耐酸、碱变色的吡啶酮系黄色偶氮分散染料制造技术

本发明专利技术提出一种新型耐酸、碱变色的吡啶酮分散染料，其结构式如下： Ｘ↓［１］为－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＮＯ↓［２］、－ＯＣＨ↓［３］，Ｘ↓［２］为－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＮＯ↓［２］、－ＯＣＨ↓［３］、－ＣＮ，Ｒ为－ＣＨ↓［３］、－Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］、－Ｃ↓［４］Ｈ↓［９］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＣＨ↓［３］。该染料在酸、碱变色方面要优于其它吡啶酮染料。本发明专利技术同时还提出该染料的相关中间体Ｎ－烷基－脱氰基吡啶酮合成的改进方法。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出一种新型吡啶酮分散染料及其相关中间体合成的改进方法。吡啶酮偶氮染料是黄、橙色调的重要品种，而且具有发色强度高，染色性能优异，耐光牢度高等特点。长期以来，以含氰基-N-烷基吡啶酮为偶合组份合成的染料，在鲜艳嫩黄色品种中，占有重要地位。在分散染料、活性染料、酸性染料中都有这类品种出现。因此，在传统染料中，已有大量该类结构的品种出现在C、I登记号中，且有大量专利发表。但该类染料有一个严重的缺点，是在于以含氰基吡啶酮为偶合组份合成染料后，具有酸、碱变色现象。以C、1分散黄119为例，其最大吸收波长λmax(丙酮)随着PH值由6.7上升到10.4，亦由440.4nm下降到410.7nm。 C.I.分散黄119本专利技术经过研究，发现了造成氰基吡啶酮染料酸、碱变色现象的原因在于吡啶酮系染料存在腙体与偶氮体互变异构的平衡，而解离质酸、碱性增强，分别有利于腙式或偶氮式阴离子稳定造成的。并且色变点对应的PH值，随着3-位上的取代基R由-CN、-CONH2、H变化而增大。 本专利技术在此基础上提出了耐酸，碱变色的新型吡啶酮分散染料及其相应的合成方法。染料的结构式如(I)所示 式中X1为-Cl、-Br、-NO2、-OCH3，X2为-Cl、-Br、-NO2、-OCH3、-CN，R为-CH3、-C2H5、-C4H9、-CH2CH2CH2OCH3。染料的合成方法与传统的偶氮型分散染料的合成方法相类似。即先将重氮组份(II)。 经重氮化反应合成重氮盐，再将重氮盐与偶合组份(III)，偶合反应而获得染料(I)。 本专利技术所提出的染料，经检验，当PH值小于11时，其λmax值不发生改变，具有优秀的耐酸、碱变色性能，并且其各项性能指标均达到或超过对应的含氰基吡啶酮染料的各项性能指标。(见所附染料性能表)本专利技术在提出新型吡啶酮分散染料的同时，也研究了其相关中间体N-烷基-脱氰基吡啶酮(III)的合成路线及各步工艺条件。N-烷基-吡啶酮的合成原理为Guareshi Thrope反应 其反应原理是用乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酰苯胺等和含有氰基的活性亚甲基化合物(如氰乙酸甲酯、氰乙酸乙酯、氰乙酰胺)，在哌啶或醇钠存在下环构成N-取代的吡啶酮衍生物。最近的研究工作表明氰乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯，在氨水中可直接环构成吡啶酮衍生物，这无疑简化了吡啶酮衍生物的合成工艺。对于N-烷基-脱氰基吡啶酮，有文献记载其合成可通过类似Guareshi-Thrope反应直接得到。但当R是H或CONH2时，由于H及CONH2使亚甲基活化能力远较-CN差，所以直接获取N-烷基-脱氰基吡啶酮的产率低得多。因此，直接获取N-烷基-脱氰基吡啶酮的方法在实际中不能采用。 本专利技术经过研究，提出采用先合成N-烷基-氰基吡啶酮，再经脱氰反应合成N-烷基-脱氰基吡啶酮的工艺路线。该工艺路线和直接合成脱氰基吡啶酮路线相比，虽然多了脱氰基步骤，但最终收率较高，能在实际中应用。 N-烷基-氰基吡啶酮的合成，有文献与专利对其合成原理及方法作了具体的研究。美国专利U.S4,284,752运用Guareshi Thrope反应原理，提出N-烷基氰基吡啶酮的合成方法反应原料为胺、氰乙酸甲酯、乙酰乙酸甲酯。操作过程为先将氰乙酸甲酯加入到胺中，常温搅拌后补加乙酰乙酸甲酯和水，升温到120℃，加压为5～20bar，反应到终点后，经稀释，中和，过滤，洗涤得产品。产品的收率为85.0％，这种合成方法的优点是采用胺的水溶液进行反应，未用醇钠或哌啶等，简化了吡啶酮的合成工艺。缺点是反应时间长，设备要求耐压。本专利技术经过研究，认为N-烷基-氰基吡啶酮的合成历程为首先，氰乙酸甲酯与胺反应生成氰胺，然后，氰胺再与乙酰乙酸甲酯合成N-烷基-氰基吡啶酮。在合成过程中，生成氰胺的时间可缩短，而加压过程的实质，是通过加压提高反应物的沸点，缩短反应时间。 本专利技术在此基础上提出N-烷基-氰基吡啶酮的两种改进方法加压分次投料方案投料摩尔比(胺∶氰乙酸乙酯∶乙酰乙酸乙酯)不低于1.0∶1.0∶1.0，一般情况下为1.0～4.0∶1∶1.0～4.0。操作过程先将氰乙酸乙酯加入到胺中，常温搅拌0.5～8hr，补加乙酰乙酸乙酯和水，升温到100℃以上，压力为反应物自身产生的压力，反应时间不少于5hr，反应物冷却后，经稀释、中和、过滤、洗涤得产品，产品收率为85.0％。常压分次投料方案投料摩尔比(胺∶氰乙酸乙酯∶乙酰乙酸乙酯)不低于1.0∶1.0∶1.0，一般情况下为1.0～4.0∶1.1.0～4.0。操作过程先将氰乙酸乙酯加入到胺中，常温搅拌0.5～8hr，补加乙酰乙酸乙酯和水，升温回流不少于12hr，一般为14～20hr。反应物冷却后，经稀释、中和、过滤、洗涤得产品，产品收率为85.0％。加压分次投料方案、常压分次投料方案两种方法，和已有文献、专利中提到的合成方法相比，具有反应时间少、设备要求低的优点。N-烷基-氰基吡啶酮脱氰反应，反应原理是-CN基团的水解，英国专利B.P1,288,671提出N-烷基-氰基吡啶酮脱氰反应合成N-烷基-吡啶酮的具体方法为投料摩尔比(N-烷基-氰基吡啶酮∶硫酸)为1∶8，反应温度为100～110℃，反应时间为16～18小时，收率为95％。这种方法的优点在于保证了较高的收率，但硫酸的用量太大，在工业化过程中会增加成本。本专利技术经过研究认为脱氰反应中硫酸的作用是溶剂与催化剂，其用量可以降低，并且可通过提高反应温度缩短反应时间。本专利技术在此基础上提出了脱氰反应的改进方法为投料摩尔比(烷基-氰基吡啶酮∶硫酸)为1∶3～6，反应温度可提高到120℃以上，一般为120℃～160℃，反应时间12～16小时，收率为95％，改进后的合成方法具有硫酸用量少，反应时间短的优点。综上所述，本专利技术提出了一种新型吡啶酮分散染料，该种染料在酸、碱变色性能方面要优于现有的吡啶酮分散染料。并且本专利技术还就该种染料的相关中间体的合成，提出了改进方法。本专利技术通过以下例子，对提出的新型耐酸、碱变色染料及相关中间体，作进一步的说明。实例1N-乙基-氰基-吡啶酮的合成(加压分次投料方案)将11.3g的氰乙酸乙酯与10.4g的乙胺在常温下混合搅拌3小时，然后补加乙酰乙酸乙酯14.3g，水10ml，密封反应，升温到140℃，反应6小时，然后将反应混合物冷却，再用200ml水稀释，用10％盐酸调PH值为5～6，过滤、干燥得产品，熔点为184～185℃，收率为85.0％。实例2N-乙基-氰基吡啶酮的合成(常压分次投料方案)将11.3g的氰乙酸乙酯与10.4g的乙胺在常温下混合搅拌3小时，然后，补加乙酰乙酸乙酯14.3g，水10ml，回流反应18小时，反应混合物冷却后，用200ml水稀释，用10％盐酸调PH值为5～6，过滤、干燥得产品。熔点为184～185℃，收率为85.0％。实例3N-(γ-甲氧基丙基)-氰基吡啶酮的合成(加压分次投料方案)将11.3g的氰乙酸乙酯与20.5g的γ-甲氧基丙胺在常温下混合，搅拌3小时，然后，补加乙酰乙酸乙酯14.3g，水100ml，加压反应6小时，反应混合物冷却后，用200.0ml水稀释，用10％盐酸调PH值为5～6，过滤、干燥得产品，熔点为200～201℃，收率为85.0％。实例4N-(γ-甲氧基丙基)-氰基吡啶酮的本文档来自技高网...

【技术保护点】
符合结构通式：＊＊＊的染料。通式中Ｘ↓［１］为－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＮＯ↓［２］、－ＯＣＨ↓［３］，Ｘ↓［２］为－Ｃｌ、－Ｂｒ、－ＯＣＨ↓［３］、－ＣＮ，Ｒ为－ＣＨ↓［３］、－Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］、－Ｃ↓［４］Ｈ↓［９］、－ＣＨ↓［２］ ］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＣＨ↓［３］。该类型的染料具有耐酸、碱变色的特性。

【技术特征摘要】
1.符合结构通式： 的染料。通式中X1为-Cl、-Br、-NO2、-OCH3，X2为-Cl、-Br、-OCH3、 -CN，R为-CH3、-C2H5、-C4H9、-CH2CH2CH2OCH3。该类型的染料具有 耐酸、碱变色的特性。 2.N-烷基-氰基吡啶酮的改进合成方法 加压分次投料方案：投料摩尔比(胺∶氰乙酸乙酯∶乙酰乙酸乙酯)为1.0∶ 1.0∶1.0以上，一般为1.0～4.0∶1∶1.0～4.0，常温反应0.5～8hr，补加乙酰 乙酸乙酯和水，加压反应不少于4hr，经稀释、中和过滤、洗涤得产品，收率为 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勃，李慕洁，彭勤纪，程侣柏，
申请(专利权)人：大连理工大学化工学院，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]