ベンジジン由来の新規ビスアゾ染料の合成、分光特性評価、および染色性能

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7826 (2023) この記事を引用

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ベンジジンをシアノ酢酸エチルおよびマロノニトリルとカップリングさせてアゾヒドラゾ生成物を得、これをヒドラジンおよびフェニルヒドラジンを使用して環化し、4,4'-([1,1'-ビフェニル]-4,4'-ジイルビスを与えた) (ヒドラジン-2-イル-1-イリデン))ビスピラゾール誘導体 5-7。 これらの化合物は、さまざまなスペクトル分析によって同定されました。 ＤＭＦ中の０．１Ｍ ＮａＯＨおよび０．１Ｍ ＨＣｌの検査により、合成された色素のλｍａｘがｐＨ変化に非常に敏感であり、カプラー部分によってわずかに影響されることが明らかになった。 分散剤DYEWELL-002を使用し、ポリエステル生地（PE-F）を水染色しました。 色の強度 (K/S)、その合計 (K/Ssum)、色素吸尽 (%E)、および反射率の値を測定し、検討しました。 ＤＦＴ法は，Ｂ３ＬＹＰ／６‐３１Ｇ（ｄ，ｐ）レベルを用いて標記染料の化学記述子パラメータを推定し，染料の性能を調査するとともに染色プロセスの機構を仮定した。

アゾ染料は、ほとんどの染料の分類に含まれるため、市販の染料の中で最大のクラスです。 これらの化合物は、酸性染料、反応性染料、アゾイック染料、直接染料、および塩基性染料と同様に、発色団 (–N = N–) の存在によって識別されます。 一般に、アゾ発色団は芳香族誘導体環、ナフタレン環誘導体、芳香族複素環に結合するか、活性メチレン基の酸性水素原子を置換します1。 染料の色にさまざまな強度の色相を与えるには、このような基がアゾ基の両側になければなりません。 アゾ染料の重要性は、繊維、印刷、製紙などにおける合成着色料としての使用に由来しています。 さらに、アゾ染料は生物学的および医学的重要性を示すため、アゾ物質は防腐剤、抗腫瘍剤、抗糖尿病剤、抗腫瘍剤などの繊維材料の殺生物処理に使用されます。 さらに、新しい特性を導入または修正するために、アゾ染料に関する多くの研究が行われてきました。 これは、アゾ染料の熱的および光学的特性が強化された結果です2、6、7、8、9。 ビスアゾ染料を作成するには、通常、ベンジジンなどの芳香族ジアミンを 2 回ジアゾ化し、同じまたは異なるカプラーを介して結合します。ベンジジンベースのアゾ染料と同族体ベースの染料は、塗料、印刷インキ、医薬品 10 の製造に使用されます。食品、石油、毛皮、プラスチック、染毛剤、石鹸、ゴム、木材産業11,12。 ベンジジンに由来するアゾ染料は、環境に影響を与える汚染源として分類されています13。 しかし、ベンジジンから生成されるオレンジ色と黄色の顔料、つまりジサゾピラゾロン (ジアリーリド オレンジ) 顔料自体が危険であるという重要な証拠はありません 14,15。 ほとんどのアゾ色素はアゾヒドラゾ互変異性であると報告されているため、光学、技術、環境用途などの分野に関連する文献にはアゾ色素互変異性に関する研究がいくつかあります 16,17。 媒体の pH、溶媒の極性、および構造変数が互変異性平衡の決定的な要因です。 さらに、一部の研究者は、密度汎関数理論 (DFT) に基づく計算を使用して、アゾ染料の互変異性を研究しています 18。 アゾベンジジンベースのピラゾール環は、主に食品着色料として使用される合成レモンイエローのアゾ染料であるタートラジン (CI Food Yellow 4) の構造と構造的に似ています。 この類似性は、色の安定性や反応性など、2 つの化合物間に共通の特性や挙動がある可能性があることを示唆しています。

染料の分野における我々の関心の継続として、この研究は、活性メチレン分子、すなわちマロノイニトリル、及びシアノ酢酸エチルとベンジジン由来のジアゾニウム塩とのカップリングによって生成される様々なビスアゾ染料の構造性能関係を調べることを目的としている。 これらのジアゾ化化合物は、ヒドラジン水和物およびフェニルヒドラジンによる環化を受けて、分子の両端にピラゾール環を形成します。 この研究で合成されたアゾ染料のスペクトル分析は実験的に測定され、6-31G(d,p) の基本セットを使用して DFT 法を使用して計算され、分子構造が決定されます。 合成されたアゾ染料の互変異性の可能性と、密度汎関数理論 (DFT) 計算を使用したグローバル パラメーターを調べて、これらの染料の染色能力に影響を与えるパラメーターを調査し、染色の考えられるメカニズムを示唆します。 合成したビスアゾ染料の染色性を検証するために、ポリエステル生地で光堅牢度、洗濯堅牢度、汗堅牢度、熱堅牢度などの堅牢度特性を調べました。