N,N-二乙酸乙酯基系列偶氮分散染料的合成及应用研究

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本论文以十个新型N,N-二乙酸乙酯基系列偶氮分散染料的合成及其应用为研究目标。首先,分别以3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺和3-乙酰氨基苯胺为原料,以氯乙酸乙酯为烷基化试剂,探索催化剂种类、缚酸剂种类、反应时间和加料方式对反应的影响,并对所合成的两个N,N-二乙酸乙酯基的芳香胺染料中间体进行结构表征。接着,以两个N,N-二乙酸乙酯基的芳香胺作为偶合组份,以2-氨基-3,5-二硝基噻吩、3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑、4-硝基苯胺、2,4-二硝基-6-氯苯胺等五个芳香胺作为重氮组份,经重氮化-偶合反应合成了十个新型N,N-二乙酸乙酯基系列偶氮分散染料,通过紫外可见吸收光谱考察了这十个分散染料的最大可见吸收波长及摩尔吸光系数,测定了它们的比移值,通过红外光谱、核磁共振氢谱和质谱等手段对它们的分子结构进行了表征,并以3-(N,N-二乙酸乙酯基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺与4-硝基苯胺所合成的分散染料(以A1B3表示)为例,探讨了影响合成反应的因素,优化了合成工艺。最后,探索了这十个偶氮分散染料在涤纶织物和苄基化木粉上的染色色光、染料上染百分率和染色牢度,结论如下:1、以3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺和3-乙酰氨基苯胺为原料,氯乙酸乙酯为烷基化试剂合成了两个N,N-二乙酸乙酯基芳香胺染料中间体,其合适的缚酸剂是碳酸钠,最佳的催化剂为溴化钠,有效的抗氧化剂是锌粉。2、以3-氨基-4-甲氧基乙酰苯胺和3-乙酰氨基苯胺为原料,氯乙酸乙酯为烷基化试剂合成两个N,N-二乙酸乙酯基染料中间体的优化工艺是:芳香胺:氯乙酸酯:碳酸钠为1:5:1.1(mol),在回流反应2 h后加入10%的催化剂溴化钠和0.5%抗氧化剂锌粉(m%),再进行分水回流反应2 h,得到含量(HPLC)99.4%以上,收率97.7%以上的两个染料中间体。经紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱分析表明,这两个N,N-二乙酸乙酯基的芳香胺染料中间体均为目标产物。3、以3-(N,N-二乙酸乙酯基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺和3-(N,N-二乙酸乙酯基乙酰苯胺为偶合组份,以2-氨基-3,5-二硝基噻吩、3-氨基-5-硝基-2,1-苯并异噻唑、2、4-硝基苯胺、2,4-二硝基-6-氯苯胺和2,4-二硝基-6-溴苯胺为重氮组分,经重氮化-偶合反应合成了十个二乙酸乙酯基分散染料,其产率为87.6%~94.8%;这十个染料经红外光谱、核磁共振氢谱和质谱分析确认为目标产物。4、以3-(N,N-二乙酸乙酯基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺和3-(N,N-二乙酸乙酯基乙酰苯胺为偶合组份合成的十个分散染料的最大可见吸收波长为493 nm~655 nm(丙酮),在偶合组份苯环上带有-OCH3取代基的A1系列分散染料均比无-OCH3取代基A2系列染料的最大可见吸收波长长20 nm,含噻吩环的分散染料要比含有苯环的偶氮分散染料的最大吸收波长长;在最大可见吸收波长处的摩尔吸光系数在1.17×10~4~2.86×10~4之间,体现出高发色强度特征。5、以2-氨基-3,5-二硝基噻吩为重氮组份,3-(N,N-二乙酸乙酯基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺为偶合组份合成染料A1B1的优化工艺是:重氮化反应采用磷酸:硫酸(v:v)为2:1为介质,2-氨基-3,5-二硝基噻吩与Na NO2摩尔比为1:1.05,重氮化温度0~5℃;当重氮组份:偶合组份的摩尔比为1∶1.0~1.1,偶合温度-5℃~5℃,偶合时间8~9 h,可获纯度99.0%,收率87.6%的A1B1染料。6、在高温高压下,染料浓度为1.0%(o.w.f),浴比为100∶2,十个N,N-二乙酸乙酯基分散染料染色涤纶织物上的颜色分为蓝绿色、艳绿色、艳红色、蓝紫色、蓝紫色、艳蓝色、艳蓝色、红橙色、艳紫色和艳紫色,且色光鲜艳;染料染色涤纶织物的上染百分率在86.8%~95.6%,五个A1系列染料的上染率均低于相应五个A2系列染料的上染百分率;染色涤纶织物的水洗(粘)色牢度为4~5级,日晒色牢度达6~7级,体现高水洗牢度和高日晒牢度特征。7、带杂环结构的B1、B2系列染料染色涤纶织物的皂洗色牢度均达5级,日晒色牢度均达7级,它们比不带杂环结构的其它六个分散染料染色涤纶织物的皂洗色牢度和日晒色牢度高0.5~1级,杂环-双乙酸乙酯基酯类分散染料不仅色光艳丽,而且色牢度更优良,具有良好的应用前景。8、在高温高压下,染料浓度为1.0%(o.w.f),浴比为100∶2,十个N,N-二乙酸乙酯基分散染料染色苄基化木粉的颜色分为蓝绿色、绿色、枣红色、蓝紫色、蓝紫色、蓝紫色、蓝紫色、橙色、紫色和紫色,但比同一染料染色涤纶织物的色光稍暗;染料染色苄基木粉上的上染百分率在92.9%~98.6%,均高于同一染料对染色涤纶织物的上染百分率86.8%~95.6%;染色苄基木粉的水洗(粘)色牢度均在4~5级,与染色涤纶织物的水洗(粘)色牢度基本一致。
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