dem erfindungsgemässen Verfahren der Farbbildner nicht mehr durch langwierige
Aufarbeitungsprozesse in fester Form isoliert wird, kann eine Verbilligung des Herstellungsverfahrens samt Zeit- und Energieeinsparung
und auch eine Ausbeuteerhöhung an Farbbildner erzielt werden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Teile bedeuten Gewichtsteile und Prozente Gewichtsprozente.
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Beispiel 1; In einem Kolben werden unter Rühren 500 ml Chlorbensol
mit 146 g Dimethylformamid versetzt. In dieses Gemisch werden 223,3 g N-n-Butylcarbazol eingetragen. Hierauf lässt man in die gebildete
Lösung bei Raumtemperatur 230 g Phoaphoroxychlorid zutropfen.
Anschliessend wird das Reaktionsgemisch auf 60" C aufgeheizt und
10 Stunden bei dieser Temperatur gelassen. Nach Ablauf dieser Zeic versetzt man das Reaktionsgemisch mit 72 g Wasser und gibt 330 g
N-Methyl-diphenylamin zu. Alsdann fügt man 100 g konz. Salzsäure
hinzu und erhitzt 15 Stunden bei 70° C.
Nach beendeter Reaktion wird das Reaktionsgemisch mit 1330 g einer 30%igen Natriumhydroxydlösung auf einen pH-Wert von 10,5 gestellt
und mit 500 ml heissem Wasser versetzt. Danach trennt man die wässrige Phase ab und versetzt die organische Lösung wieder
mit 1,5 1 heissem Wasser. Nach kurzem Rühren trennt man die wässrige Phase wieder ab. Mittels Wasserabscheider wird die verbleibende
Lösung azeotrop entwässert mit 250 ml Chlorbenzol verdünnt und mit Aktivkohle geklärt. Alsdann wird das Chlorbenzol
möglichst vollständig durch Vakuumdestillation entfernt. Der Rückstand wird in partiell hydriertem Terphenyl aufgenommen und auf
25% gestellt.
Man erhält 2000 g einer Lösung, welche 25 7, einer Carbazolylverbindung
der Formel
(11) ΐ II Γΐ ΐ
WV
enthält.
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Beispiel 2: In einem Kolben werden unter Stickstoff 179,2 g Essigsäureanhydrid
vorgelegt. Hierauf werden 103,7 g Phthalsäureanhydrid unter Rühren eingetragen. Das Gemisch wird zuerst 5 Minuten
gerührt und dann mit 243 g l-n-Octyl-2-methylindol versetzt. Danach
wird die Reäktionsmischung auf 118 bis 122° C aufgeheizt und 10 Stunden
bei dieser Temperatur ausgerührt· Man kühlt auf 80° C ab und gibt im Verlaufe von 5 Minuten, 26,3 g Wasser hinzu. Das Reaktionsprodukt
wird dann mit 600 ml Methanol versetzt, auf 65° C aufgeheizt und in
einen grösaeren Kolben umgegossen. Man wäscht es zuerst mit 200 ml
Methanol bei Raumtemperatur und dann mit 400 ml Wasser bei 65° C nach und kühlt wieder auf 20° C ab. Die obere methanolische Phase
wird abgezogen und der Rückstand nochmals mit 1,8 1 heissem Wasser 15 Minuten bei 80° C behandelt. Schliesslich wird das Wasser durch
Vakuumdestillation vollständig entfernt.
Der ölige Rückstand (318 g) wird dann unter Rühren während 30 Minuten bei 70° C in 900 g partiell hydriertem Terphenyl aufgenommen
und auf 25 % gestellt.
Man erhält 1200 g einer Lösung, welche 25 % einer Bisindolylphthalidverbindung
der Formel
• \
I Il IJ
VV
O CO
Λ/
enthält.
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30 g 2-(4'-Diäthylamino-2'-hydroxy-benzoyl-)benzoesäure und 30 g
4-Hydroxy-2-methyl-4f-n-butyldiphenylamin werden unter Rühren in 360 g
konz. Schwefelsäure während 24 Stunden bei 0 bis 100C zur Reaktion
gebracht. Alsdann wird das Reaktionsgemisch auf 1 Liter Wasser gegossen, worauf die ausgefallenen Kristalle abfiltriert werden. Die Kristalle
werden mit 1 Liter einer 2%igen wässerigen Natriumhydroxidlösung behandelt
und mit 500 ml Toluol extrahiert. Die Toluollösung wird mehrere Male zuerst mit einer 2%igen wässerigen Natriumhydroxidlösung und dann
mit Wasser gewaschen, anschliesaend mit Aktivkohle behandelt und filtriert. Danach wird das Toluol unter vermindertem Druck abdestilliert
und der Rückstand unter Rühren während 30 Minuten bei 8O0C in 150 g
partiell hydriertem Terphenyl aufgenommen. Man erhält 175 g einer Lösung, welche 15% einer Fluoranverbindung der Formel
rr u . μ A A A /CH3
(CH) Nr - . .
(CH) Nr - . .
j O
.A/0
I 11
enthält.
50g 3-(2'-Aethoxy-4'-diäthylaminophenyl-)3-(l"-äthyl-2"-methyl-indol-3"-yl-)5/6-carboxyphthalid
und 50 g Kaliumcarbonat werden in 1600 ml Aceton eingegeben und mit 36 g 1-Sromhexadecan versetzt. Diese Mischung
wird während 2 Stunden am Rückfluss aufgeheizt und danach auf Wasser gegossen, worauf das Reaktionsprodukt mit Toluol extrahiert
wird. Die Toluollösung wird nacheinander mit Wasser und mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschen und dann zum Trocknen eingedampft. Der Rückstand
wird in 165 g partiell hydriertem Terphenyl aufgenommen. Man erhält
240 g einer Lösung, welche 30% eines Isomerengemisches einer Phthalidverbindung der Formel
130067/0737
?2H5
A A Λ HSC2\A/(C2H5>2
I Il Il I Il
enthält.
Beispiel 5
Beispiel 5
Eine Mischung von 104,4 g 4,4'-Bisdimethylaminobenzhydrol, 16 ml Eisessig
und 112 g n-Octylsulf insäure-Natriumsalz wird in 200 ml Aethanol
unter Rückfluss während 1 1/2 Stunden gerührt. Nach Abkühlung auf 200C
wird das ausgefallene Produkt abfiltriert, mit Methanol gewaschen und getrocknet. Anschiiessend wird das Produkt in 220 g Phthalsäuredibutylester
aufgenommen. Man erhält 275 g einer Lösung, welche 20% einer Verbindung der Formel
(15) (CH,) ,Ν—·: >—CH-<
>—N(CH,),
SO2-(CH2) 7—CH3
enthält.
Beispiel 6 ■
Ersetzt man in Beispiel 1 das partiell hydrierte Terphenyl durch eines
der folgenden Lösungsmittel
Diisopropylnaphthalin,
Monoisopropyldiphenyl,
benzyliertes m-Xylol,
benzyliertes Aethylbenzol oder chloriertes Paraffin,
Monoisopropyldiphenyl,
benzyliertes m-Xylol,
benzyliertes Aethylbenzol oder chloriertes Paraffin,
so erhält man ebenfalls jeweils 2000 g einer Lösung, welche 25% einer
Carbazolylverbindung der Formel (11) enthält.
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31H368
120 g e-Diäthylamino-a-n-octylaoino-fluoran werden bei 800C in 880 g
eines partiell hydrierten Terphenyls unter Rühren gelöst und weiterhin unter Rühren auf 25°C abgekühlt. Man erhält eine stabile 12%ige Lösung
der 6-Diäthylamino-2-n-octylamino-fluoranverbindung.
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Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von konzentrierten Lösungen von Farbbildnern, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des Farbbildners das verwendete Lösungsmittel aus dem Reaktionsgemisch entfernt und den Rückstand in einem hydrophoben Lösungsmittel
zu einer mindestens 10-Gew.-%igen Flüssigformulierung löst.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man
Lösungen herstellt, die den Farbbildner in Mengen von 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-Z enthalten.
3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbbildner eine Carbazolylmethanverbindung oder ein Bis-Indolylphthalid ist.
4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbbildner eine Carbazolylmethanverbindung der Formel
z-f ff—ir
VVV
I R
ist,
J2
in der
R Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenetoffatomen, Acetyl, Phenyl oder Benzyl,
Z Wasserstoff, Halogen, Nitro, Methyl oder Methoxy,
X. Niederalkyl, Phenyl, Niederalkylphenyl, Niederalkoxyphenyl oder
Benzyl,
X„ Wasserstoff, Niederalkyl oder Benzyl und
X- Wasserstoff, Methyl, Methoxy oder Halogen bedeuten.
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31U968
-XT-
5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass als hydrophobes Lösungsmittel ein Phthalsäurediester, Terphenyl, partiell hydriertes Terphenyl, C.-C,-alkylsubstituiertes Diphenyl, Naphthalin
oder Terphenyl, Chlorparaffin oder ein Gemisch davon verwendet wird.
6. Konzentrierte Flüssigformulierung eines Farbbildners, dadurch gekennzeichnet,
dass sie gemäss dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 erhältlich ist.
7. Konzentrierte Flüssigformulierung eines Farbbildners, dadurch gekennzeichnet,
dass sie mindestens 10 Gew.-Z, vorzugsweise 15 bis 40 Gew.-%
eines Farbbildners, gelöst in einem hydrophoben Lösungsmittel, enthält.
8. Konzentrierte Flüssigformulierung eines Farbbildners gemäss Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 10 Gew.-% einer Carbazolylmethanverbindung oder eines Bis-Indolylphthalids, gelöst in
einem hydrophoben Lösungsmittel, enthält.
9. Flüssigformulierung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
sie eine Carbazolylmethanverbindung der Formel
• ·—— · ·
Z-h- Il Il I
ν ν ν
enthält, in der
R Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Acetyl, Phenyl oder Benzyl,
Z Wasserstoff, Halogen, Nitro, Methyl oder Methoxy,
X. Niederalkyl, Phenyl, Niederalkylphenyl, Niederalkoxyphenyl oder
Benzyl,
X2 Wasserstoff, Niederalkyl oder Benzyl und
X3 Wasserstoff, Methyl, Methoxy oder Halogen bedeuten.
X3 Wasserstoff, Methyl, Methoxy oder Halogen bedeuten.
130067/0737
10. Flüssigformulierung gemäss einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Lösungsmittel ein Phthalsäurediester,
Chlorparaffin, Terphenyl, partiell hydriertes Terphenyl, ein C--C,-alkylsubstituiertes Diphenyl, Naphthalin oder Terphenyl, oder ein Gemisch
davon ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigformulierung wie sie in Anspruch 7 definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass man den Farbbildner
in einem hydrophoben Lösungsmittel, vorzugsweise bei 20 bis 1500C, zu
einer mindestens 10 Gew.-%igen Flüssigformulierung löst.
12. Verwendung der Flüssigformulierung gemäss einem der Ansprüche 6 bis
10 zur Herstellung eines druckempfindlichen Aufzeichnungsmaterials.
130067/0737
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