Vinylsulfonfarbstoffe

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Vinylsulfon-Gruppe (R=Alkyl- oder Arylrest)

Vinylsulfonfarbstoffe sind Reaktivfarbstoffe, die als Reaktivgruppe (Reaktivanker[1]) eine Vinylsulfongruppe (VS-Gruppe) besitzen. Die Vinylsulfongruppe kann auch in geschützter Form vorliegen, bei der eine Ethylsulfonylgruppe mit einer Abgangsgruppe substituiert ist. Beim Färbeprozess unter alkalischen Bedingungen wird die VS-Gruppe durch eine Eliminierungsreaktion freigesetzt:

Synthese von Vinylsulfon-Verbindungen (R=Aromat- oder Alkylrest)
Erzeugung der Vinylsulfon-Gruppe durch alkalische Eliminierung. R=Alkyl- oder Arylrest, X=-OSO3H, -Cl

Chemische Struktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Vinylsulfon-Reaktivanker wird in aller Regel über ein aromatisches oder aliphatisches Amin in den Reaktivfarbstoff eingeführt.

Parabaseester
(4-[2-(Sulfooxy)
ethylsulfonyl]anilin
)

Das älteste und gängigste Zwischenprodukt ist der Parabaseester, ein mit einer [2-(Sulfooxy)ethyl]sulfonyl-Gruppe substituiertes Anilin. Parabaseester kann als Diazokomponente bei der Herstellung von Azofarbstoffen verwendet werden.[2] Eine weitere Reaktionsmöglichkeit ist die Kondensationsreaktion von Parabaseester mit einem Chlor- oder Fluortriazin-Rest, der wiederum über eine weitere Aminogruppe mit einem beliebigen Chromophor verbunden ist.

Variationsmöglichkeiten ergeben sich durch weitere Substituenten am aromatischen Ring – meist Hydroxy-, Methyl- oder Methoxygruppen, bzw. durch die Stellung der Amino- zur VS-Gruppe. Neben der para-substituierten Verbindung werden auch meta- und orthosubstituierten Vinylsulfonaniline verwendet.[3]

2-[2-(2-Chlorethyl
sulfonyl)ethoxy]
ethanamin

Wird die VS-Gruppe über ein primäres oder sekundäres aliphatisches Amin eingeführt, so erfolgt dies ebenfalls durch Kondensation mit einer Halogentriazin-Verbindung. Ein Beispiel ist das 2-[2-(2-Chlorethylsulfonyl)ethoxy]ethanamin, das bei bifunktionellen Reaktivfarbstoffen in Kombination mit einem Monofluor- oder Monochlortriazin-Anker Verwendung findet.[4]

Färbeprozess[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Vinylsulfongruppe reagiert mit den nukleophilen funktionellen Gruppen der Fasern im Sinne einer Michael-Addition unter Bildung einer kovalenten Etherbindung:

Reaktion der Vinylsulfon-Verbindungen mit den Hydroxylgruppen der Cellulose
Reaktion der Vinylsulfon-Verbindungen mit den Hydroxylgruppen der Cellulose

Eine unerwünschte Nebenreaktion beim Färbeprozess ist die Umsetzung der VS-Gruppe zur 2-(Hydroxy)ethylsulfonyl-Gruppe:[5]

Reaktion der Vinylsulfon-Verbindungen mit Wasser/OH− als unerwünschte Nebenreaktion beim Färben
Reaktion der Vinylsulfon-Verbindungen mit Wasser/OH als unerwünschte Nebenreaktion beim Färben

Der unreaktive Farbstoff muss bei der Nachbehandlung der Färbung ausgewaschen werden.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die ersten Farbstoffe mit einer [2-(Sulfooxy)ethyl]sulfonyl-Gruppe wurden 1949 von den damaligen Farbwerken Hoechst patentiert[2] und in den Folgejahren als Wollfarbstoffe unter dem Markennamen Remalan, bzw. als Baumwollfarbstoffe unter der Markenbezeichnung Remazol vermarktet. Ab den frühen 1980er wurden Reaktivfarbstoffe, die neben der VS-Reaktivgruppe einen weiteren Monochlortriazinanker aufweisen durch die Farbstoffhersteller Sumitomo (Markenname Sumifix Supra) und Hoechst AG produziert. 1988 wurden von der Ciba-Geigy Doppelankerfarbstoffe mit der Kombination einer VS-Reaktivgruppe mit einer Monofluortriazin-Reaktivgruppe unter der Markenbezeichnung Cibacron in den Markt eingeführt.[6]

Beispiele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Eintrag zu Reaktivanker. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 4. April 2019.
  2. a b Patent DE965902: Verfahren zum Fixieren wasserloeslicher organischer Verbindungen auf Unterlagen faseriger Struktur. Angemeldet am 19. Juli 1949, veröffentlicht am 19. September 1957, Anmelder: Hoechst AG, Erfinder: Johannes Heyna, Willy Schumacher.
  3. E. Siegel: Reactive Groups. In: K. Venkataraman (Hrsg.): The Chemistry of Synthetic Dyes. Band VI. Academic Press, New York, London 1972, S. 36 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. Patent EP0775731: Reactive dyestuffs, process for their preparation and use thereof. Veröffentlicht am 28. Mai 1997, Anmelder: Ciba Geigy, Erfinder: Urs Lehmann, Marcel Frick.
  5. Die Reaktion der VS-Reaktivfarbstoffe mit Wasser wird in der Literatur auch als "Hydrolyse" bezeichnet, siehe:I. D. Rattee: Reactive Dyes – Physicochemical Aspects of Dye Fixation and Dye-Fibre Bond Hydrolysis. In: K. Venkataraman (Hrsg.): The Chemistry of Synthetic Dyes. Band VIII. Academic Press, New York, London 1978, ISBN 0-12-717008-1, S. 2 ff.
  6. Klaus Hunger (Hrsg.): Industrial Dyes: Chemistry, Properties, Applications. WILEY-VCH Verlag, Weinheim 2003, ISBN 978-3-662-01950-4, S. 113, 117–118 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).