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Reaktive Monoazoverbindungen
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Die vorliegende Erfindung betrifft Monoazoverbindungen, die einen
Monochlortriazinylrest enthalten, Verfahren zur Herstellung und Verwendung als Reaktivfarbstoffe.
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Gegenstand der Erfindung sind folglich Verbindungen, d-ie in Form
der freien Säure der Formel I
entsprechen, worin D einen Rest der Formel (a) oder (b),
R1 Wasserstoff oder Sulfo, R2 Wasserstoff, Halogen, Methyl, Methoxy oder Acetylamino,
Y -NR3R4 oder einen Rest der Formel (c),
(c) R3 Wasserstoff oder
R5 (1-4C)Alkyl oder durch Chlor, Cyano oder Hydroxy monosubstituiertes (1-4C)Alkyl
und R6 Halogen, (1-4C)Alkyl oder (1-4C)Alkoxy bedeuten, deren Salze und Gemische
davon.
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Halogen als Phenylsubstituent R2 oder R6 steht generell bevorzugt
für Fluor, Chlor oder Brom und insbesondere für Chlor.
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R2 bedeutet bevorzugt R2a als Wasserstoff, Chlor, Methyl, Methoxy
oder Acetylamino; weiter bevorzugt R2b als Wasserstoff, Methyl oder Methoxy; insbesondere
bevorzugt bedeutet R2 Me Der Rest (a) steht bevorzugt für den weiter bevorzugt für
(a2) der Formel
thoxy. SO3H |
Rest (a1) der Formel |
SO H 2(a1) |
R1 |
weiter Devorzugt rur ta3) als Kest (a2) mit-K2a in der bedeutung von R2b; weiter
bevorzugt für (a4) und insbesondere für (ag) der
der Formel R2b < |
Formel CH30 SO 3H |
(a5) |
~ 503H s |
D bedeutet bevorzugt U1 als Rest der Formel (a1) oder (b); weiter bevorzugt D2 als
Rest (a2) oder (b); weiter bevorzugt D3 als Rest (a3) oder (b); weiter bevorzugt
D4 als Rest (a4); insbesondere bevorzugt steht D für D5 als Rest der Formel (aS).
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R5 als Alkyl kann geradkettig oder verzweigt sein und ist bevorzugt
unverzweigt. Weiter bevorzugt enthält R5 als Alkyl 1 oder 2C-Atome und steht insbesondere
für Methyl. R5 als substituiertes Alkyl enthält bevorzugt 2 oder 3 C-Atome mit dem
Substituenten in 2- oder 3-Stellung und steht insbesondere für am C2 substituiertes
Aethyl, ganz besonders bevorzugt ist dabei 2-Hydroxyäthyl.
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R5 steht vorzugsweise für R5a als unverzweigtes (1-4C)Alkyl oder durch
Chlor, Cyano oder Hydroxy am C2 oder C3 monosubstituiertes (2-3C)Alkyl; weiter bevorzugt
für R5b als Methyl, Aethyl oder 2-Hydroxyäthyl; weiter bevorzugt für R5c als Methyl
oder Aethyl und insbesondere steht R5 für Methyl.
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R6 als Alkyl oder Alkoxy enthält bevorzugt 1 oder 2 C-Atome und bedeutet
insbesondere bevorzugt Methyl oder Methoxy.
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R6 steht vorzugsweise für R6a als Chlor, (1-2C)Alkyl oder (1-2C)Alkoxy;
weiter bevorzugt für R6b als Methyl oder Aethyl; insbesondere steht R6 für Methyl.
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Der Rest (c) steht bevorzugt für (c1) als Rest (c) mit R5 als R5a
und R6 als R6a; weiter bevorzugt für (c2) als Rest (c) mit R5 als R5b und R6 als
R6b; weiter bevorzugt für (c3) als Rest (c) mit R5 als R5c und R6 als R6b; insbesondere
für (c4) als Rest (c) mit R5 und R6 jeweils als Methyl.
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Y steht bevorzugt für Y1 als -NR3R4 oder als Rest (c1); weiter bevorzugt
für Y2 als -NR3R4 oder als Rest (c2); weiter bevorzugt für Y3 als Rest (c3) und
insbesondere für Y4 als Rest (c4).
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Bevorzugte Verbindungen entsprechen in Form der freien Säure der Formel
Ia ;
weiter bevorzugt sind unter den Verbindungen der Formel Ia solche, worin (1) D2
für D3 steht; (2) Y2 für Y3 steht; (3) solche von (1) oder (2), worin D2 für D4
steht; (4) die Verbindung der Gruppe (3), worin D2 für D5 und Y2 für Y4 stehen.
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Die Beschaffenheit des Kations der Sulfogruppen in Verbindungen der
Formel I, wenn diese in Salzform vorliegen, stellt keinen kritischen Faktor dar,
sondern es kann sich um ein beliebiges, in der Chemie von Reaktivfarbstoffen übliches
nichtchroinophores Kation handeln. Im
allgemeinen können in einer
Verbindung der Formel I die Kationen der Sulfogruppen gleich oder verschieden sein,
d.h. die Verbindung kann auch in gemischter Salzform vorliegen.
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Beispiele für geeignete Kationen sind Alkalimetallionen oder unsubstituierte
oder substituierte Ammoniumionen, wie beispielsweise Lithium, Natrium, Kalium, Ammonium,
Mono-, Di-, Tri- und Tetramethylammonium, Triäthylammonium und Mono-, Di- und Triäthanolammonium.
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Bevorzugte Kationen sind die Alkalimetallionen und Ammonium, davon
besonders bevorzugt ist Natrium.
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Die Verbindungen der Formel 1 werden hergestellt, indem man die einzelnen
Bausteine -- das Diazoniumsalz eines Amins D-NH2, - die Kupplungskomponente der
Formel II,
worin S1 Wasserstoff oder eine übliche Schutzgruppe, die vor der Kondensation abgespalten
wird, bedeutet, - Cyanurchlorid sowie - ein Amin Y-H -in entsprechenden stöchiometrischen
Molverhältnisen durch Kupplung und Kondensation in beliebiger Reihenfolge zu einer
Verbindung der Formel 1 umsetzt.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verbindungen der
Formel I hergestellt, indem man eine Verbindung der Formel III
mit dem Amin Y-H kondensiert.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist die Herstellung
von Verbindungen der Formel I, indem man die Diazoniumverbindung des Amins D-NH2
auf die Verbindung der Formel IV
kuppelt. Der Vorteil dieser Verfahrensvariante liegt darin, dass die Herstellung
der Ausgangsverbindungen der Formel IV und die anschliessende Kupplung in einer
Eintopfreaktion ohne Isolierung von Zwischenstufen erfolgen kann.
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Diazotierungs- und Kupplungsreaktionen werden nach an sich üblichen
Methoden durchgeführt; vorzugsweise erfolgt die Kupplung in schwach saurem bis neutralem
Medium und bei Temperaturen zwischen 0-30"C.
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Eine allfällige Abspaltung der Schutzgruppe S1 erfolgt bevorzugt durch
alkalische Verseifung bei 80-100"C.
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Der schrittweise Chlorersatz im Cyanurchlorid wird auf an sich übliche
Weise vorgenommen. Bevorzugt erfolgt als zweiter Kondensationsschritt der Austausch
eines Chloratoms gegen den Rest Y, der in der Regel vorzugsweise bei 40-65"C, insbesondere
bei 50-60"C, und bei schwach saurem pH vorgenommen wird.
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Die Isolierung der Verbindungen der Formel I kann in an sich bekannter
Weise durchgeführt werden; z.B. können die Verbindungen durch übliches Aussalzen
mit Alkalimetallsalzen aus dem Reaktionsgemisch abgeschieden, abfiltriert und im
Vakuum getrocknet werden.
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In Abhängigkeit von den Reaktions- und Isolierungsbedingungen wird
eine Verbindung der Formel I als freie Säure oder bevorzugt in Salzform oder als
gemischtes Salz erhalten und enthält dann beispielsweise eines oder mehrere der
oben genannten Kationen. Salze oder gemischte Salze können
aber
auch ausgehend von der freien Säure auf an sich übliche Weise hergestellt werden
und umgekehrt oder es kann auch eine an sich übliche Umsalzung vorgenommen werden.
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Die als Ausgangsverbindungen eingesetzten Amine D-NH2 und Y-H sind
bekannt oder sie können analog zu an sich bekannten Verfahren aus bekannten Ausgangsmaterialien
hergestellt werden.
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Die erfindungsgemässen Verbindungen der Formel I und Gemische davon,
die bevorzugt als Salze vorliegen, stellen Reaktivfarbstoffe dar; sie eignen sich
zum Färben oder Bedrucken von hydroxygruppen- und stickstoffhaltigen organischen
Substraten. Als bevorzugte Substrate sind zu nennen Leder und Textilmaterialien,
die aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden, wie Wolle, Seide oder Nylon,
und insbesondere aus natürlicher oder regenerierter Cellulose, wie Baumwolle, Viskose
oder Zellwolle bestehen oder diese enthalten. Meist bevorzugtes Substrat ist Textilmaterial,
das aus Baumwolle besteht oder diese enthält.
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Generell können für das Färben und Bedrucken die an sich üblichen
Methoden zur Anwendung gelangen. Da die Verbindungen der Formel I ausgeprägten Ausziehcharakter
besitzen, werden sie bevorzugt im Ausziehfärbeverfahren eingesetzt. Sie können in
Färbeflotten nach allen für Reaktivfarbstoffe gebräuchlichen Methoden des Ausziehfärbeverfahrens
als Einzelfarbstoff oder auch als Kombinationselement mit anderen Reaktivfarbstoffen,
die vergleichbare färberische Eigenschaften haben, verwendet werden. Die Verbindungen
der Formel I sind gut kombinierbar, sie können deshalb als Kombinationselement bevorzugt
in wichtigen Trichromien Verwendung finden. Die erhaltenen Kombinationsfärbungen
haben gute Echtheitseigenschaften und zeigen insbesondere kein Catalytic Fading.
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Mit den Farbstoffen der Formel 1 kann in einem Temperaturbereich von
80-100°C gefärbt werden. Ueberraschenderweise kann mit denerfindungsgemässen Farbstoffen
ohne nennenswerte Einbusse an Farbausbeute oder sogar mit einer Steigerung der Farbausbeute
auch bei 100"C gefärbt
werden. Die Farbstoffe sind offenbar auch
bei hohen Temperaturen hydrolyseresistent, eine allfällige Ueberschreitung der Färbetemperatur
wirkt sich nicht kritisch auf die Farbausbeute aus. Die Anwendung höherer Färbetemperaturen
ist deshalb vorteilhaft, weil die Farbstoffe besser migrieren und egale Färbungen
erhalten werden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Farbstoffe ist ihre
sehr gute Löslichkeit und eine aussergewöhnliche Elektrolytunempfindlichkeit verbunden
mit gutem Ausziehvermögen und hoher Farbstoffixierung. Die erhaltenen Färbungen
sind brillant, sie haben gute Lichtechtheit; gewöhnliche Nassechtheiten wie Wasch-,
Wasser- oder Schweissechtheit sind für die Färbungen perfekt. Ausserdem zeigen sie
gute Beständigkeit gegenüber oxidativen Einflüssen wie gegenüber Chlorbadewasser,
Hypochloritbleiche, Peroxidbleiche sowie gegenüber perborathaltigen Waschflotten
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustration der Erfindung. In den Beispielen
bedeuten Teile Gewichts- oder Volumenteile und Prozente Gewichts- oder Volumenprozente;
die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
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Beispiel 1 20,3 Teile 2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure werden in
200 Teilen Wasser gelöst. Man versetzt mit 25 Teilen 30%-iger Salzsäure und diazotiert
mit 6,9 Teilen Natriumnitrit gelöst in 24 Teilen Wasser bei 0-2" während 20 Minuten.
Die erhaltene Diazoverbindung gibt man zu 30,3 Teilen 2-Acetylamino-5-hydroxynaphthalin-7-sulfonsäure
als Natriumsalz, die bei 30-35° in 200 Teilen Wasser gelöst wurden. Während der
Kupplung werden der pH des Reaktionsgemisches mit Natriumcarbonatlösung bei 6,5-7,0
und die Temperatur bei 10-20° gehalten. Nach beendeter Kupplung wird die Lösung
mit 30 Teilen Natriumhydroxid versetzt und zur Entacetylierung während 1 Stunde
bei 90-95° gerührt. Anschliessend wird der Aminoazofarbstoff mit Natriumchlorid
ausgesalzen und abfiltriert.
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Die erhaltene Paste wird in 600 Teilen Wasser gelöst, der pH der Lösung
wird mit Salzsäure auf 6 gestellt. Bei 20-25° wird dann portionenweise mit 14,75
Teilen Cyanurchlorid versetzt und noch 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt.
Gleichzeitig wird durch Zusatz von verdünnter Natriumcarbonatlösung der pH bei 6,0-6,5
gehalten. Nach beendeter Kondensation werden 9,7 Teile N-Methylamino-2-methylbenzol
zugegeben. Man rührt das Reaktionsgemisch während 30 Minuten bei 50-55", dabei wird
der pH durch Zutropfen von verdünnter Natriumcarbonatlösung bei 6,0-6,5 gehalten.
Wenn die Kondensation abgeschlossen ist, wird mit Natriumchlorid ausgesalzen und
das Produkt abfiltriert. Nach dem Trocknen erhält man den Farbstoff, der in Form
der freien Säure der Formel
entspricht, als dunkelrotes Pulver, das sich in Wasser mit roter Farbe löst Der
Farbstoff, der sich durch besondere Elektrolytunempfindlichkeit auszeichnet, färbt
Baumwolle in scharlachroten Tönen. Die Färzungen zeigen gute Licht- und Nassechtheiten.
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Analog Beispiel 1 können weitere Verbindungen der Formel I hergestellt
werden, für welche in den folgenden Tabellen 1 und 2 die Jariablen angegeben sind.
Es entsprechen die Farbstoffe der Tabelle 1 der Formel
die der Tabelle 2 der Formel VI.
Mit diesen Farbstoffen können Cellulosefasern nach üblichem Ausziehfärbeverfahren
gefärbt werden. In Kolonne I der Tabellen 1 und 2 wird jeweils der Farbton der Färbungen
auf Baumwolle angeführt, es bedeuten dabei a = orange, b = rotstichig orange und
c = scharlach.
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Die Färbungen zeigen gute Licht- und Nassechtheiten.
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Tabelle 1 (Formel V)
Bsp.Nr. O R R I |
5 ~6 |
SO H |
3 do. do. C 2H5 c |
4 do. n-Butyl CH3 c |
5 do. CH3 C2H5 c |
6 do. CH3 cl c |
7 do. do. OCH3 c |
8 do. - CH2CH20H CH3 c |
9 H3C < CH3 - do. a |
10 do. C2H5 do. - a |
11 do. do. C2H5 a |
12 do. CH3 do. a |
13 g do. do. a |
14 do. - do. CH3 a |
15 do. C2H5 do. a |
16 - do. do. C 2H5 a |
17 do. CH2CH20H CH3 a |
18 do.- C2H5 n-Butyl a |
19 do. CH3 Cl a |
20 do. do. OCH3 a |
S03H |
21 CH30 + do. CH3 b |
S03H |
22 do. C2H5 do. b |
23 do. do. C2H5 b |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Bsp.Nr 0 R5 R6 1 |
SO3H |
24 Cm30 + CH3 C2H5 b |
S03H |
SO3H |
25 H3c%fto CH3 CH3 b |
S03H |
26 do. C2H5 do. b |
27 do. C2H5 C2H5 b |
SO3H |
28 CH3CONH zu CH3 CH3 a |
29 do. C2H5 do. a |
30 do. do. C2H5 a |
31 do. do. Cl |
32 W do. C2H5 b |
S03H |
33 do. CH3 do. b |
34 do. do. CH3 b |
35 do. do. n-Butyl b |
36 do. C2H5 CH3 b |
Tabelle 2 (Formel VI)
Bsp.Nr D Ya 1 |
I OH |
37 CH3o3H OH c |
37 CH30- |
OH |
38 * do. -N(CH2CHCH20H)2 c |
(-NHCH2CHCH20H und |
39 dc. OH c |
-N(CH2C1HCH2OH)2 |
S03H \ OH |
40 CH30 + do. b |
S03H . |
41 g 03H do. a |
SOH |
42 t do. b |
S03H |
OH |
43 do. -NHCH2CHCH20H b |
44 do. -N(CH CHCH OH)2 b |
2i 2 |
SO3H OH |
45 1 do. a |
46 do. -NHCH2CHCH20H a |
OH |
Gemäss der vorstehend beschriebenen Methode werden die Farbstoffe
der Beispiele 1 bis 46 als Natriumsalze erhalten. Sie können in Abhängigkeit von
den gewählten Umsetzungs- und Isolierungsbedingungen oder auch durch nachträgliche
Massnahmen in an sich bekannter Weise in Form der freien Säure oder in einer anderen
Salzform oder auch gemischten Salzform hergestellt werden und dann beispielsweise
eines oder mehrere der in der Beschreibung weiter aufgeführten Kationen enthalten.
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Nachstehend sind Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Farbstoffe
illustriert.
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Färbevorschrift A Einem Färbebad bestehend aus 1000 Teilen Wasser,
20 Teilen Glaubersalz-(kalziniert), 2,5 Teilen Soda (kalziniert) und 1 Teil 1-nitrobenzol-3-sulfonsaurem
Natrium werden 50 Teile mercerisierte Baumwolle zugefügt. Das Bad wird auf 40° erwärmt,
dann wird 1 Teil des Farbstoffes aus Beispiel 1 oder 39 zugesetzt. Innert 45 Minuten
wird das Bad auf 98" erhitzt; dabei werden zweimal nach jeweils 15 Minuten 20 Teile
Glaubersalz (kalziniert) zugesetzt. Am Ende der 45 Minuten werden dann noch 7,5
Teile Soda (kalziniert) zugefügt.
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Anschliessend wird 45 bis 60 Minuten lang kochend weitergefärbt, dann
wird heiss gespült und das gefärbte Material während 20 Minuten in 500 Teilen Wasser
und 0,5 Teilen Natriumalkylsulfonat kochend geseift. Nach dem Spülen und Trocknen
erhält man in beiden Fällen gut licht- und nassechte Baumwollfärbungen von scharlachroter
Tönung.
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Färbevorschrift B Ein Färbebad bestehend aus 1000 Teilen Wasser, 60
Teilen Glaubersalz (kalziniert), 15 Teilen Soda (kalziniert) und 1 Teil 1-nitrnbenzol-3-sulfonsaurem
Natrium, dem 50 Teile nicht-mercerisierte Baumwolle zugefügt wurden, wird auf 60°
erwärmt. Anschliessend werden 1,5 Teile des Farbstoffs aus Beispiel 1 zugesetzt.
Das
Färbebad wird 15 Minuten bei 60° gehalten, dann wird während
30 Minuten auf 98" erhöht und bei dieser Temperatur 45 bis 60 Minuten lang fertiggefärbt.
Die Färbung wird heiss gespült und analog wie für Vorschrift A anqeführt geseift.
Nach dem Spülen und Trocknen erhält man Baumwollfärbungen von scharlachroter Tönung
mit guten Echtheiten.
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Färbevorschrift C 1 Teil des Farbstoffes aus Beispiel 1 oder 39 wird
in 2000 Teilen Wasser gelöst. Dem Färbebad werden 100 Teile Baumwollgewebe zugegeben,
die Temperatur wird innerhalb von 10 Minuten auf 80" gestellt. 30 Minuten nach der
Zugabe von 100 Teilen Glaubersalz (kalziniert) werden dem Färbebad 20 Teile Soda
(kalziniert) zugesetzt.
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Man lässt während einer Stunde bei 80" weiterfärben. Anschliessend
wird das gefärbte Material zuerst kalt, dann heiss gespült und analog wie für Vorschrift
A anqeführt geseift. Nach dem Spülen und Trocknen erhält man in beiden Fällen eine
scharlachrote Färbung von guten Echtheiten.
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Auf analoge Weise wie in den Vorschriften A, B oder C beschrieben
können auch die Farbstoffe oder Gemische davon gemäss den Beispielen 2 bis 38 und
40 bis 46 zum Färben von Baumwolle verwendet werden.