Скачиваний:
165
Добавлен:
08.01.2014
Размер:
629.82 Кб
Скачать

5. Арилметановые красители

11(5)

промежуточного продукта для синтеза красителя Кислотный ярко-синий (нуклеофильное замещение 4-SO3H на остаток п-фенетидина), который содержит две сульфогруппы и поэтому дает окраски на шерсти более устойчивые к мокрым обработкам.

5.2.2.2. Триаминотриарилметановые красители

Простейший триаминоарилметановый красителями Парарозанилин и его гомологи являются соединениями красного и фиолетового цвета.

R2N

 

 

+

Парарозанилин

R= H, Y= H

 

 

 

NR2

R = H, Y= H, CH3

NH2

Y

C

Y

Фуксин

Фуксин новый

R = H, Y= CH3

 

 

 

 

An-

 

 

 

 

Основный фиолетовый К

R = CH3, H, Y= H

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

NR2

 

Основный фиолетовый С

R = C2H5, Y= H

 

Эти основные красители получают по схемам бензальдегидного и формальдегидного метода, а также с использованием фосгена.

Все эти красители близки по свойствам, окрашивают шерсть и шелк в яркие и красивые цвета, но окраски не отличаются светостойкостью и устойчивостью к внешним воздействиям.

Поэтому они используются в основном для крашения бумаги, кожи, приготовления чернил, спиртовых лаков, копировальной бумаги и фаналевых лаков для полиграфии.

Благодаря отчетливым цветовым переходам при изменении рН среды некоторые триаминотриарилметановые красители применяются в качестве индикаторов в ацидометрии.

Для получения красителей более глубокого цвета и повышения прочностных показателей к мокрым обработкам в аминогруппы вводят вместо алкильных арильные остатки.

Так практически важный краситель Кислотный ярко-синий образуется в результате нуклеофильного замещения активированной сульфогруппы в красителе Ки-

слотный зеленый для кожи на остаток 4-фенетидина. Замещение проводят нагре-

ванием красителя при 120°С в большом избытке этого амина.

 

 

Et

Et

NH2

 

 

Et

 

Et

 

H2C

N

N+

, 120°C

 

H2C

N

 

N +

 

 

CH2

 

 

 

CH2

NaO

S

 

SO-

OC2H5

NaO

S

 

 

SO-

 

SNAr

 

 

3

 

 

3

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO3Na

Кислотный ярко-синий

HN

OC2H5

 

 

 

 

 

 

Окраски на шерсти, получаемые с помощью Кислотного ярко-синего, обладают умеренной светостойкостью и высокой устойчивостью к мокрым обработкам и солевым растворам.

5. Арилметановые красители

12(5)

5.2.2.3. Гидрокситриарилметановые красители

Простейшими представителями этой подгруппы красителей являются гидроксифуксон (Бензаурин) – соединение оранжево-красного цвета и дигидроксифуксон (Аурин) - соединение золотисто-оранжевого цвета.

HO

O

 

 

Бензаурин – гидроксифуксон

R = H

 

 

Аурин – дигидроксифуксон

R = OH

 

 

Получают сплавлением фенола и щавелевой

 

 

R

кислоты

 

Вследствие слабого кислотного характера гидроксифуксоны не обладают заметным сродством к белковым волокнам и применяются в основном как ацидометрические индикаторы. Например, розоловая кислота (смесь Аурина и его 3-метилзаме- щенного) изменяет цвет от желтого до красного в интервале рН 6,2-8,0.

Практическое значение, как кислотно-протравные красители для шерсти и шел-

ка, имеют хромоксановые красители производные орто-крезотиновой кислоты.

Их получают бензальдегидным способом. Например, Хромовый чисто-голубой для шелка образуется в результате конденсации орто-крезотиновой кислоты и 2,6- дихлорбензальдегида в концентрированной серной кислоте при 20°С с последующим мягким окислением лейкосоединения с помощью NaNO2 на холоду.

CH3

 

CHO

 

96%-H2SO4

HO

CH3

CH3

OH

 

 

NaNO , H+

 

HO

Cl

Cl

 

25°C, 20 ч

 

 

 

 

 

25

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60°C

 

HOOC

+

 

 

 

 

HOOC

CH

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

Cl

 

 

 

 

 

о-крезотиновая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aq

 

 

 

 

CH3

CH3

 

шерсть,

 

CH3

CH3

OOC

в

 

 

 

 

 

 

 

+

,Cr(3+)

 

 

 

HO

 

 

O

H

HO

 

 

O

 

Cr

NH2

о

 

 

 

 

~95°C

 

 

 

 

 

л

HOOC

 

 

COOH

 

 

-OOC

 

 

 

O

O

о

 

 

 

 

 

 

 

к

 

Cl

Cl

 

 

 

 

 

Cl

Cl

O

 

 

+

н

 

 

 

 

 

 

 

 

о

бордо

 

 

 

 

 

 

 

голубой

NH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хромовый чисто-голубой для шелка

Благодаря присутствию НООС-групп Хромовый чисто-голубой для шелка хорошо растворим в воде, обладает высоким сродством к белковым волокнам и коже, равномерно распределяется в волокне. При комплексообразовании прочно сорбируется волокном из-за утраты растворимости (лак) и связывания с функциональными группами волокна через атом Cr, который координируется как с красителем, так и белковой макромолекулой. Поэтому получаемые окраски и отличаются высокой прочностью к мокрым обработкам и светопогоде. Хромирование хромоксановых красителей из группы о-крезотиновой кислоты сопровождается значительным углублением окраски,

5. Арилметановые красители

13(5)

поскольку хелатирующая карбонильная группа входит в сопряженную систему красителя.

Красители более высокого цвета образуются при введении в положение 4" третьего кольца NC2 H5- (синий) или NHPh-группы (фиолетовый).

Фталеиновые красители. К ним относятся гидрокситриарилметановые красители, содержащие в орто-положении к центральному атому карбоксильную или сульфогруппу. Важнейшими представителями являются Фенолфталеин и Феноловый красный.

HO

O

HO

O

 

Интервал изменения

 

Интервал изменения

 

окраски - pH 8,2 - 10,0

 

окраски - pH 6,8 - 8,4

 

COOH

 

SO3Na

 

Фенолфталеин

 

Феноловый красный

Благодаря способности быстро и в узком интервале рН изменять цвет от слабожелтого до пурпурного эти красители широко применяются как индикаторы в ацидо- и алкалиметрии. Однако следует помнить, что в сильно-щелочной среде оба красителя из красной динатриевой соли переходят в бесцветную тринатриевую соль карбинолного соединения.

5.3. Ксантеновые красители

Все практически ценные красители этой группы являются производными 9-фенилксантена, которые имеют в орто-положениии к метановому атому углерода

5

O

4

карбоксильную или сульфогруппу. Таким образом, они

 

3

 

9 CH

2

являются гетероциклическими

аналогами фталеиновых

 

красителей. Атом кислорода

исполняет роль второго

 

1

 

 

X

электронодонорного заместителя в составе разветвлен-

 

 

X = COOH, SO3H

 

 

ной, конкурирующей сопряженной системы.

Поэтому ксантеновые красители по сравнению с собственно арилметановыми красителями имеют более высокий цвет.

5.3.1. Дигидроксиксантеновые красители

Типичный представитель красителей этой подгруппы - Флуоресцеин - получают конденсацией фталевого ангидрида с резорцином (м-дигидроксибензолом) в присутствии ZnCl2 путем постепенного нагревания расплава до 190°С до его загустевания. Краситель образуется в виде бесцветной лактонной формы, которая самопроизвольно переходит в желтую таутомерную хиноидную форму.

 

 

O

ZnCl2

HO

OH HO

OH

HO

OH

,

 

 

 

 

 

2

+

O

100 - 195°C

C

 

 

 

O

-H

O

 

O

-H2O

Резорцин

2

 

 

C

 

 

 

 

Тетрагидроксифталофенон

 

 

 

 

 

 

O

 

 

5. Арилметановые красители

14(5)

HO

O

OH

HO

O

O

 

 

 

 

 

H2O, Na2CO3

-H2O

C

Лактон

 

 

COOH Хиноидная форма

 

O

 

 

 

C

Дигидроксифлуоран

 

 

Флуоресцеин

 

O

 

 

Расплав растворяют в содовом растворе и получают динатриевую соль Флуоресцеина (Уранин). Этот ярко-желтый краситель в водном растворе дает сильную зеленую флуоресценцию, которая заметна даже при разбавлении 1 : 40 000 000.

 

 

 

Br2,[O]NaClO3, HO

Br

Br

NaO

O

O

O

O

 

 

 

спирт, 78°С

 

Br

 

 

 

Br

 

 

 

COONa

 

 

COOH

 

 

Уранин

 

 

Эозин

Бромирование Флуоресцеина в кипящем спирте бромом в присутствии окислителя NaClO3 дает ярко-розовый Эозин (тетрабромфлуоресцеин), имеющий желтую флуоресценцию. Алый Эритрозин (тетрайодфлуоресцеин) получают аналогично

Эти красителя можно использовать как кислотные для крашения шелка и шерсти, но устойчивость получаемых окрасок невелика. Поэтому главные области применения – производство чернил, окрашивание бумаги, косметических товаров и пищевых продуктов, изготовление художественных красок (в виде лаков). Возможно использование как сенсибилизаторов в фотографии.

5.3.2.Диаминоксантеновые красители.

Диаминоксантеновые красители не уступают по яркости оттенков дигидроксантеновым, но превосходят их в устойчивости окрасок. Их получают по аналогичной схеме из мета-аминофенолов.

Родамин С – краситель красного цвета получается из мета-диэтиламинофенола и фталевого ангидрида в три стадии.

Первая стадия - образование производного фталофенона осуществляется сплавлением компонентов при 160°С в течение 4 ч.

Et2N

OH

O 150 - 165°C, Et2N

OH HO

NEt2 ~ 180°C,

сплавление,4 ч

C

100%-H2SO4,

 

+

O

 

 

 

-H2O

O

-H2O

 

 

O

C

Фталофенон

 

 

 

O

Вторая стадия - замыкание ксантенового кольца проводится в присутствии небольшого количества 100%-ой H2SO4 при 180°С, при этом лактонная форма красителя диаминофлуоран образуется в виде фталевокислой соли по аминогруппам. Поэтому в реакции применяют более чем двукратный избыток фталевого ангидрида.

 

 

 

 

 

5. Арилметановые красители

 

15(5)

 

 

 

Et2N

 

+

 

Et2N

 

NEt2

 

 

 

O

 

NHEt2

 

O

100%-H2SO4

C

 

COO

-

10%-NaOH

C OH

 

10%-HCl

 

-H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

COOH

 

COONa

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O Лактон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соль диаминофлуорана

 

 

Карбинол

 

 

 

Et2N

O

+NEt2 Cl

 

Третья стадия - раскрытие лактонного кольца в

 

этом случае не может произойти в результате тауто-

 

 

 

 

 

 

мерного превращения. Его осуществляют обработкой

 

 

 

 

COOH

 

лактона в растворе едкого натра. Образующийся кар-

 

 

 

 

 

 

 

 

Родамин С бинол отделяют и переводят в краситель действием

 

 

 

 

 

 

соляной кислоты при 60°С.

 

 

 

Родамин С окрашивает шерсть, как основный краситель, в яркий синевато-крас- ный цвет, но вследствие низкой основности (наличие карбоксильной группы снижает основные свойства) сродство к белковым субстратам невелико и устойчивость окрасок к мокрым обработкам оказывается низкой. Он применяется для крашения бумаги, кожи, парфюмерных товаров, для приготовления спиртовых лаков и фаналевого светостойкого лака.

Родамин Ж, в отличие от Родамина С имеет большую основность, так как вместо карбоксильной содержит эфирную этоксикарбонильную группу. Его получают по аналогичной схеме: конденсацией 4-метил-3-этиламинофенола с избытком фталевого ангидрида при температуре 160-190°С.

Реакционную смесь выливают в раствор NaOH при 90°С, карбинольное соединение отфильтровывают, высушивают и этерифицируют этилхлоридом в этиловом спирте в автоклаве под давлением 5 ати и температуре около125°С.

EtHN

OH

O

1)

160-190OC,~ 5 ч ;

EtHN

O

NHEt

 

2)

10%-NaOH, 95OC;

 

 

 

Этерификация

 

+

O

3)

Сушка карбинола

H C

C

CH

H3C

 

 

 

 

 

3

 

3

 

O

 

 

 

 

OH

Карбинольное

 

 

 

 

 

 

COONa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

соединение

 

C2H5Cl, C2H5OH,

EtHN

 

 

 

 

 

 

O

NHEt Cl

 

 

 

 

MgO, 125OC, 5 ати

H3C

 

CH3

Родамин Ж

 

 

 

- MgCl2

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

Родамин Ж окрашивает шелк, как основный краситель, давая чисто-красные с яркой флуоресценцией окраски с умеренной прочностью к мокрым обработкам. Используется для приготовления чернил, светостойкого фаналевого лака и в качестве активной среды для лазеров на основе красителей.

Ксантеновые красители с высокой устойчивостью окрасок можно получить, если вместо фталевого ангидрида применять ангидрид гидрокситримеллитовой кислоты.

5. Арилметановые красители

16(5)

Эта разновидность хромоксановых красителей также содержит хелатный центр и при кислотно-протравном крашении образует на волокне высокопрочные хромовые комплексы.

Хромовыйярко-красный4С получают из м-диэтиламинофенола и ангидрида гидрокситримеллитовой кислоты по методике близкой рецептуре получения РодаминаС.

Et2N

 

 

O

1)

Сплавление при 175°C,

Et2N

 

+

OH HOOC

O

2)

Циклизация H2SO4,

O

NEt2

 

+

HO

3)

Раскрытие лактрона

 

 

 

 

O

 

действием NaOH

 

 

COO-

 

 

 

 

 

 

ангидрид гидрокси-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тримеллитовой кислоты

Хромовый ярко-красный 4С HOOC

 

 

 

 

 

 

OH

 

Краситель вступает в комплексообразование на волокне без изменения цвета, образующиеся окраски сохраняют чистоту и яркость Родамина С и мало отличаются от него по оттенку.

Применяя вместо фталевого ангидрида бензальдегид-1,3-дисульфокислоту, получают аналогичные родаминам кислотные красители, к примеру, Сульфородамин С, который на шерсти образует ещё более прочные окраски, чем родамины.

5.4. Акридиновые красители

Красители этой группы являются производными гетероциклической системы

акридина (R = H) или 9-фенилакридина (R = C6H5).

Атом азота в акридиновых красителях исполняет роль второго ЭД-заместителя в составе конкурирующей разветвленной сопряженной системы.

5

 

4

..

+

..

..

+

N

(CH3)2N

N(CH3)2

(CH3)2N

NH

N(CH3)2

 

3

 

C

2

C

Cl

 

C

Cl

9

1

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R = H, Ar

 

зелёный

 

 

оранжевый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому цвет акридиновых красителях по сравнению с арилметановыми красителями повышается от зеленого до оранжевого. Как более сильный электронодонорный заместитель -NH-мостик повышает цвет в большей степени, чем кислород в структурно близких ксантеновых красителях.

Среди производных акридина имеются несколько технически ценных красителя и важные лекарственные препараты противомалярийное средство – Акрихин и мощный антисептик – Риванол.

 

 

 

 

 

 

NH

+

 

 

 

N

Cl

 

NH2

-

CH3O

C

 

 

 

C2H5O

C

H3C

 

 

 

CH

 

COO

 

 

 

 

 

HN CH CH2CH2CH

 

N (C2H5)2

 

NH2

HO

 

 

 

2

 

 

 

 

CH3

Акрихин

 

 

Лактат Риванола

5. Арилметановые красители

17(5)

Основный желтый К получают конденсацией мета-толуилендиамина с формальдегидом при 40-50°С, с последующей гетероциклизацией тетераамино-дитолил- метана в лейкосоединение в присутствии H2SO4 при 150°С под давлением и окислением лейкосоединения воздухом в разбавленной кислоте среде на холоду.

H N

NH

 

H2C O

H2N

H2N NH2

NH2

 

H2SO4

2

H2O, H+(H2SO4)

p, 150°C

2

 

45-50°C

 

 

 

 

 

 

H C

 

 

 

 

H3C

CH2

CH3

 

- NH

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

H2N

NH

NH2

O , 2%-HCl

H2N

NH

+

Cl

NH2

 

 

 

2

 

 

 

 

H3C

CH2

CH3

 

H3C

CH

CH3

 

 

Лейкосоединение

 

Основный желтый К

 

Этот краситель ограниченно используется вместо неустойчивого к гидролизу Аурамина для крашения шелка, кожи, бумаги и дерева в желтый цвет.

Линейные хинакридоны. Производные транс-хинакридин диона-7,14 явля-

ются важной подгруппой акридиновых красителей. Она представлена двумя ценными пигментами пурпурного цвета, которые близки по прочностным показателям фталоцианиновым пигментам.

Взависимости от доступности исходного сырья предложены два способа получения хинакридона.

Впервом способе в качестве исходного вещества используют дибутиловый эфир

янтарной кислоты. Сначала дибутилсукцинат подвергают сложноэфирной конденсации в присутствии бутилата натрия при температуре 120°С. Реакцию проводят в даутерме (высококипящем органическом растворителе) и атмосфере азота. Продукт реак-

ции подкисляют и получают дибутиловый эфир 2,5-дигидрокси-3,6-дигдротерефтале-

вой кислоты.

 

 

 

 

CH2

 

2 BuONa,

H

H

 

 

 

 

H 3

H

 

 

 

 

 

 

 

даутерм, N2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BuOOC CH

2

C OBu

 

~ 120°C

BuOOC

 

ONa H2SO4

BuOOC

 

2

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2COOBu - 2 H2O

NaO H

 

COOBu

HO

 

H COOBu

BuO

 

C

 

H

H

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

производное

 

 

 

 

 

Дибутилсукцинат

 

 

 

 

 

дигидротерефталевой кислоты

Эфир араминируют нагреванием с анилином в присутствии его гидрохлорида.

Образующийся дибутиловый эфир 2,5-ди(фениламино)-3,6-дигидротерефталевой ки-

слоты подвергают термической циклизации и наконец дигидрохинакридон окисляют в этиленгликоле м-нитробензолсульфонатом натрия в хинакридиндион-7,14.

C6H5NH2, HCl,

O H

H

даутерм, N2,

O H H

 

[O]

110°C, N2

BuO C

NH

~250°C

C

 

NH

C OBu

 

 

- 2 H2O

HN

- 2 BuOH

NH

 

C

 

H O

 

 

 

H

 

H

 

 

 

 

 

H

O

 

Дигидрохинакридон

 

5. Арилметановые красители

18(5)

[O], м-NO2C6H5SO3Na,

O

6 5NH

4

 

 

C7

транс-хинакридиндион-7,14

 

этиленгликоль, 100°C

 

 

3

 

- H2O

NH

14 C

2

красная кристаллическая α-модификация

1

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

По другому способу хинакридон получают из пара-ксилола, который хлорируют в ядро в присутствии FeCl3, отделяют 2,3-дихлор-изомер в процессе перекристаллизации смеси изомеров из пропанола, и 2,5-дихлор-п-ксилол окисляют воздухом в уксусной кислоте в присутствии катализатора жидкофазного окисления соли Со(3+) с добавкой NaBr.

 

 

 

Cl

 

 

 

O2, Co3+, NaBr,

Cl

H3C

Cl ,FeCl

3

H3C 4

 

3

Cl

H3C

Cl

CH3COOH HOOC 4

 

 

2

 

 

 

2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

1 COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

1

CH3

Cl

CH3

 

 

п-ксилол

 

 

 

 

 

2,5-дихлор-п-ксилол 2,5-дихлортерефталевая кислота

Образовавшуюся 2,5-дихлортерефталевую кислоту араминируют анилином и 2,5-ди(фениламино)-терефталевую кислоту подвергают термической циклодегидратации, превращая в хинакридон.

C6H5NH2

 

 

250°C

O

 

HOOC

NH

C

NH

 

 

 

 

 

NH

COOH

- 2 H2O

NH

C

 

 

 

 

 

O

транс-хинакридиндион-7,14

Хинакридон образуется в реакции в красной кристаллической α-модификации, для которой характерен тусклый оттенок, повышенная растворимость в органических растворителях и плохая красящая способность. Для того чтобы получить пигмент с нужными свойствами, необходимо изменить кристаллическую структуру его частиц.

Поэтому α-форму подвергают специальной механохимической обработке в вибромельнице, чтобы произвести необходимое полиморфное превращение.

Пигмент розовый хинакридоновый С (γ-модификация) образуется при дис-

пергировании препарата в диметилформамиде (ДМФА) в присутствии NaCl.

Пигмент фиолетовый хинакридоновый (β-модификация) образуется при дис-

пергировании в ксилоле или о-дихлорбензоле в присутствии NaCl.

Оба пигмента применяются для изготовления автомобильных эмалей, печати по тканям, окрашивания поливинилхлорида, изготовления типографских красок.

05_Arylmethanes (05).doc ; 15.01.2006

Соседние файлы в папке Лекции - Желтов - 2006