DE3518804C2 - Verfahren zur Durchführung einer Reaktion mit Singlett-Sauerstoff unter Einsatz von wasserlöslichen Azaphthalocyaninen und diese enthaltende Mittel - Google Patents
Verfahren zur Durchführung einer Reaktion mit Singlett-Sauerstoff unter Einsatz von wasserlöslichen Azaphthalocyaninen und diese enthaltende MittelInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Durchführung einer Reaktion mit Singlett-Sauerstoff
unter Verwendung von wasserlöslichen Azaphthalocyaninen und deren
Verwendung als Singlett-Sauerstoff-Produzenten, insbesondere zum Bleichen von bzw.
Fleckenentfernen aus Textilien und zum Bekämpfen von Mikroorganismen in oder auf
organischen oder anorganischen Substraten, sowie Bleich-, Wasch-, Spül- und
Einweichmittel bzw. antimikrobiell wirksame Mittel, die die Azaphthalocyaninverbindungen
enthalten.
Es ist bekannt, daß verschiedene wasserlösliche Phthalocyaninverbindungen, inbesondere
solche mit Zink und Aluminium als Zentralatom, photosensibilisierende Wirkung zeigen und
daher als Photobleichmittel bzw. antimikrobielle Wirkstoffe verwendet werden können.
Siehe dazu, unter anderen, US-A-3,927,967, 4,033,718, 4,166,718 und 4,094,806;
DE-A-22 22 829, 26 27 449 und 28 12 261; EP-A-3,149, 3,371, 3,861, 26,744, 35,470,
47,716, 54,992 und 81,462. Die genannten Publikationen beschrieben auch Mittel, die die
genannten wasserlösliche Phthalocyaninverbindungen enthalten.
Die wasserlöslichen Azaphthalocyanine, die gemäß vorliegender Erfindung verwendet
werden, entsprechen der allgemeinen Formel
worin Me Al(III), Zn(II), Ge(IV) oder Sn(IV), E eine Sulfo-, Carboxyl-,
Phosphat-, Sulfat-, Sulfinyl-, Disulfimid- oder Sulfocyanimidgruppe
oder ein eine oder mehrere der vorgenannten Gruppen enthaltender Rest
ist, Z ein Kation, Y ein Halogen, n eine beliebige Zahl von 1 bis 3
und p eine beliebige Zahl von 0 bis 5 bedeutet, wobei die Summen n + p
höchstens 8 beträgt und A, B, C und D unabhängig voneinander einen
Benzolring oder einen Ring der Formel
ergänzen, wobei mindestens einer der durch A, B, C oder D ergänzten
Ringe einer der genannten heterocyclischen Ringe ist.
Die Zahl der an das Tetraazaporphingerüst ankondensierten stickstoff
haltigen heterocyclischen Ringe beträgt also 1 bis 4. Die Zahl der
ankondensierten Benzolringe beträgt somit 3 bis 0.
Besonders bevorzugt sind solche Verbindungen der Formel (1), worin
ein oder zwei der durch A, B, C und D ergänzten Ringe der Formel
und die übrigen (3 oder 2)
Ringe Benzolringe sind.
Die wasserlöslichmachenden Gruppen E sind an die Ringe A, B, C
und/oder D oder an diese anellierte Ringe gebunden. Wie aus der
Phthalocyaninchemie bekannt, ist es schwierig, die genaue Stellung
der Substituenten zu ermitteln. Die substituierten Phthalocyanine
sind, wie auch die Azaphthalocyanine der Formel (1), häufig
keine einheitlichen Substanzen, sondern Gemische. Daher ist die im
Molekül vorhandene Anzahl der Substituenten (Substitutionsgrad)
selten eine ganze Zahl (n, p nicht ganzzahlig). Ebenso ist festzu
halten, daß die einzelnen Substituenten E bzw. Y jeweils gleich oder
verschieden sein können, d. h., daß in einem Molekül auch durch
aus verschiedene wasserlöslichmachende bzw. neutrale Substituenten
vorhanden sein können.
Z bedeutet ein beliebiges Kation zu einer anionischen Gruppe E. Ent
hält eine Gruppe E mehrere anionische Reste, kann Z die gleiche Wer
tigkeit wie die Gruppe E haben oder es können entsprechend viele
einwertige Gegenionen Z vorhanden sein. Beispiele für Kationen Z
sind: Wasserstoffion, Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und unsubstitu
ierte und substituierte Ammoniumionen. Substituierte Ammoniumionen
leiten sich beispielsweise von primären, sekundären oder tertiären
aliphatischen oder cyclischen Aminen ab. Beispiele hierfür sind
Ammoniumionen der Formel
worin R', R'' und R''' unabhängig voneinander Wasserstoff oder ge
gebenenfalls mit Halogen, Hydroxy, Phenyl oder Cyano substituiertes
Alkyl (vorzugsweise mit 1-4 C-Atomen) bedeutet, wobei mindestens
ein R-Substituent von Wasserstoff verschieden ist. Zwei R-Reste
zusammen können auch die Ergänzung zu einem gesättigten 5- oder 6-glie
drigen Stickstoffheterocyclus bilden, der gegebenenfalls noch
zusätzlich ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom als Ringglied enthält.
Beispiele für solche Heterocyclen sind: Piperidin, Piperazin, Morpho
lin, Pyrrolidin, Imidazolidin usw.
Bevorzugte kationische Gegenionen sind das Wasserstoffion, Alkali
metall- (insbesondere Na⁺ und K⁺) und gegebenenfalls substituierte
Ammoniumionen.
Als wasserlöslichmachende anionische Gruppen E kommen vorzugsweise
Sulfo-, Carboxyl-, Phosphat-, Sulfat-, Sulfinyl-, Disulfimid- und
Sulfocyanimidgruppen oder eine oder mehrere der vorgenannten Gruppen
enthaltende Reste in Betracht. Besonders geeignete Gruppen E ent
sprechen den Formeln
gegebenenfalls substituiertes Alkyl oder Wasserstoff, R6 gegebenen
falls substituiertes Alkyl, gegebenenfalls substituiertes Phenyl oder
Naphthyl, Alk gegebenenfalls substituiertes Alkylen und Y1 -SO2- oder
-CO-, vorzugsweise -SO2- ist, wobei -SO3 ⊖, -COO⊖,
-SO2-N⊖-CN und -SO2-N⊖-SO2-R6, worin R6 Alkyl mit 1 bis 4 Kohlen
stoffatomen ist, besondere Bedeutung zukommt.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (1) enthalten solche Gruppen EZ,
worin E -SO3 ⊖ und Z ein Wasserstoff-, Alkalimetall- oder ein
gegebenenfalls substituiertes Ammoniumion, insbesondere ein Wasser
stoff-, Natrium- oder Ammoniumion bedeutet.
Y ist ein neutraler, nicht wasserlöslichmachender Substituent und
bedeutet Halogen, insbesondere Chlor, Brom oder Jod.
In Formel (1) bedeutet n vorzugsweise eine beliebige Zahl von 1 bis 3,
und p eine beliebige Zahl von 0 bis 2. Die Zahl der wasserlöslich
machenden Substituenten, die im Molekül mindestens vorhanden
sein müssen, hängt auch von der Zahl der vorhandenen Substituenten
Y ab. Unabhängig davon, ob nicht wasserlöslichmachende Gruppen vor
handen sind oder nicht (p = 0), müssen in jedem Fall so viele wasser
löslichmachende Gruppen im Molekül vorhanden sein, daß eine aus
reichende Wasserlöslichkeit gewährleistet ist. Es kann bereits eine
Mindestlöslichkeit von 0,001 g/l ausreichend sein, im allgemeinen
ist eine solche von 0,1 bis 20 g/l zweckmäßig.
Die Indices n und p (sofern p nicht ohnehin null ist), können be
liebige Zahlen im angegebenen Bereich darstellen. Wie in der
Phthalocyaninchemie üblich, bestehen die einzelnen Produkte häufig
aus Mischungen, da bei der Herstellung (z. B. Sulfonierung, Sulfo
chlorierung, Halogenierung usw.) oft keine einheitlichen Produkte
entstehen. Die Indices zeigen daher den "Substitutionsgrad" an,
der selbstverständlich nicht ganzzahlig sein muß.
Die Azaphthalocyanine der Formel (1) enthalten das Zentralatom
Me. Me kann aber auch eine Gruppierung aus Zentralatom und einem oder
mehreren Liganden bedeuten, denn es ist aus der Phthalocyaninchemie
allgemein bekannt, daß bei Zentralatomen mit Wertigkeiten über 2 die
freien Valenzen mit einem oder mehreren zusätzlichen Liganden abgesät
tigt sind. Diese zusätzlichen Liganden können z. B. Anionen sein. Diese
Anionen können etwa mit den Anionen der jeweiligen Metallverbindungen
identisch sein, die zur Herstellung des Komplexes benutzt wurde.
Beispiele für solche Anionen sind etwa Halogenid-, Sulfat-, Nitrat-,
Phosphat-, Hydroxylionen, Ionen von organischen Carbonsäuren (z. B.
Acetat-, Formiation) oder Sulfonsäuren (z. B. Tosylation). Einige
höherwertige Zentralatome können auch als Oxo-Ionen vorliegen, z. B.
ZrO2⁺, TiO2⁺, CrO2 2⁺, usw. Alle diese Gruppierungen sind unter dem
Begriff "Zentralatom" zu verstehen.
Zentralatome sind Zn(II), Al(III), Sn(IV) und Ge(IV),
vor allem Zn(II) und Al(III).
Praktisch besonders wichtige Azaphthalocyanine
entsprechen der Formel
worin B die Ergänzung zu 2,3-Pyrazino,
A und/oder C die Ergänzung zu Benzo und im Fall "oder" eines dieser
beiden Symbole die Ergänzung zu 2,3-Pyrazino,
M Wasserstoff, Natrium, Kalium oder Ammonium und Me Zn(II),
Al(III) oder Ge(IV) bedeutet, und n und p die in Anspruch 1 ange
gebene Bedeutung haben.
In einer besonders bevorzugten Gruppe von Verbindungen der Formel (1)
bedeutet Me Al(III), Zn(II) oder Ge(IV), EZ -SO3Na, n eine beliebige
Zahl von 1 bis 3 und p 0 und A, B, C und D ergänzen unabhängig von
einander einen Benzolring.
Die Verbindungen der Formel (1) können nach an
sich bekannten, in der Phthalocyaninchemie üblichen Verfahren
hergestellt werden. Dabei kann im wesentlichen nach drei verschie
denen Methoden vorgegangen werden:
- A) In ein die Substituenten EZ und gegebenenfalls Y enthaltendes metallfreies (d. h. kein Zentralatom Me enthaltendes) Azaphthalo cyanin (Verbindung der Formel (1) ohne Me) wird das Zentralatom durch Umsetzung mit einer geeigneten Metallverbindung (z. B. einem Salz) des letzteren eingeführt.
- B) Die wasserlöslichmachenden Substituenten werden durch geeignete Reaktionen in die entsprechenden Azaphthalocyanine mit Zentralatom (Azaphthalocyaninpigmente) eingeführt.
- C) Die wasserlöslichmachenden Substituenten sind bereits in den für den Aufbau des Azaphthalocyaninringsystems benötigten Ausgangs produkten (z. B. Phthalsäureanhydrid, Phthalodinitril und die ent sprechenden Naphthalindicarbonsäurederivate, bzw. Dicarbonsäure derivate der Stickstoffheterocyclen A bis D) enthalten. Der Aufbau des Ringsystems und der Einbau des Zentralatoms erfolgen dann ent weder gleichzeitig oder nacheinander durch übliche Verfahren.
Die nicht wasserlöslichmachenden Substituenten können - je nach
ihrer Natur - ebenfalls bereits in den Ausgangsprodukten enthalten
sein oder sie können nachträglich, z. B. durch Halogenierung, in das
aufgebaute Ringsystem eingeführt werden, und zwar vor oder nach dem
Einbau des Zentralatoms. Bei manchen Herstellungsverfahren für das
Azaphthalocyaninringsystem werden solche Substituenten (z. B. Chlor)
auch direkt eingeführt, z. B. bei der Verwendung von Chloriden als
Katalysatoren und Salze des einzubauenden Zentralatoms.
Wird obiges Verfahren A) angewendet, kann man beispielsweise die
entsprechend substituierten Azaphthalocyanine ohne Zentralatom mit
einer Verbindung des entsprechenden Zentralatoms, z. B. mit einem
Salz davon oder auch mit einem Alkoholat, wenn das Zentralatom ein
Metall ist, das Alkoholate bildet, umsetzen. Als Lösungsmittel
kommen dabei z. B. Gemische aus Wasser und organischen Lösungsmitteln,
etwa tertiäre Amine, oder wasserfreie Lösungsmittel wie z. B.
Pyridin und Chlorbenzole in Betracht. Erhaltene Metallkomplexe
können selbstverständlich auch in andere Metallkomplexe überge
führt werden. Die Verfahrensvariante A) ist z. B. auch in der
US-A-4,318,883 beschrieben.
Die Methoden zur Einführung von Substituenten in das Ringsystem
(obige Möglichkeit B) sind sehr vielfältig und variieren je nach Art
der Substitution. Im folgenden seien nur einige Beispiele für solche
Methoden angegeben:
Die Einführung von Sulfonsäuregruppen (E = SO3 ⊖) kann beispielsweise durch Sulfonierung, etwa mit Hilfe von Oleum erfolgen. Alternativ können entsprechende unsulfonierte Phthalocyanine auch mit Chlor sulfonsäure zu den entsprechenden Phthalocyaninsulfochloriden um gesetzt und anschließend zu den Sulfonsäuren hydrolysiert werden. In beiden Fällen können die freien Sulfonsäuregruppen nachträglich in ihre Salze übergeführt werden. Derartige Sulfonierungsmethoden sind z. B. in der US-A-4,318,883 und der EP-A-47 716 beschrieben.
Die Einführung von Sulfonsäuregruppen (E = SO3 ⊖) kann beispielsweise durch Sulfonierung, etwa mit Hilfe von Oleum erfolgen. Alternativ können entsprechende unsulfonierte Phthalocyanine auch mit Chlor sulfonsäure zu den entsprechenden Phthalocyaninsulfochloriden um gesetzt und anschließend zu den Sulfonsäuren hydrolysiert werden. In beiden Fällen können die freien Sulfonsäuregruppen nachträglich in ihre Salze übergeführt werden. Derartige Sulfonierungsmethoden sind z. B. in der US-A-4,318,883 und der EP-A-47 716 beschrieben.
Carboxylgruppen lassen sich in die unsubstituierten Azaphthalocyanine
durch Umsetzung mit Phosgen und Aluminiumchlorid und Hydrolyse des
gebildeten Säurechlorids oder durch Umsetzung mit Trichloressigsäure
einführen. Die Säurechloride können in bekannter Weise auch in
andere wasserlösliche Carbonsäurederivate übergeführt werden.
Aus den weiter oben beschriebenen SO2Cl- bzw. COCl- substituierten Aza
phthalocyaninen (erhalten durch Umsetzung mit Chlorsulfonsäure bzw.
mit Phosgen und AlCl3) erhält man durch Umsetzung mit entsprechend
substituierten aliphatischen oder aronatischen Aminen die mit
Sulfonamid- bzw. Carbonsäureamidgruppen vom Typ der Formeln
-Y1-N(R4)-Alk-OSO3 ⊖ und -Y1-N(R4)-Alk-SO3 ⊖,
substituierten Verbindung der Formel (1).
Verbindungen der Formel (1), worin E eine Gruppe der Formel
-SO2 ⊖N-CN oder -SO2 ⊖N-SO2-R6 bedeutet, stellt man beispiels
weise her durch Umsetzung des entsprechenden Azaphthalocyanins mit
Chlorsulfonsäure und weitere Umsetzung des erhaltenen Sulfo
chlorids mit Cyanamid, bzw. mit Ammoniak und einem Halogenid
der Formel Hal-SO2-R6 (Hal = Halogen, insbesondere Chlor) bzw. mit
Hydrazin oder einem Hydrazinderivat. Die entsprechenden Verfahren
sind z. B. in der EP-A-81 462 für nichtheterocyclische Phthalocyanine
beschrieben.
Bevorzugte Azaphthalocyanine der Formel (1), worin E eine Gruppe
der Formel
bedeutet, können beispielsweise hergestellt werden, indem man ein
Azaphthalocyanin der Formel
worin die allgemeinen Symbole wie in Formel (1) definiert sind,
mit Chlorsulfonsäure zu einem Azaphthalocyanin der Formel
umsetzt und letzteres
- a) zur Herstellung von Verbindungen mit E = -SO3 ⊖ hydrolysiert,
- b) zur Herstellung von Verbindungen mit Substituenten, die die
Gruppierung
enthalten, mit einem Amin der Formel
umsetzt, - c) zur Herstellung von Verbindungen mit E = -SO2 ⊖N-CN mit Cyanimid oder einem Salz davon umsetzt oder
- d) zur Herstellung von Verbindungen mit E = -SO2 ⊖N-SO2-R6 zuerst mit Ammoniak und dann das erhaltene Sulfonamid mit einem Halogenid der Formel Hal-SO2-R6 umsetzt, wobei Hal für ein Halogenatom, ins besondere Chlor, steht.
Variante a) zur Herstellung von Verbindungen der Formel (1), die
Sulfogruppen enthalten, ist bevorzugt. Derartige sulfosubstituierte
Azaphthalocyanine der Formel (1) (E = SO3 ⊖) können auch dadurch
hergestellt werden, daß man ein Azaphthalocyanin der Formel
mit Oleum sulfoniert.
Bevorzugte Reaktionsbedingungen für obige Variante a) (Sulfochlo
rierung und anschließende Hydrolyse) und für die Oleum-Sulfonierung
sind beispielsweise in der US-A-4,318,883 und der EP-A-47 716
beschrieben. Bezüglich bevorzugter Reaktionsbedingungen für obige
Varianten c) und d) siehe z. B. EP-A-81 462.
Die Verbindungen der Formel (1) zeigen ausge
zeichnete photosensibilisierende Eigenschaften und sind hervor
ragende Singlett-Sauerstoff-Produzenten. Sie können daher er
findungsgemäß als Photosensibilisatoren, Photoaktivatoren (diese
beiden Begriffe werden in der Literatur häufig synonym gebraucht)
bzw. Singlett-Sauerstoff-Produzenten verwendet werden. Die An
wendungsgebiete sind sehr vielfältig. Die Verbindungen der Formel (1)
können überall dort eingesetzt werden, wo Reaktionen mit Singlett-
Sauerstoff ablaufen sollen.
Dies können beispielsweise photokatalysierte Reaktionen in der
organischen Chemie sowie auch in der Polymerchemie sein. Die er
findungsgemäßen Verbindungen weisen überraschenderweise in mancher
Hinsicht bessere bzw. günstigere Eigenschaften auf als bekannte
Photoaktivatoren.
Bevorzugt werden die Verbindungen der Formel (1) jedoch als
photodynamisch wirksame Mittel (d. h. als Mittel, die unter Ein
wirkung von Licht vor allem gegen Mikroorganismen wirken) und ins
besondere als Photobleichmittel verwendet. Sie werden daher beispiels
weise zum Bleichen von bzw. Fleckenentfernen aus Textilien und zum
Bekämpfen von Mikroorganismen in oder auf organischen oder anor
ganischen Substraten bzw. zum Schützen derselben vor dem Befall
durch Mikroorganismen verwendet, insbesondere als Bleichmittel bzw.
antimikrobielle Wirkstoffe in Waschmitteln und Waschlaugen, aber
auch als Desinfektionsmittel für Wäsche, feste Oberflächen, Schwimm
becken und Effluenten aus Kläranlagen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durch
führung einer photosensibilisierten (photoaktivierten) Reaktion bzw.
einer Reaktion mit Singlett-Sauerstoff, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß man ein oder mehrere Azaphthalocyanine der Formel (1) mit einem
Substrat in oder an dem die genannte Reaktion stattfinden soll in
Gegenwart von Sauerstoff und Wasser in Berührung bringt und mit Licht
bestrahlt.
Ein Verfahren zum
Bleichen von bzw. Fleckenentfernen aus Textilien und zum Bekämpfen
von Mikroorganismen in oder auf organischen oder anorganischen
Substraten bzw. zum Schützen derselben vor dem Befall durch Mikro
organismen ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Textilien
bzw. die von Mikroorganismen zu befreienden oder zu schützenden
Substrate mit in Formel (1) definierten Azaphthalocyaninen in Ge
genwart von Wasser und unter Bestrahlung mit Licht behandelt.
Zur Entfaltung ihrer antimikrobiellen Aktivität benötigen die
Phthalocyaninverbindungen der Formel (1) die Gegenwart von Sau
erstoff und Wasser sowie eine Bestrahlung durch Licht. Man arbeitet
daher im allgemeinen in wäßrigen Lösungen oder auf feuchten Sub
straten, als Sauerstoffquelle dient der im Wasser gelöste Sauerstoff
oder der Luftsauerstoff.
Die Bestrahlung kann mit einer künstlichen Lichtquelle oder
durch Sonnenlicht erfolgen. Gute Wirkung wird z. B. durch Licht im
Bereich zwischen etwa 300 und 2500 nm erzielt. So kann beispielsweise
mit einer handelsüblichen Glühlampe bestrahlt werden. Die Beleuchtungs
intensität kann in weiten Grenzen schwanken. Sie richtet sich nach
der Konzentration an Wirkstoff, nach der Beschaffenheit des Substrates
bzw. den zusätzlich vorhandenen Stoffen, durch die die Lichtausbeute
beeinflußt wird. Als weiterer Parameter kann die Belichtungszeit
variiert werden, d. h. bei geringerer Lichtintensität muß für die
gleiche Wirkung länger belichtet werden als bei größerer Intensität.
Im allgemeinen sind, je nach Anwendungsgebiet, Belichtungszeiten
von einigen Minuten bis zu einigen Stunden möglich.
Wird das Verfahren in einem wäßrigen Bad durchgeführt (z. B. Ent
keimung von Textilien), kann die Bestrahlung mit Licht entweder
direkt im Behandlungsbad durch eine innerhalb oder außerhalb des
selben angebrachte künstliche Lichtquelle erfolgen oder die Substrate
können nachträglich in feuchtem Zustande entweder ebenfalls mit einer
künstlichen Lichtquelle bestrahlt oder dem Sonnenlicht ausgesetzt
werden.
Bereits mit sehr geringen Konzentrationen an Wirksubstanz, z. B. mit
0,001 ppm können gute antimikrobielle Effekte erzielt werden.
Bevorzugt ist, je nach Anwendungsgebiet und je nach eingesetztem Aza
phthalocyaninderivat, eine Konzentration zwischen 0,005 und 100, vor
zugsweise 0,01 und 50 ppm. Da die Wirksubstanzen Farbstoffe sind,
ist die obere Konzentrationsgrenze dadurch gegeben, daß bei deren
Überschreitung eine unerwünschte Anfärbung der Substrate zu
beobachten wäre. Die obere Konzentrationsgrenze ist also durch die
Stärke der Eigenfarbe der eingesetzten Mittel begrenzt, kann aber
1000 ppm und mehr betragen.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Azaphthalocyaninver
bindungen der Formel (1) weisen ein außerordentlich breites Spektrum
von Wirksamkeit gegen Mikroorganismen auf. So können durch das
erfindungsgemäße Verfahren vor allem grampositive, aber auch gram
negative Bakterien bekämpft werden bzw. verschiedene Substrate vor
dem Befall durch diese geschützt werden. Eine Wirkung wird auch gegen
Pilze und Hefen beobachtet.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können zusätzlich wirkungssteigernde
Substanzen zugesetzt werden, unter anderem Elektrolyte, z. B. an
organische Salze, etwa Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumsulfat,
Kaliumsulfat, Natriumacetat, Ammoniumacetat, Alkalimetallphosphate,
Alkalimetalltripolyphosphate, insbesondere Natriumchlorid und
Natriumsulfat. Diese Salze können den erfindungsgemäßen Mitteln oder
direkt beim Applikationsverfahren zugesetzt werden, so daß sie in
einer Konzentration von vorzugsweise 0,1 bis 10% in der Applika
tionslösung vorhanden sind.
Aufgrund des erwähnten breiten Wirkungsspektrums gegen Mikro
organismen kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungs
gemäßen Mittel in einer Reihe von Anwendungsgebieten eingesetzt
werden, die nachstehend beispielsweise angeführt sind.
Als wichtige Applikation sei die Entkeimung von Textilien synthetischer
oder natürlicher Herkunft erwähnt. So kann Waschgut im Haushalt
der in der Industrie mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
desinfiziert werden. Das Waschgut kann dazu mit wäßrigen Lösungen
der erfindungsgemäßen Phthalocyaninderivate unter Bestrahlung mit
Licht in der oben erwähnten Weise behandelt werden. In der Be
handlungsflotte kann der Azaphthalocyaninfarbstoff vorteilhaft in einer
Konzentration von 0,01 bis 50 mg/l enthalten sein. Die Entkeimung
kann mit Vorteil auch zusammen mit dem Waschvorgang durchgeführt
werden. Zu diesem Zweck wird das Waschgut mit einer Waschflotte be
handelt, die übliche Waschaktivsubstanzen, ein oder mehrere
Azaphthalocyaninderivate der Formel (1) und gegebenenfalls anorganische
Salze und/oder weitere antimikrobiell wirksame Substanzen enthält.
Der Waschvorgang kann dabei manuell, z. B. in einem Bottich oder auch
in einer Waschmaschine durchgeführt werden. Die nötige Belichtung
kann während des Waschvorganges durch geeignete Lichtquellen erfolgen
oder das feuchte Waschgut kann auch nachträglich, z. B. während des
Trocknens entweder mit einer geeigneten künstlichen Lichtquelle be
lichtet oder auch einfach dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.
Die Verbindungen der Formel (1) können der Desinfektions- bzw. Bleich- oder
Waschflotte direkt zugesetzt werden. Sie können aber auch in
Seifen oder Waschmittel eingearbeitet werden, die bekannte
Mischungen von Waschaktivsubstanzen, wie beispielsweise Seife in
Form von Schnitzeln und Pulver, Synthetika, lösliche Salze von
Sulfonsäurehalbestern höherer Fettalkohole, höher und/oder mehrfach
alkylsubstituierten Arylsulfonsäuren, Sulfocarbonsäureester
mittlerer bis höherer Alkohole, Fettsäureacylaminoalkyl- oder
-aminoarylglycerinsulfonate, Phosphorsäureester von Fettalkoholen
usw., Aufbaustoffe, sogenannte "Builders", z. B. Alkalipoly- und
-polymetaphosphate, Alkalipyrophosphate, Phosphatersatzstoffe, wie
Na-Aluminiumsilikate, Polyacrylate usw., und Additive wie Alkali
salze der Carboxymethylcellulose und andere "Soil-redepositionsinhi
bitoren", ferner Alkalisilikate, Nitrilotriessigsäure, Äthylendi
aminotetraessigsäure, Schaumstabilisatoren wie Alkanolamide höherer
Fettsäuren sowie gegebenenfalls antistatische Mittel, rückfettende Haut
schutzmittel wie Lanolin, Enzyme, Parfüme und Farbstoffe, optische Auf
heller, weitere anorganische Salze und/oder weitere antimikrobielle
Wirkstoffe bzw. Bleichmittel enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur antimikrobiellen
Ausrüstung von Textilien verwendet werden, da die erfindungs
gemäßen Azaphthalocyaninderivate gut auf die Faser aufziehen und einen
lang anhaltenden Effekt gewährleisten.
Ein weiteres Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Mittel ist die Desinfektion von Spital
wäsche, medizinischen Gebrauchs- und Ausrüstungsgegenständen sowie
von Böden, Wänden und Mobiliar (Oberflächendesinfektion) im all
gemeinen sowie auch besonders in Spitälern. Die Desinfektion
von Spitalwäsche kann in der für allgemeines Waschgut oben
beschriebenen Weise erfolgen. Die übrigen Gegenstände sowie
Boden- und Wandflächen können mit wäßrigen Lösungen, die
Phthalocyaninverbindungen der Formel (1) enthalten, behandelt
werden und dabei oder nachträglich mit geeigneten Lichtquellen be
lichtet werden. Die Desinfektionslösungen können zusätzlich noch
waschaktive Substanzen, andere antimikrobiell wirksame Verbindungen
und/oder anorganische Salze enthalten.
Zur Oberflächendesinfektion kann beispielsweise auf die betreffende
Oberfläche eine wäßrige Lösung der Azaphthalo
cyaninverbindungen der Formel (1) aufgebracht werden (z. B. durch Aufsprühen), welche
Lösung vorzugsweise etwa 0,001-50 ppm an Wirksubstanz enthält.
Die Lösung kann auch noch andere übliche Zusätze enthalten, z. B.
Netz-, Dispergier- oder Emulgiermittel, Waschaktivsubstanzen und
gegebenenfalls anorganische Salze. Die Oberfläche wird nach dem
Aufbringen der Lösung einfach dem Sonnenlicht ausgesetzt oder es
kann bei Bedarf zusätzlich mit einer künstlichen Lichtquelle, z. B.
einer Glühlampe, bestrahlt werden. Es empfiehlt sich, während der
Belichtung die Oberfläche feucht zu halten.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäßen Mittel
können vorteilhaft auch zur Entkeimung bzw. Desinfektion von
Schwimmbädern eingesetzt werden. Dem Wasser im Schwimmbad wird dazu
zweckmäßig eine oder mehrere der Verbindungen der Formel (1), vor
zugsweise in einer Menge von 0,001 bis 50, insbesondere von 0,01 bis
10 ppm, zugesetzt. Die Belichtung erfolgt einfach durch das Sonnen
licht. Gegebenenfalls kann eine zusätzliche Belichtung durch einge
baute Lampen vorgesehen werden. Durch das beschriebene Verfahren kann
man das Wasser von Schwimmbecken frei von unerwünschten Keimen
halten und eine ausgezeichnete Wasserqualität aufrechterhalten.
Auch zur Entkeimung von Effluenten aus Kläranlagen kann das erfindungs
gemäße Verfahren angewendet werden. Dazu setzt man dem Effluenten
beispielsweise 0,001-100, insbesondere 0,01-10 ppm einer oder
mehrerer der Verbindungen der Formel (1) zu. Die Bestrahlung erfolgt
zweckmäßig durch das Sonnenlicht, gegebenenfalls kann zusätzlich
mit künstlichen Lichtquellen bestrahlt werden.
Die vorerwähnten Anwendungsmöglichkeiten stellen nur eine beispiel
hafte Aufzählung für die sehr breite Anwendbarkeit des erfindungs
gemäßen Verfahrens und damit der erfindungsgemäßen Azaphthalocyanine
der Formel (1) dar.
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Bleichen
von und Fleckenentfernen aus Textilien.
Das Bleich- und Fleckentfernungsverfahren, in dem
die Azaphthalocyanine der Formel (1) verwendet werden, d. h.
die Behandlung von Textilien mit diesen Verbindungen, wird bevor
zugt in einem wäßrigen Bad, insbesondere in neutralem oder alka
lischem pH-Bereich ausgeführt.
Die Azaphthalocyanine der Formel (1) werden mit Vorteil in Mengen
von 0,01 bis 100, insbesondere 0,01 bis 50 mg/l Behandlungsbad
eingesetzt, wobei die eingesetzte Menge je nach Anzahl der wasser
löslichmachenden Gruppen und des Substituenten Y variieren kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise als kombiniertes Wasch- und Bleich
verfahren ausgeführt, in welchem Falle das wäßrige Bad auch ein
organisches Waschmittel, wie Seife oder synthetische Waschmittel
(Waschaktivsubstanzen) enthält, und gegebenenfalls auch andere
Waschmittelzusätze, wie Schmutzsuspendiermittel, beispielsweise
Natriumcarboxymethylcellulose, Komplexbildner wie Natriumtripoly
phosphat, Natriumsilikat und Natriumäthylendiamintetraacetat und
optische Aufhellungsmittel enthalten kann. Als Waschaktivsubstanzen
kommen z. B. jene in Betracht, die weiter oben in Zusammenhang mit
dem Einsatz der Verbindungen der Formel (1) in Desinfektions- bzw.
Bleich- oder Waschflotten und den zugehörigen Waschmitteln aufge
zählt wurden. Das Azaphthalocyanin der Formel (1) kann daher entweder
bereits in das entsprechende Waschmittel eingearbeitet sein oder kann
nachträglich zur Waschflotte zugesetzt werden. Das Verfahren kann
allerdings auch als reines Bleichverfahren ohne Waschmittelzusätze
ausgeführt werden. In diesem Falle ist es vorteilhaft, daß das
Behandlungsbad einen Elektrolyt, z. B. Natriumchlorid, Natriumsulfat
oder Natriumtripolyphosphat enthält, um das Aufziehen des Azaphthalo
cyaninfarbstoffes zu gewährleisten. Die Mengen an Elektrolyt können
etwa 0,5 bis 20 g/l betragen.
Wie oben erwähnt, können die Wasch- bzw. Bleichflotten gegebenenfalls
auch einen oder mehrere optische Aufheller enthalten. Dies können
übliche Waschmittelaufheller sein. Bevorzugt werden aber Aufheller
aus den Klassen der Distyrylbiphenylsulfonsäuren und deren Salzen
und/oder der 4,4'-Bis-(1,2,3-triazol-2-yl)stilbendisulfonsäuren und
deren Salzen eingesetzt. Mit Hilfe dieser Aufheller werden in
Kombination mit den erfindungsgemäßen Photoaktivatoren ganz besonders
gute Bleicheffekte erzielt, die höher sind als aus der additiven
Wirkung der Einzelkomponenten zu erwarten wäre. Als derartige
Aufheller kommen insbesondere solche der weiter unten angegebenen
Formel (A1), z. B. der Formel (A2), ganz besonders bevorzugt der Formel
(A3) im Betracht. Auch Aufheller der Formel (A4) ergeben gute
Resultate, ebenso wie Mischungen aus den Aufhellern der Formeln
(A3) und (A4).
Das Bleichverfahren wird zweckmäßigerweise bei
Temperaturen im Bereich von etwa 20 bis 100, insbesondere von
20 bis 85°C, während eines Zeitraumes von 15 Minuten bis 5 Stunden,
vorzugsweise 15 bis 60 Minuten, ausgeführt.
Für das Bleichverfahren ist die Anwesenheit von
Sauerstoff und die Bestrahlung mit Licht erforderlich. Als Sauer
stoffquelle genügt der im Wasser gelöste bzw. in der Luft vorhandene
Sauerstoff.
Die Bestrahlung kann mit einer künstlichen Lichtquelle (z. B.
Glühlampe, Infrarotlampe) erfolgen, wobei das Bleich- bzw. Waschbad
direkt bestrahlt werden kann, sei es durch eine Lichtquelle inner
halb des Behälters, in dem sich die Flotte befindet (z. B. Lampe in
der Waschmaschine), sei es durch eine Lichtquelle außerhalb des
Behälters. Ebenso kann die Bestrahlung aber auch erst nach der
Entnahme der Textilien aus dem Behandlungsbad erfolgen. In diesem
Fall sollen die Textilien jedoch noch feucht sein bzw. sie müssen
nachträglich wieder befeuchtet werden. Als Lichtquelle kann aber
besonders vorteilhaft Sonnenlicht dienen, wobei die Textilien
entweder während einer Behandlung im Einweichbad, oder nach der
Behandlung im Wasch- bzw. Bleichbad in feuchtem Zustand dem Sonnen
licht ausgesetzt werden. Vorzugsweise soll die verwendete Licht
quelle Licht im Wellenlängenbereich von 300-800 nm liefern.
Obwohl die Verbindungen der Formel (1) im allgemeinen sehr gute
Bleicheffekte liefern, sind für den Einsatz in üblichen Wasch-,
Bleich- und Einweichmitteln, die üblicherweise anionische und/oder
nichtionische waschaktive Substanzen enthalten, jene mit Gruppen
der Formeln SO3 ⊖, COO⊖, SO2 ⊖, SO2 ⊖NCN und SO2 ⊖N-SO2-R6 substituierten,
vor allem jene mit E = SO3 ⊖, bevorzugt.
Das Verfahren zum Bleichen mit Hilfe von Ver
bindungen der Formel (1) kann auch in Gegenwart von Reduktionsmitteln
ausgeführt werden. Diese "reduktive" Bleiche kann in einigen Fällen
(je nach Substrat, Schmutzart usw.) eine Verbesserung des Bleich
effekts bringen. Vorzugsweise wird ein Reduktionsmittel verwendet,
dessen Reduktionspotential E0 < 3,0 eV, insbesondere < 0,8 eV beträgt.
Diese Reduktionsmittel können dem Bleich(Wasch-)bad direkt zu
gegeben werden oder sie können bereits in entsprechenden Wasch-,
Einweich-, Spül- oder Bleichmitteln zusammen mit dem Photobleich
mittel und den üblichen Waschaktivsubstanzen und anderen Wasch
mittelbestandteilen enthalten sein. Der Zusatz der genannten Re
duktionsmittel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Photo
bleiche im Einweichprozeß durchgeführt wird. Bevorzugte
Reduktionsmittel, die im Bleichverfahren in Frage
kommen, sind nachstehend bei der Beschreibung der die
Photoaktivatoren enthaltenden Mittel angeführt. Die vor
liegende Erfindung betrifft auch photosensibilisierende (photo
aktivierende) oder/und Singlett-Sauerstoff produzierende Mittel, die
ein oder mehrere in Formel (1) definierte Azaphthalocyanine enthalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch Mittel zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Antimikrobiell wirk
same Mittel sowie Bleich-, Wasch-, Spül- und Einweichmittel
sind dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oder mehrere
Azaphthalocyanine der Formel (1) enthalten. Die genann
ten Mittel können zusätzlich, je nach Anwendungsart, auch übliche For
mulierungsbestandteile enthalten.
Bevorzugte derartige Mittel enthalten ein oder mehrere erfindungs
gemäße Azaphthalocyanine, ein oder mehrere anorganische Salze,
wie z. B. NaCl, KCl, NaBr, KBr, K2SO4, Na2SO4, K2CO3, Na2CO3, NaHCO3,
insbesondere NaCl oder/und Na2SO4 und gegebenenfalls Wasser.
Beispielsweise besteht ein derartiges Mittel aus etwa 1-80% einer
Verbindung der Formel (1), 1-40% NaCl und/oder Na2SO4 und 0 bis 95%
Wasser. Diese Mittel können also in fester Form (z. B. Granulate)
oder auch als wäßrige Lösung vorliegen, z. B. in Form einer 5-50%igen,
z. B. 5-20%igen Lösung.
Wasch-, Einweich- und Spülmittel mit Bleichwirkung
enthalten zusätzlich zum Azaphthalocyaninwirkstoff z. B. übliche Wasch
mittelbestandteile, beispielsweise ein oder mehrere organische
Detergentien, gegebenenfalls alkalische Gerüststoffsalze und ge
gebenenfalls weitere Bleichmittel, z. B. Perverbindungen wie etwa
ein Perborat oder Percarbonat.
Die Waschmittel bzw. Einweichmittel enthalten
z. B. die bekannten Mischungen von Waschaktivsubstanzen wie bei
spielsweise Seife in Form von Schnitzeln und Pulver, Synthetika,
lösliche Salze von Sulfonsäurehalbestern höherer Fettalkohole,
höher und/oder mehrfach alkylsubstituierter Arylsulfonsäuren,
Sulfocarbonsäureester mittlerer bis höherer Alkohole, Fettsäureacyl
aminoalkyl- oder -aminoarylglycerinsulfonate, Phosphorsäureester
von Fettalkoholen. Als Additive, Komplexbildner oder Bleichmittel
kommen z. B. Alkalisalze der Carboxymethylcellulose und andere
"Soilredepositionsinhibitoren", ferner Alkalisilikate, Alkalicar
bonate, Alkaliborate, Alkaliperborate, Alkalipercarbonate, Nitrilo
triessigsäure, Äthylendiaminotetraessigsäure, Schaumstabilisatoren
wie Alkanolamide höherer Fettsäuren, in Betracht. Ferner können in
den Waschmitteln beispielsweise enthalten sein: antistatische Mittel,
rückfettende Hautschutzmittel wie Lanolin, Enzyme, Antimikrobika,
Parfüme und optische Aufheller.
Die Waschmittel bzw. Einweichmittel enthalten
die Azaphthalocyanine der Formel (1) vorzugsweise in einer
Menge von 0,0005 bis 1,5, insbesondere 0,005-1 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Gesamtwasch- oder -einweichmittel.
Beispielsweise enthalten Wasch- bzw. Einweich
mittel mit Bleichwirkung 0,005-1 Gew.-% der genannten Azaphthalo
cyanine, 10-50 Gew.-% einer anionischen, nichtionischen, semi
polaren, ampholytischen und/oder zwitterionischen oberflächenaktiven
Substanz, 0-80% eines alkalischen Gerüststoffsalzes und gegebenen
falls weitere übliche Waschmittelbestandteile, beispielsweise solche,
die vorstehend erwähnt sind.
Als oberflächenaktive Substanzen in besagten Mitteln kommen bei
spielsweise auch wasserlösliche Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate,
äthoxylierte Alkyläthersulfate, Paraffinsulfonate, α-Olefinsulfonate,
α-Sulfocarbonsäuren, deren Salze und Ester, Alkylglyceryläther
sulfonate, Fettsäuremonoglyceridsulfate oder -sulfonate, Alkyl
phenolpolyäthoxy-äthersulfate, 2-Acyloxyalkansulfonate, β-Alkyloxy
alkansulfonate, Seifen, äthoxylierte Fettalkohole, Alkylphenole,
Polypropoxyglykole, Polypropoxy-äthylendiamine, Aminoxide, Phosphin
oxide, Sulfoxide, aliphatische sekundäre und tertiäre Amine, ali
phatische quaternäre Ammonium-, Phosphonium- und Sulfoniumverbindungen
oder Mischungen der genannten Substanzen in Betracht.
Beispiele für alkalische Gerüststoffsalze, die etwa in einer Menge
von 10-60 Gew.-% in den Mitteln vorhanden sein
können, sind unter anderen:
wasserlösliche Alkalimetallcarbonate, -borate, -phosphate, -polyphos phate, -bicarbonate und -silicate, wasserlösliche Aminopolycarboxylate, Phytate, Polyphosphonate und -carboxylate, sowie wasserunlösliche Alu miniumsilicate.
wasserlösliche Alkalimetallcarbonate, -borate, -phosphate, -polyphos phate, -bicarbonate und -silicate, wasserlösliche Aminopolycarboxylate, Phytate, Polyphosphonate und -carboxylate, sowie wasserunlösliche Alu miniumsilicate.
Die Waschmittel bzw. Bleichmittel können, wie
bereits erwähnt, auch optische Aufheller enthalten. Als derartige
Aufheller kommen alle in der Waschmittelindustrie üblichen Aufheller
in Betracht. Besonders bevorzugt werden aber in erfindungsgemäßen
Wasch- bzw. Bleichmitteln optische Aufheller aus den Klassen der
Distyrylbiphenylsulfonsäuren und deren Salzen oder/und 4,4'-Bis-(1,2,3-triazol-
2-yl)-2,2'-stilbendisulfonsäuren und deren Salzen oder
Mischungen davon eingesetzt. Falls erfindungsgemäße Mittel solche
Aufheller enthalten, sind letztere vorzugsweise in einer Menge von
0,005-1,5%, insbesondere von 0,01-0,5%, bezogen auf das Gesamt
gewicht des Mittels, in letzterem vorhanden. Als optische Aufheller
können insbesondere solche der Formel
worin X1 Wasserstoff, Chlor, Brom oder Alkyl oder Alkoxy mit jeweils
1 bis 4 C-Atomen, X2 Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen und M
Wasserstoff, ein Alkalimetall-, Ammonium- oder Aminsalzion bedeuten,
vor allem der Formel
worin X'1 Wasserstoff oder Chlor und M' Wasserstoff, Natrium, Kalium
oder Ammonium bedeuten, vorzugsweise der Formel
worin M'' Wasserstoff, Natrium oder Kalium bedeutet, oder/und
der Formel
worin M Wasserstoff, ein Alkalimetall-, Ammonium- oder Aminsalzion
bedeutet, eingesetzt werden.
Die antimikrobiell wirksamen Waschmittel enthalten
die Azaphthalocyanine der Formel (7) in der Regel in einer
Menge von 0,0005 bis 1,5, vorzugsweise von 0,0005 bis 0,5, insbe
sondere 0,005 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtwasch
mittel.
Im übrigen können Waschmittel mit antimikrobieller
Wirkung in gleicher Weise zusammengesetzt sein wie weiter oben für
die Wasch- und Einweichmittel mit Bleichwirkung
beschrieben.
In den vorstehend beschriebenen Wasch-, Bleich- und Einweichmitteln, die
als Waschaktivsubstanzen insbesondere anionische nichtionische,
semipolare, ampholytische oder/und zwitterionische oberflächenaktive
Substanzen enthalten, ist die Verwendung von solchen Azaphthalo
cyaninenverbindungen der Formel (1) bevorzugt, die anionische Gruppen
der Formeln SO3 ⊖, COO⊖, SO2 ⊖, SO2 ⊖NCN oder/und SO2 ⊖-N-SO2-R6, ins
besondere SO3 ⊖, enthalten.
Alle vorstehend beschriebenen Wasch-, Spül-,
Einweich- und Nachbehandlungsmittel mit Bleichwirkung, die ein oder
mehrere Azaphthalocyanine der Formel (1) als Photobleichmittel ent
halten, können gegebenenfalls zusätzlich ein Reduktionsmittel ent
halten. Die Gegenwart eines solchen verbessert in manchen Fallen
die Bleichwirkung des Photoaktivators je nach zu behandelndem
Schmutz und Substrat. Die Anwendung erfolgt in üblicher Weise
(Bestrahlung mit Licht). Besonders gute Ergebnisse werden mit
dieser "reduktiven Bleiche" im Einweichprozeß erzielt. Zu diesem
Zweck werden die Textilien in einem Bad, das das Einweich(Wasch)mittel
mit dem Photoaktivator und dem Reduktionsmittel enthält, eingeweicht
und direkt mit Licht, vorzugsweise mit Sonnenlicht, bestrahlt.
Als Reduktionsmittel kommen Substanzen in Frage, wie sie in der
EP-A-87 833 als "electron donors" definiert und beschrieben sind.
Insbesondere sind solche Reduktionsmittel verwendbar, die ein
Reduktionspotential von < 3,0 eV, vor allem < 0,8 eV aufweisen.
Beispiele für derartige Reduktionsmittel (Elektronendonatoren) sind
Alkalimetallsulfite, Cystein, Alkalimetallthiosulfate, Fe(II)-Salze
wie FeSO4, Sn(II)-Salze wie SnCl2 usw. Bevorzugt sind davon
Alkalimetallsulfite, insbesondere Natriumsulfit. Sofern ein vor
stehend genanntes Reduktionsmittel (Elektronendonator) in
Wasch-, Bleich-, Einweich- bzw. Spülmitteln
enthalten ist, beträgt seine Konzentration beispielsweise 1 bis
40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtmittel.
Werden nach dem weiter oben beschriebenen Verfahrensprinzip B) die
Verbindungen der Formel (1) durch Einführung
der wasserlöslichmachenden Gruppen EZ in die entsprechenden nicht
wasserlöslichen Azaphthalocyaninpigmente hergestellt, so benötigt
man letztere als Ausgangsprodukte. Diese entsprechen der weiter oben
angegebenen Formel (3). Einige dieser Pigmente sind bekannt, und
zwar einige Zink-Tetraazaporpyrazine. Siehe z. B. C.A. 76 (1972),
140752r, C.A. 72 (1970), 112779d, C-A. 91 (1979), 203526c, C.A.
94 (1931), 83264d und C.A. 98 (1983), 41394y. Der Großteil davon ist
jedoch neu.
In den Azaphthalocyaninpigmenten der Formel (3)
bedeuten: Me Al(III), Zn(II), Ge(IV) oder Sn(IV), A, B, C oder
D unabhängig voneinander einen Benzolring oder einen Ring der Formel
wobei mindestens einer der durch A, B, C und D ergänzten
Ringe einer der genannten heterocyclischen Ringe ist, Y ein Halogen und
p eine beliebige Zahl von 0 bis 5 bedeutet, mit der Maßgabe, daß Me
nicht Zn(II) ist, wenn A, B, C und D gleich sind und einen der ge
nannten heterocyclischen Ringe ergänzen und gleichzeitig p 0 ist.
Bezüglich der durch A, B, C und D vervollständigten Ringe sind die
gleichen Teilstrukturen möglich, wie sie eingangs unter Formel (1)
erläutert wurden.
Die Zahl der heterocyclischen Ringe beträgt vorzugsweise 1 oder 2,
die restlichen Ringe (3 oder 2) sind dann Benzolringe.
Beispiele für ankondensierte heterocyclische Ringe A, B, C und/oder
D (inklusive gegebenenfalls daran anellierte Benzo
ringe) sind solche der Formeln
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel (3), worin ein
oder zwei der durch A, B, C und D ergänzten Ringe der Formel
entsprechen und die übrigen
(3 oder 2) Ringe Benzolringe sind.
Bezüglich der Zentralatome (Zentralatomgruppierungen) gilt das in
Zusammenhang mit Formel (1) Gesagte.
Zentralatome sind Zn(II), Al(III), Sn(IV) und
Ge(IV), insbesondere Al(III) oder Zn(II).
In den Azaphthalocyaninen der Formel (3) hat Y
dieselben bevorzugten Bedeutungen wie in Formel (1). p ist ins
besondere eine beliebige Zahl von 0 bis 2, bevorzugt jedoch 0.
Die Azaphthalocyanine der Formel (3) können nach an sich bekannten
Verfahren erhalten werden. Der Aufbau des entsprechenden Azaphthalo
cyaninringgerüstes kann analog zu jenem des nicht-heterocyclischen
Phthalocyaninringgerüstes erfolgen, wie z. B. in Ullmann's Encyclopädie
der technischen Chemie, 4. Aufl., Band 18, Seite 501 ff und bei
F.H. Moser, A.L. Thomas, "Phthalocyanine" (1963), Seite 104 ff beschrie
ben. An Stelle der entsprechenden Phthalsäurederivate benötigt man für
den Einbau von Stickstoffheterocyclen die entsprechenden ortho-Dicarbon
säuren (oder deren Derivate) der gewünschten Stickstoffheterocyclen.
Sind A, B, C und D gleich, setzt man 4 Moläquivalent der entsprechenden
Dicarbonsäurederivate ein. Im Fall von "gemischten" Azaphthalocyaninen
(z. B. verschiedene Heterocyclen A, B, C, D oder Mischungen von Benzo- und
Heteroringen A, B, C und D) setzt man die entsprechenden Dicarbon
säurederivate im gewünschten molaren Mischungsverhältnis ein.
Methoden zur Herstellung von Azaphthalocyaninen sind auch den oben
vor Formel (3) angegebenen C.A. Referenzen sowie der DE-A 8 79 100,
der DE-A 24 41 648 und dem J. Am. Chem. Soc. 85 (1963), 668-671 zu
entnehmen.
Das Verfahren zur Herstellung von Azaphtalo
cyaninen der Formel (3) ist dadurch gekennzeichnet, daß man ortho-
Dicarbonsäuren der Formeln
oder deren Derivate, die gegebenenfalls Substituenten Y tragen, nach
den in der Phthalocyaninchemie üblichen Methoden zum entsprechenden Aza
phthalocyaninringsystem kondensiert, wobei die oben genannten Carbonsäu
ren bzw. deren Derivate gleich oder verschieden sein können und im letz
teren Fall das molare Mengenverhältnis so gewählt wird, daß im resultie
renden Azaphthalocyanin das gewünschte Verhältnis von A, B, C und D er
reicht wird, wobei die Dicarbonsäuren gegebenenfalls Substituenten Y
enthalten können, und wobei in Gegenwart einer Verbindung, z. B. eines
Salzes, des Elementes Me gearbeitet wird oder das Zentralatom Me nach
träglich in das Azaphthalocyanin ohne Zentralatom eingeführt wird.
Als Derivate der genannten ortho-Dicarbonsäuren kommen beispielsweise
in Betracht:
- - Dinitrile
- - Anhydride
- - Imide
- - Derivate vom Typ der 1-Amino-3-imino-isoindolenine
- - Die freien Carbonsäuren oder deren Salze können ebenfalls als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.
Geht man von ortho-Dinitrilen aus, werden diese, vorteilhaft in Gegen
wart eines Salzes des Elementes Me in der Schmelze oder in Lösung
oder Suspension zum gewünschten Azaphthalocyanin cyclisiert. Wird nicht
ein Salz des Elementes Me zugefügt, muß das Zentralatom nachträglich
eingeführt werden (siehe die weiter oben beschriebene Methode A).
Verwendet man als Ausgangsstoffe die ortho-Dicarbonsäuren oder deren
Salze, deren Anhydride oder Imide, so erfolgt die Cyclisierung in
Gegenwart von Harnstoff (Harnstoffmethode). Die Reaktion wird vor
teilhaft in der Schmelze ausgeführt, kann aber auch in einem Lösungs
mittel stattfinden. Zweckmäßig wird bei erhöhter Temperatur, z. B.
bei einer solchen von 50-250°C, vorzugsweise zwischen 100 und 200°C
gearbeitet. (Diese bevorzugten Temperaturbereiche gelten auch für die
oben beschriebene Cyclisierung der Dinitrile). Vorzugsweise wird
in Gegenwart eines Salzes des Elementes Me gearbeitet, worauf direkt
das Azaphthalocyanin mit Zentralatom entsteht. Besonders vorteilhaft
ist es, neben Harnstoff auch noch einen Katalysator zuzufügen, bei
spielsweise Borsäure oder insbesondere Ammoniummolybdat.
Die ebenfalls als Ausgangsverbindungen einsetzbaren o-Dicarbonsäure
derivate vom Typ der 1-Amino-3-iminoisoindolenine entsprechen den
Formeln
Die Cyclisierung dieser Derivate zum Azaphthalocyaninringsystem er
folgt ebenfalls zweckmäßig in Gegenwart eines Salzes des Elementes
Me und vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, z. B. zwischen 50 und
250°C, insbesondere zwischen 100 und 200°C. Man kann auch diese
Cyclisierung in der Schmelze durchführen, vorzugsweise arbeitet man
jedoch in einem organischen Lösungsmittel. Weitere bevorzugte Reak
tionsparameter sowohl für dieses als auch für die beiden vorgenann
ten Verfahren (Dinitril- und Harnstoffmethode) sind u. a. der DE-A-8 79 100
sowie den weiter unten folgenden Herstellungsbeispielen zu
entnehmen.
Der Substituent Y in den Verbindungen der Formel (3) (sofern p nicht
ohnehin 0 ist), kann bereits in den Ausgangsmaterialien vorhanden
sein und somit beim Aufbau des Azaphthalocyaninringsystems direkt
in letzteres eingeführt werden. Er kann auch nachträglich durch Sub
stitutionsreaktionen eingeführt werden, was besonders im Falle von
Halogenatomen durch nachträgliche Halogenierung möglich ist. Ge
wisse Substituenten, namentlich Chlor, können auch während der
Cyclisierungsreaktion in das Ringsystem eingeführt werden, wenn
z. B. in Gegenwart von Chloriden des Elementes Me gearbeitet wird.
Besonders bei Verwendung von o-Dinitrilen als Ausgangsmaterial ist
dieser Effekt zu beobachten, z. B. wenn in Gegenwart von AlCl3 ge
arbeitet wird.
Die als Ausgangsverbindungen benötigten oben genannten ortho-Di
carbonsäuren und deren Derivate sind bekannt oder können nach an
sich bekannten Verfahren erhalten werden. Einige davon sind z. B.
in der DE-A-8 79 100 beschrieben, insbesondere jene vom Typ der
1-Amino-3-imino-isoindolenine.
Die Azaphthalocyaninpigmente der Formel (3)
können als Zwischenprodukte für die Herstellung der wasserlöslichen
Azaphthalocyanine der Formel (1) verwendet werden. Sie zeigen jedoch
auch selbst ausgezeichnete photosensibilisierende (photoaktivierende)
Eigenschaften und sind ausgezeichnete Singlett-Sauerstoffpro
duzenten. Da sie jedoch in Wasser unlöslich sind, können sie diese
Wirkungen nur in solchen Systemen entfalten, in denen sie hinrei
chend löslich sind, also z. B. in bestimmten organischen Lösungs
mitteln, oder in heterogenen Systemen, wenn sie z. B. auf oder in
einem Träger aktiv dispergiert sind. Ein derartiger heterogener Sen
sibilisator kann auch in wäßrigen Systemen wirksam sein. Die Her
stellung derartiger heterogener Sensibilisatoren mit Hilfe der
Azaphthalocyaninpigmente der Formel (3) und deren
Verwendung kann in der in der DE-A-30 06 886 beschriebenen Weise erfol
gen.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Verfahren zur Herstellung
der Azaphthalocyaninverbindungen. Teile- und
Prozentangaben bedeuten in den Beispielen ebenso wie in der übrigen
Beschreibung immer Gewichtsteile und Gewichtsprozent, sofern nichts
anderes angegeben ist. Die in den Herstellungsbeispielen an
gegebenen λmax-Werte wurden in Dimethylformamid bestimmt, so
weit nichts anderes angegeben ist.
In einem Rührkolben werden 0,4 Mol Pyrazin-2,3-di
nitril, 0,1 Mol ZnCl2 und 0,5 g Ammoniummolybdat in 150 ml
Äthylenglycolmonomethyläther verrührt. Dann werden 30 ml
1,8-Diazabicyclo[5.4.0]-undec-7-en (DBU) zugetropft. Die
Temperatur steigt dabei auf 65°C. Das Reaktionsgemisch wird
6 Stunden bei 70 bis 75°C gerührt. Das ausgefallene Produkt
wird abfiltriert und mit 500 ml Methanol gewaschen. Der Filter
rückstand wird in eine Lösung von 1000 ml Wasser und 40 ml konz.
Salzsäure eingetragen, unter Rühren auf 70° erwärmt, dann abfil
triert. Diese Operation wird zweimal wiederholt. Dann wird der Rück
stand sechsmal in einer Lösung von 1000 ml Wasser und 40 ml konz.
Natriumhydroxydlösung bei 70 bis 80°C verrührt, abfiltriert, zum
Schluß mit 1000 ml Wasser gewaschen und getrocknet. Das Produkt
entspricht der Formel
λmax = 635 nm.
Ersetzt man in Beispiel 1 ZnCl2 durch AlCl3,
so wird die Verbindung der Formel
mit λmax = 624 nm (Boraxpuffer) enthalten.
Ersetzt man im Beispiel 1 Pyrazin-2,3-dinitril teilweise durch
entsprechende molare Mengen Phthalo-1,2-dinitril und/oder ZnCl2
durch AlCl3 und GeCl4, so werden Verbindungen mit folgenden
Strukturen sowie deren Isomere erhalten:
Werden die Verbindungen der Formeln (903) bis (908)
sulfiert, erhält man die was
serlöslichen Verbindungen und deren Isomere der Formeln:
wobei X eine Zahl von 1 bis 2,5 steht.
Claims (3)
1. Verfahren zur Durchführung einer Reaktion mit Singlett-Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine oder mehrere Verbindungen der Formel:
worin Me Al(III), Zn(II), Ge(IV) oder Sn(IV), B eine Sulfo-, Carboxyl-, Phosphat-, Sulphat-, Sulfinyl-, Disulfimid- oder Sulfocyanimidgruppe oder eine oder mehrere der vorgenannten Gruppen enthaltender Rest ist, Z ein Kation, Y ein Halogen, n eine beliebige Zahl von 1 bis 3 und p eine beliebige Zahl von 0 bis 5 bedeutet, wobei die Summe n + p höchstens 8 beträgt und A, B, C und D unabhängig voneinander einen Benzolring oder einen Ring der Formel:
ergänzen, wobei mindestens einer der durch A, B, C oder D ergänzten Ringe einer der genannten heterocyclischen Ringe ist, mit einem Substrat in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser in Berührung bringt und mit Licht bestrahlt.
worin Me Al(III), Zn(II), Ge(IV) oder Sn(IV), B eine Sulfo-, Carboxyl-, Phosphat-, Sulphat-, Sulfinyl-, Disulfimid- oder Sulfocyanimidgruppe oder eine oder mehrere der vorgenannten Gruppen enthaltender Rest ist, Z ein Kation, Y ein Halogen, n eine beliebige Zahl von 1 bis 3 und p eine beliebige Zahl von 0 bis 5 bedeutet, wobei die Summe n + p höchstens 8 beträgt und A, B, C und D unabhängig voneinander einen Benzolring oder einen Ring der Formel:
ergänzen, wobei mindestens einer der durch A, B, C oder D ergänzten Ringe einer der genannten heterocyclischen Ringe ist, mit einem Substrat in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser in Berührung bringt und mit Licht bestrahlt.
2. Singlett-Sauerstoff produzierendes Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere
Verbindungen nach Anspruch 1 enthält.
3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,0005 bis 1,5 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Gesamtmittel einer oder mehrerer Verbindungen nach Anspruch 1 enthält.
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