ЦИКЛО-[(БИС-1-ИМИНО-2-ФЕНИЛ-1Н-ИНДЕН-3-ИЛИДЕН)-1,4-ФЕНИЛЕН-1,3,4-ТИАДИАЗОЛ]СУЛЬФОКИСЛОТА, ОБЛАДАЮЩАЯ СВОЙСТВОМ КРАСИТЕЛЯ ДЛЯ ПАРАФИНА, ШЕРСТИ И КАПРОНА Российский патент 2023 года по МПК C07D513/02 C09B55/00 

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

Известно соединение [Березина Г.Р., Воробьев Ю.Г., Смирнов Р.П. Синтез и исследование гетероциклических соединений на основе 1,3-индандиона /ЖОХ. 1998. Т.68. Вып.6. С.1018-1020].

Однако оно не обладает свойством красителя.

Известны также соединения, являющиеся структурными аналогами заявляемого соединения [Березина Г.Р., Воробьев Ю.Г. Синтез и свойства макрогетероциклических соединений с фрагментами замещенных бензидина /ЖОХ. 2006. Т.76. Вып.8. С.1369-1374].

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:

Х R
H H оранжево-красный
Н NHCOCH₃ ярко-красный
Н NH₂ синевато-красный Х
NH₂ рубиновый
NO₂ фиолетовый

Красители на основе 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазолов [1. Шукуров С.Ш., Куканиев М.А. Новый способ синтеза 2-амино-5-алкил(аралкил)тио-1,3,4-тиадиазолов // ЖОрХ. 1993. Т.29. Вып.11. С.2327. 2. Hani R., Varadiya. Дисперсные красители на основе 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазолов. //ХГС. 2009. № 10. С.1558-1563] окрашивают только полиамидные волокна в красно-розовые оттенки, например:

Х - NO₂, Cl, СН₃ красно-розовые оттенки

Ближайшим аналогом являются активные медьсодержащие винилсульфоновые красители [Патент 2068431 РФ, МПК С09В 62/51. Способ получения активных винилсульфоновых моноазокрасителей / Прудченко Е.П., Сычева О.В., Дынина И.А., Лезник Р.Ф., Хрепинюк Т.Е., Степаненко В.О., Андриевский А.М., Жукова Н.А., Данилова Т.С.; заявитель и патентообладатель Московское научно-производственное объединение "НИОПИК". - № 5042702/05; заявл. 19.05.1992; опубл. 27.10.1996], которые окрашивают шерсть, шелк, целлюлозные, натуральные и синтетические полиамидные волокна в синий цвет:

Недостатком прототипа является невозможность окраски в различные оттенки красного цвета.

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

Указанный результат достигается соединением цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислота, обладающая свойством красителя для парафина, шерсти и капрона формулы

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

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан ИК спектр цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты, на фиг.2 - электронный спектр поглощения цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты в ДМФА, 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 [Березина Г.Р. Термодинамика растворения макрогетероциклических соединений несимметричного строения с фрагментами тиадиазолов в полярных растворителях /Журнал физической химии, 2021. Т.95, № 6, с. 890-893.].

В электронных спектрах цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты наблюдается поглощение при 280, 330, 460 нм (lgε 4.5), регистрируемое в ДМФА (фиг.2). Характер спектра показывает, что соединение существует в растворе преимущественно в форме мономера.

Цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислота представляет собой вещество темно-красного цвета, обладающее растворимостью в ДМФА, воде, этаноле, хлороформе.

Заявляемое новое соединение обладает свойством красителя и может быть использовано для крашения парафина, 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,

гидразин сульфат ГОСТ 5841-74;

роданистый аммоний ГОСТ 27067-86;

хлороформ ГОСТ 20015-88,

уксусный ангидрид ГОСТ 5815-77,

серная кислота (конц. 94 %) ГОСТ 2184-2013,

1,4-фенилендиамин ГОСТ 5234-78,

ДМФА ГОСТ 20289-74.

Заявляемое соединение получают 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 2,5-диамино-1,3,4-тиадиазолом в соотношении 1:1 и далее проводят сульфирование димера. Затем сульфированный димер взаимодействует с диимином 2-фенилиндандиона и 1,4-фенилендиамином в соотношении 1:1:1.

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-фенилиндандиона (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; H 5.45; N 12.73.

Синтез 2,5-диамино-1,3,4-тиадиазола

А). Синтез дитиомочевины. 66.3 г (0.5 моля) Гидразин сульфата и 77.7 г (1 моль) роданистого аммония растворяют в 100 мл дистиллированной воды, раствор нагревают на кипящей водяной бане; через 40 минут после нагрева раствор становится светло-желтым и наблюдается реакция с выделением аммиака и сероводорода. Через 20-40 мин. из раствора выпадает белый кристаллический осадок. Содержимое колбы нагревают при перемешивании в течение 5 часов, затем раствор осаждают добавлением 50 мл воды. Осадок отфильтровывают и промывают ледяной водой. Промытый осадок растворяют в кипящей воде и отфильтровывают. Фильтрат осаждают, декантируют осадок и сушат при 70 °С.

Выход: 49.34 г (64.5 %), т.пл. 206-208 °С.

Найдено, %:С 15.5; Н 3.8; N 37.23; S 42.21. C₂H₆N₄S₂.

Вычислено, %: С 16; Н 4; N 37.33; S 42.67.

Б). В колбу вносят 15 г (0.1 моля) дитиомочевины и 350 мл дистиллированной воды, нагревают при перемешивании до 90 °С и добавляют 15 мл 30 % перекиси водорода и сильно встряхивают. Сера коагулируется в комок, раствор оранжевого цвета отфильтровывают. Через фильтрат пропускают сероводород в течение 30-40 минут до образования грязно-белого раствора, затем фильтрат упаривают на 2.3 объема, охлаждают до 0-5 °С. Выпавшие кристаллы белого цвета отфильтровывают и сушат.

Выход 5.1 г (58 %), т.пл. 204-205 °С.

Найдено, %:С 21.41; Н 3.38; N 43.47; S 26.41. C₂H₄N₄S.

Вычислено, %: С 20.69; Н 3.45; N 48.28; S 27.58.

Синтез цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты

А). Синтез N³-[3-амино-2-фенил-1H-инден-1-илиден]-1,3,4-тиадиазол-2,5-диамина. В колбу, снабженную обратным холодильником и мешалкой, вносят 0,15 г (0,7 ммоль) диимина 2-фенилиндандиона и 0,08 г (0,7 ммоль) 2,5-диамино-1,3,4-тиадиазола и кипятят в 7 мл этилового спирта в течение 30 часов. Выпавший при охлаждении реакционной массы осадок отфильтровывают и сушат при 80 °С. Продукт представляет собой порошкообразное вещество красного цвета, т.пл. 191 °С, растворимо в этиловом спирте, ДМФА; плохо растворимо в ацетоне.

Выход N³-[3-амино-2-фенил-1H-инден-1-илиден]-1,3,4-тиадиазол-2,5-диамина: 0,17 г (76,7 %).

ИК спектр, ν, см^-1: (NH₂) 3450; (C=N) 1635; (C=C) 1547, 1435; (C- C) 1255; (C-N) 1114; (C-H) 758; (C-S) 699.

ЭСП, λ_max, нм: в этаноле: 459; в ацетоне: 417.

Найдено, %: С 63.47; Н 4.51; N 20.91; S 8.67. C₁₇H₁₃N₅S.

Вычислено, %: С 63.93; Н 4.10; N 21.9,;S 10.04.

Б). Синтез 1-[(5-амино-1,3,4-тиадиазол-3-ил)имино]-2,3-дигидро-3-имино-2-фенил-1Н-инден-2-сульфокислоты. К смеси 0,05 г (0,15 ммоль) N³-[3-амино-2-фенил-1H-инден-1-илиден]-1,3,4-тиадиазол-2,5-диамина c 3 мл хлороформа при перемешивании медленно по каплям приливают 1 мл уксусного ангидрида и 2 мл 94 % серной кислоты. Далее выдерживают реакционную массу при перемешивании 30 мин. Полученную смесь охлаждают в ледяной бане в течение 3,5 часов. Продукт выделяют высаливанием. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат при 80 °С.

Выход 1-[(5-амино-1,3,4-тиадиазол-3-ил)имино]-2,3-дигидро-3-имино-2-фенил-1Н-инден-2-сульфокислоты 0,02 г (34,77 %).

Продукт представляет собой порошкообразное вещество бордового цвета, растворимо в воде, этиловом спирте.

ИК спектр, ν, см^-1: (NH₂) 3471; (NH) 3415; (C=N) 1626; (C=C) 1506.

1432; (C- C) 864; (C-N) 991; (C-H) 759; (C-S) 620; (C-S) 620; (OH) 1257; (S=O) 1142.

ЭСП, λ_max, нм: в воде: 469.

Найдено, %: С 49.37; Н 3.10; N 16.65; S 15.04; О 12.56. С₁₇Н₁₃N₅S₂О₃.

Вычислено, %: С 51.11; Н 3.28; N 17.54; S 16.05; О 12.02.

В). В колбу, снабженную обратным холодильником и мешалкой, вносят 0.1 г (0.26 ммоля) N²,N⁵-бис-[1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-ил]-1,3,4-тиадиазол-2,5-диамина и 0.06 г (0.26 ммоля) диимина 2-фенилиндандиона (в мольном соотношении 1:1) нагревают в 7 мл ДМФА при кипении в течение 28 ч., затем вносят 0.02 г (0.26 ммоля) 1,4-фенилендиамина и продолжают нагревать еще 20 ч. Реакционную массу охлаждают в ледяной бане в течение 2,5 часов, выделяют высаливанием. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат. Продукт представляет собой порошкообразное вещество темно-красного цвета, растворимо в ДМФА, воде, этаноле.

Выход цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты 0.09 г (52 %).

ИК спектр, ν, см^-1: (С-S) 759, (С-N) 1368, (С-С) 1432, (С=N) 1555, (С=С) 1610, 1630, (С-Н) 2825, 3167, (N-H) 3454.

ЭСП, λ_max, нм (lg ε) : в ДМФА: 280, 330, 460 (4.5); в этаноле, 230, 285, 465 (3.9), в воде: 475.

Найдено, %: С 66.53; Н 3.43; N 11.95; S 8.85; О 6.85. С₃₈Н₂₄N₆S₂O₃.

Вычислено, %: C 67.46; H 3.54; N 12.43; S 9.47; O 7.10.

Пример 2. Использование цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты в качестве красителя для парафина.

Образец парафина массой 1,25 г помещают в фарфоровую чашку и нагревают до расплавления, вливают раствор 0.007 г цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты в 3 мл ДМФА, выдерживают при нагревании до полного удаления ДМФА и выливают полученную массу на предметное стекло. Образец имеет равномерное окрашивание и яркий цвет.

Образец окрашенного парафина (фиг. 3а) прилагается.

Пример 3. Использование цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты 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):

Цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислота 6

Глауберова соль 40 Модуль ванны 50

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):

серная кислота 1 вода 50

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

Пример 4. Использование цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты 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 волокна капрона массой 1 г помещают в красильную ванну состава (г/л):

Цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислоты 6

Глауберова соль 40 Модуль ванны 50

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):

серная кислота 1 вода 50

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

Образцы получены с различными оттенками красного цвета.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к новому гетероциклическому соединению, которое может быть использовано в качестве красителя для окрашивания парафина, шерсти, капрона в различные оттенки красного цвета. 3 ил., 4 пр.

Цикло-[(бис-1-имино-2-фенил-1Н-инден-3-илиден)-1,4-фенилен-1,3,4-тиадиазол]сульфокислота формулы

,

обладающая свойством красителя для парафина, шерсти и капрона.