KR960014747B1 - 금속착염화 가능한 아조 염료의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

금속착염화 가능한 아조 염료의 제조방법
본 발명은 금속착염화 가능한 아조 염료의 제조방법에 관한 것이다.
1-디아조-2-히이드록시나프탈렌-4-설폰산 또는 니트로그룹을 함유하는 상응하는 성분과 커플링 위치에 인접한 위치에서 하이드록실 그룹을 함유하는 헤테로 사이클릭, 벤젠 또는 나프탈렌계의 커플링 성분과의 커플링 반응은 느리게 진행되고 특정한 경우에 만족스럽지 못한 수율을 얻는다.
최근 몇 년 동안 염료 및 이의 중간생성물의 제조 공정 뿐만 아니라 후처리 공정면에 있어서도 공정을 자동화하고 최적화하기 위한 시도가 대규모로 행해졌다. 이 분야에서 만족스런 결과를 수득하기 위해서 하기 사항을 특징으로 하는 방법을 따른다 : 가능한한 정량적 수율, 재생가능한 양호한 품질, 가능한 적은 후처리 단계를 갖는 반응, 단위시간당 다수의 반응이 가능한 신속한 반응.
본 발명에 따른 방법은 일반식(2)의 디아조 성분을 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄 존재하에 일반식(3)의 커플링 성분과 커플링 반응시킴을 특징으로 하여, 일반식(1)의 아조 염료를 제조함을 특징으로 한다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
Figure kpo00003
상기 식에서, K는 벤젠 또는 나프탈렌계 또는 헤테로사이클계의 커플링 성분의 라디칼이고, 하이드록실 그룹은 아조 그룹에 인접한 위치에서 K에 부착되고, X는 수소 또는 니트로이며, M은 알칼리 금속이온 또는 암모늄이온이다.
일반식(2)의 화합물과 일반식(3)의 화합물과의 커플링 반응은 어렵다는 것이 공지되어 있다. 그 결과로서, 예를 들면, 아연염 또는 칼슘 또는 마그네슘염의 존재하에 각종 촉매를 사용하거나, 질소대기하에 커플링시켜 수율을 개선하기 위한 시도가 행해졌다. 아연염은, 또한 칼슘 및 마그네슘염과 마찬가지로 수율을 개선시키는데, 이의 단점은 반응이 완결된 후 염 함량으로 인한 장해이며, 이는 통상 형성된 아조 염료의 중간 침전을 필요로 한다. 질소대기하의 공정의 특별한 장치를 필요로 한다.
본 발명에 따른 방법은 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄의 혼합물 존재하의 커플링 반응에서 수율을 현저하게 증가시키고 수득된 아조 염료는 중간 침전없이 직접 사용될 수 있으며, 반응은 매우 단시간 후에도 실질적으로 완결된다는 점에서 놀라운 일이다. 매우 짧은 반응시간은 본 발명에 따른 방법의 중요한 특성으로서 부각되어야 한다. 반응은 몇분후, 일반적으로 5 내지 10분 후일지라도 완결되며, 이는 단위시간당 많은 전환을 확신한다. 또한, 본 발명에 따른 방법으로 인해 중금속염 또는 난용성 염에 의한 유출물의 오염이 야기되지 않는다.
염화리튬, 염화나트륨 또는 염화칼륨은 알칼리금속 염화물로서 본 발명에 따른 방법에 유익하게 사용된다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 양태에 따라, 염화나트륨이 알칼리금속 염화물로서 사용된다.
본 발명에 따른 방법으로 사용할 수 있는 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄의 양은 넓은 범위내에서 변화시킬 수 있다; 통상, 일반식(2)의 디아조 성분의 1몰량에 대하여 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄, 특히 염화나트륨 및 염화암모늄 5몰 내지 15몰량이 유익한 것으로 입증되었다.
본 발명에 따른 방법에 바람직한 양태는 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄 8몰 내지 10몰량을 사용함을 특징으로 한다.
알칼리금속 염화물 대 염화암모늄의 비는 넓은 범위내에서 변화시킬 수 있다; 통상, 5:1 내지 15:1의 몰비, 즉 염화암모늄 1몰당 알칼리금속 염화물 5몰 내지 염화암모늄 1몰당 알칼리금속 염화물 15몰이 유익한 것으로 입증되었다. 본 발명에 따른 바람직한 양태는 알칼리금속 염화물 대 염화암모늄의 몰비는 8:1 내지 10:1로 사용함을 특징으로 한다.
일반식(2)의 화합물과 일반식(3)의 화합물의 커플링 반응은 수용액중에서 수행한다. 커플링을 위한 적합한 pH 값은 8.5 내지 11.5로 입증되었다. 산형태로 존재하는 일반식(2)의 디아조 성분은 커플링전에 먼저 알칼리금속 수산화물을 사용하여 pH를 약 7로 조절하는 것이 유익하고 커플링 바로전 커플링에 적당한 pH 8.5 내지 11.5, 특히 9 내지 10으로 조절하여야 하며, 암모니아 또는 수성 암모니아 용액(예:10% 내지 30% 수용액)을 사용하여 상기 조절을 수행하는 것이 유익하다; 용액이 암모니아 22 내지 28중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 양태는 알칼리금속 염화물 대 염화암모늄 몰비가 5:1 내지 15:1, 특히 8:1 내지 10:1인 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄, 특히 5몰 내지 15몰량, 바람직하게는 8몰 내지 10몰량을 일반식(2) 화합물에 가하고, 용액을 중화시킨 다음, 커플링 바로 전에 암모니아 또는 암모니아 수용액을 사용하여 pH 값을 8.5 내지 11.5, 특히 9 내지 10으로 맞춘 후, 40℃ 이상의 초기온도에서 가능한 빨리 혼합물을, 알칼리금속 수산화물을 사용하여 pH 9 내지 13으로 조절한 일반식(3)의 커플링 성분 용액에 유입시킴을 특징으로 한다.
일반식(3)의 디아조 성분 대 일반식(3)의 커플링 성분의 몰비는 0.8:1.2 내지 1.2:0.8, 특히 0.95:1.05 내지 1.05:0.95 이다.
본 발명에 따른 방법은 또 다른 바람직한 양태는 40℃ 이상의 온도에서, 특히 40 내지 75℃에서 커플링을 수행함을 특징으로 한다. 특히, 커플링은 특별히 유익하다고 입증된 40℃ 이상의 초기 온도에서 단열적으로 수행한다.
본 발명에 따른 방법의 특히 중요한 양태는 일반식(2)의 디아조 성분을 수용액중에서 디아조 성분 1몰량에 대하여, 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄 5몰 내지 15몰량의 존재하에, 암모니아로 조절한 pH 8.5 내지 11.5, 특히 9.0 내지 10.5에서, 일반식(3)의 커플링 성분과 커플링시킴을 특징으로 한다.
커플링을 완결한 후, 일반식(1)의 아조 염료를 추가의 정제없이, 또한 직접 금속착염화하여 금속착염 염료를 수득할 수 있다. 일반식(1)의 염료를 분리할 경우, 커플링 생성물의 즉시 여과가능한 형태가 수득된 결과로서, 간단히, 예를 들면 커플링 조성물을 60 내지 90℃의 온도로 가열하는 것이 유익하다고 입증되었다.
본 발명에 따른 방법으로 사용할 수 있는 일반식(2)의 디아조 성분은 특히, 1-디아조-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산 및 1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산이다. 일반식(2)의 디아조 성분은 공지되어 있으며 공지의 방법으로 제조된다.
일반식(3)의 커플링 성분은 공지되어 있으며 공지의 방법으로 제조된다. 이는 벤젠 또는 나프탈렌계 또는 5-피라졸론, 하이드록시퀴놀린 또는 아세토아세트아릴리드 또는 벤조일아세트산계에 속하는 커플링 성분을 본 발명에 따른 방법으로 사용하는 것이 바람직하다.
하이드록실 그룹 외에 하기 치환체를 일반식(3)의 커플링 성분으로 또한 나타낼 수 있다 : C1-C6알킬 C1-C6알콜시, C2-C6알카노일아미노, C1-C6알콕시카보닐아미노, 할로겐, 설포, 설폰아미드 및 설폰 그룹.
적합한 C2-C6알카노일아미노 그룹의 예로는 아세틸아미노, 프로피오닐아미노 및 부티릴아미노가 있다.
적합한 C1-C6알콕시카보닐아미노 그룹의 예로는 메톡시카보닐아미노 및 에톡시카보닐아미노가 있다.
적합한 C1-C6알킬 그룹의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 2급-부틸, 3급-부틸, 이소부틸, 펜틸 및 헥실이 있다.
적합한 C1-C6알콕시 그룹의 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시 및 부톡시가 있다.
적합한 할로겐의 예로는 불소, 브롬 및 특히 염소가 있다.
적합한 설폰아미노 그룹의 예로는 -SO2NH2및 SO2NH C1-C6알킬(예 : -SO2NHCH3및 -SO2NHC2H5) 및 -SO2N(C1-C6알킬)2(예 : -SO2N(CH3)2및 -SO2N(C2H5)2) 및 또한 -SO2NH
Figure kpo00004
(여기에서, 페닐 라디칼은 설포 또는 카복실에 의해 치환될 수 있다)가 있다.
적합한 설폰 그룹의 예로는 -SO2-C1-C6알킬(예 : -SO2-CH3) 및 -SO2아릴(예 : 페닐설포닐)이 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 양태로서, K가 전술한 치환체들 중 1개 내지 3개를 함유할 수 있는 벤젠, 나프탈렌 또는 1-페닐-3-메틸피라졸-5-온 라디칼인 일반식(3)의 커플링 성분들을 사용한다; 특히 K는 나프틸 라디칼이다.
매우 특히 바람직한 본 발명에 따른 방법의 양태는 1-나프톨, 2-나프톨, 5,8-디클로로-1-나프톨, 1-나프톨-5-설폰산, 8-아세틸아미노-2-나프톨, 6-아세틸아미노-2-나프톨-4-설폰산, 1-페닐-3-메틸피라졸-5-온, 6-아미노-1-나프톨-3-설폰산 또는 4-3급-부틸페놀을 일반식(3)의 커플링 성분으로서 사용함을 특징으로 한다.
특히 적합한 커플링 성분은 C1-C6알킬 및/또는 C1-C6알카노일아미노, C1-C6알콕시카보닐아미노에 의해 치환된 페놀, 및 특히 치환되지 않거나 염소, C2-C6알카노일아미노, C1-C6알콕시카보닐아미노, 설포, 설폰아미드 또는 설폰 그룹들에 의해 치환된 나프톨이며, 예를 들면 4-메틸페놀, 4-t-부틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 2-아세틸아미노-4-메틸페놀, 1-나프톨, 2-나프톨, 1-나프톨-3-, -4- 또는 -5-설폰산, 2-나프톨-3-, 4-, 5-, 6-, -7- 또는 -8-설폰산, 2-나프톨-6-설파미드, 1-아세틸아미노-7-나프톨, 1-아세틸아미노-6-나프톨, 1-프로피오닐아미노-7-나프톨, 1-카보메톡시아미노-7-나프톨, 5,8-디클로로-1-나프톨, 2-아세틸아미노-6-나프톨-8-설폰산, 1-페닐-3-메틸피라졸-5-온 및 6-아미노-1-나프톨-3-설폰산이다.
본 발명에 따른 방법의 특히 흥미로운 양태는 염화나트륨 대 염화암모늄의 몰비가 8:1 내지 10:1인 염화나트륨 및 염화암모늄 8몰 내지 10몰을 수용액중의 1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산에 가하고, 용액을 NaOH로 중화시킨 다음, 커플링 직전에, 수성 암모니아 용액으로 pH 값을 9 내지 10으로 맞춘 후, 40℃의 초기 온도에서 용액을 가능한 빨리, 알칼리를 사용하여 pH 값을 11 내지 13으로 조절한 β-나프톨용액에 유입시킴을 특징으로 한다. 커플링이 단열적으로 발생하며 5 내지 10분 후에 완결된다. 아조 염료는 또한 분리없이 직접 처리할 수 있거나 단기간 동안 70 내지 80℃로 가열한 후 여과하여 분리시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법으로 수득한 아조 염료는 금속 착염염료(예 : 크로뮴 또는 코발트 착염 아조 염료)이 제조용으로 적합하며, 금속착염화는 공지의 방법 자체로 수행된다.
하기 실시예에서 부는 중량부이다. 온도는 섭씨 온도이다. 중량부와 용적부와의 관계는 g와 ㎤ 관계와 같다.
[실시예 1]
염화암모늄 3중량부 및 1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산 14.75중량부를 물 150중량부내로 주입시킨다. 그 후, 염화나트륨 20중량부를 가하고 pH를 NaOH 수용액(50%)을 사용하여 중성점에 맞춘다. 이 과정에서 온도는 약 42℃로 상승한다. 그 후, 25% 암모니아 수용액 6중량부를 가하고, 하기와 같이 제조한 용액으로 즉시 후처리한다 : 2-나프톨 7.5중량부를 60℃로 가열한 물 50중량부내로 주입하고 NaOH 2.5중량부로 용해시키고, 이 과정에서 pH 약 12를 수득한 다음, 그 후 염화나트륨 7.5중량부를 가한다. 반응혼합물을 즉시 활발히 교반하고, 이 과정에서 온도를 약 50℃로 고정시키고 pH 값을 9.3 내지 9.5로 낮춘다. 5 내지 10분 후에 커플링을 완결한다. 커플링 생성물의 pH 값을 32% 염산으로 7에 맞추고 80℃에서 여과하여 제거한다. 수율은 이론치의 약 92%이다.
1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산 대신 1-디아조-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산의 등몰량이 사용되는 경우에도 염료는 커플링 케틀(kettle)에서 비교적 짧은 체류시간에 마찬가지로 고수율로 수득한다.
생성 염료를 또한 더 중간 침전이나 정제없이 처리하여 직접 금속착염을 수득할 수 있다. 즉, 중성점으로의 pH 조절, 80℃로의 가열 및 여과가 필요치 않다.
[실시예 2]
염화암모늄 2.5중량부 및 1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산 14.75중량부를 물 150중량부내로 주입한다. 그 후, 염화나트륨 24중량부를 가하고, 50% NaOH 수용액을 사용하여 pH를 중성점에 맞춘다. 이 과정에서 온도는 약 42℃로 상승한다. 그 후, 25% 암모니아 수용액 6중량부를 가하고, 하기와 같이 제조한 용액으로 즉시 후처리한다 : 2-나프톨 7.5중량부를, 60℃로 가열한 물 50중량부내로 주입하고 NaOH 2.5중량부로 용해시키고, 이 과정에서 pH를 약 12로 맞춘 후, 염화나트륨 10중량부를 가한다. 반응혼합물을 즉시 활발히 교반하고, 온도를 약 65℃로 고정시키고 pH 값을 8.6 내지 9.0으로 조절한다. 5 내지 10분 후에 커플링을 완결한다. 커플링 생성물의 pH 값을 32% 염산으로 7로 맞추고 80℃에서 여과 제거한다. 수율은 이론치의 약 92%이다.
[실시예 3]
염화암모늄 2.65중량부 및 1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산 14.75중량부를 물 150중량부내로 주입한다. 그 후, 염화나트륨 14중량부를 가하고 50% NaOH 수용액으로 pH를 중성점에 맞춘다. 이 과정에서 온도는 약 42℃로 상승한다. 그 후 25% 암모니아 수용액 6중량부를 가하고, 하기와 같이 제조한 용액으로 즉시 후처리한다 : 2-나프톨 7.5중량부를, 60℃로 가열한 물 50중량부내로 주입하고 NaOH 2.5중량부로 용해시키고, 이 과정에서 pH를 약 12로 고정시킨 다음, 염화나트륨 1.95중량부를 가한다. 반응혼합물을 즉시 활발히 교반하고, 약 42℃의 온도로 고정시키고 pH 값을 10.3 내지 10.6으로 조절한다. 5 내지 10분 후에 커플링을 완결한다. 커플링 생성물의 pH 값을 32% 염산으로 7로 맞추고 80℃에서 여과 제거한다. 수율은 이론치의 약 92%이다.
[실시예 4]
염화암모늄 1.8중량부 및 1-디아조-6-니트로-2-하이드록시나프탈렌-4-설폰산 14.75중량부를 물 150중량부내로 주입한다. 그 후 염화나트륨 20중량부를 가하고 NaOH 50% 수용액을 사용하여 pH를 중성점에 맞춘다. 이 과정에서 온도는 약 42℃로 상승한다. 그 후, 25% 암모니아 수용액 6중량부를 가하고, 하기와 같이 제조한 용액으로 즉시 후처리한다 : 2-나프톨 7.5중량부를, 60℃로 가열한 물 50중량부내로 주입하고 NaOH 2.5중량부로 용해시키고, 이 과정에서 pH를 약 12로 고정시킨 다음, 염화나트륨 7.5중량부를 가한다. 반응혼합물을 즉시 충분히 교반하고, 온도를 약 55℃로 고정시키고 pH 값을 9.1 내지 9.3으로 조절한다. 5 내지 10분 후에 커플링을 완결한다. 커플링 생성물의 pH 값을 32% 염산으로 7로 맞춘 다음 80℃에서 여과 제거한다. 수율은 이론치의 약 92%이다.
실시예 1 내지 4에 나타낸 방법을 반복하는 경우, 하기 표의 칼럼 2에 나타낸 디아조 성분들의 등몰량이 디아조 성분으로 사용되고, 하기 표의 칼럼 3에 커플링 성분들의 등몰량이 커플링 성분 대신 사용되는 것 이외에, 다른 유사한 방법으로, 수득된 고수율의 모노 아조 염료를 또한 중간 침전이나 정체없이 처리하여 직접 금속 착염을 수득할 수 있다.
Figure kpo00005
Figure kpo00006
Figure kpo00007
생성 염료를 또한 중간 침전이나 정제없이 처리하여 직접 금속 착염을 수득할 수 있다. 즉 중성점으로의 pH 조절, 80℃로의 가열 및 정제가 필요치 않다.

Claims (15)

  1. 일반식(2)의 디아조 성분을 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄 존재하에 일반식(3)의 커플링 성분과 커플링 반응시킴을 특징으로 하여, 일반식(1)의 아조 염료를 제조하는 방법.
    Figure kpo00008
    상기 식에서, K는 벤젠 또는 나프탈렌계 또는 헤테로사이클계의 커플링 성분의 라디칼이고, 하이드록실 그룹이 아조 그룹에 인접한 위치에서 K에 부착되고, X는 수소 또는 니트로이며, M은 알칼리 금속이온 또는 암모늄이온이다.
  2. 제1항에 있어서, 커플링을 염화나트륨 및 염화암모늄 존재하에 수행하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커플링을 일빈식(2)의 디아조 성분 1몰량에 대하여 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄 5몰 내지 15몰량 존재하에 수행하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알칼리금속 염화물 대 염화암모늄의 몰비가 5:1 내지 15:1인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, pH 값을 8.5 내지 11.5로 조절한 직후에 디아조 성분, 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄을 함유하는 용액/현탁액을 커플링시키는 방법.
  6. 제5항에 있어서, pH를 암모니아 수용액으로 조절하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커플링을 단열적으로 수행하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커플링을 40℃이상의 온도에서 수행하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 일반식(2)의 디아조 성분을 수용액중에서 디아조 성분 1몰량에 대하여, 알칼리금속 염화물 및 염화암모늄 5몰 내지 15몰량 존재하에, 암모니아로 조절한 pH 값 8.5 내지 11.5에서, 일반식(3)의 커플링 성분과 커플링시키는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, K가 벤젠 또는 나프탈렌계, 또는 5-피라졸론, 하이드록시퀴놀린, 아세토아세트아릴리드 또는 벤조일 아세트산계의 커플링 성분의 라디칼인 일반식(3)의 커플링 성분을 사용하는 방법.
  11. 제10항에 있어서 K가 C1-C6알킬, C1-C6알콕시, C2-C|6알카노일아미노, C1-C6알콕시카보닐아미노, 할로겐, 설포 및 설포아미드 및 설폰 그룹에 의해 치환될 수 있는 5-피라졸론, 벤젠, 또는 나프탈렌 라디칼인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 사용된 일반식(3)의 커플링 성분이 1-나프톨, 2-나프톨, 5,8-디클로로-1-나프톨, 1-나프톨-5-설폰산, 8-아세틸아미노-2-나프톨, 6-아세틸아미노-2-나프톨-4-설폰산, 1-페닐-3-메틸피라졸-5-온, 6-아미노-1-나프톨-3-설폰산 또는 4-3급-부틸페놀인 방법.
  13. 제10항에 있어서, K가 나프틸 라디칼인 일반식(3)의 커플링 성분을 사용하는 방법.
  14. 제1항에 따른 방법으로 수득된 아조 염료.
  15. 금속착염 염료를 제조하기 위한 제1항에 따른 방법으로 수득된 아조 염료의 용도.
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