Тетра-[(10-сульфо)бензо[ ]]антрахинонопорфиразин меди

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к новому производному металлопорфиразина-тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразину меди формулы

Предложенный тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразин меди может быть использован в качестве красителя как для полимерных материалов, так и для крашения хлопчатобумажных и льняных тканей. 4 ил.

 

Введение

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению нового производного металлопорфиразина-тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди, который может быть использован в качестве красителя для полимерных материалов и для хлопчатобумажных и льняных тканей.

Уровень техники

Богатейшая возможность химической модификации соединений порфиразинового ряда позволяет использовать их по различному назначению, например в качестве светопрочных красителей и пигментов.

Известно соединение [Майзлиш В.Е., Шапошников Г.П., Борисов А.В., Широков А.В. Тетрасульфокислота тетра-9,10-антрахинон-2,3-порфиразина меди. Пат. РФ. 2233857 // БИ №22. 10.08.2004], являющееся наиболее близким структурным аналогом заявляемого соединения - тетрасульфокислота тетра-9,10-антрахинон-2,3-порфиразина меди формулы:

Данное соединение может применяться в качестве прямого и кубового красителей для хлопчатобумажных и вискозных тканей, но не может быть использовано в качестве красителя для полимерных материалов и льняных тканей.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске нового производного металлопорфиразина, которое обладало бы одновременно свойствами прямого и кубового красителя для хлопчатобумажных и льняных тканей, а также красителя для полимерных материалов.

Поставленная задача решена тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразином меди формулы:

Структура этого соединения доказана данными элементного анализа, ИК и электронной спектроскопии.

Так, в ИК спектре заявляемого соединения (фиг.1) можно выделить ряд общих полос поглощения с незамещенным аналогом [К. Sakamoto, Е. Ohno Synthesis of Cobalt Phthalocyanine Derivatives and their Cyclic Voltammograms // Dyes and Pigments. 1997. Vol.35. N 4. P.375-386]. Кроме того, при 1100 см^-1 отмечена полоса поглощения, характерная для сульфогрупп.

В электронных спектрах поглощения тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]-антрахинонопорфиразина меди наблюдается интенсивное поглощение при 749 нм в концентрированной серной кислоте, при 681 нм в диметилсульфоксиде, при 677 нм в водно-щелочном растворе (фиг.2, 3,4).

Тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразин меди представляет собой вещество темно-синего цвета, обладающее растворимостью в концентрированной серной кислоте, диметилсульфоксиде, в водно-щелочных растворах, обладает свойствами красителя для полимерных материалов и может быть использовано для крашения полиамида, гидратцеллюлозы, хлопчатобумажных и льняных тканей.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Для реализации способа используют следующие вещества:

- диангидрид пиромеллитовой кислоты - ТУ 6-14-786-72;

- нафталин - ГОСТ 16106-82

- гептан - ГОСТ 25828-83

- безводный хлористый алюминий - ОСТ 6-01-300-74;

- концентрированная соляная кислота - ГОСТ 857-95

- концентрированная серная кислота - ГОСТ 4204-77;

- мочевина - ГОСТ 2081-92

- ацетат меди - ГОСТ 5852-70

- хлорид аммония - ГОСТ 2210-73

- молибдат аммония - ГОСТ 2677-78

- хлорсульфоновая кислота - ГОСТ 2121-87

Пример 1. Синтез тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди

Стадия 1. Синтез 5-(нафтил-1)тримеллитовой кислоты.

В трехгорловую колбу емкостью 100 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещают 10.0 г (0.046 моль) диангидрида пиромеллитовой кислоты, 6.54 г (0.051 моль) нафталина и 20 мл гептана. Массу нагревают до 50°С и при перемешивании прибавляют 16.12 г (0.119 моль) безводного хлористого алюминия. Выдерживают 3 часа при кипении реакционной массы (≈100°С), а после отгонки гептана еще 6 часов при 120÷130°С. К охлажденной массе осторожно прибавляют 50 мл воды и 10 мл концентрированной соляной кислоты и перемешивают 12 часов. Полученную суспензию фильтруют, осадок промывают горячей водой и кипятят осадок 30÷40 минут в 10%-ном растворе соды. Горячий раствор фильтруют, осадок обрабатывают подобным образом еще 3-4 раза и утилизируют. Объединенный фильтрат подкисляют соляной кислотой до рН 4 и охлаждают до 10÷15°С. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции. Сушат при 80°С.

Выход: 5-(нафтил-1)тримеллитовой кислоты 6.8 г.

Стадия 2. Синтез 2,3-дикарбоксибензо[α]антрахинона.

В трехгорловую колбу емкостью 50 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещают 20.0 мл концентрированной серной кислоты и нагревают до 130°С. Затем в течение 15 минут при интенсивном перемешивании вносят 5.0 г 5-(нафтил-1)тримеллитовой кислоты. Температуру поднимают до 150°С и выдерживают в течение 5 часов. Массу при перемешивании выливают в 200 мл воды, фильтруют, осадок промывают водой до нейтральной среды, растворяют в 100 мл 10%-ного содового раствора, проводят очистную фильтрацию, фильтрат, содержащий целевой продукт, подкисляют соляной кислотой до рН 4. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают водой до отсутствия в фильтрате хлорид-ионов.

Сушат осадок при 100°С.

Выход 2,3-дикарбоксибензо[α]антрахинона 3.51 г.

Стадия 3. Синтез тетрабензо[α]антрахинонопорфиразина меди.

В кварцевую ампулу помещают растертую смесь 0.21 г (0.60 ммоль) 2,3-дикарбоксибензо[α]антрахинона, 0.24 г (4.00 ммоль) мочевины, 0.02 г (0.18 ммоль) ацетата меди, 0.02 г (0.40 ммоль) хлорида аммония и 0.01 г (0.01 ммоль) молибдата аммония. Массу медленно нагревают до 180°С в течение часа и выдерживают 3 часа. После охлаждения реакционную массу измельчают, переносят на фильтр Шота, промывают 5%-ой соляной кислотой и водой до тех пор, пока в промывной жидкости, при нанесении ее капли на предметное стекло и выпаривании, не остается твердого остатка. Сушат при 100°С. Затем переосаждают из концентрированной серной кислоты и промывают в аппарате Сокслета ацетоном в течение 10 часов. Сушат при 100°С.

Выход тетрабензо[α]антрахинонопорфиразина меди 0.13 г.

Стадия 4. Синтез тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди.

В двугорлую колбу объемом 25 мл, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 0.32 г (0.2 ммоль) тетрабензо[α]антрахинонопорфиразина меди и добавляют 10.4 г (0.9 ммоль) хлорсульфоновой кислоты. Реакционную массу выдерживают 4 часа при температуре кипения (около 110°С), затем, после охлаждения, медленно выливают при интенсивном перемешивании на лед с хлористым натрием (температура смеси не должна превышать 0-3°С). Осадок отфильтровывают и гидролизуют полученный хлорангидрид сульфокислоты 6 мл 10%-ного водного раствора едкого натра, раствор выливают в 80 мл воды и подкисляют раствор 1%-ной соляной кислотой до рН 3. Выпавший осадок промывают 0,5%-ным раствором соляной кислоты и сушат при температуре 100°С.

Выход тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди 0.12 г. Полученное соединение представляет собой темно-синее вещество, обладающее растворимостью в диметилформамиде, водно-щелочных растворах, концентрированной серной кислоте.

ЭСП в серной кислоте, λ_max, нм: 749 нм (фиг.2).

ЭСП в диметилсульфоксиде, λ_max, нм: 681 нм (фиг.3).

ЭСП в водно-щелочном растворе, λ_max, нм: 677 нм (фиг.4).

Найдено, %: С 59.41; Н 1.91; N 7.02; S 7.84. C₈₀H₃₂N₈S₄O₂₀Cu.

Вычислено, %: С 59.43; Н 1.99; N 6.93; S 7.93.

Использование тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]-антрахинонопорфиразина меди в качестве красителя.

Пример 2.

Крашение полиамида. Пленку полиамида помещают в 5 мл раствора диметилсульфоксида, в котором растворено 0.002 г тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди, кипятят в течение 3 минут, после чего пленку извлекают из раствора и промывают водой.

Образец прилагается.

Пример 3.

Крашение гидратцеллюлозы. Пленку гидратцеллюлозы помещают в 5 мл раствора диметилсульфоксида, в котором растворено 0.002 г тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди, кипятят в течение 3 минут, после чего пленку извлекают из раствора и промывают водой.

Пример 4.

Крашение хлопчатобумажной ткани.

Образец ткани массой 1 г смачивают в течение 0.5 мин, отжимают до 100% привеса и помещают в красильную ванну состава (г/л):

Тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразин меди	2
Сульфосид 31	0.5
Хлористый натрий	5
Модуль ванны	50

и в течение 15-30 мин. нагревают до кипения и выдерживают 1 час. Затем образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, сушат. Образец прилагается.

Пример 5.

Крашение льняной ткани.

Образец ткани массой 1 г смачивают в течение 0.5 мин. при температуре 40°С, отжимают до 100% привеса и помещают в красильную ванну состава (г/л):

Тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразин меди	2
Сульфосид 31	0.5
Хлористый натрий	5
Модуль ванны	50

и в течение 15-30 мин нагревают до кипения и выдерживают при этой температуре 40 минут и 20 минут в остывающей до 30°С ванне. Затем образец отжимают, тщательно промывают теплой, затем холодной водой, сушат.

Пример 6.

Крашение хлопчатобумажной ткани (кубовый метод).

Порядок крашения.

Вначале готовят 50 мл концентрированного раствора натриевой соли лейкосоединения тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразина меди путем восстановления красителя дитионитом натрия в щелочной среде.

Состав концентрированного раствора на 1 л:

тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразин меди	2 г
глицерин	8 мл
натрия гидроксид	24 мл
натрия дитионит	6 г
вода	до 1 л.

Образец ткани массой 1 г окрашивают в приготовленной красильной ванне (модуль 50) в течение 30-45 минут при температуре 50-60°С. После крашения и отжима образец не менее 5 минут оставляют на воздухе, затем промывают проточной водой для окисления лейкосоединения до исходного кубового красителя. После окисления образец промывают теплой водой, раствором синтетического моющего средства при температуре, близкой к кипению в течение 5 минут, затем теплой, холодной водой и высушивают.

Тетра-[(10-сульфо)бензо[α]]антрахинонопорфиразин меди формулы: