Результат интеллектуальной деятельности: 8-АМИНО-5-[[(4-АМИНО-5-СУЛЬФО-1-НАФТИЛЕНИЛ)ИМИНО]-2,3-ДИГИДРО-2-ФЕНИЛ-1Н-ИНДЕН-1-ИЛИДЕН]АМИНО]-1-НАФТИЛЕНСУЛЬФОКИСЛОТА, ОБЛАДАЮЩАЯ СВОЙСТВОМ КИСЛОТНОГО КРАСИТЕЛЯ ДЛЯ ШЕЛКА, ШЕРСТИ И КАПРОНА

Изобретение относится к химической промышленности, а именно, к соединениям, которые могут быть использованы в качестве кислотных красителей для шелка, шерсти, капрона.

Известно соединение [Березина Г.Р., Воробьев Ю.Г. Синтез и свойства макрогетероциклических соединений с фрагментами замещенных бензидина / Журнал общей химии, 2006. Т. 76, вып. 8, с. 1369-1374].

Однако оно не обладает свойством красителя.

Известны также соединения, являющиеся структурными аналогами заявляемого соединения [Березина Г.Р., Фомина И.С. Синтез макроциклических соединений на основе индандиона-1,3 / Международный научно-исследовательский журнал, г. Екатеринбург, 2013. Ч. I. №10 (17), с. 34-36].

Однако они не обладают красящими свойствами и поэтому не могут быть использованы при крашении в растворах, но могут быть использованы для синтеза макроциклических соединений, не обладающих свойством кислотного красителя.

Известны азакрасители [Бородкин В.Ф. Химия красителей. - М.: Химия, 1981. С. 95, 97], которые окрашивают белковые волокна, но не окрашивают капрон, например:

За прототип принимаем активные медьсодержащие винилсульфоновые красители [Патент РФ 2068431. МПК С09В 62/51. Подача заявки: 1992-05-19. Публикация: 27.10.1996], окрашивают шерсть, шелк, целлюлозные, натуральные и синтетические полиамидные волокна в синий цвет:

Технический результат состоит в поиске нового соединения, которое может быть использовано в качестве кислотного красителя, окрашивающего шелк, шерсть и капрон в различные оттенки коричнево-красного цвета.

Указанный результат решили соединением 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота, обладающим свойством кислотного красителя для шелка, шерсти и капрона формулы

Структура этого соединения доказана данными элементного анализа, ИК, электронной спектроскопией.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан ИК спектр 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-индек-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота, на фиг. 2 - электронный спектр поглощения 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота в воде, на фиг. 3 - выкраски образцов, где а - образец, полученный по примеру 2, б - по примеру 3, в - по примеру 4.

В ИК спектрах заявляемого соединения (фиг. 1) можно выделить ряд общих полос поглощения с аналогом [1. Березина Г.Р., Фомина И.С. Синтез макроциклических соединений на основе индандиона-1,3 / Международный научно-исследовательский журнал, г. Екатеринбург, 2013. Ч. I. №10 (17), с. 34-36. 2. Березина Г.Р., Купцова К.Д., Березина Н.М. Синтез и исследование физико-химических свойств макроциклических соединений с фрагментами n,n-диаминов диарильного ряда /Журнал органической химии, 2015. Т. 51, вып. 2, с. 279-282].

В электронных спектрах 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота наблюдается интенсивное поглощение при 470 нм (lgε 4.1), регистрируемое в воде (фиг. 2). Характер спектра показывает, что соединение существует в растворе преимущественно в форме мономера.

8-Амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота представляет собой вещество красно-коричневого цвета, обладающее растворимостью в воде, этаноле.

Заявляемое новое соединение обладает свойством кислотного красителя и может быть использовано для крашения шелка, шерсти и капрона.

Для получения целевого продукта используют следующие вещества:

Ангидрид фталевый ГОСТ 7119-77,

Фенилуксусная кислота ГОСТ 931666,

натрий металлический ТУ 6-09-356-77,

уксуснокислый натрий ГОСТ 199-78,

ледяная уксусная кислота ГОСТ 19814-74,

аммоний уксуснокислый ГОСТ 3117-78,

метанол ГОСТ 2222-95,

этанол ГОСТ Р 55878-2013,

соляная кислота ГОСТ 857-95,

перекись водорода ГОСТ 177-88,

анилин ГОСТ 5819-78,

альфа-нафтиламин ГОСТ 830-75,

нитрит натрия ГОСТ 4197-74,

цинковая пыль ГОСТ 12601-76,

сода ГОСТ 5100-85,

уксусный ангидрид ГОСТ 5815-77,

концентрированная серная кислота ГОСТ 2184-2013.

Заявляемое соединение получено следующим образом: сначала синтезируют диимин 2-фенилиндандиона взаимодействием фталевого ангидрида, фенилуксусной кислоты, уксуснокислого натрия, металлического натрия, метилового спирта, ацетата аммония и ледяной уксусной кислоты, затем проводят взаимодействие полученного соединения с 1,4-диаминонафтиленсульфокислотой в соотношении 1:2.

Пример 1. Синтез целевого продукта.

Синтез диимина 2-фенилиндандиона

В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром вносят 100 г фталевого ангидрида, 110 г фенилуксусной кислоты и 2.6 г свежесплавленного уксуснокислого натрия. Смесь нагревают до 240°С и отгоняют воду в течение 2 часов. Далее продукт охлаждают до 95°С и растворяют в 40 мл кипящего этилового спирта. Раствор фильтруют, охлаждают, отфильтровывают выпавшие кристаллы бензальфталида и промывают 50 мл холодного спирта, т.пл. 96-98°С. Далее 22 г бензальфталида растворяют при нагревании в 150 мл метилового спирта и к раствору прибавляют 50 мл 6% раствора метилата натрия, раствор становится темно-красным. После отгонки этанола выделяют игольчатые красные кристаллы, которые растворяют в воде и подкисляют соляной кислотой. Выход: 2-фенилиндандиона 22 г (90%), вещество кремово-белого цвета с t_пл=145°С. Затем 15 г продукта растворяют в 50 мл ледяной уксусной кислоты и постепенно добавляют 70 г ацетата аммония. Смесь кипятят в течение 3 часов, охлаждают и оставляют на сутки, затем фильтруют, осадок промывают водой и сушат.

Выход диимина 2-фенилидандиона (75%). Вещество оранжевого цвета в порошке с t_пл=180°С.

Найдено, %: С 78.88; Н 5.55; N 12.56. C₁₅H₁₂N₂. Вычислено, %: С 81.82; Н 5.45; N 12.73.

Синтез 1,4-нафтилендиамина

В стакан емкостью 150 мл последовательно загружают 50 мл воды, 12 мл концентрированной соляной кислоты и 4.7 г (0.05 моль) анилина. Охлаждают раствор до 0-3°С. Затем по каплям добавляют 30%-ного раствора нитрита натрия (приблизительно 12 мл) в течение 10-15 минут. Температуру поддерживают 2-3°С. Конец реакции определяют по Конго, а избыток азотистой кислоты по йодкрахмальной бумажке.

В стакан емкостью 150 мл вносят 25 мл 15%-ной соляной кислоты и 7.2 г (0.05 моль) α-нафтиламина. Смесь нагревают до 70-80°С и выдерживают в течение 10-15 минут. Затем приливают 110 мл воды и нагревают до полного растворения соли амина. Охлаждают при встряхивании под струей воды и подают на азосочетание.

В стакан с диазораствором загружают 75 г льда, приливают α -нафтиламин в течение 10-15 минут, перемешивают в течение 1,5 часов, проверяют наличие продукта пробой на вытек.

Выход 4 - бензало - 1 - нафтиламина 6.25 г (46%).

В колбу емкостью 150 мл загружают 6.25 г (0.025 моль) 4 - бензало - 1 - нафтиламина, суспензию цинковой пыли, состоящую из: 1.875 г (0.029 моль) цинковой пыли и 95 мл воды и кипятят до обесцвечивания раствора. Обесцвеченный раствор фильтруют и приливают к разбавленной серной кислоте (1 часть Н₂O+2 части H₂SO₄). Кристаллический сульфат диамина отделяют и нагревают его с раствором соды не более 5 минут. Смесь охлаждают, осадок отфильтровывают.

Выход 1,4-нафтилендиамина 1.1 г (17.8%).

Найдено, %: С 74.98; Н 6.06; N 17.2. C₁₀H₁₀N₂. Вычислено, %: С 75.95;

Н 6.33; N 17.72.

Синтез 1,4 - диаминонафтиленсульфокислоты

а. Ацилирование 1,4 - нафталендиамина. В круглодонную колбу емкостью 50 мл, снабженную обратным холдильником и мешалкой вносят 1.1 г (6.9 ммоля) 1,4 - нафтилендиамина и 15 мл уксусного ангидрида. Смесь кипятят в течение 2 часов. По окончании выдержки реакционную массу вливают в 22 мл 1%-ной соляной кислоты. Выпавшие по охлаждении кристаллы отфильтровывают, промывают водой и сушат при 50-60°С.

Выход: 1.7 г (80.1%). Вещество персикового цвета в порошке с т_пл=123°С.

ИК спектр: ν, см^-1: (N-H) 3271; (C=O) 1655; (С=С) 1543; (C-N) 1279; (С-С) 1179.

б. Сульфирование продукта. В двугорлую колбу емкостью 150 мл, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром помещают 10 мл концентрированной серной кислоты, 1.33 мл олеума. Затем порциями при перемешивании загружают 1,7 г (6.2 ммоля) ациллированного продукта с такой скоростью, чтобы температура в реакционной массе не превышала 20°С. Реакционную массу выдерживают при 20°С в течение 24 часов. Далее выливают реакционную массу в 300 мл воды. Нейтрализуют 5%-ной соляной кислотой для снятия ацильных групп. Выпавший осадок отфильтровывают, сушат.

Выход: 1.55 г (96.9%). Вещество сиреневого цвета в порошке.

ИК спектр: ν, см^-1: (О-Н) 2926; (С-Н) 2636; (С=С) 1607; δ(N-H) 1514; (C-N) 1222; (C-S) 1110; (SO) 1055; (С-С) 1019; (S-O) 784.

ЭСП, λ_max, нм: в ДМФА 341, 478; в воде 307, 523.

Найдено, %: С 49.3; Н 4.0; N 11.4; О 19.9; S 13.3. C₁₀H₁₀N₂O₃S. Вычислено, %: С 50.42; Н 4.20; N 11.76; О 20.17; S 13.45.

Синтез 8-амино-5-[[(4-амино-5-сулъфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1Н-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота

В колбу, снабженную обратным холодильником и мешалкой, вносят 0.15 г (0.7 ммоля) диимина 2-фенилиндандиона, 0.32 г (1.36 ммоля) 1,4- диаминонафтиленсульфокислоты и кипятят в 7 мл этилового спирта в течение 30 часов. Выпавший при охлаждении реакционной массы осадок отфильтровают и сушат при 80°С.

Выход: 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота 0.39 г (87%). Продукт представляет собой порошкообразное вещество коричнево-красного цвета, растворимо в воде, этиловом спирте, ДМФА, ацетоне, хлороформе.

ИК спектр, ν, см^-1: (NH₂) 3480; (NH) 3296; (ОН) 3240; (С-Н) 2923; (C=N) 1588; (С=С) 1616; (S=0) 1384; (С-С) 1148; (C-N) 999; (S-O) 619; (C-S) 489.

ЭСП, λ_max, нм: в воде 470; в этаноле: 471, 560; в ДМФА: 469, 560.

Найдено, %: С 58.73; Н 4.85; N 7.50; S 8.89; О 15.85. C₃₅H₂₆N₄S₂O₆.

Вычислено, %: С 63.44; Н 3.93; N 8.46; S 9.67; О 14.50.

Пример 2. Использование 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота в качестве кислотного красителя для шелка. Крашение вели согласно методике [Лабораторный практикум по применению красителей / Под ред. Мельникова Б.Н. М.: Химия - 1972. С. 7-14].

Образец ткани шелка массой 1 г помещают в красильную ванну состава (г/л):

В течение 15-30 мин нагревают ванну до 60°С и выдерживают при этой температуре 40 минут и 20 минут в остывающей до 30°С ванне.

Образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой и обрабатывают раствором серной кислоты состава (мл):

Образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, сушат. Образец выкраски коричнево-красного цвета (фиг. 3а прилагается).

Пример 3. Использование 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота в качестве кислотного красителя для шерсти. Крашение вели согласно методике [Лабораторный практикум по применению красителей / Под ред. Мельникова Б.Н. М.: Химия - 1972. С. 7-9].

Образец волокна шерсти массой 1 г помещают в красильную ванну состава (г/л):

В течение 15-30 мин нагревают ванну до 60°С и выдерживают при этой температуре 40 минут и 20 минут в остывающей до 30°С ванне.

Образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, и обрабатывают раствором серной кислоты состава (мл):

Образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, сушат. Образец выкраски коричневого цвета (фиг. 3б прилагается).

Пример 4. Использование 8-амино-5-[[(4-амино-5-сульфо-1-нафтиленил)имино]-2,3-дигидро-2-фенил-1H-инден-1-илиден]амино]-1-нафтиленсульфокислота в качестве кислотного красителя для капрона. Крашение вели согласно методике [Лабораторный практикум по применению красителей / Под ред. Мельникова Б.Н. М.:Химия - 1972. С. 7-14].

Образец ткани капрона массой 1 г помещают в красильную ванну состава (г/л):

В течение 15-30 мин нагревают ванну до 60°С и выдерживают при этой температуре 40 минут и 20 минут в остывающей до 30°С ванне.

Образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, и обрабатывают раствором серной кислоты состава (мл):

Образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, сушат. Образец выкраски коричнево-красного цвета (фиг. 3в прилагается).