JP2005089753A - 高耐光堅牢性反応性赤色染料 - Google Patents

高耐光堅牢性反応性赤色染料 Download PDF

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Abstract

【課題】 高耐光堅牢性反応性赤色染料を提供する。
【解決手段】 本発明は、式(I)
【化1】
Figure 2005089753

(式中、
は、H又は(C〜C)−アルキルであり、
は、H又は(C〜C)−アルキルであり、
及びXは、それぞれ独立して、反応活性な原子又は基であり、そして
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、
ただし、R及びRがHである化合物は除外される)
で示される染料、式(I)で示される染料と式(II)
【化2】
Figure 2005089753

(式中、
及びXは、それぞれ独立して、反応活性な原子又は基であり、
Lは、有機連結基であり、そして
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)
で示される染料との混合物、該染料及び該染料混合物の調製方法、並びにヒドロキシ及び/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それらの使用に関する。
【選択図】 なし

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、文献から公知であり、たとえば、特許文献1に記載されている。
GB−A 2,331,757号明細書 テキスタイル化学者及び色彩学者(Text.Chem.Color.)、第19巻(第8号)、p.23ff及び第21巻、p.27ff
本発明の発明者らは、驚くべきことに、フェニレン環が置換されているオルト−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又は他の求核性繊維の高温染色(70〜95℃)にとりわけ好適であることを見いだした。そのような染料は、高い耐光堅牢性、高い耐汗耐光堅牢性、良好なビルドアップ性、及び塩溶液への良好な溶解性を示す。たとえば、それらのビルドアップ性及び塩溶液への溶解性は、特許文献1の表1の染料5と比較して驚くほど高い。
本発明は、式(I)
Figure 2005089753
(式中、
は、H又は(C〜C)−アルキルであり、
は、H又は(C〜C)−アルキルであり、
及びXは、それぞれ独立して、反応活性な原子又は基であり、そして
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、
ただし、R及びRがHである化合物は除外される)
で示される染料を特許請求する。
及びRは、直鎖状であっても又は分枝状であってもよく、たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、又はn−ブチルである。好ましくは、RはHでありかつRはメチルであるか、又はR及びRは両方ともメチルである。
及びX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)であり、とくに好ましくは、塩素である。
Mは、好ましくは、H、ナトリウム、又はカリウムである。
式(I)で示される好ましい染料では、RはHでありRはメチルであるか又はR及びRはメチルであり、X及びXは両方とも塩素であり、かつMはH、ナトリウム、又はカリウムである。
本発明はさらに、
a)式(I)で示される1種以上の染料と、
b)式(II)
Figure 2005089753
(式中、
及びXは、それぞれ独立して、反応活性な原子又は基であり、
Lは、有機連結基であり、そして
Mは、先に記載したように定義される)
で示される1種以上の染料と、
を含む、染料混合物を特許請求する。
及びX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)であり、とくに好ましくは、塩素である。
Lは、好ましくは、アミノエチルピペラジン、ピペラジン、2−メチル−ピペラジン、エチレンジアミン、N−メチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、プロピレンジアミン、N−メチルプロピレンジアミン、N,N’−ジメチルプロピレンジアミン、2−メチルプロピレンジアミン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、又は2−アミノエタンチオールから誘導される。
式(II)で示される好ましい染料では、X及びXは両方とも塩素であり、Lはアミノエチルピペラジン又はエチレンジアミンから誘導され、かつMはH、ナトリウム、又はカリウムである。
本発明の染料混合物は、好ましくは、染料(I)及び(II)の重量を基準にして、50〜95重量%の式(I)で示される1種以上の染料と、5〜50重量%の式(II)で示される1種以上の染料と、を含有する。本発明の染料混合物は、とくに好ましくは、染料(I)及び(II)の重量を基準にして、70〜95重量%の式(I)で示される1種以上の染料と、5〜30重量%の式(II)で示される1種以上の染料と、を含有する。
本発明の染料及び染料混合物は、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、それらは、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、及び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、及びリン酸水素二ナトリウム)や少量の乾燥剤を含有し、若しく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、これら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、本発明の染料及び染料混合物は、染料粉末又は調製物を基準にして10〜80重量%の濃度の標準化用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。これらの染料粉末は、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。本発明の染料及び染料混合物が水溶液の形態で存在する場合、これら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、これら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(III)
Figure 2005089753
(式中、R及びR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(IV)
Figure 2005089753
(式中、X及びMは、先に記載したように定義され、そしてX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V
Figure 2005089753
(式中、X、X、及びM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。
一般的には、1モルの式(III)で示される化合物を、1モルの式(IV)で示される化合物及び1モルの式(V)で示される化合物と、当業者にそれ自体公知の方法で反応させる。X及びXは、通常、等しく、この場合、1モルの式(III)で示される化合物を2モルの式(IV)又は(V)で示される化合物と反応させる。
式(III)、(IV)、及び(V)で示される化合物は、公知であるか、又は当業者であればそれ自体公知の方法を用いて容易に調製することができる。
式(II)で示される染料は、公知であり、たとえば、特許文献1に記載されている。それらは、該特許文献に記載されているように、又は式(I)で示される染料を調製するための先に記載した方法と同じようにして、調製することができる。
本発明の染料混合物は、従来の方法で、たとえば、式(I)及び(II)で示される個々の染料を固体の形態で又は水溶液の形態で所要の割合で機械的に混合することにより、得ることができる。他の選択肢として、それらは、当業者であれば熟知している方法でかつ必要な割合で、式(III)(IV)、(V)で示される化合物と、式H−L−H(式中、Lは、先に記載したように定義される)で示される化合物と、の適切な混合物を用いる慣用的な縮合反応を利用した合成により、得ることができる。
したがって、たとえば、4モルの式(IV)で示される化合物と、1モルの式(III)で示される化合物及び1モルの式H−L−Hで示される化合物と、の反応により、1モルの式(I)で示される染料と1モルの式(II)で示される染料とからなる本発明の混合物が得られる。そのような反応をワンポット(one-pot)合成として行うことが好ましい。
本発明の染料及び染料混合物は、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である。それらは、例外的に鮮明で例外的に高濃度で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、セルロース系テキスタイルに高温(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(comaptible)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及び染料混合物の使用並びに本発明の染料及び染料混合物をそれぞれ用いてそのような材料を染色及び捺染する方法をも提供する。通常、染料又は染料混合物は、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、及び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並びにポリウレタン、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、並びにナイロン−4である。
本発明の染料及び染料混合物の適用は、繊維反応性染料の公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。本発明の染料及び染料混合物は、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、重炭酸ナトリウム若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若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若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。本発明の染料又は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。
本発明の染料及び染料混合物はさらに、先に記載した基材、たとえば、テキスタイル(とくに、セルロース系テキスタイル)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役割を担う酸結合剤は、たとえば、アルカリ金属やアルカリ土類金属と無機酸若しくは有機酸との水溶性塩基性塩及び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若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及び染料混合物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若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℃の温度の染浴に導入し、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、又は(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
a)ジクロロ−トリアジニル−染料ベース共通中間体(IVa)の合成
Figure 2005089753
2−アミノ−5−ニトロベンゼンスルホン酸(26.6g、濃度(str.)82%、0.100モル)をpH<1.0で水(500ml)中に懸濁させた。氷(350g)を添加し、続いて、pH<1.2を保持しながら2分間かけて水(40ml)中の亜硝酸ナトリウム(6.9g、0.100モル)を添加した。反応系を15分間攪拌し、スルファミド酸(0.1g)を添加することにより過剰のニトリットをクエンチし、その後、2−アミノ−8−ナフトール−3,6−ジスルホン酸(44.6g、0.090モル)を添加し、そしてpHを調整して2時間にわたりpH3.0に保持した。反応混合物をpH9.0に調整し、そして40℃まで加熱した。NaS(26.0g、濃度(str.)60%、0.200モル)を添加し、反応系を15分間攪拌し、その後、pHを1.0に調整し、そしてNaCl(10%w/v、110g)を添加した。得られた懸濁液を30分間攪拌し、そして濾過により固体を捕集した。固体をNaCl溶液(20%w/v、500ml)で洗浄し、その後、pH7.0で1時間攪拌することにより水(600ml)に溶解させた。反応混合物を激しく攪拌し、固体塩化シアヌル(11.99g、0.065モル)を添加し、60分間にわたりpHを3.7〜4.0に調節し、その後、pH7.5に調整して60分間にわたり保持した。HPLC分析の結果、可溶化させられた材料(IVa)が単一成分であることが判明した。
b)染料(Ia)の合成
Figure 2005089753
中間体(IVa)(0.062モル)の溶液に4−メチル−1,2−フェニレンジアミン(3.60g、0.03モル)を添加し、混合物をpH7.0で16時間攪拌し、その後、pH7.0で50℃に2時間加熱した。HPLCにより反応が終了したと判断した。溶液を乾燥させて紫色の固体(75.3g、収率63%)を得た。分析データは、所要の生成物(Ia)と一致した。UV:λmax=525.5nm、εmax=51000。
c)染料(Ia)と特許文献1の表1の染料5(これ以降では染料5と呼ぶ)との比較
染料(Ia)の9%w/v溶液及び染料(5)の9%w/v溶液を50℃で調製し、そして塩を添加してそれぞれ90g/Lの塩溶液を得た。30分後、4.2%の染料(Ia)が溶解状態で残存し、一方、わずか2.8%の染料(5)が溶解状態で残存した。したがって、染料(Ia)は、染料(5)よりも50℃で90g/Lの塩に50%多く溶解可能である。染色は高い塩濃度で行われ、より良好な塩溶解性により、吸尽染浴から繊維への不均一な吸尽に関連した問題を回避することができるので、この因子がきわめて重要になることもある。
綿におけるビルドアップの濃度を比較した結果、染料(5)と対比して染料(Ia)により25%の改良がもたらされることが判明した。したがって、驚くべきことに、染料(Ia)は、染料(5)よりも非常に効率的に綿を着色する。
実施例2
染料(Ia)と染料(IIa)との80:20混合物のワンポット合成
Figure 2005089753
中間体(IVa)(0.010モル)の溶液に4−メチル−1,2−フェニレンジアミン(0.46g、0.0038モル)を添加し、混合物をpH7.0で16時間攪拌し、次に、エチレンジアミン(0.06g、0.001モル)を添加し、反応系をpH10.0で1時間攪拌し、その後、45℃で1時間加熱した。HPLCにより反応が終了したと判断した。溶液を透析して過剰の塩を除去し、次に、蒸発乾固させて紫色の固体(10.0g、収率100%)を得た。UV:λmax=525.5nm、εmax=51000。
実施例3
染料(Ia)と染料(IIb)との80:20混合物のワンポット合成
Figure 2005089753
中間体(IVa)(0.010モル)の溶液に4−メチル−1,2−フェニレンジアミン(0.46g、0.0038モル)を添加し、混合物をpH7.0で16時間攪拌し、次に、N−(2−アミノエチル)ピペラジン(0.06g、0.001モル)を添加し、反応系をpH10.0で1時間攪拌し、その後、45℃で1時間加熱した。HPLCにより反応が終了したと判断した。溶液を透析して過剰の塩を除去し、次に、蒸発乾固させて紫色の固体(7.9g、収率82%)を得た。UV:λmax=525.5nm、εmax=51000。
実施例4
染料(Ib)の合成
Figure 2005089753
中間体(IVa)(0.007モル)の溶液に4,5−ジメチル−1,2−フェニレンジアミン(0.39g、0.0032モル)を添加し、混合物をpH7.0で16時間攪拌し、その後、pH7.0及び50℃で2時間加熱した。HPLCにより反応が終了したと判断した。エタノールを添加して紫色の固体(4.8g、収率81%)を沈澱させた。分析データは、所要の生成物(Ib)と一致した。UV:λmax=525.5nm、εmax=51000。
実施例5
染料(Ic)の合成
Figure 2005089753
中間体(IVa)(0.007モル)の溶液に2,3−ジアミノトルエン(0.35g、0.0032モル)を添加し、混合物をpH7.0及び50℃で6時間攪拌した。中間体(IVa)のさらなる部分(0.0007モル)を添加し、モノ縮合物(中間体(IVa)と2,3−ジアミノトルエンとのモノ縮合から生じる)がHPLCによりもはや検出されなくなるまで、同一条件下で反応を継続させた。HPLCにより、最終生成物が、加水分解から生じた生成物を10%含有していることがわかった。エタノールを添加して紫色の固体(4.5g、収率76%)を沈澱させた。分析データは、所要の生成物と一致した。UV:λmax=525.5nm、εmax=51000。

Claims (10)

  1. 式I
    Figure 2005089753
    (式中、
    は、H又は(C〜C)−アルキルであり、
    は、H又は(C〜C)−アルキルであり、
    及びXは、それぞれ独立して、反応活性な原子又は基であり、そして
    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、
    ただし、R及びRがHである化合物は除外される)
    で示される染料。
  2. がHでありRがメチルであるか又はR及びRがメチルであり、X及びXが両方とも塩素であり、かつMがH、ナトリウム、又はカリウムである、請求項1に記載の染料。
  3. a)式(I)で示される1種以上の染料と、
    b)式(II)
    Figure 2005089753
    (式中、
    及びXは、それぞれ独立して、反応活性な原子又は基であり、
    Lは、有機連結基であり、そして
    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1種以上の染料と、
    を含む、染料混合物。
  4. 式(II)で示される染料において、Lが、アミノエチルピペラジン、ピペラジン、2−メチル−ピペラジン、エチレンジアミン、N−メチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、プロピレンジアミン、N−メチルプロピレンジアミン、N,N’−ジメチルプロピレンジアミン、2−メチルプロピレン−ジアミン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレン−ジアミン、1,4−フェニレンジアミン、又は2−アミノエタンチオールから誘導される、請求項3に記載の染料混合物。
  5. 式(II)で示される染料において、X及びXが両方とも塩素であり、Lがアミノエチルピペラジン又はエチレンジアミンから誘導され、かつMがH、ナトリウム、又はカリウムである、請求項3に記載の染料混合物。
  6. 染料(I)及び(II)の重量を基準にして、50〜95重量%の式(I)で示される1種以上の染料と、5〜50重量%の式(II)で示される1種以上の染料と、を含有する、請求項3〜5のいずれか一項に記載の染料混合物。
  7. 染料(I)及び(II)の重量を基準にして、70〜95重量%の式(I)で示される1種以上の染料と、5〜30重量%の式(II)で示される1種以上の染料と、を含有する、請求項3〜6のいずれか一項に記載の染料混合物。
  8. 式(III)
    Figure 2005089753
    (式中、R及びR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(IV)
    Figure 2005089753
    (式中、X及びMは、請求項1に記載したように定義され、そしてX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(V)
    Figure 2005089753
    (式中、X、及びMは、請求項1に記載したように定義される、X5は、アミンとの反応が可能である反応活性原子又は基(好ましくは、塩素)である)
    で示される化合物と、反応させることにより、請求項1〜7のいずれか一項に記載の式(I)で示される染料を調製する方法。
  9. a)式(I)及び(II)で示される個々の染料を固体の形態で又は水溶液の形態で所要の割合で機械的に混合することにより、又は
    b)式(III)、(IV)、(V)で示される化合物と、式H−L−H(式中、Lは、請求項3に記載したように定義される)で示される化合物と、の適切な混合物を用いる慣用的な縮合反応を利用した合成により、
    請求項3〜7のいずれか一項に記載の染料混合物を調製する方法。
  10. 請求項1及び/又は2に記載の式(I)で示される染料あるいは請求項3〜7のいずれか一項に記載の染料混合物を使用する、ヒドロキシ及び/又はカルボキサミド含有繊維材料の染色又は捺染方法。
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