Сульфокислоты замещенных n, n-дифенилдиимидов 3, 4, 9, 10 перилентетракарбоновой кислоты в качестве материалов для формирования сверхтонких термостабильных поляроидных пленок

Сульфокислоты замещенных N,N - дифенилдиимидов 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты общей формулы

где R H, Br, Cl, OH, CH₃, C₄H₉, COCH₃, OC₂H₅;
n 1 2,
в качестве материалов для формирования сверхтонких термостабильных поляроидных пленок, селективных в области 480 550 нм.

Изобретение относится к технологии получения периленовых красителей, в частности к синтезу новых производных перилентетракарбоновой кислоты сульфокислот замещенных N,N'-дифенилдиимидов 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты, используемых для формирования сверхтонких поляроидных пленок, селективных в области 480-550 нм.
Цель изобретения синтез новых соединений сульфокислот замещенных N,N'-дифенилдиимидов 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты формулы I
N N (SO₃H)_n,
где R H, Br, Cl, OH, CH₃, C₄H₉, OCH₃, OC₂H₅, n=1, 2, обладающих повышенной поляризующей способностью, селективных в области 480-550 нм и способных формировать сверхтонкие поляроидные пленки толщиной 0,1-0,6 мкм.
В зависимости от характера заместителей сульфирование проводят в концентрированной серной кислоте, моногидрате, олеуме различной концентрации или смеси олеума с хлорсульфоновой кислотой при 20-90^оС.
Полученные водорастворимые красители обладают способностью к образованию лиотропной жидкокристаллической фазы, что позволяет формировать на их основе селективные в области 480-550 нм сверхтонкие поляроидные пленки с толщиной слоя 0,1-0,6 мкм и высокой термостабильностью (до 350^оС).
П р и м е р 1. В 15 мл 15-20%-ного олеума при 20-25^оС загружают 1,5 г N, N'-дифенилдиимида 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты (ПТКК) и размешивают при этой температуре до водорастворимой пробы в течение 4-5 ч. Реакционную смесь выливают на 150 г измельченного льда, осадок отфильтровывают, промывают концентрированной соляной кислотой до отсутствия сульфат-анионов и сушат при 80^оС. Получают 1,74 г (74,4%) сульфокислоты формулы I, R H.
Электронный спектр (в воде, _макс) нм: 501, 543.
ИК-спектр (прибор UR-20, таблетки с КСl), см^-1): 1173, 1249 (SO₃H), 1655, 1695 (C=0).
Найдено, N 3,33; 3,30; S 7,67; 7,65.
C₃₆H₁₈N₂O₁₀S₂ 8H₂O.
Вычислено, N 3,31; S 7,57.
Аналогичным образом получают сульфокислоты N,N'-ди-(3-метилфенил)-, N, N'-ди-(4-бутилфенил)-, N, N'-ди-(4-оксифенил)-, N,N'-ди-(4-метоксифенил)- и N, N'-ди-(4-этоксифенил)диимидов ПТКК. В случае N,N'-ди-(3-метилфенил)- и N, N'-ди-(4-этоксифенил)диимидов ПТКК получают смесь (1: 1) cоответствующих моно- и дисульфокислот.
П р и м е р 2. В 6 мл хлорсульфоновой кислоты при 20-25^оС загружают 1,5 г N, N'-ди-(3-метилфенил)диимида ПТКК, добавляют 3 мл 15-20%-ного олеума, нагревают до 85^оС и размешивают при 80-90^оС до водорастворимой пробы в течение 3 ч. Продукт сульфирования выделяют, как в примере 1. Получают 1,65 г (81,5%) сульфокислоты формула I, R 3-CH₃.
Электронный спектp в воде, _макс, нм: 502, 540.
ИК-спектр (прибор UR-20, таблетки с КСl), см^-1: 1172, 1250 (SO₃H); 1660, 1700 (C=0).
Найдено, N 3,84; 3,63; S 8,81; 8,80.
C₃₈H₂₂N₂O₁₀S₂ 2H₂O.
Вычислено, N 3,65; S 8,36.
Аналогичным образом получают сульфокислоты N,N'-ди-(4-этоксифенил)-, N, N'-ди-(4-бромфенил)-, N,N'-ди-(4-хлорфенил)диимидов ПТКК.
П р и м е р 3. В 15 мл моногидрата при 20-25^оС загружают 1,5 г N,N'-ди-(4-этоксифенил)диимида ПТКК, размешивают до водорастворимой пробы в течение 30 мин, выливают смесь на 150 г льда и к полученному раствору добавляют 20 г хлористого натрия. Осадок отфильтровывают, промывают 20%-ным раствором хлористого натрия. Получают 1,56 г (56%) сульфокислоты (I), R 4-OC₂H₅. Электронный спектр (в воде, _макс, нм): 502, 545.
ИК-спектр (прибор UR-20, таблетки с КСl, см^-1): 1172, 1250 (SO₃H); 1660, 1698 (C=0).
Найдено, N 2,90; 3,00; S 5,70; 5,82.
Соотношение N:S=2:1,7.
П р и м е р 4. В 15 мл 96%-ной серной кислоты при 20-25^оС растворяют 1,5 г N,N'-ди-(4-этоксифенил)диимида ПТКК и размешивают при этой температуре до водорастворимой пробы в течение 1,5 ч. К реакционной смеси добавляют 9 мл воды, осадок отфильтровывают, промывают концентрированной соляной кислотой до отсутствия сульфат-анионов и сушат при 80^оС. Получают 1,3 г (67,5%) сульфокислоты формулы I, (R 4-OC₂H₅).
Найдено, N 2,72; 3,00; S 6,82; 6,77.
C₄₀H₂₆N₂O₁₂S₂ 10H₂O.
Вычислено, N 2,88; S 6,66.
Данные электронного и ИК-спектров, как в примере 3.
П р и м е р 5. Методика получения поляроидных пленок.
1 г очищенного от неорганических примесей красителя растворяют в 100 г дистиллированной воды и постепенно упаривают на роторном испарителе домассы 11 г. При этом образуется лиотропная жидкокристаллическая фаза (ЛЖКФ) красителя с концентрацией 9-11%
0,25 мл ЛЖКФ красителя наносят на стеклянную подложку размером 5х5 см², сверху кладут вторую пластину и круговыми движениями растирают ЛЖКФ в тонкую пленку, после чего верхнюю пластину резко сбрасывают с нижней. Образовавшаяся тонкая ориентированная пленка после высыхания при скрещивании имеет интенсивный красный цвет. Поляриодные характеристики (степень поляризации, дихроичное отношение) полученных пленок определяют по поляризационным спектрам поглощения, которые измеряют в диапазоне 350-700 нм на спектрофотометре "Shimadzu" с поляризационной приставкой. В качестве поляроидного анализатора используют призму "Николь" с апертурой 20 мм.
Выход, данные элементного анализа и поляроидные характеристики синтезированных соединений приведены в таблице.
Изобретение относится к анилинокрасочной промышленности, в частности к сульфокислотам замещенных N,N -дифенилдиимидов 3,4,9, 10-перилентетракарбоновой кислоты общей формулы

где R - H, Br, Cl, OH, CH₃, C₄H₉, OCH₃, OC₂H₅; n = 1 или 2, используемым для формирования сверхтонких поляроидных пленок толщиной 0,1 - 0,6 мкм, селективных в области 480 - 550 нм, с повышенной термостабильностью до 350^oС. Новые соединения получают сульфированием замещенных N,N -дифенилдиимидов 3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты в концентрированной серной кислоте или в моногидрате, или в олеуме, или в смеси олеума с хлорсульфоновой кислотой при 20 - 90^oС. 1 табл.