一种化合物及其制备方法、用途与流程

文档序号:17917973发布日期:2019-06-14 23:54
一种化合物及其制备方法、用途与流程

本发明涉及有机合成领域,尤其是涉及一种化合物及其制备方法、用途。



背景技术:

在芳香族化合物分子内引入三聚氯氰等活性基团是染料行业制备染料中间体的重要方法之一。用这些染料中间体合成的染料,由于分子结构中的活性基团可与纤维上羟基或氨基反应形成C-O或C-N等共价键,从而使得染料分子牢固结合在织物上。可广泛应用于纺织、造纸和皮革等领域的染色。

但使用三聚氯氰这种染料中间体合成出的活性染料往往存在固色率低、易水解及废水处理难等问题。中间体化合物的种类和性能严重影响着合成的后续产品的性能和指标。因此扩展有优良活性的中间体种类,具有很重要的意义。

有鉴于此,特提出本发明。



技术实现要素:

本发明的第一目的在于提供一种化合物,该化合物具有活性基团-COF,容易与纤维素表面的活性基团(羟基、氨基等)发生反应,并且本身不易水解,因此制成的偶氮染料在水中具有很强的稳定性,且染色能力强。

本发明的第二目的在于提供上述化合物的用途,主要用于染料领域,该化合物经过重氮化后与不同偶合剂偶合后能得到不同类型的染料。

本发明的第三目的在于提供上述化合物的制备方法,该方法合成路线简单,反应简单,副产物少。

为了解决以上技术问题,本发明提供了以下技术方案:

一种化合物,具有通式(I)的结构:

其中,R1、R2、R3、R4和R5中至少有一个为氨基,其余独立地选自H、卤素、杂原子取代或未取代的C1-20烃基;

优选地,所述杂原子取代C1-20烃基为C1-20烷氧基或C1-20烷硫基。

该化合物中-COF与氨基可以邻位、间位或对位。

化合物(I)中具有重氮化的氨基,更重要的是含有能与纤维反应的活性基团-COF,-COF作为与纤维素结合的活性基团具有以下优点:

1、结合能力强,即F容易离去,发生以下反应(式(一)),

Cell-OH表示纤维素;

2、F的非金属性强,其离去后与氢结合的稳定性强(即氟化氢的稳定性强),使得含有此活性基团的化合物更易与纤维相互结合,反应向正向进行,同时与水解反应相比上述反应式(一)竞争性更强;

3、该化合物中的-COF作为染料与纤维之间的搭桥,由于分子量较低(47)导致活性染料中易水解组分的占比较低,这既可以减少染料用量,又可以增加染料的反应性能;

4、该化合物是一种具有优良活性的中间体,可用于制备具有不易水解且易于与纤维、蛋白质等结合特性的的活性染料、医药品等。

本发明中,R1、R2、R3、R4和R5所选的卤素可以是氟、氯、溴或碘;C1-20烃基可以是C1-20烷基、C1-20烯烃基或C1-20芳烃基,或杂原子取代的C1-20烷基、C1-20烯烃基或C1-20芳烃基;C1-20烃基可以是直连或支链或环烃基。

C1-20烃基如甲基、乙基、甲基亚甲基、丙基、异丙基、丁基或其异构体、戊基或其异构体、己基或其异构体、壬基或其异构体、癸基或其异构体、二十烷基或其异构体、乙烯基或其异构体、丙烯基或其异构体、丁烯基或其异构体、戊烯基或其异构体、己烯基或其异构体、二十烯烃基或其异构体、苯甲基或其异构体、苯丙基或其异构体、苯丁基或其异构体、萘甲基或其异构体,或以上烃基的杂原子取代的,杂原子包括N、S、O、P等。

本发明对通式中的各取代基进一步优化如下。

优选地,本发明的一些实施例中,R1、R2、R3、R4和R5中至少有一个为氨基,其余独立地选自H、卤素、C1-10烃基或杂原子取代的C1-10烃基。

优选地,本发明的一些实施例中,

R1为氨基;

R2为氢、卤素、C1-5烃基或杂原子取代的C1-5烃基;

R3为氢、卤素、C1-5烃基或杂原子取代的C1-5烃基;

R4为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-3烃基;

R5为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-3烃基。

优选地,本发明的一些实施例中,

R1为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-3烃基;

R2为氨基;

R3为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-3烃基;

R4为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-5烃基;

R5为氢、卤素、C1-5烃基或杂原子取代的C1-5烃基。

优选地,本发明的一些实施例中,

R1为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-5烃基;

R2为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-3烃基;

R3为氨基;

R4为氢、卤素、C1-3烃基或杂原子取代的C1-3烃基;

R5为氢、卤素、C1-5烃基或杂原子取代的C1-5烃基。

优选地,本发明的一些实施例中,所述通式(I)的化合物为以下中的一种:

本发明提供的化合物(I)主要经过三步反应合成,路线如下:

包括下列步骤:

a、使通式(II)的化合物发生氯化反应,得到通式(III)的化合物;

其中,R1’、R2’、R3’、R4’和R5’中至少有一个为酰胺基或烷氧羰基氨基,其余独立地选自H、卤素、烃基或杂原子取代的烃基;

b、使通式(III)的化合物与氟化剂反应,得到通式(IV)的化合物;

c、使通式(IV)的化合物脱去所述酰胺基的酰基或所述烷氧羰基氨基的烷氧羰基,得到通式(I)的化合物。

其中,通式(II)的R1’、R2’、R3’、R4’和R5’分别对应于通式(I)中的R1、R2、R3、R4和R5,区别仅仅是将后者中的氨基替换为了酰胺基的酰基或烷氧羰基氨基,即合成时选用的原料对氨基进行了保护。

步骤a是为了生成酰氯,所用的氯化剂可以是三氯化磷、五氯化磷和氯化亚砜中的一种或多种;

所述步骤b是用氟化剂将酰氯中氯取代,可采用无机氟化剂或有机氟化剂,例如NH4F、LiF、NaF、KF、CsF、AgF、SbF3、BrF3、MnF3、CuF、(CH3)4NF及其酸盐或(C4H9)4NF及其酸性盐中的一种或多种。

所述步骤c中若脱去所述酰胺基的酰基时,使使通式(IV)的化合物在酸中水解,水解温度优选20-200℃,水解时间优选1-48h。

所述步骤c中若脱去所述烷氧羰基氨基的烷氧羰基时,使通式(IV)的化合物催化氢解、酸裂解或还原(Na/NH3(液)作还原剂)。其中,催化氢解时用H2或其他供氢体,一般常温常压下氢化即可。当分子中存在对催化氢解敏感或钝化催化剂的基团时,酸裂解或还原方法更为适用。同时,为避免产生副产物,用于酸解裂解的酸优选为HBr等。

以上三步反应除化合物(II)外,均无需另外的复杂有机物,并且反应条件简单,副产物高,这极大提高化合物(I)合成效率和产率。

综上,与现有技术相比,本发明达到了以下技术效果:

(1)本发明合成的这类化合物可用作有机合成中间体,主要可用于染料行业,合成得到的有机物由于酰氟基团的存在将具有易于与纤维等含有-OH的化合物结合而不易水解的特性;

(2)本发明的合成方法副产物少,目标产物产率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1合成的化合物I的核磁F谱图;

图2为本发明实施例1合成的化合物I的红外表征图谱。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,但是本领域技术人员将会理解,下列所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

合成化合物I

合成路线如下:

1)

2)

3)

1)在反应釜中加入181kg的化合物A1,按照SOCl2与化合物A1的摩尔比为1:1将SOCl2加入反应釜中,升温至125±5℃,于搅拌条件下进行氯酰化反应,反应时间为12h,产生的HCl和SO2气体使用真空泵入收集槽,反应结束后得到化合物B1;

2)将干燥的化合物B1加入反应容器中,升温至75±5℃,将预溶解与水中的NaF加入该反应容器中,在75±5℃反应4-5h,反应结束后将产物化合物C1烘干;其中,化合物B1与NaF的摩尔比为1:2.5;

3)将步骤2)中得到的化合物C1加入反应容器中,向该反应容器中加入一定量的HCl溶液将化合物C1溶解,搅拌反应,搅拌转速为1500rpm,反应温度为80-135℃,本实施例具体为90-100℃,反应直至无沉淀物时,取反应液离心收集上清液,将收集得到的上清液用碱滴定,如滴定产生大量目标产物,则停止反应。

通过上述步骤制备得到化合物I 134.8kg,化合物I的产量为97%。

化合物I的核磁F谱和红外图谱分别如图1和2所示。

下述实施例各结构也通过核磁F谱和红外图谱进行了结构表征,以下不赘述。

实施例2

合成化合物II

合成路线如下:

1)

2)

3)

1)在反应釜中加入181kg的化合物A2,按照SOCl2与化合物A2的摩尔比为1:1将SOCl2加入反应釜中,升温至125±5℃,于搅拌条件下进行氯酰化反应,反应时间为12h,产生的HCl和SO2气体使用真空泵入收集槽,反应结束后得到化合物B2;

2)将干燥的化合物B2加入反应容器中,升温至75±5℃,将预溶解与水中的NaF加入该反应容器中,在75±5℃反应4-5h,反应结束后将产物化合物C2烘干;其中,化合物B2与NaF的摩尔比为1:2.5;

3)将步骤2)中得到的化合物C2加入反应容器中,向该反应容器中加入一定量的HCl溶液将化合物C2溶解,搅拌反应,搅拌转速为1500rpm,反应温度为90-100℃,反应直至无沉淀物时,取反应液离心收集上清液,将收集得到的上清液用碱滴定,如滴定产生大量目标产物,则停止反应。

通过上述步骤制备得到化合物II 129.1kg,化合物I的产量为93%。

实施例3

合成化合物III

合成路线如下:

1)

2)

3)

1)在反应釜中加入211kg的化合物A3,按照SOCl2与化合物A3的摩尔比为1:1将SOCl2加入反应釜中,升温至125±5℃,于搅拌条件下进行氯酰化反应,反应时间为12h,产生的HCl和SO2气体使用真空泵入收集槽,反应结束后得到化合物B3;

2)将干燥的化合物B3加入反应容器中,升温至75±5℃,将预溶解与水中的NaF加入该反应容器中,在75±5℃反应2-3h,反应结束后将产物化合物C3烘干;其中,化合物B3与NaF的摩尔比为1:1.8;

3)将步骤2)中得到的化合物C3加入反应容器中,向该反应容器中加入一定量的HCl溶液将化合物C3溶解,搅拌反应,搅拌转速为1500rpm,反应温度为90-100℃,反应直至无沉淀物时,取反应液离心收集上清液,将收集得到的上清液用碱滴定,如滴定产生大量目标产物,则停止反应。

通过上述步骤制备得到化合物III 155.3kg,化合物I的产量为91.8%。

实施例4

合成化合物IV

合成路线如下:

1)

2)

3)

1)在反应釜中加入197kg的化合物A4,按照SOCl2与化合物A4的摩尔比为1:1将SOCl2加入反应釜中,升温至125±5℃,于搅拌条件下进行氯酰化反应,反应时间为12h,产生的HCl和SO2气体使用真空泵入收集槽,反应结束后得到化合物B4;

2)将干燥的化合物B4加入反应容器中,升温至75±5℃,将预溶解与水中的NaF加入该反应容器中,在75±5℃反应0.5-1h,反应结束后将产物化合物C4烘干;其中,化合物B4与NaF的摩尔比为1:1.2;

3)将步骤2)中得到的化合物C4加入反应容器中,向该反应容器中加入一定量的HCl溶液将化合物C4溶解,搅拌反应,搅拌转速为1500rpm,反应温度为90-100℃,反应直至无沉淀物时,取反应液离心收集上清液,将收集得到的上清液用碱滴定,如滴定产生大量目标产物,则停止反应。

通过上述步骤制备得到化合物IV 150.2kg,化合物I的产量为95.7%。

实施例5

合成化合物V

合成路线如下:

1)

2)

3)

1)在反应釜中加入459kg的化合物A5,按照SOCl2与化合物A5的摩尔比为1:1将SOCl2加入反应釜中,升温至125±5℃,于搅拌条件下进行氯酰化反应,反应时间为12h,产生的HCl和SO2气体使用真空泵入收集槽,反应结束后得到化合物B5;

2)将干燥的化合物B5加入反应容器中,升温至75±5℃,将预溶解与水中的NaF加入该反应容器中,在75±5℃反应5-6h,反应结束后将产物化合物C5烘干;其中,化合物B5与NaF的摩尔比为1:2.8;

3)将步骤2)中得到的化合物C5加入反应容器中,向该反应容器中加入一定量的HCl溶液将化合物C5溶解,搅拌反应,搅拌转速为1500rpm,反应温度为90-100℃,反应直至无沉淀物时,取反应液离心收集上清液,将收集得到的上清液用碱滴定,如滴定产生大量目标产物,则停止反应。

通过上述步骤制备得到化合物V 390kg,化合物I的产量为93.1%。

实施例6

由实施例1的中间体通过重氮化偶合可得一种红色偶氮类活性染料,该活性染料具有下式结构的化合物:

本发明实施例6制备的红色活性染料的性能如下表1。

表1染料在织物上的牢度性能

实验方法:

染料在织物上牢度性能测试参照国家标准:其中,耐摩擦牢度的测定参照GB/T3920-2008:《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》;耐水洗牢度的测定参照GB/T 5713-1997:《纺织品色牢度试验耐水色牢度》;耐日晒牢度的测定参照GB/T8426-1998:《纺织品色牢度试验耐光色牢度:日光》。

具体染色方法为:色度3-5%,碱量Na2CO3 10g/L,电解质NaCl量50g/L,浴比1:30,温度40℃。将处理过的织物于室温时在染液中浸染20min,加入一半量的NaCl,浸染20min,升温至40℃加入另一半食盐继续染20min,然后加入一半量的Na2CO3染30min,再加入余下一半量的Na2CO3染30min后干燥。

参照上述标准对染料在织物上的牢度性能进行测定。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

再多了解一些
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