ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ КУБОВЫЕ КРАСИТЕЛИ
, красители, представляющие собой карбо- и гетероароматич.
многоядерные конденсир. соед., содержащие не менее двух оксогрупп, соединенных
между собой системой сопряженных связей. При восстановлении групп С=О превращ.
в гидроксипроизводные (лейкоформы), р-римые в водно-щелочных средах и обладающие,
в отличие от самих П. к. к., сродством к ряду волокон (целлюлозных и белковых);
после сорбции на окрашиваемых субстратах лейкосоединения окисляются с образованием
исходных (хиноидных) форм П. к. к. Красильный р-р (т. наз. куб) получают действием
восстановителей, не затрагивающих основного скелета молекулы П. к. к., преим.
дитионитом натрия Na2S2O4. Окисление проводят
О2 воздуха, иногда др. окислителями (см. также Кубовые красители).
Сродство к хлопковому волокну
(субстантивность) повышается с увеличением размера молекулы красителя и степени
копланарности ее фрагментов, чему способствует связывание их ароматич. циклами,
а также введение нек-рых заместителей, напр. ароиламиногрупп, атомов галогена,
к-рые увеличивают не только прочность окрасок, но часто и яркость. При наличии
атомов Hal, как правило, повышается устойчивость окрасок к действию активного
хлора.
Применяют П. к. к. гл.
обр. для крашения целлюлозных волокон и их смесей с др. волокнами, напр. с полиэфирными;
в этом случае проводят крашение сначала П. к. к., а затем дисперсными красителями
(двухванное крашение) или сразу спец. смесями указанных красителей (однованное).
П. к. к. образуют яркие окраски широкой гаммы цветов и оттенков, обладающие
исключительно высокой устойчивостью ко всем видам физ.-хим. обработок. Однако
они уступают др. классам красителей в технол. и экономич. отношении-сложность
многостадийных методов синтеза из дорогого сырья и соотв. высокая стоимость,
а также сложность способов применения. Для упрощения последних нек-рые П. к.
к. производят в виде кубозолей (р-римых в воде Na-солей кислых сернокислых
эфиров лейкосоединений).
Ряд П. к. к. используют
как пигменты широкого назначения, особенно для крашения пластмасс, перерабатываемых
при высоких т-рах, и в произ-ве эмалей горячей сушки. Для перевода в пигментные
формы П. к. к. подвергают дополнит. сложным обработкам (финиш-процессы), в результате
к-рых получаются определенные кристаллич. модификации, а также модифицируется
пов-сть кристаллов, что способствует лучшему распределению пигмента в окрашиваемых
субстратах.
В зависимости от назначения
П. к. к. производят в разл. товарных (выпускных) формах: в качестве кубовых
красителей-порошки и пасты для крашения, пасты для печати; в качестве пигментов-порошки,
пасты для пигментной печати, для крашения вискозы в массе, концентраты в полимерах
и т. п. Содержание П. к. к. в порошках для крашения, пастах и концентратах может
составлять 15-50%. См. также Крашение волокон, Крашение пластических масс,
Печатание тканей.
Большинство П. к. к. содержит
в молекуле конденсированные или связанные мостиковыми группировками ядра антрацена;
главное место среди них занимают производные 9,10-антрахинона и продукты их
превращений. Точная хим. классификация этих соед. затруднена, т.к. часто в одной
стуктуре имеются признаки, характерные для неск. групп красителей. Осн. типы
П. к. к. приведены ниже.
Антримиды и фталоилкарбазолы.
Антримиды-антра-хинониламиноантрахиноны (напр., соед. ф-лы I, а). Могут
содержать до четырех 1-(или 2-)антрахинониламиногрупп в а-положениях молекулы
антрахинона и часто-ароил-аминогруппы в а-положениях любых антрахиноновых ядер.
К этой группе П. к. к. можно отнести и антрахинониламиио-производные др. полициклич.
систем, напр. бензантрона, антантрона, ацедиантрона (см. ниже). Получают: нагреванием
амино- и галогенопроизводных антрахинона в присут. Си или ее солей и основных
агентов (карбонатов либо ацетатов щелочных металлов, MgO) в высококипящем р-рителе
(нитробензоле, нафталине или др.); сплавлением ("запеканием") исходных
в-в при т-рах до 200 °С. Антр-имиды практически утратили значение как П.
к. к.; их используют гл. обр. в качестве промежут. продуктов для получения фталоилкарбазолов
циклизацией с образованием пирроль-ного цикла (р-ция карбазолирования). Р-ция
облегчается при наличии ароиламиногрупп, что позволяет проводить ее нагреванием
соответствующих антримидов в конц. H2SO4; напр., так получают
коричневый П. к. к. (1,6) из соед. 1,я; конденсирующим ср-вом в др. случаях
служит А1С13.
Фталоилакридоны- производные
гетероциклич. системы ф-лы II, а также соед., содержащие ее в качестве структурного
фрагмента (напр., соед. III, к-рое одновременно можно отнести и к фталоилкарбазолам).
Соед. II и его производные
получают взаимод. 1-галоген-или 1-аминоантрахинона с ароматическими соотв. о-амино-или
о-галогенкарбоновыми к-тами (либо р-цией 1-нитро-антрахинон-2-карбоновой
к-ты с ариламинами) с послед. циклизацией под действием конц. H2SO4,
HSO3C1 или др. дегидратирующих агентов, напр. РОС13 в
нитробензоле. При действии на 1-нитро-2-метилантрахинон анилина с послед. хлорированием
и затем гидролизом содой образовавшегося 1,2,3,4,5,6,7-гептахлорфталоилакридина
получают 1,2,3,4,6,7-гексахлорпроизводное соединения II. Частичное дегалогенирование
последнего приводит к ярко-розовому П. к. к. (смесь 1,2,3,4,7- и 1,2 3,4,6-пентахлоризомеров).
Само соед. II можно прохлорировать до 1,3,7-трихлорпроизвод-ного; при замещении
в нем атома хлора у атома С-7 на аминогруппу образуется бирюзовый П. к. к.,
а при замещении на 5-бензоиламино-1-антрахинониламиногруппу с послед. циклизацией-коричневый
П. к. к. (III). Аннелирование бензольного кольца в соед. II по связи С3—С4
приводит к красному П. к. к.
Индантрон (IV; R = Н)-синий
П. к. к. и важный пигмент. Получают щелочным плавлением 2-аминоантрахинона в
смеси КОН, NaOH и CH3COONa в присут. окислителя, напр. NaNO3,
при 225 °С. Его галогенопроизводные (R = Hal; в
производимых в пром-сти красителях R = С1)- голубой и синий П. к. к.; получают
аналогично щелочным плавлением 2-амино-З-хлорантрахинона или галогенированием
индантрона (продукт р-ции-кубовый голубой О, представляющий собой смесь с преимуществ.
содержанием моно-хлорпроизводного) или конденсацией двух молей 1,3-ди-галоген-2-аминоантрахинона
в высококипящих р-рителях (напр., нитробензоле) в присут. Си (см. также Индантрон).
Антрахиношгаразины.
Получают взаимод. 1,2-диами-ноантрахинона со щавелевой к-той с образованием
соед. ф-лы V (R = ОН), араминирование к-рого, напр. м-толуидином, приводит
к ярко-алому П. к. к. (R = = NHC6H4CH3-м).
Антрахиноназолы-соед.,
содержащие цикл азола (оксазо-ла, тиазола, оксадиазола или др.), конденсированный
с ядром антрахинона по положениям 1,2 или 2,3 (напр., как в соед. VI) или связанный
с ним в положении 2 простой связью (как в соед. VII). Обычно содержат два антрахиноно-вых
ядра. Напр., соед. VI (X = О) - красный П. к. к. (получают действием хлорангидрида
1-нитроантрахинон-2-карбо-новой к-ты на 2-амино-З-гидроксиантрахинон с послед.
циклизацией в конц. H2SO4 и аммонолизом нитрогруппы);
соед. VI (X = S)-красно-фиолетовый П. к. к. (получают действием того же хлорангидрида
на 2-амино-З-хлорантра-хинон с послед. аммонолизом группы NO2, замещением
атома хлора на группу SH действием Na2S и циклизацией в конц. H2SO4).
П. к. к. цвета бордо (ф-ла VII) получают действием гидразингидрата на указанный
хлорангидрид с послед. циклизацией и аммонолизом.
Группа бензантрона. Ее
составляют производные бензан-трона (напр., соед. ф-лы VIII), а также виолантрона
(IX), изовиолантрона (X) и дибензопиренхинона (XI). П. к. к. ф-лы VIII, б [R = Н (оливково-зеленый краситель); R-1-антрахи-нониламиногруппа (серый)]
получают циклизацией соответствующих соед. типа антримидов ф-лы VIII, а нагреванием
с КОН в изобутаноле. В этих условиях образуется пиридиновый цикл, а карбазолирование
не протекает, что позволяет получить указанный выше серый П. к. к.
Виолантрон (IX; R = Н)
- темно-синий П. к. к.; получают сплавлением бензантрона с эквимолярной смесью
КОН и NaOH в присут. окислителя, а иногда и р-рителя (напр., гликоля); в качестве
промежут. продукта образуется 4,4'-дибензантронил. Ярко-зеленый П. к. к. с синеватым
оттенком (IX; R = ОСН3) получают окислением виолантрона или 4,4'-дибензантронила
действием МnО2 в H2SO4 до дигидроксипроизводного
(IX; R = ОН) с послед. метилированием; продукт его дибромирования - зеленый
П. к. к. с желтоватым оттенком. Соед. IX (R = NO2), при восстановлении
превращающееся в диаминопроизводное, дает черную окраску, по-видимому, в результате
окисления аминогрупп с образованием азогруппы.
Изовиолантрон (X) получают
нагреванием с КОН ди(3-бензантронил)сульфида (продукта взаимод. 3-бром-бензантрона
с полисульфидом Na) в изобутаноле с послед. окислением О2 воздуха.
Как П. к. к. применяют продукты его галогенирования-6,15-дихлорпроизводное (ярко-фиолетовый
с красноватым оттенком) и монобромпроизводное (фиолетовый с синим оттенком).
Дибензопиренхинон (XI;
R = Н) - золотисто-желтый П. к. к.; получают циклизацией 1,5-дибензоилнафталина
в расплаве смеси А1С13 с NaCl в присут. окислителя; м. б. синтезирован
также циклизацией 3-бензоилбензантрона. Исходные продукты для этих р-ций синтезируют
бензоили-рованием соотв. бензантрона или нафталина по р-ции Фриделя - Крафтса;
дибромпроизводное дибензопирен-хинона (XI; R = Вr)-желтый с красноватым оттенком
краситель.
Антантрон (XII;
R = Н) синтезируют циклизацией 1,1'-динафтил-8,8'-дикарбоновой к-ты в конц.
H2SO4. Его гало-генированием получают ярко-оранжевые П.
к. к. (XII; R = С1 или Вr), причем бромпроизводное, имеющее более красный оттенок,
используют также как пигмент. Галогенопроизвод-ные антантрона применяют и как
промежут. продукты для получения антримидов (см. выше).
Ацедиантрон. Используют
дихлорпроизводные (XIII); получают взаимод. 1-хлор- или 2-хлор-9-антронов с
гли-оксальсульфатом в орг. р-рителе с послед. окислением О2 воздуха
образовавшегося производного бис-антролиденэти-лена. Соед., у к-рого
атомы хлора находятся в р-положе-ниях,-красно-коричневый П. к. к.; соед. с атомами
хлора в a-положениях - полупродукт, напр., для получения антри-мида, содержащего
две 5-бензоиламино-1-антрахинонила-миногруппы, карбазолирование к-рого приводит
к коричневому с желтым оттенком П. к. к.
Прочие группы. П. к. к.
включают также красители др. хим. классов, не содержащие фрагментов антрахинона
и антрона. Из них важны ароиленбензимидазолы - продукты конденсации нафталин-1,4,5,8-тетракарбоновой
к-ты с о-фенилендиамином алого цвета (смесь изомеров), ярко-оранжевого
и бордо (индивидуальные изомеры); последние являются также ценными пигментами
(см. Перилоновые красители).
Лит.: Коган И. М.,
Химия красителей, 3 изд., М., 1956; Венката-раман К., Химия синтетических красителей,
т. 2, 5, Л., 1957-77; Степанов Б. И., Введение в химию и технологию синтетических
красителей, 3 изд., М., 1984. М. В. Казанков.
|