本发明涉及一种苯并异噻唑染料单体化合物及其中间体、制备方法和用途。
背景技术：
随着染料行业的不断发展，人们对纺织品生态环保性能要求越来越高，对分散染料的染色性能提出了更高的要求。现有技术例如CN101445667A和CN101081838A公开的苯并异噻唑类化合物作为蓝色分散染料时的综合性能较差，如耐升华牢度和扩散性等方面，难以达到人们的期望值，因此急需开发一种耐升华牢度高、扩散性好的蓝色分散染料品种。
技术实现要素：
本发明提供一种苯并异噻唑染料单体化合物及其中间体以及包括所述单体化合物的分散染料组合物，所述分散染料组合物具有耐升华牢度高、扩散性好优异的特点。
本发明提供一种苯并异噻唑染料单体化合物，其结构式如(I)所示：
其中：
R1选自-H、卤素、-OH、烷氧基、烷基、-NHCOR6；
R2选自烷基、芳基、芳烷基；
R3为C3～C6支链亚烷基；
R4选自烷基、-COR7、-SO2R8；
R6、R7、R8各自独立地选自烷基、芳基；
所述烷基任选地被烯基、氰基、烷氧基中的至少一种取代。
可选地，上述的苯并异噻唑染料单体化合物，其中：
所述卤素选自F、Cl、Br、I；
所述烷基和烷氧基、芳烷基中的烷基为C1～C4支链或直链烷基；
所述芳基和芳烷基中的芳基为C6～C14单环或多环芳基；
所述烯基为C2～C6支链或直链烯基。
可选地，上述的苯并异噻唑染料单体化合物，其结构式如(I-i)所示
其中：
R1选自-Cl、-Br、-I、-OH、C1～C4烷氧基、C1～C4烷基、-NHCOCH3；
R2选自-CH2CH＝CH2、苄基、-CH2CH3、-CH2CH2CN、-CH2CH2OCH3；
R4选自-CH2CH2CN、-COR7；
R7选自甲基、乙基或苯基；
可选地，R1选自-Cl、-Br、-I、-OH、-OCH3、-CH3或-NHCOCH3；
可选地，R1为-CH3。
可选地，上述的苯并异噻唑染料单体化合物，其特征在于，所述苯并异噻唑染料单体化合物为下列之一：
本发明还提供一种制备上述的苯并异噻唑染料单体化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将式(II)化合物重氮化得到重氮盐，将所得到的重氮盐与式(III)化合物通过偶合反应制得式(I)化合物
其中，R1～R4如上所述；
可选地，所述重氮化所用的重氮化试剂选自亚硝酰硫酸、亚硝酸钠；
可选地，所述重氮化反应的反应温度为-10～5℃；
可选地，所述偶合反应的反应温度为-5～5℃。
本发明还提供一种制备上述的苯并异噻唑染料单体化合物的中间体，其结构如式(III)所示：
其中，R1～R4如上所述；
可选地，所述中间体的结构如式(III-i)所示：
其中，R1、R2、R4如上所述；
可选地，所述中间体的结构如式(III-1)所示：
本发明还提供一种制备上述的中间体的方法，其特征在于，包括以下步骤：将式(V)化合物与式(IV)所示的环氧烷烃反应制得式(VI)化合物，然后将式(VI)化合物与R4-H反应制得所述中间体式(III)化合物
其中，R1～R4如上所述；
可选地，所述式(IV)化合物为环氧丙烷。
本发明还提供一种分散染料组合物，其特征在于，所述分散染料组合物包括上述的苯并异噻唑染料单体化合物中的一种或以上化合物组成的组分A以及任选的辅料；
可选地，所述辅料包括助剂和/或水；
可选地，所述助剂选自染料分散剂、助染剂、表面活性剂、杀菌剂中的至少一种；
可选地，所述染料分散剂选自萘系磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐或元明粉中的至少一种；
可选地，所述表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加)、多元醇、硫酸化蓖麻油中的至少一种；
可选地，所述助剂选自萘磺酸甲醛缩合物(扩散剂NNO)、甲基萘磺酸甲醛缩合物(分散剂MF)、苄基萘磺酸甲醛缩合物(扩散剂CNF)、木质素83A、木质素85A、平平加、元明粉中的至少一种；
可选地，所述组分A与助剂的重量比为1：1～1：2。
本发明还提供一种制备上述的分散染料组合物的方法，其特征在于，包括将组分A和任选的辅料按比例混合制得；
可选地，所述的方法包括按比例将组分A的干粉或浆料和任选的助剂混合，通过任选的干燥过程制得。
本发明还提供上述的分散染料组合物作为分散染料的用途。
可选地，所述分散染料用于疏水性纤维或其纺织物的印染；可选地，所述分散染料用于涤纶、腈纶、聚酯、醋纤或其混纺的纺织物的印染。
本发明所述的分散染料组合物制得的分散蓝染料，可以微粒子化后的液态、乳膏态或者喷雾干燥法等进行干燥后的粉状、颗粒状状态提供染色。
本发明所述苯并异噻唑染料单体化合物所制备的分散染料具有较高的耐升华牢度和扩散性，并且无毒无致癌性，安全环保，符合国际通用的环保标准，生产中合成工艺简单，三废排放少，价格低廉但附加价值高，能适应市场的多种需求和利于工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细说明。应当理解的是，此处实施例仅用于示例性对本发明进行说明，并不用于对本发明进行限制。
实施例1
在三口烧瓶中加入98％硫酸40g，28％的亚硝酰硫酸58.5g，搅拌20min，将温度降到-5～0℃，在搅拌条件下，缓慢加入18.3g3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑，投料时间1～2小时，保温反应4小时左右，得到3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑的重氮液。
在高压反应釜中投入135g(1mol)N-乙基间甲苯胺，升温到110～120℃开始通入环氧丙烷60g，通入时间约4～5小时，通好后继续保温10～20小时，保温结束后，降温到30～40℃，得到N-乙基-N羟异丙基间甲苯胺。
取上述N-乙基-N羟异丙基间甲苯胺，放入三口烧瓶中，将温度升至60℃～100℃，缓慢加入62g冰醋酸或者105g醋酐，保温反应至终点，制得式(Ⅰ-1)所示染料单体化合物所对应的偶合组分N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺。
将得到的偶合组分N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺加200g水，20g硫酸，1g氨基磺酸和乳化剂，冰水浴控制温度0～5℃打浆，然后将温度降至-5～0℃，开始缓慢加入制备好的重氮液进行偶合反应。控制偶合反应时间2小时，加完后保温3小时，升温、抽滤、水洗至中性。制得结构式(Ⅰ-1)所示染料单体化合物。
实施例2
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-氰乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-2)所示的染料单体化合物。
其中N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺的制备方法如下：
在高压反应釜中投入160g(1mol)N-氰乙基间甲苯胺，升温到110～120℃开始通入环氧丙烷60g，通入时间约4～5小时，通好后继续保温10～20小时，保温结束后，降温到30～40℃，得到N-氰乙基-N羟异丙基间甲苯胺。
取上述N-氰乙基-N羟异丙基间甲苯胺，放入三口烧瓶中，将温度升至60℃～100℃，缓慢加入62g冰醋酸或者105g醋酐，保温反应至终点，制得式(Ⅰ-2)所示染料单体化合物所对应的偶合组分N-氰乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺。
实施例3
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-甲氧基乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-3)所示的染料单体化合物。
其中N-甲氧基乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺的制备以N-甲氧基乙基间甲苯胺为原料，按照实施例1中的方法制取。
实施例4
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-烯丙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-4)所示的染料单体化合物。
其中，N-烯丙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺是以N-烯丙基间甲苯胺为原料，按照实施例1中偶合组分的制备方法得到的。
实施例5
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-5)所示的染料单体化合物。
其中，N-乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺是以N-乙基间乙酰氨基苯胺为原料，按照实施例1中偶合组分的方法制取。
实施例6
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-氰乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-6)所示的染料单体化合物。
其中，N-氰乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺按照实施例1中的方法，以N-氰乙基间乙酰氨基苯胺为原料制取。
实施例7
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-甲氧基乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-7)所示的染料单体化合物。
其中，N-甲氧基乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺按照实施例1中的方法，以N-甲氧基乙基间乙酰氨基苯胺为原料制取。
实施例8
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-烯丙基N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-8)所示的染料单体化合物。
其中，N-甲氧基乙基-N-乙酰氧异丙基间乙酰氨基苯胺按照实施例1中的方法，以N-烯丙基间乙酰氨基苯胺为原料制取。
实施例9
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基间氯苯胺用等摩尔量的2-氯-N-乙基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-9)所示的染料单体化合物。
其中，偶合组分2-氯-N-乙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺可以通过以下步骤获得：在高压反应釜中投入135g(1mol)2-氯-N-乙基苯胺，升温到110～120℃开始通入环氧丙烷60g，通入时间约4～5小时，通好后继续保温10～20小时，保温结束后，降温到30～40℃，得到2-氯-N-乙基-N羟异丙基苯胺。
取上述2-氯-N-乙基-N羟异丙基苯胺，放入三口烧瓶中，将温度降至20℃以下，缓慢加入620g丙烯腈，保温反应至终点，既得式(Ⅰ-9)所示染料单体化合物所对应的偶合组分。
实施例10
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的2-氯-N-乙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-10)所示的染料单体化合物。
其中，2-氯-N-乙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺的制取，是以2-氯-N-氰乙基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例11
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的2-氯-N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-11)所示的染料单体化合物。
其中，2-氯-N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺的制取，是以2-氯-N-甲氧基乙基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例12
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的2-氯-N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-12)所示的染料单体化合物。
其中，2-氯-N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基苯胺的制取，是以2-氯-N-烯丙基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例13
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-13)所示的染料单体化合物。
其中，N-乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺的制取，是以N-乙基间甲氧基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例14
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-14)所示的染料单体化合物。
其中，N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺的制取，是以N-氰乙基间甲氧基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例15
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-15)所示的染料单体化合物。
其中，N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺的制取，是以N-甲氧基乙基间甲氧基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例16
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-16)所示的染料单体化合物。
其中，N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基间甲氧基苯胺的制取，是以N-烯丙基间甲氧基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例17
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-17)所示的染料单体化合物。
其中，N-乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺的制取，是以N-乙基间甲苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例18
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-18)所示的染料单体化合物。
其中，N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺的制取，是以N-氰乙基间甲苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例19
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-19)所示的染料单体化合物。
其中，N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺的制取，是以N-甲氧基乙基间甲苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例20
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-20)所示的染料单体化合物。
其中，N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基间甲苯胺的制取，是以N-烯丙基间甲苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例21
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-乙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-21)所示的染料单体化合物。
其中，N-乙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺的制取，是以N-乙基间乙酰氨基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例22
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-22)所示的染料单体化合物。
其中，N-氰乙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺的制取，是以N-氰乙基间乙酰氨基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例23
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-23)所示的染料单体化合物。
其中，N-甲氧基乙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺的制取，是以N-甲氧基乙基间乙酰氨基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例24
按照实施例1所述的制备方法，不同的是将N-乙基-N-乙酰氧异丙基间甲苯胺用等摩尔量的N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺替代，可制得结构式(Ⅰ-24)所示的染料单体化合物。
其中，N-烯丙基-N-氰乙基氧异丙基间乙酰氨基苯胺的制取，是以N-烯丙基间乙酰氨基苯胺为原料，按照实施例9中的方法制备。
实施例25
按表1中配方，将实施例1-24中制得的染料单体化合物、助剂，100g纯水研磨均匀，干燥脱水制得商品染料。
取0.5g上述商品染料分散到500毫升水中，吸取20毫升后与60毫升水混合，用醋酸调染浴PH为4.5-5，升温到70℃，同时加入2克涤纶布进行染色，于30分钟内由70℃升温到130℃，保温40分钟，冷却到90℃以下开始取样。
采用国标GB/T3921-1997、GB/T3920-1997、GB/T8427-1998、GB/T5718-1997、HG/T3399-2001分别测试其耐水洗、耐摩擦、耐日晒、耐升华牢度和扩散性能。测试结果如表1。
由表1数据可知，本发明苯并异噻唑染料单体化合物所制备的染料在具有较高的耐水洗、耐摩擦、耐日晒牢度的同时，提高了其耐升华牢度和扩散性，性能更加完善。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。