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TW202438603A - 新穎類型分散偶氮染料、其製備方法及其用途 - Google Patents

新穎類型分散偶氮染料、其製備方法及其用途 Download PDF

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TW202438603A
TW202438603A TW113105228A TW113105228A TW202438603A TW 202438603 A TW202438603 A TW 202438603A TW 113105228 A TW113105228 A TW 113105228A TW 113105228 A TW113105228 A TW 113105228A TW 202438603 A TW202438603 A TW 202438603A
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Taiwan
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disperse red
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dye
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ethyl
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TW113105228A
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English (en)
Inventor
洛夫 彼得曼
爾斯 勞克
席孟 菲斯特
派崔克 諾瓦克
凱文 穆耳
羅密歐 德瑞爾
安東 安德烈奧利
卡婭 多蘿塔 斯特科夫斯卡
Original Assignee
瑞士商亞克羅馬（瑞士）有限公司
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Abstract

本發明係關於式（1）之偶氮染料

Description

新穎類型分散偶氮染料、其製備方法及其用途
本發明係關於基於BON酸（2-羥基萘-3-甲酸）或BON酸衍生物作為偶合組分之偶氮分散染料，以及包含該等偶氮染料之染料混合物。本發明進一步關於一種製造此等偶氮染料之方法、此等偶氮染料用於染色或印刷半合成及合成疏水性纖維材料、尤其紡織材料之用途，以及藉由該染料混合物之該等偶氮染料染色或印刷之半合成或合成疏水性纖維材料。
基於BON酸作為偶合組分之偶氮染料為眾人所知多年。該等染料被考慮用於各種染色應用。一些BON酸單偶氮染料之鹽，諸如銅或鋇鹽，被用作色澱，例如顏料紅64。
迄今為止，有關用BON酸偶氮染料對合成紡織材料著色的描述很少。相關技術文獻追溯至1960年代及1970年代。使用呈自由酸形式或者呈鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽形式之BON酸偶氮染料的紡織應用侷限於如例如US 3 758 270中所描述之聚丙烯纖維著色。然而，此等嘗試的結果不是很成功。
一些用於聚酯纖維染色的基於BON酸之偶氮染料已有描述。然而，在此情況下，BON酸偶合組分係如例如DE 2 612 964及DE 2 643 801中所描述作為醯胺使用。該等文獻幾乎未提及使用呈自由酸形式之BON酸偶氮染料對聚酯纖維進行染色。
在一種情況下，F. Urseanu等人之Revista de Chimie, 36 (6), 450-495 (1985)描述一種藉由使4-胺基苯甲醯苯胺在BON酸上偶合而合成之單偶氮染料，其在聚酯基板上具有不良堆積，因此其不適用於實際應用。
出人意料地，現已發現根據技術方案1之新穎偶氮染料，尤其基於作為偶合化合物之BON酸（或BON酸衍生物）及式（2）之重氮化合物的式（1）之偶氮染料在耐光性及耐洗性方面顯示極好的結果。
特定言之，本發明係關於
式（1）之偶氮染料 （1） 其中R 1表示氫、鹵素、硝基、氰基或C 1-C 4烷氧基，較佳為氫、溴或甲氧基， 其中D表示下式之基團 （2） 其中n表示1與6之間的數值， 其中R 2表示未經取代或經一或多個C 1-C 12烷氧基、C 1-C 12烷基羰基、C 7-C 25芳基、C 7-C 25芳基羰基、羥基、胺基、氰基或鹵素原子取代之C 1-C 12烷基鏈，或其表示可經C 1-C 12烷基取代且可間雜基團-O-、-S-、-NR 2-、-COO-或-OOC-一或多次的芳基，該等C 1-C 12烷基經未經取代或經一或多個C 1-C 12烷氧基、C 1-C 12烷基羰基、C 7-C 25芳基羰基、羥基、胺基、氰基或鹵素原子取代，且 其中X表示氫；鹵素，較佳溴或氯；硝基；C 1-C 6烷基，較佳甲基；或三氟甲基。
較佳地，R 1表示氫、溴或甲氧基。
較佳地，X表示氫、甲基、氯或三氟甲基。
較佳地，n表示1與4之間的數值。
較佳地，n表示1、2、3或4，更佳為1、2或3，且尤其為1或2。
較佳地，R 2表示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正戊基、正己基、2-甲氧基-乙基、2-乙氧基-乙基、2-(正丙氧基)-乙基、2-(正丁氧基)-乙基、2-乙氧基-異丙基、2-(2-甲氧基乙氧基)乙基、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基、苯甲基、2-苯基乙基、甲氧基-羰基-甲基、乙氧基-羰基-甲基。
本發明亦關於一種用於製備由式（1）表示之偶氮染料（特定言之，如上文所定義）之方法，其包含根據常用程序使胺化合物D-NH2重氮化，且隨後使經重氮化之胺化合物與下式之BON-酸（2-羥基萘3-羧酸）偶合組分進行偶合反應： （3） 其中R 1如上文所定義且較佳情況如上。
如上文關於式（1）之偶氮染料所闡述之所有定義及較佳具體實例類似於本發明所描述之方法應用。
胺化合物D-NH 2之重氮化以本身已知之方式進行，例如在酸性，例如含鹽酸或含硫酸之水性介質中用亞硝酸鈉進行。然而，重氮化亦可使用其他重氮化劑，例如亞硝基硫酸進行。在重氮化期間，在反應介質中可能存在額外的酸，例如磷酸、硫酸、乙酸、丙酸或鹽酸或此類酸之混合物，例如丙酸與乙酸之混合物。重氮化宜在-10℃至30℃、例如-10℃至室溫、尤其-5℃至10℃之溫度下進行。
經重氮化之胺化合物D-NH 2與式（3）之BON-酸偶合組分的偶合反應同樣以已知方式實現，例如在酸性、中性或鹼性水性介質或水性有機介質中，宜在0℃至30℃，尤其低於20℃之溫度下實現。
式（3）之BON-酸偶合組分為已知的或可以本身已知的方式製備，如例如US 1 503 984、US 1 947 819及DE 561 425中所描述。
本發明亦關於藉由前述方法獲得之偶氮染料。
尤其如上所定義之式（1）染料可有利地與其他染料摻合使用以製備混合色度，例如紅色色度。
因此，本發明進一步關於染料混合物，其中式（1）染料與至少另一種選自由以下組成之群的染料摻合使用：C.I.分散紅（C.I. Disperse Red）050、C.I.分散紅060、C.I.分散紅072、C.I.分散紅082、C.I.分散紅86:1、C.I.分散紅167、C.I.分散紅277、C.I.分散紅279、C.I.分散紅302、C.I.分散紅302:1、C.I.分散紅342、C.I.分散紅349、C.I.分散紅356、C.I.分散紅362、C.I.分散紅376、C.I.分散紅377、C.I.分散紅378、C.I.分散紅380、C.I.分散紅383、C.I.分散紅385及/或下式之染料
染料混合物中個別染料之量可在廣泛範圍內變化。
根據本發明之染料及染料混合物可用於半合成且尤其合成疏水性纖維材料、更尤其紡織材料的染色或印刷。由含有此類半合成及/或合成疏水性纖維材料的摻合物構成的紡織材料同樣可使用根據本發明之染料或染料混合物染色或印刷。
染料混合物中個別染料之量可在廣泛範圍內變化。根據本發明方法獲得之染料的突出之處在於均勻的著色色度，具有極佳的使用堅牢度特性，尤其諸如良好的耐光堅牢度、耐熱定型堅牢度、耐褶堅牢度、耐氯堅牢度及耐濕堅牢度，例如耐水堅牢度、耐汗漬堅牢度及耐洗堅牢度；成品染料之特徵進一步為極佳的耐摩擦堅牢度。應特別強調染色良好的整體堅牢度特性及其出色的亮度。
所考慮之半合成纖維材料尤其為21/2-乙酸纖維素及三乙酸纖維素。
合成疏水性纖維材料尤其由以下組成：線性芳族聚酯，例如對苯二甲酸與二元醇、尤其乙二醇之聚酯，或對苯二甲酸與1,4-雙(羥基甲基)環己烷之縮合產物；聚碳酸酯，例如α,α-二甲基-4,4-二羥基-二苯基甲烷及光氣之聚碳酸酯；及基於聚氯乙烯或基於聚醯胺之纖維。
根據本發明之染料及染料混合物於纖維材料之應用已根據已知染色方法實現。舉例而言，在慣用陰離子或非離子分散劑及視情況選用之慣用潤脹劑（載劑）存在下，在80至140℃之溫度下，聚酯纖維材料於排氣製程中自水性分散液染色。21/2-乙酸纖維素較佳在65℃至85℃之溫度下染色，且三乙酸纖維素在65℃至115℃之溫度下染色。
根據本發明之染料及染料混合物不會使同時存在於染浴中之羊毛及棉著色，或使此類材料僅稍微著色（極好防染），以使得其亦可令人滿意地用於聚酯/羊毛及聚酯/纖維素纖維混紡織物之染色。
根據本發明之染料及染料混合物適於在排氣製程中根據熱熔製程進行染色且適於印刷製程。在此類製程中，該等纖維材料可呈多種加工形式，例如呈纖維、紗或非編織、編織或針織織物形式。
在使用前宜將根據本發明之染料及染料混合物轉化為染料製品。出於此目的，研磨染料，以使其粒度平均為0.1至10微米。研磨可在分散劑存在下進行。舉例而言，乾燥染料連同分散劑一起研磨，或連同分散劑一起揉合成糊狀物形式，且隨後在真空中或藉由霧化乾燥。添加水之後，所得製劑可用於製備印刷糊及染浴。
對於印刷，可使用慣用增稠劑，例如經改質或未經改質之天然產物，例如海藻酸鹽、英國膠（British gum）、阿拉伯膠、結晶膠、刺槐豆粉、黃蓍膠、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、澱粉；或合成產物，例如聚丙烯醯胺、聚丙烯酸或其共聚物或聚乙烯醇。
根據本發明之染料及染料混合物亦適合作為用於記錄系統之著色劑。此類記錄系統為例如用於紙或紡織品印刷之市售噴墨列印機，或諸如鋼筆或圓珠筆之書寫工具，且尤其為噴墨列印機。出於彼目的，將根據本發明之染料首次變為適合用於記錄系統之形式。適合形式為例如水性墨水，其包含作為著色劑之根據本發明之染料。可以慣用方式，藉由將個別組分，必要時與適合分散劑組合，混合在所需量之水中來製備墨水。
根據本發明之染料及染料混合物給予該等材料、尤其聚酯材料均勻的著色色澤，具有極佳的使用堅牢度特性，尤其諸如良好的耐光堅牢度、耐熱定型堅牢度、耐褶堅牢度、耐氯堅牢度及耐濕堅牢度，例如耐水堅牢度、耐汗漬堅牢度及耐洗堅牢度；成品染料之特徵進一步為極佳的耐摩擦堅牢度。應特別強調染色良好的整體堅牢度特性及其出色的亮度。
此外，根據本發明之染料及染料混合物亦非常適合於自超臨界CO 2染色疏水性纖維材料。
本發明係關於根據本發明之染料及染料混合物之上述用途以及一種用於半合成或合成疏水性纖維材料、尤其合成疏水性纖維材料且更尤其紡織材料之染色或印刷的方法，在該方法中將根據本發明之染料施加至該等材料或併入其中。該等疏水纖維材料較佳為紡織聚酯材料。
在噴墨印刷方法之情況下，將個別的墨水液滴自噴嘴以受控制之方式噴射至基質上。用於彼目的之方法主要為連續噴墨方法及按需滴墨方法。在連續噴墨方法之情況下，液滴連續地產生，印刷操作所不需之液滴被排至容器中且回收。在按需滴墨方法之情況下，另一方面，液滴視需要產生且用於印刷；亦即，液滴僅在需要用於印刷操作時產生。舉例而言，藉助於壓電噴墨頭或藉由熱能（噴泡），可實現液滴之產生。優先考慮藉助於壓電噴墨頭之印刷及根據連續噴墨方法之印刷。
本發明亦關於藉由該等方法染色或印刷之疏水性纖維材料，較佳為聚酯紡織材料。
此外，根據本發明之染料適合於現代複製方法，例如熱轉印。
因此，本發明之另一態樣為如上文所定義之式（1）染料或如上文所定義之染料混合物在染色或印刷半合成或合成疏水性纖維材料且尤其合成疏水性纖維材料、更尤其紡織聚酯材料中之用途，且本發明之另一態樣為藉由如上文所定義之式（1）染料或藉由如上所定義之染料混合物染色或印刷的半合成或合成疏水性纖維材料、尤其紡織聚酯材料。
以下實施例用來說明本發明。除非另外指明，否則其中之份為重量份，且百分比為重量百分比。溫度以攝氏度給出。重量份與體積份之間的關係與公克與立方公分之間的關係相同。 實施例I.製備實施例 I.1前驅體之合成： I.1.1用於染料（100）之重氮化組分之合成
用於染料（100）之重氮化組分之合成係以4-苯基丁酸開始，可藉由如J.Cai等人, Bioorg.Med.Chem. 23(2015) S.657-667或WO2019202607中所描述的弗瑞德-凱拉夫特醯化（Friedel-Crafts Acylation），且接著進行如L.M. Elmore J.Am.Chem.Soc. 1936, 58, 8, S.1438-1442中所描述的克萊門森還原（Clemensen Reduction）獲得。
在第一步中，對4-苯基丁酸進行硝化。
將50.0 g之4-苯基丁酸放入75.0 g之去離子水中。冷卻至0℃後，逐滴添加485.0 g硫酸（95%），接著在0-12℃下逐滴添加33.0 g硝酸（65%）。之後，添加170.0 g水，同時溫度上升至32℃。再添加200 g水之後，使反應物質在寒冷條件下攪拌隔夜。將沉澱之晶體濾出且用水洗滌成中性。鄰位異構體之純化-移除係藉由管柱過濾（甲苯/乙醇2:1）進行。產量：40.2 g（淡黃色固體）4-(4-硝基苯基)丁酸。
1H-NMR (CDCl3, 400 MHz): δ = 8.18, 7.38 (AA'BB', 4H, 芳族H), 2.82 (t, 2H, CH2), 2.44 (t, 2H, CH2), 2.03 (m, 2H, CH2)。 第二步包含將4-(4-硝基苯基)丁酸還原成4-(4-硝基苯基)丁酸。
將50.70 g之4-(4-硝基苯基)丁酸添加至500 mL甲醇中，接著添加4.10 g碳酸氫鈉及2.55 g鈀（5%載於木炭上）。經2小時之時程添加15.7公升氫氣（1巴壓力）。在反應結束之後，將反應混合物濾除催化劑且真空蒸發濾液。產量：43.35 g（99.8%）深灰色固體。
1H-NMR (DMSO-d 6, 400 MHz): δ = 6.82, 6.49 (AA'BB', 4H, 芳族H), 4.88 (寬單峰, 2H, NH 2), 2.40 (t, 2H, CH 2), 2.17 (t, 2H, CH 2), 1.71 (m, 2H, CH 2)。
第三步描述4-(4-硝基苯基)丁酸酯化成4-(4-胺基苯基)丁酸乙酯。
將2.5 g之4-(4-胺基苯基)丁酸添加至25.0 g乙醇中，之後添加4.5 g硫酸（95%），同時溫度上升至40℃。在反應完成之後，將反應混合物添加至200 g水中；形成棕色透明溶液。用10 g碳酸氫鈉中和溶液。最後，用60 g甲苯萃取所得乳化液（emulsion）3次。將合併之有機相經硫酸鈉脫水且自殘餘物過濾。在蒸發溶劑之後，獲得2.8 g之深色油狀物。
1H-NMR (CDCl 3, 400 MHz): δ = 6.92, 6.62 (AA'BB', 4H, 芳族H), 4.05 (2H, 乙基-CH 2), 2.48 (t, 2H, CH 2), 2.22 (t, 2H, CH 2), 1.81 (m, 2H, CH 2), 1.18 (t, 3H, 乙基-CH 3)。 I.1.2染料（100）之合成 1. 重氮化
將1.3 g之4-(4-胺基苯基)丁酸乙酯添加至11.0 g乙酸（80%）中。隨後，添加7.5 g乙醇及3.0 g水。使用冰浴將溶液冷卻至0℃。在達到此溫度之後，添加0.9 g之鹽酸（32%）及0.7 g之亞硝酸鈉，且溫度上升至5℃。在0℃下再攪拌兩小時之後，完成重氮化。 2. 偶合反應
將1.2 g之Bon酸放入100.0 g之去離子水中。接著添加4.0 g之NaOH（25%）且使用冰浴將混合物冷卻至4℃。在達到此溫度之後，在4-12℃下逐滴添加重氮化溶液，同時藉由添加19.6 g之NaOH（25%）使pH值保持在6與10之間。隨後，移除冰浴，且添加50.0 g水。使反應混合物在室溫下攪拌隔夜。次日將混合物抽濾，且用300 g水洗滌濾餅。將經中和之濾餅於350 g水中的混合物在燒杯中攪拌15分鐘，且隨後用4.0 g之32% HCl酸化（pH=1）。最後，再次抽濾紅色濃稠懸浮液。將濾餅用400 g水洗滌直至濾液為中性。在真空中乾燥產物，產量：2.4 g紅色固體。
1H-NMR (DMSO-d 3, 400 MHz): δ = 16.23 (s, 1H, COOH), 13.49 (s, 1H, OH), 8.67 (s, 1H, 萘H) 8.52, 7.99, 7.74, 7.53 (ABCD, 4H, 萘H), 7.87, 7.40 (AA'BB', 4H, 芳族H), 4.07 (2H, 乙基-CH 2), 2.68 (t, 2H, CH 2), 2.33 (t, 2H, CH 2), 1.87 (m, 2H, CH 2), 1.19 (t, 3H, 乙基-CH 3)。
以下表1及表2中所列之式（101）至（129）染料可類似於上述方法來製備。 II.應用實施例 應用實施例1：
1重量份根據製備實施例100之式（100）染料連同四份市售分散劑及15份水一起研磨。
使用此調配物，在135℃下藉由高溫排氣製程，在編織聚酯上產生1%染色（基於染料及基板）。
測試結果：染色之耐光堅牢度極好，以及AATCC 61及ISO 105測試中之結果同樣好。染料之積色特性極佳。 應用實施例101至135：
藉由使用製備實施例101至135之其他染料代替根據製備實施例100之式（100）染料來重複應用實施例1。
染料之積色特性極佳，且染色展現良好的耐光堅牢度及在AATCC 61及ISO 105測試中極佳的結果。 表1：製劑實施例101至129
化學結構 色度 λ max （ nm ）
100 猩紅色 504
101 紅棕色 508
102 猩紅色 504
103 鮮紅色 504
104 鮮紅色 494
105 鮮紅色 508
106 鮮紅色 500
107 猩紅色 502
108 鮮紅色 514
109 猩紅色 510
110 猩紅色 508
111 猩紅色 506
112 鮮紅色 516
113 鮮紅色 516
114 鮮紅色 514
115 猩紅色 502
116 鮮紅色 498
117 猩紅色 504
118 猩紅色 504
119 鮮紅色 512
121 鮮紅色 512
122 鮮紅色 488
123 猩紅色 500
124 猩紅色 504
125 猩紅色 492
126 猩紅色 510
127 猩紅色 514
128 猩紅色 492
129 猩紅色 496
130 猩紅色 506
131 猩紅色 506
132 猩紅色 494
133 猩紅色 496
134 猩紅色 490
135 猩紅色 500
無
無

Claims (7)

  1. 一種式（1）之偶氮染料 （1） 其中R 1表示氫、鹵素、硝基、氰基或C 1-C 4烷氧基，較佳為氫、溴或甲氧基， 其中D表示下式之基團 （2） 其中n表示1與6之間的數值， 其中R 2表示未經取代或經一或多個C 1-C 12烷氧基、C 1-C 12烷基羰基、C 7-C 25芳基、C 7-C 25芳基羰基、羥基、胺基、氰基或鹵素原子取代之C 1-C 12烷基鏈，或其表示可經C 1-C 12烷基取代且可間雜基團-O-、-S-、-NR 2-、-COO-或-OOC-一或多次的芳基，該等C 1-C 12烷基未經取代或經一或多個C 1-C 12烷氧基、C 1-C 12烷基羰基、C 7-C 25芳基羰基、羥基、胺基、氰基或鹵素原子取代，且 其中X表示氫；鹵素，較佳溴或氯；硝基；C 1-C 6烷基，較佳甲基，或三氟甲基。
  2. 如請求項1之式（1）之偶氮染料，其中n表示1與4之間的數值。
  3. 如前述請求項中任一項之式（1）之偶氮染料，其中R 2表示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正戊基、正己基、2-甲氧基-乙基、2-乙氧基-乙基、2-(正丙氧基)-乙基、2-(正丁氧基)-乙基、2-乙氧基-異丙基、2-(2-甲氧基乙氧基)乙基、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基、苯甲基、2-苯基乙基、甲氧基-羰基-甲基、乙氧基-羰基-甲基。
  4. 一種用於製備由式（1）表示之偶氮染料之方法，其包含根據常用程序使胺化合物D-NH 2重氮化，且隨後使經重氮化之胺化合物與式（3）之BON-酸（2-羥基萘-3-甲酸）偶合組分偶合 （3） 其中R 1如上文所定義且較佳情況如上。
  5. 一種染料混合物，其中如請求項1至4中任一項之式（1）之染料係與至少另一種選自由以下組成之群的染料摻合使用：C.I.分散紅（C.I. Disperse Red）050、C.I.分散紅060、C.I.分散紅072、C.I.分散紅082、C.I.分散紅86:1、C.I.分散紅167、C.I.分散紅277、C.I.分散紅279、C.I.分散紅302、C.I.分散紅302:1、C.I.分散紅342、C.I.分散紅349、C.I.分散紅356、C.I.分散紅362、C.I.分散紅376、C.I.分散紅377、C.I.分散紅378、C.I.分散紅380、C.I.分散紅383、C.I.分散紅385及/或下式之染料 。
  6. 一種如請求項1至4中任一項之偶氮染料或如請求項5之染料混合物的用途，其用於對半合成或合成疏水性纖維材料且尤其合成疏水性纖維材料，更尤其紡織聚酯材料進行染色或印刷。
  7. 一種半合成或合成疏水性纖維材料，尤其紡織聚酯材料，其藉由如請求項1至4中任一項之偶氮染料或藉由如請求項5之染料混合物染色或印刷。
TW113105228A 2023-02-17 2024-02-15 新穎類型分散偶氮染料、其製備方法及其用途 TW202438603A (zh)

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EP23157311.4 2023-02-17

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