4-[4'-(4''-МЕТИЛФЕНИЛАЗО)ФЕНОКСИ]ФТАЛОНИТРИЛ Российский патент 2012 года по МПК C09B47/67 C07C255/51 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно, к получению нового производного фталонитрила, конкретно, 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталонитрила как исходного соединения для синтеза тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталоцианина, растворимого в органических растворителях, который поэтому является жирорастворимым красителем и обладает способностью окрашивать полимерные материалы в насыщенный зеленый цвет с равномерной окраской.

Уровень техники

Известен 4-гидроксифталонитрил [Устинов В.Д., Плахтинский В.В., Миронов Т.С., Рябухина Н.С.О взаимодействии нитрита натрия с нитрилами ароматических нитрокислот // Журнал органической химии. 1979. Т.15. Вып.8. С.1776].

Однако при использовании этого соединения в качестве исходного можно получить лишь тетра-4-гидроксифталоцианин, который не обладает растворимостью в органических растворителях. Поэтому он не может быть использован в качестве жирорастворимого красителя.

Наиболее близким структурным аналогом заявляемого соединения является 4-феноксифталонитрил [Быкова В.В., Усольцева Н.В., Ананьева Г.А., Майзлиш В.Е., Шапошников Г.П. Мезоморфизм тетра-4-арилоксизамещенных фталоцианина меди // Изв. АН. Серия физическая. 1998. Т.62. №8. С.1647-1651].

Однако при использовании этого соединения в качестве исходного можно получить лишь тетра-4-феноксифталоцианин, который обладает ограниченной растворимостью в органических растворителях, и при крашении полимерных материалов не позволяет получить насыщенный цвет и равномерные окраски, независимо от количества красителя. Кроме того, тетра-4-феноксифталоцианин дает лишь синий цвет.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске нового соединения, являющегося производным фталонитрила, которое при использовании его в качестве исходного продукта дало бы возможность синтезировать фталоцианин, обладающий свойствами жирорастворимого красителя для крашения парафинов, восков и полимерных материалов с получением насыщенного зеленого цвета и равномерной окраски.

Поставленная задача решена 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]-фталонитрилом формулы

Структура этого соединения доказана данными элементного анализа и ИК спектроскопии.

Так, в ИК спектре заявляемого соединения (фиг.1) следует выделить полосу поглощения при 2232 см^-1, соответствующую колебаниям нитрильных групп [Родионова Г.Н., Боглаенкова Г.В., Михайленко С.А., Лукьянец Е.А. Колебательные спектры динитрилов о-фталевых кислот // Анилинокрасочная промышленность. М.: НИИТЭХИМ. 1974. Вып.1. С.5-7]. Кроме того, имеет место поглощение при 1247 см^-1, характерное для деформационных колебаний связи С-O, валентные колебания связи СН отмечены при 2920 см^-1, а полоса при 1586 см^-1, подтверждает наличие азогрупп [Дайер Д.Р. Приложения абсорбционной спектроскопии органических соединений. М.: Химия. 1970. С.43-48].

Изобретение позволяет получить следующее преимущество:

Использование 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси] фталонитрила в качестве исходного соединения дает возможность синтезировать тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси] фталоцианин, являющийся жирорастворимым красителем, обладающим способностью окрашивать парафины, воски и полимерные материалы с получением насыщенного зеленого цвета и равномерной окраской.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Заявляемое соединение может быть получено следующим способом.

Для реализации способа используют следующие вещества:

- n-Толуидин (8.08315.0005), MERCK - Каталог НеваЛаб. 2010. http://www.nevalab.ru.

- Соляная кислота - ГОСТ 3118-77

- Нитрит натрия - ГОСТ 4221-76

- n-Гидроксибензойная кислота - ТУ 6-09-08-940-75

- Карбонат натрия - ГОСТ 5100-85

- Диметилформамид (ДМФА) - ГОСТ 20289-74

- 4-хлорфталонитрил - синтезирован известным способом [Шорин В.А., Кулинич В.П., Шапошников ГЛ., Федоров М.И., Маслеников С.В. Экстракоординированные галогензамещенные фталоцианины олова. Синтез, оптические и полупроводниковые свойства // Известия вузов. Химия и химическая технология. 1993. Т.36. №5. С.35-37.].

- Карбонат калия - ГОСТ 4221-76

- Гидроксид натрия - ГОСТ 2263-79

Способ реализуется в 3 стадии:

1. Диазотирование n-толуидина.

Фарфоровый стакан, снабженный мешалкой и термометром, помещают в пустую баню. В стакан при размешивании загружают 100 мл воды, 30 мл концентрированной соляной кислоты (0.27 моль) и 10.70 г (0.1 моль) n-толуидина. Раствор охлаждают до 0-3°С смесью льда с солью. При этой температуре и перемешивании из капельной воронки прикалывают 24 мл 30% раствора нитрита натрия (0.13 моль). По окончании прибавления раствора нитрита натрия размешивание продолжают при 2-3°С в течение 30 минут. В процессе реакции поддерживают кислую среду, прикалывая соляную кислоту. Таким образом, получают 4-метилфенилдиазонийхлорид, который сразу направляют на стадию азосочетания.

2. Азосочетание 4-метилфенилдиазонийхлорида с n-гидроксибензойной кислотой по следующей схеме:

В фарфоровый стакан, снабженный мешалкой и термометром, вносят 32 мл 25% раствора карбоната натрия (0.08 моль) и 13,8 г (0.1 моль) n-гидроксибензойной кислоты. Полученный раствор охлаждают добавлением льда до 8÷10°С. Затем при хорошем перемешивании из капельной воронки прикапывают 4-метилфенилдиазонийхлорида. Сочетание ведут при температуре 14÷15°С в щелочной среде. После введения всего количества 4-метилфенилдиазонийхлорида размешивание продолжают еще 30 минут. Затем раствор подкисляют добавлением соляной кислоты, осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера и сушат в сушильном шкафу при 50°С. Таким образом получают 4-(4'-метилфенилазо)фенол.

3. Синтез 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталонитрила по следующей схеме:

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 30 мл ДМФА, 1.63 г (0.01 моль) 4-хлорфталонитрила, 1.52 г (0.011 моль) карбоната калия и 2.33 г (0.011 моль) 4-(4'-метилфенилазо)фенола. Полученную смесь нагревают при перемешивании до 140÷150°С и выдерживают при этой температуре в течение двух часов. Затем реакционную массу выливают при перемешивании в 300 мл воды. Осадок отфильтровывают, промывают 5% раствором гидроксида натрия до бесцветных фильтратов и водой до нейтральной среды. Полученный осадок сушат при температуре 40-50°С. Таким образом получили 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]-фталонитрил. Это вещество красно-оранжевого цвета, растворимое в ацетоне, хлороформе, ДМФА, не растворимое в воде и водно-щелочных растворах.

Выход: 2.17 г (64.2%). Т. пл.=140°С.

Найдено, %: С 74.43, Н 4.30, N 16.28.

C₂₁H₁₄N₄O Вычислено, %: С 74.54, Н 4.17, N 16.56.

ИК (пленка): 2232 (C≡N), 1247 (Ar-O-Ar), 1586 (N=N), 2920 (СН₃) (фиг.1).

Пример 1. Использование 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фтало-нитрила в качестве исходного соединения для синтеза тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталоцианина.

В пробирку из кварцевого стекла помещают растертую смесь 0.34 г (0.001 моль) 4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталонитрила и 0.21 г (0.0015 моль) карбоната калия, нагревают до 190-195°С и выдерживают при этой температуре в течение часа. После охлаждения реакционную массу измельчают и растворяют в концентрированной серной кислоте. Полученный раствор выливают на лед. Выпавший осадок отфильтровывают на фильтре Шотта, промывают водой до нейтральной реакции. Затем полученный порошок промывают в аппарате Сокслета ацетоном и заключительную очистку проводят методом колоночной хроматографии на силикагеле М 60, используя в качестве элюента ДМФА.

Тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталоцианин - темно-зеленое вещество, обладает растворимостью в хлороформе, ДМФА, концентрированной серной кислоте.

Выход: 0.63 г (45.0%)

Найдено, %: С 73.95; Н 5.53; N 16.17.

C₈₇H₇₀N₁₆O₄ Вычислено, %: С 74.45; Н 5.03; N 15.97.

ЭСП в хлороформе, λ_mах, нм: 345; 607; 641; 666; 702 (фиг.2).

ИК-спектр, см^-1: 3322, 2920(CH), 1737, 1611, 1586 (N-N), 1469, 1247 (Ar-O-Ar), 1104, 1095, 1011, 896, 828, 747 (фиг.3).

Пример 2. Использование тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталоцианина в качестве жирорастворимого красителя для крашения парафина.

2 г парафина помещают в фарфоровую чашку и нагревают до расплавления, затем вливают 5 мл хлороформа, в котором растворено 0.003 г тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталоцианина. Выдерживают при нагревании около 70°С до полного удаления хлороформа и выливают полученную массу в форму.

Пример 3. Использование тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]-фталоцианина в качестве жирорастворимого красителя для крашения полистирола.

0.1 г полистирола растворяют при нагревании в 1 мл хлороформа и добавляют 1 мл хлороформа, в котором растворено 0.002 г тетра-4-[4'-(4”-метилфенилазо)фенокси]фталоцианина. Раствор кипятят в течение 3 минут и полученную массу выливают в форму.

Для получения корректных сравнительных данных было проведено крашение парафина и полистирола ближайшим аналогом - тетра-4-феноксифталоцианом.

Пример 4. Использование тетра-4-феноксифталоцианина в качестве жирорастворимого красителя для крашения парафина. 2 г парафина помещают в фарфоровую чашку и нагревают до расплавления, затем вливают 5 мл хлороформа, в котором растворено 0.003 г тетра-4-феноксифталоцианина. Выдерживают при нагревании около 70°С до полного удаления хлороформа и выливают полученную массу в форму.

Пример 5. Использование тетра-4-феноксифталоцианина в качестве жирорастворимого красителя для крашения полистирола. 0.1 г полистирола растворяют при нагревании в 1 мл хлороформа и добавляют 1 мл хлороформа, в котором растворено 0.002 г тетра-4-феноксифталоцианина. Раствор кипятят в течение 3 минут и полученную массу выливают в форму.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к новому производному фталонитрила, являющемуся исходным соединением для получения фталоцианиновых красителей. Описывается 4-[4'-(4''-метилфенилазо)фенокси]фталонитрил. Полученный на основе предложенного соединения тетра-4-[4'-(4''-метилфенилазо)фенокси]фталоцианин обладает свойствами жирорастворимого красителя для крашения парафинов, восков и полимерных материалов с обеспечением равномерной окраски насыщенного зеленого цвета. 3 ил., 5 пр.

4-[4'-(4''-метилфенилазо)фенокси]фталонитрил формулы: