MXPA00000529A

MXPA00000529A - Un procedimiento para la produccion de compuestos de diazonio con un bajo contenido en iones so

Info

Publication number: MXPA00000529A
Authority: MX
Inventors: Samuel Shaun Murphree; Wolfgang Zarges; Edzard Tholema; Helmut Hoffmann; Wolfgang Frank; Bettina Burkhardt; John C Dubose; Andrew D Johnson
Original assignee: Bayer Ag; Bayer Aktiengesellschaft; Bayer Corporation
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2002-01-01
Also published as: EP1022267A3; CA2296173A1; EP1022267B1; MXPA00000340A; DE50009949D1; US5986075A; CA2296128A1; CZ2000213A3; EP1022267A2; JP2000212147A

Abstract

La presente invención se relaciona con un procedimiento para desalar suspensiones acuosas que contienen un compuesto de diazonio orgánico y electrolitos que contienen iones Na, en donde se pasa la suspensión acuosa a través de una membrana semipermeab

Description

UN PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS DE DIAZONIO CON UN BAJO CONTENIDO EN IONES SODIO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un procedimiento para la producción de compuestos de diazonio con bajo contenido en iones sodio y con el uso de los compuestos resultantes para la preparación de compuestos azo y, en particular, colorantes azo. La mayoría de las aplicaciones de colorantes requieren colorantes que sean altamente solubles en agua. Algunas formas salinas de colorantes que contienen grupos sulfo o carboxi son, por ejemplo, menos hidrosolubles que otras. Las correspondientes sales sódicas o sales mixtas de sodio, tales como, por ejemplo, sales de Na/K, tienen con frecuencia una solubilidad particularmente baja. Cuando es posible es, por lo tanto, deseable preparar colorantes a partir de otras formas salinas, tales como, por ejemplo, sales de litio, potasio o amonio. Particularmente en el caso de sales colorantes de solubilidad relativamente baja, la conversión en las correspondientes formas salinas más altamente hidrosolubles es muy complicada, ya que se requieren velocidades altas de dilución y se producen cantidades considerables de efluente. Se hacen, por lo tanto, intentos de usar materiales de partida que ya estén en forma libre o que tengan sólo un bajo contenido de iones sodio en la reacción de acoplamiento para la preparación de los correspondientes com-puestos azo y, en particular, colorantes azo. Los compuestos de diazonio, que se obtienen generalmente por diazotización de las correspondientes aminas con nitrito de sodio en presencia de ácidos inorgánicos, son frecuentemente obtenidos en forma de compuestos hidroinso-lubles, los cuales pueden ser filtrados y luego lavados con agua hasta quedar libres de iones sodio. Este procedimiento es problemático desde el punto de vista de la seguridad, ya que la torta del filtro puede secarse sobre la membrana y, al quedar expuesta al impacto o al calor, es entonces probable que se produzca la descomposición explosiva de los compuestos de diazonio, que se sabe que son inestables en estado seco. Se ha descubierto ahora un procedimiento que evita los inconvenientes antes citados .

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN El procedimiento según la invención se relaciona con la desalinización de suspensiones acuosas que contienen al menos un compuesto de diazonio y electrolitos que contienen iones sodio, donde la suspensión acuosa pasa a través de una membrana semipermeable. Los compuestos pueden estar también en forma de betaínas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los compuestos de diazonio preferidos usados son compuestos de diazonio aromáticos que contienen, de forma particularmente preferible, uno o más grupos sulfo y/o carboxi. Dichos compuestos de diazonio tienen preferiblemente una solubilidad en agua de menos de 5 y, en particular, menos de 1 g/L a 20°C. Los contraiones preferidos son haluros y, en particular, cloruro y sulfato. Los compuestos pueden, sin embargo, estar también en forma de betaínas. Son compuestos de diazonio particularmente preferidos los seleccionados entre el grupo de las fórmulas (I) y (II) : n ) donde Y" representa un anión, preferiblemente haluro y sulfato y, en particular, Cl~ y (S02~4)?/2, o sus betaínas.

Las suspensiones usadas para el procedimiento según la invención tienen preferiblemente un valor de pH de 0,5 a 5 y, en particular, de 1 a 3. La desalinización de la membrana es preferiblemente llevada a cabo a una temperatura de 5 a 70°C y, en particular, de 20 a 50°C. En el procedimiento según la invención, se eliminan en particular los electrolitos que contienen iones sodio, tales como NaCl, Na2S04, NaHSOjj y NaOAc. Preferiblemente, también se elimina cualquier otro electrolito inorgánico presente. Las suspensiones acuosas empleadas tienen preferiblemente contenidos en iones sodio de un 0,2 a un 5,0% en peso. Después de la desalinización de la membrana según el procedimiento de la invención, las suspensiones acuosas tienen un contenido en iones sodio de preferiblemente menos de un 0,1% y, preferiblemente, menos de un 0,05%. Estos porcentajes se aplican también preferiblemente al contenido total de electrolitos inorgánicos. Además, en el contexto de la presente solicitud, se entiende que un bajo contenido en iones sodio o electrolitos significa un contenido en Na+ o electrolitos de menos de un 0,1% en peso, en base a la suspensión. Las suspensiones acuosas usadas en el procedimiento según la invención son preferiblemente suspensiones de reacción obtenidas por reacción de las correspondientes aminas con nitrito alcalino en ácidos inorgánicos, preferiblemente ácido clorhídrico y/o ácido sulfúrico. Las membranas semipermeables usadas en el procedi-miento según la invención son preferiblemente producidas a partir de materiales inorgánicos u orgánicos. Dichos materiales son, por ejemplo, materiales de cerámica o de polímeros orgánicos resistentes a ácidos. La desalinización de membrana del procedimiento según la invención es generalmente llevada a cabo por el así llamado método de filtración de flujo a través. Se entiende que la filtración de flujo a través significa que la corriente de producto fluye tangencial-mente sobre la superficie de la membrana, evitando así la formación de capas superficiales o tortas de filtro debido a las fuerzas de cizalla generadas. Las membranas de micro- y ultrafiltración, preferiblemente de un diseño de módulo tubular o capilar, son usadas con preferencia particular en el procedimiento según la invención. Otras formas posibles de diseño de membranas son los módulos enrollados en espiral y de disco-tubo . Las membranas son preferiblemente producidas a partir de materiales inorgánicos (por ejemplo Ti02, Zr02, AI2O3) u orgánicos, tales como, por ejemplo, polipropileno, polímeros parcial o completamente fluorados, polihi-dantoína (véase la Patente EE.UU. 5.565.102), polisulfona y poliamida. Preferiblemente, se usan membranas que tienen un valor de cierre de paso de 3.000 a 200.000 daltons, preferiblemente 50.000 a 200.000 daltons. Las membranas preferidas de este tipo son membranas de ultrafiltración. Membranas que son también preferidas tienen tamaños de poro de 0,01 a 10 µm, preferiblemente 0,02 a 0,2 µm. Las membranas preferidas de este tipo son membranas de micro-filtración. El procedimiento de desalinización según la invención puede ser llevado a cabo por medio de concentración, durante la cual se elimina el agua de la suspensión, o por medio de diafiltración, en la que se substituye la canti-dad de permeado eliminado por medio de la membrana con agua desionizada y desmineralizada, que está libre o tiene sólo un bajo contenido de sodio. Preferiblemente, las suspensiones acuosas de compuestos de diazonio obtenidas según el procedimiento de la invención son usadas en presencia de una base preferiblemente libre de sodio para la preparación de un compuesto azo y, en particular, un colorante azo. Son componentes acoplantes particularmente preferidos que pueden ser empleados el ácido barbitúrico o sus derivados, derivados del ácido acetoacético y pirazolonas -en particular para la reacción del compuesto de diazonio de fórmula (I) para la preparación de colorantes amarillos-, así como derivados de ácido H y ácido salicílico, tales como, por ejemplo, ácido 3-metil-2-hidroxibenzoico -en particular para la reacción con el compuesto de diazonio de fórmula (II) para la preparación de colorantes azules + amarillos. Son bases libres de iones sodio preferidas para la preparación de colorantes usando las suspensiones acuosas desaladas según el procedimiento de la invención, por ejemplo, LiOH, KOH, (CH3) NOH y aminas, en particular alcanolaminas, tales como, por ejemplo, CH3-NH-CH2CH2OH, CH3-N (CH2CH2OH) 2, H2N-CH2CH2OH, HN(CH2CH2OH)2, N(CH2CH2OH)3, (CH3CH2) 2NCH2CH2OH, N(CH2CH2OCH2CH2OH)3, H2N-CH2-CH-CH3, HN(CH2-CH-CH3)2 o N(CH2-CH-CH3) 3 I I I OH OH OH y sus mezclas. Se prefieren, en particular, las aminas terciarias. Los correspondientes colorantes son adecuados, en particular, para teñir materiales que contienen celulosa, preferiblemente papel, algodón y viscosa, y para la impresión por chorro de tinta. Los siguientes ejemplos ilustran aun mas detalles para el procedimiento de esta invención. La invención, que esta expuesta en la descripción que antecede, no esta limitada ni en espíritu ni en alcance por estos ejemplos. Los expertos en la técnica entenderán fácilmente que se pueden utilizar variaciones conocidas de las condiciones y procedimientos de los siguientes procedimientos preparativos para preparar estos compuestos. A menos que se indique algo diferente, todas las temperaturas son grados Celsius y todos los porcentajes son porcentajes en peso.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Se hace reaccionar 1,00 equivalente molar de acido deshidrotiotoluidmico con 0,99 equivalentes molares de nitrito de sodio y 1,65 equivalentes molares de acido clorhídrico para formar el ion diazonio (I) (Y = Cl") . Se someten 72 kg de la anterior suspensión de síntesis (pH 1,2, contenido en sodio 2.800 ppm, contenido en ion diazonio 0,13 moles/kg) a ultrafíltracion de flujo a través a 18°C. Con este fin, se emplea una membrana poli-merica (polihidantoma sobre un soporte de sulfuro de polifenileno) en forma de una membrana tubular de W , del tipo descrito, por ejemplo, en la Patente EE.UU. 5.565.102. El modulo empleado tiene un área superficial total de membrana de 0,9 m2 y una longitud de 1,2 m.

Desalinización/concentración Comenzando con una presión de entrada del módulo de 10 bares, se retiran inicialmente 42 kg de permeado antes de llevar a cabo la diafiltración eliminando 180 kg de permeado y añadiendo continuamente 180 kg de agua completamente desmineralizada. Con este fin, se aumenta la presión de entrada del módulo a 20 bares. Se lleva a cabo la concentración final eliminando 16 kg de permeado. La densidad de flujo del permeado es inicialmente de aproximadamente 230 kg/ (m2h) y es aún de aproximadamente 110 kg/ (m2h) en la etapa de concentración final . El retenido tiene un contenido en sodio de 90 ppm y un contenido en ion diazonio de 0,66 moles/kg.

Reacción de acoplamiento La suspensión de diazonio resultante, que tiene un bajo contenido en sodio, reacciona con 0,96 equivalentes molares de ácido barbitúrico, 0,17 equivalentes molares de LiOH y 0,79 equivalentes molares de trietanolamina para formar el colorante deseado de fórmula (III) donde M es Li o HN (CH2CH2OH) 3. Después de la estandarización (diluyendo con agua completamente desmineralizada al contenido especificado de colorante y añadiendo los conservantes necesarios), se obtiene una formulación líquida altamente concentrada que es estable en almacenamiento.

Ejemplo 2 Se puede usar también alternativamente una membrana cerámica de microfiltración para el tratamiento de la suspensión de iones diazonio (I) : Se operó una membrana capilar de Membralox (en donde se usa Zr02 como capa separadora activa) con un tamaño de poro de 0,05 µm (profundidad del canal: 6 mm, área superficial de la membrana: 0,9 m2) a una presión de entrada del módulo de 2 bares y una temperatura de 45°C. Tras la concentración inicial al 60% del volumen de partida (aproximadamente 950 L) , se substituye el volumen total 5,2 veces con agua completamente desmineralizada hasta que la conductividad de la suspensión alcanza un valor de 500 µS/cm. El contenido en sodio en el retenido es de 35 ppm. La densidad media de flujo del permeado es 185 L/ (m2h) . La suspensión de diazonio resultante, que tiene un bajo contenido en sodio, reacciona con ácido cianiminobarbitúrico y trietanolamina para formar el colorante amarillo de fórmula (IV) donde M es Li, HN (CH2CH20H) 3. Después de la estandarización (ajustando la suspensión al contenido en colorante especificado y añadiendo los conservantes necesarios), 'se obtiene una formulación líquida altamente concentrada, la cual es estable en almacenamiento .

Claims

Reivindicaciones

1. Un procedimiento para desalar suspensiones acuosas que contienen un compuesto de diazonio orgánico y electrolitos que contienen iones sodio, consistente en pasar dicha suspensión acuosa a través de una membrana semipermeable .

2. Un procedimiento según la Reivindicación 1, donde la membrana semipermeable es una membrana de microfiltración o ultrafiltración.

3. Un procedimiento según la Reivindicación 1, donde el procedimiento de membrana es llevado a cabo por medio de la así llamada filtración de flujo a través.

4. Un procedimiento según la Reivindicación 1, donde los compuestos de diazonio orgánicos son compuestos de las fórmulas (I) y (II) : D : n ) donde Y representa un anión, o una betaína de los mismos.

5. Un procedimiento según la Reivindicación 1, donde la desalinización de la suspensión es llevada a cabo a un valor de pH de 0,5 a 5.

6. Un procedimiento según la Reivindicación 1, donde la desalinización de la suspensión es llevada a cabo a una temperatura de 5 a 70 C.

7. Un método para preparar un compuesto azo, consistente en acoplar un compuesto de diazonio orgánico desalado obtenido según el procedimiento de la Reivindicación 1 con un compuesto acoplante.

8. Un método según la Reivindicación 7, donde la reacción de acoplamiento es llevada a cabo en presencia de una o más bases orgánicas libres de iones sodio.

9. Un método según la Reivindicación 7, donde el compuesto acoplante es ácido barbitúrico o un derivado del mismo, ácido acetoacético o una amida del mismo, ácido salicílico o un derivado del mismo, o un derivado del ácido naftalensulfónico.

10. Un método de tinción consistente en teñir un material que contiene celulosa con un compuesto azo preparado según la Reivindicación 7.

11. Un método para la impresión con chorro de tinta, consistente en aplicar un compuesto azo preparado según la Reivindicación 7 a un substrato con un aparato de chorro de tinta.