JP2005060706A - 繊維反応性アゾ染料 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維反応性染料の分野に関する。
フェニレンジアミン連結ユニットを介して連結された発色団を含有する染料は、文献から既知であり、たとえば、特許文献1及び特許文献2に記載されている。特許文献1には、N−アルキル−パラ−又はメタ−フェニレンジアミン連結基を有する染料が開示されており、特許文献2には、N−アルキル−メタ−フェニレンジアミン連結基を有する染料が開示されている。
本発明者は、驚くべきことに、N−アルキル−オルト−フェニレンジアミン型連結ユニットを用いて2つの発色団を連結した場合、得られる染料が吸尽条件下におけるセルロース繊維の高温染色(70〜95℃)にとくに好適であり、高濃度、均染、かつ鮮明で、優れた堅牢性(とくに、耐洗濯堅牢性)を呈する染色物が得られることを見いだした。さらに、染色プロセス後、この非固着染料は繊維から洗い流すことが非常に容易である。
上記式(1)において、Rは、好ましくは、C1〜C4−アルキル(たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、及びn−ブチル)もしくはヒドロキシルにより置換されたC1〜C4−アルキル(たとえば、2−ヒドロキシエチル)、(C1〜C4)−アルコキシ、ハロゲン(たとえば、塩素及びフッ素)、又はNHCO(C1〜C4)−アルキル(たとえば、NHCOMe)である。Rは、とくに好ましくは、メチルである。
R1、R2、及びR3は、独立して、好ましくはH又は(C1〜C4)−アルキルであり、とくに好ましくはH又はメチルである。
X1及びX2は、独立して、好ましくは、ハロゲン(たとえば、フッ素、塩素、及び臭素)、C1〜C4−アルコキシ(たとえば、メトキシ及びエトキシ)、OAr(式中、Arは、フェニルのようなアリール残基である)、又は場合により置換されていてもよいピリジニウム(たとえば、3−及び4−カルボキシピリジニウム)である。X1及びX2は、とくに好ましくは、塩素である。
A1及びA2に相当する発色団残基は、染料化学で使用しうる任意の水溶性発色団であってよい。そのような発色団は、とくに、モノアゾ残基、ビスアゾ残基、ポリアゾ残基、金属錯体アゾ残基、アントラキノン残基、フタロシアニン残基、ホルマザン残基、及びジオキサジン残基を含む。
好ましい発色団残基は、モノアゾ残基及びビスアゾ残基である。
モノアゾ発色団は、たとえば、一般式(II)
D2−N=N−D1* (II)
(式中、D1及びD2は、それぞれ独立して、フェニル又はナフチルであり、*は、式(I)のNR1基又はNR2基への結合を表し、かつD1及び/又はD2は、5個までのSO3M基と、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、及びNH(C1〜C4)−アルキルよりなる群から選択される5個までの追加の置換基と、を有する)
に対応しうる。
D2−N=N−D1* (II)
(式中、D1及びD2は、それぞれ独立して、フェニル又はナフチルであり、*は、式(I)のNR1基又はNR2基への結合を表し、かつD1及び/又はD2は、5個までのSO3M基と、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、及びNH(C1〜C4)−アルキルよりなる群から選択される5個までの追加の置換基と、を有する)
に対応しうる。
SO3M基中のMは、H、アルカリ金属、アンモニウムイオン、又は等価量のアルカリ土類金属であり、好ましくは、H、ナトリウム、又はカリウムである。
式(II)で示されるモノアゾ発色団の好ましい例は、式(IIa)〜(IIc)
(式中、
各R4は、独立して、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、NH(C1〜C4)−アルキル、又はNHCONH2であり、
rは、1又は2であり、
sは、1、2、又は3であり、
tは、0、1、2、又は3であり、
uは、0又は1であり、
vは、0、1、又は2であり、
xは、0又は1であり、そして
*及びMは、先に記載したように定義される)
である。
各R4は、独立して、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、NH(C1〜C4)−アルキル、又はNHCONH2であり、
rは、1又は2であり、
sは、1、2、又は3であり、
tは、0、1、2、又は3であり、
uは、0又は1であり、
vは、0、1、又は2であり、
xは、0又は1であり、そして
*及びMは、先に記載したように定義される)
である。
式(II)で示されるモノアゾ発色団の特に好ましい例は、後に記載の式(a)、(b)、(c)、(d)、(f)、(g)、(h)、及び(k)である。
ビスアゾ発色団は、たとえば、一般式(III)
D2−N=N−D3−N=N−D1*(III)
(式中、D1、D2、及び*は、先に記載したように定義され、D3は、フェニレン基又はナフチレン基であり、かつD1、D2、及び/又はD3は、6個までのSO3M基(ここで、Mは、先に記載したように定義される)と、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、NH(C1〜C4)−アルキル、及びNHCONH2よりなる群から選択される6個までの追加の置換基と、を有する)
に対応しうる。
D2−N=N−D3−N=N−D1*(III)
(式中、D1、D2、及び*は、先に記載したように定義され、D3は、フェニレン基又はナフチレン基であり、かつD1、D2、及び/又はD3は、6個までのSO3M基(ここで、Mは、先に記載したように定義される)と、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、NH(C1〜C4)−アルキル、及びNHCONH2よりなる群から選択される6個までの追加の置換基と、を有する)
に対応しうる。
式(III)で示されるビスアゾ発色団の好ましい例は、式(IIIa)〜(IIIc)
(式中、
各R4は、独立して、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、又はNH(C1〜C4)−アルキルであり、
rは、1又は2であり、
sは、1、2、又は3であり、
tは、0、1、2、又は3であり、
uは、0又は1であり、
vは、0、1、又は2であり、
xは、0又は1であり、そして
*及びMは、先に記載したように定義される)
である。
各R4は、独立して、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、又はNH(C1〜C4)−アルキルであり、
rは、1又は2であり、
sは、1、2、又は3であり、
tは、0、1、2、又は3であり、
uは、0又は1であり、
vは、0、1、又は2であり、
xは、0又は1であり、そして
*及びMは、先に記載したように定義される)
である。
式(III)で示されるビスアゾ発色団のとくに好ましい例は、後に記載の式(e)、(i)、及び(j)である。
発色団基A1及びA2は、異なる意味を有しうるが、好ましくは、同一の意味を有する(これは、A1=A2を意味する)。
本発明の染料は、固体又は液体(溶解された)の形態の調製物として存在しうる。固体の形態の場合、染料は、一般に、水溶性染料(とくに、繊維反応性染料)のときに慣用される電解質塩、たとえば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、又は硫酸ナトリウムを含有し、さらに、商用の染料で慣用される助剤、たとえば、水溶液のpHを3〜7に設定することのできる緩衝物質(具体的には、酢酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、又はリン酸水素二ナトリウム)や少量の乾燥剤を含有し、または液体の形態の水溶液(捺染糊で慣用されるタイプの増粘剤を含む)として存在する場合、この調製物の耐久性を確保する物質、たとえば、防黴剤を含有する。
一般的には、本発明の染料は、染料粉末又は調製物を基準にして10〜80重量%の濃度標準化用の無色希釈剤電解質塩(たとえば、先に挙げた電解質塩)を含有する染料粉末として存在する。この染料粉末は、染料粉末を基準にして10重量%までの全量で上記の緩衝物質をさらに含有していてもよい。本発明の染料混合物が水溶液の形態で存在する場合、この水溶液の全染料含有率は、約50重量%まで、たとえば、5〜50重量%であり、この水溶液の電解質塩含有率は、水溶液を基準にして、好ましくは10重量%未満である。水溶液(液体調製物)は、一般的には10重量%まで、たとえば、0.1〜10重量%、好ましくは4重量%まで、とくに2〜4重量%の量で上記の緩衝物質を含んでいてもよい。
式(I)で示される染料は、たとえば、式(IV)
(式中、R及びR3は、先に記載したように定義される)
で示されるオルト−フェニレンジアミンを、式(V)
(式中、A1、R1、及びX1は、先に記載したように定義され、X3は、アミンとの反応が可能である反応活性な原子又は基(好ましくは、塩素)である)
で示される化合物及び式(VI)
(式中、A2、R2、X2、及びX3は、先に記載したように定義される)
で示される化合物と反応させることにより、調製可能である。
で示されるオルト−フェニレンジアミンを、式(V)
で示される化合物及び式(VI)
で示される化合物と反応させることにより、調製可能である。
A1とA2が等しくない場合、通常、最初に、式(IV)で示される化合物を式(VI)で示される化合物と反応させて、式(VII)
(式中、変数はすべて、先に記載したように定義される)
で示される化合物を生成させ、次に、式(V)で示される化合物と反応させて、式(I)で示される染料にする。一般的には、1モルの式(IV)で示される化合物を、1モルの式(V)で示される化合物及び1モルの式(VI)で示される化合物と、当業者にそれ自体既知の方法で反応させる。
で示される化合物を生成させ、次に、式(V)で示される化合物と反応させて、式(I)で示される染料にする。一般的には、1モルの式(IV)で示される化合物を、1モルの式(V)で示される化合物及び1モルの式(VI)で示される化合物と、当業者にそれ自体既知の方法で反応させる。
A1=A2のときの式(I)で示される好ましい化合物を調製する場合、1モルの式(IV)で示される化合物を2モルの式(V)又は(VI)で示される化合物とそれぞれ1ステップで反応させて、式(I)で示される化合物を得る。
式(IV)、(V)、及び(VI)で示される化合物は、既知であるか、又は当業者であればそれ自体既知の方法を用いて容易に調製することができる。一例として、X3が塩素であるときの式(V)で示される化合物は、シアヌル酸クロリドを式(VIII)
(式中、R1及びA1は、先に記載したように定義される)
で示される化合物と反応させることにより得ることができる。
で示される化合物と反応させることにより得ることができる。
式(VIII)で示される化合物は、当業者によく知られているように慣用的なジアゾ化反応及びカップリング反応により調製することができる。
本発明の染料は、繊維反応性染料の技術分野で数多く記載されている適用方法及び固着方法によりヒドロキシ及び/又はカルボキサミド含有繊維材料を染色及び捺染するのに好適な反応性染料である。それは、例外的に鮮明な、例外的に高濃度の、かつ経済的な色調を提供する。そのような染料は、とくにセルロース系材料の吸尽染色に使用した場合、優れた性質(たとえば、ビルドアップ性、水溶性、耐光堅牢性、ウォッシュオフ性、及びプロセス変数に対するロバスト性)を呈しうる。それはまた、セルロース系布に高温(80〜100℃)適用するようにデザインされた類似の染料と完全に相溶性であるため、適用時間の短いきわめて再現性の高い適用プロセスを可能にする。
したがって、本発明はまた、ヒドロキシ及び/又はカルボキサミド含有繊維材料を染色及び捺染するための本発明の染料の使用ならびに本発明の染料を用いてそのような基材を染色及び捺染する方法をも提供する。通常、染料は、溶解された形態で基材に適用され、アルカリの作用により若しくは加熱により又はその両方により繊維に固着される。
ヒドロキシ含有材料とは、セルロース繊維材料(紙の形態を含む)又はその再生品、ポリビニルアルコールなどの天然又は合成のヒドロキシ含有材料である。セルロース繊維材料は、好ましくは、綿であるが、リネン繊維、大麻繊維、ジュート繊維、及びラミー繊維のような他の天然植物繊維であってもよい。再生セルロース繊維は、たとえば、ステープルビスコース及びフィラメントビスコースである。
カルボキサミド含有材料とは、たとえば、合成及び天然のポリアミドならびにポリウレタン、とくに、繊維の形態のもの、具体的には、ウール及び他の動物の毛、シルク、皮革、ナイロン−6,6、ナイロン−6、ナイロン−11、ならびにナイロン−4である。
本発明の染料の適用は、繊維反応性染料の既知の適用技術を用いて繊維材料を染色及び捺染する一般に知られた方法により行われる。本発明の染料は、高温(80〜100℃)適用するようにデザインされた類似の染料との相溶性が高く、吸尽染色法で有利に利用できる。
同様に、セルロース繊維に対する従来の捺染法を用いると、明瞭な輪郭及び鮮やかな白地を有する高濃度の捺染物が得られる。この場合、たとえば、重炭酸ナトリウムもしくはなにか他の酸結合剤と着色剤とを含有する捺染糊を用いて捺染し、続いて、適切な温度でスチーミングすることにより、1相で行うこともできるし、あるいはたとえば、着色剤を含有する中性もしくは弱酸性の捺染糊を用いて捺染し、続いて、捺染された材料を高温電解質含有アルカリ浴中に通すか又はアルカリ性電解質含有パジング液でオーバーパジングするかのいずれかにより固着させ、その後、この処理された材料をバッチング又はスチーミングもしくは乾熱処理することにより、2相で行うこともできる。固着条件の変動は、捺染結果にごくわずかな影響を及ぼすにすぎない。本発明の染料混合物を用いて得られる固着度は、染色だけでなく捺染においても非常に高い。慣用的な熱固着法による乾熱固着で用いられる熱風は、120〜200℃の温度を有する。101〜103℃の慣用的なスチームのほかに、過熱スチーム及び160℃までの高圧スチームを使用することも可能である。
本発明の染料はさらに、先に記載した基材、たとえば、布(とくに、セルロース系布)及び紙に捺染するのに有用なインクを製造するために使用することができる。そのようなインクは、すべての技術(たとえば、従来の捺染、インクジェット捺染、又はバブルジェット捺染)で使用することができる(そのような捺染技術に関する情報については、たとえば、(非特許文献1)を参照されたい)。
染料をセルロース繊維に固着させる働きを担う酸結合剤は、たとえば、アルカリ金属やアルカリ土類金属と無機酸もしくは有機酸との水溶性塩基性塩及び加熱時にアルカリを放出する化合物である。とくに好適なのは、アルカリ金属の水酸化物、及び弱〜中程度の強さの無機酸もしくは有機酸のアルカリ金属塩であり、この場合、好ましいアルカリ金属化合物は、ナトリウム及びカリウムの化合物である。これらの酸結合剤は、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ギ酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムである。
加熱を行って又は行わずに本発明の染料を酸結合剤で処理すると、セルロース繊維に染料が化学的に結合する。とくに、セルロースの染色物は、すすぎにより非固着染料部分を除去する通常の後処理が施された後、優れた性質を示す。
ポリウレタン繊維及びポリアミド繊維への染色は、慣例的には、酸性媒質から行われる。所望のpHを得るために、染浴は、たとえば、酢酸及び/又は硫酸アンモニウム及び/又は酢酸と酢酸アンモニウムもしくは酢酸ナトリウムを含有していてもよい。許容しうる均染度を有する染色物を得るために、たとえば塩化シアヌルと3倍モル量のアミノベンゼンスルホン酸又はアミノナフタレンスルホン酸との反応生成物をベースとするか又はたとえばステアリルアミンとエチレンオキシドとの反応生成物をベースとする慣用的な均染助剤を添加することが望ましい。一般的には、染色される材料を約40℃の温度の浴に導入し、しばらく攪拌してから、所望の弱酸性pH(好ましくは、弱酢酸酸性pH)になるように染浴を調整し、そして60〜98℃の温度で実際の染色を行う。しかしながら、沸騰させた状態で染色を行ったり、または(超大気圧下で)120℃までの温度で染色を行ったりすることも可能である。
実施例1
水(500ml)中のN−Me−オルトフェニレンジアミン(IVa)(5.1mmol)と橙色ジクロロトリアジニル染料(Va)(10.2mmol)との溶液をpH6に調整し、3日間にわたり40℃で加熱しながら2N炭酸ナトリウム溶液を添加することによりpH6に保持した。その後、HPLC(高速クロマトグラフィー)にかけたところ、反応が終了したことが示唆された。メチレーテッドスピリットを添加することにより生成物を沈澱させ、濾別し、乾燥させ、鮮明な橙色の粉末(8.2g)を得た。λmax=487nm、εmax=74500を含む分析データは、期待された生成物(Ia)と一致した。
実施例2
水(200ml)中のN−Me−オルトフェニレンジアミン(IVa)(2.5mmol)と濃紺色ジクロロトリアジニル染料(Vb)(5.0mmol)との溶液をpH6に調整し、16時間にわたり45℃で加熱しながら2N炭酸ナトリウム溶液を添加することによりpH6に保持した。その後、HPLCにかけたところ、反応が終了したことが示唆された。メチレーテッドスピリットを添加することにより生成物を沈澱させ、濾別し、乾燥させ、暗色の粉末(5.2g)を得た。λmax=615nm、εmax=112000を含む分析データは、期待された生成物(Ib)と一致した。
実施例3
水(200ml)中のN−Me−オルトフェニレンジアミン(IVa)(2.7mmol)と深紅色ジクロロトリアジン染料(Vc)(5.4mmol)との溶液をpH6に調整し、10時間にわたり50℃で加熱しながら2N炭酸ナトリウム溶液を添加することによりpH6に保持した。その後、HPLCにかけたところ、反応が終了したことが示唆された。イソプロパノールを添加することにより生成物を沈澱させ、濾別し、乾燥させ、赤色の粉末(3.7g)を得た。λmax=503nm、εmax=65000を含む分析データは、期待された生成物(Ic)と一致した。
Claims (10)
- Rが、C1〜C4−アルキル(たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、及びn−ブチル)もしくはヒドロキシルにより置換されたC1〜C4−アルキル(たとえば、2−ヒドロキシエチル)、(C1〜C4)−アルコキシ、ハロゲン(たとえば、塩素及びフッ素)、又はNHCO(C1〜C4)−アルキル(たとえば、NHCOMe)である、請求項1に記載の染料。
- R1、R2、及びR3が、独立して、H又は(C1〜C4)−アルキルである、請求項1又は2に記載の染料。
- X1及びX2が、独立して、
ハロゲン(たとえば、フッ素、塩素、及び臭素)、
C1〜C4−アルコキシ(たとえば、メトキシ及びエトキシ)、
OAr(式中、Arは、フェニルのようなアリール残基である)、又は
場合により置換されていてもよいピリジニウム(たとえば、3−及び4−カルボキシピリジニウム)
であり、とくに好ましくは、X1及びX2が、塩素である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の染料。 - A1及びA2が、それぞれ独立して、一般式(II)
D2−N=N−D1* (II)
(式中、D1及びD2は、それぞれ独立して、フェニル又はナフチルであり、*は、NR1基又はNR2基への結合を表し、かつD1及び/又はD2は、5個までのSO3M基と、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、及びNH(C1〜C4)−アルキルを含む群から選択される5個までの追加の置換基と、を有し、ここで
SO3M基中のMは、H、アルカリ金属、アンモニウムイオン、又は等価量のアルカリ土類金属である)
で示されるモノアゾ発色団である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の染料。 - A1及びA2が、それぞれ独立して、一般式(III)
D2−N=N−D3−N=N−D1* (III)
(式中、D1、D2、及び*は、請求項5に記載したように定義され、D3は、フェニレン又はナフチレンであり、かつD1、D2、及び/又はD3は、6個までのSO3M基(ここで、Mは、請求項5に記載したように定義される)と、ヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキル、(C1〜C4)−アルコキシ、NHCO(C1〜C4)−アルキル、及びNH(C1〜C4)−アルキルを含む群から選択される6個までの追加の置換基と、を有する)
で示されるビスアゾ発色団である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の染料。 - ヒドロキシ及び/又はカルボキサミド含有繊維材料を染色及び捺染する方法であって、請求項1〜9のいずれか1項に記載の式(I)で示される染料が使用される、方法。
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