CH500265A

CH500265A - Verfahren zur Herstellung roter Monoazo-Farbstoffe

Info

Publication number: CH500265A
Application number: CH734968A
Authority: CH
Inventors: E Rast Gustav; I Steiner Russell
Original assignee: Allied Chem
Priority date: 1967-05-18
Filing date: 1968-05-17
Publication date: 1970-12-15
Also published as: IT1030507B; NL159131B; NL6807005A; DE1769381B2; DE1769381A1; GB1164249A; BE782904Q; DE1769381C3; FR1568482A; US3519617A

Description

Verfahren zur Herstellung roter Monoazo-Farbstoffe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen in pharmazeutischen, Nahrungs- und kosmetischen Mitteln verwendbaren roten Monoazofarbstoffen.

Kürzlich ist die Verwendung eines vielfach zum Färben von Nahrungs- und Genussmitteln verwendeten roten Farbstoffs, nämlich FD & Red No. 4, für diesen Zweck von der United States Food und Drug Administration verboten worden, wodurch eine Nachfrage nach einem neuen roten, zum Färben von Nahrungs- und Genussmitteln geeigneten Farbstoff entstanden ist. Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung einer solchen neuen Klasse von Farbstoffen, die folgende Formel aufweisen:
EMI1.1
in der jeder der Reste R und R' eine niedrig molekulare Alkylgruppe und M ein Alkalimetallkation, gegebenenfalls ein Wasserstoff-, Ammonium- oder ein anderes physiologisch unschädliches Metallkation ist.

Die niedrig-molekularen Alkylgruppen R und R' enthalten vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatome und M kann ausser einem Wasserstoff- oder Ammoniumion auch beispielsweise ein Natrium-, Kalium, Barium-, Calcium- oder Eisenion sein. Farbstoffe gemäss der Erfindung, in denen wenigstens einer der Reste R und R' und vorzugsweise beide Reste R und R' Methylgruppen sind und M ein Natrium-, Kalium- oder Ammo niumion ist, sind wegen ihrer besonders geringen Giftigkeit und guten Wasserlöslichkeit bevorzugt. Der am meisten bevorzugte Farbstoff ist das Dinatriumsalz von 1 1([6-Methoxy-4-sulfo-m-toluyl]-azo)-2-naphthol-6- sulfonsäure.

Die Erfindung umfasst natürlich auch Doppelsalze, die Mononatrium-monokaliumsalze, sowie saure Salze.

Spezielle Beispiele für weitere Farbstoffe gemäss der Erfindung sind: 1-( [6-Methoxy-4-sulfo-m-toluyl] -azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure 1 -([6-Methoxy-4-natriumsulfo-m-toluyl]t-azo)-2- naphthol-6-sulfonsäure Das Dikalium-, Diammonium-, Calcium-, Bariumund Ferrosalz von 1-([6-Methoxy-4-sulfo-mtoluyl] -azo-2-naphthol-6-sulfonsäure Dinatriumsalz von 1 [6-Äthoxy-4-sulfo-m-toluyl] - azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure Dinatriumsalz von 1-([6-Propoxy-4-sulfo-m-toluylj - azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure Dinatriumsalz von 1-( [2-Methoxy-5-äthyl-4-sulfo- phenyl] -azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure Dinatriumsalz von 1-([2-3ithoxy-5-äthyl-4-sulfo- phenyl] -azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure Dinatriumsalz von 1-([2-Propoxy-5-propyl-4-sulfo-

phenyl] -azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure
Die neuen Farbstoffe sind, wie erwähnt, gegenüber Warmblütern praktisch ungiftig, wie sowohl akute als auch chronische Fütterungsversuche ergeben haben, und sind ausreichend wasserlöslich, um den entsprechenden Forderungen der Food and Drug Administration zu genügen. Beispielsweise sind von dem Dinatriumsalz der 1-([6-Methoxy-4-sulfo-m-toluyl]-azo)-2-naphthol-6- sulfonsäure bei 2 "C etwa 18 Teile in 100 Teilen Wasser löslich.

Ausserdem sind diese Farbstoffe gegenüber Schwefeldioxid in wässrigen Lösungen, Wasserstoffionen in wässrigen Lösungen vom pH 3 oder darüber, Ascorbinsäure in Konzentrationen von etwa 50 bis 100 ppm, wie sie häufig in Nahrungs- und Genussmitteln anzutreffen sind, sowie gegenüber der Wärme, denen die Mittel beim Backen ausgesetzt werden können, beispielsweise 175 CC für 25 Minuten, stabil. Ausserdem sind mit diesen Farbstoffen gefärbte alkoholfreie Getränke für Zeiträume von wenigstens 6 Monaten im wesentlichen nicht korrodierend für Behälter von Getränken. Auch besitzen die neuen Farbstoffe ausgezeichnete Lichtechtheit und Stabilität in Kontakt mit solchen Substraten.

Diese Eigenschaften machen die roten Monoazofarbstoffe geeignet zum Färben von Nahrungs- und Genussmitteln, beispielsweise Früchten, wie Kirschen, Bonbons u.a. Zuckerwaren, gelatinehaltigen Süssspeisen, alkoholfreien Getränken mit oder ohne Kohlensäure, und Kuchengemische und Fertiggerichten sowie von Verpackungsmaterialien und Etiketten, die bei ihrer Verwendung mit diesen und anderen Nahrungs- und Genussmitteln in Kontakt kommen.

Um ihre Ungiftigkeit nachzuweisen, wurden akute Fütterungstests mit dem Dinatriumsalz der 1W([6 > Methoxy-4-sulfo-m-toluy- 1] -azo)-2-naphhol-6-sulfonsäure durchgeführt, die ergaben, dass die gefütterten Tiere grosse Mengen an diesen Farbstoffen vertragen, während chronische Fütterungstests, bei denen den normalen Futterrationen bis zu 5,0 Gew.- /o an diesem Farbstoff zugegeben wurden, keine merklichen Veränderungen der Wachstumsge schwindigkeit und des Nahrungsverbrauchs von Ratten im Vergleich mit einer gleichzeitig untersuchten Vergleichsgruppe hervorriefen.

Die neuen Farbstoffe werden nach an sich bekannten Verfahren hergestellt.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Sulfanilamid der Formel
EMI2.1
worin R und R' die oben angegebene Bedeutung haben, diazotiert und das so erhaltene Diazoniumsalz mit einem Alkalimetallsalz der 2-Hydroxy-naphthalin-6-Sulfon- säure, z. B. dem 2-hydroxynaphthalin-6-natriumsulfonat, (Schäffer-Salz), gekuppelt wird. So kann das Dinatriumsalz von 1( [2-Alkoxy-5-alkyl-4-sulfophenyl] - azo)-2-naphthol-6-sulfonsäure wie folgt hergestellt werden: Ein Teil einer Sulfonsäure der angegebenen Formel II wird in etwa 5 bis 6 Teilen Wasser aufgeschlämmt und durch Zugabe von etwa 1,0 bis 1,2 Teilen Salzsäure von 20 CBe gelöst. (Angaben in Teilen beziehen sich auf das Gewicht).

Die Lösung wird durch Zugabe von Eis auf etwa 0 "C gekühlt. Dann werden langsam etwa 0,33 bis 0,35 Teile Natriumnitrit in der Form einer 30 O/o-igen wässrigen Lösung zugesetzt, und das Gemisch wird wenigstens 1 Stunde bei etwa 0 bis 5 OC gerührt. Die so gebildete Diazoniumsalzlösung wird langsam einer alkalischen Lösung aus etwa 1,1 Teilen Schäffer-Salz, 8 Teilen Wasser und 1 bis 2 Teilen Natriumcarbonat zugesetzt, während die kuppelnde Lösung durch Zugabe von Eis auf etwa 10 CC gekühlt wird.

Das gebildete Gemisch, das gegenüber Brilliant Gelb alkalisch reagiert und einen Überschuss an Schäffer-Salz enthält, wird dann etwa 16 Stunden gerührt oder gerüttelt und dann nach Erwärmen auf etwa 65 bis 70 0C mit Natriumchlorid bis zu einer Konzentration von etwa 5 bis 15 O/o versetzt. Das Gemisch wird 2 bis 8 Stunden gerührt, während es auf Zimmertemperatur abkühlt und dann filtriert.

Der Filterkuchen aus der rohen Monoazoverbindung wird gereinigt, indem man ihn in etwa 5 bis 6 Teilen warmem Wasser (55 dC) löst, der Lösung etwa 0,5 Teile Dinatriumphosphat - zusetzt, sie dann t/2 bis 1 Stunde bei 55 bis 65 C rührt oder schüttelt, 0,25 bis 1 Teil Entfärbungskohle und 0,25 bis 1 Teil einer Filterhilfe zusetzt und filtriert. Das geklärte Filtrat wird mit Salz versetzt, um den Farbstoff als Dinatriumsalz zu fällen, wonach das Produkt von der salzhaltigen Mutterlauge abfiltriert wird. Der Filterkuchen kann in üblicher Weise getrocknet werden.

Andere physiologisch unschädliche Salze der Formel I können ebenfalls nach bekanntem Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann das alkalische kuppelnde Gemisch durch Zugabe einer Mineralsäure, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure, angesäuert werden, und dem sauren Gemisch kann dann Kaliumhy droxid zugesetzt werden, um das Kaliumsalz zu fällen.

Wenn anstelle von Kaliumhydroxid Ammoniumhydroxid zugesetzt wird, so wird das entsprechende Ammoniumsalz erhalten. Andere Salze können erhalten werden, indem man dem alkalischen kuppelnden Gemisch ein lösliches Salz, beispielsweise Calciumchlorid, Bariumchlorid oder Ferrosulfat zusetzt, um das entsprechende Calcium-, Barium- oder Ferrosalz zu fällen. Die freien Säuren, d. h. Verbindungen der Formel I, in denen M Wasserstoff ist, können leicht durch Neutralisieren des alkalischen Kupplungsgemisches, beispielsweise mit einer Mineralsäure, gefällt werden. Eine vollständige Abtrennung der freien Säure kann durch Extraktion der neutralen bis sauren Masse mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, beispielsweise Diäthyläther, Äthylacetat, etc., und anschliessendes Abdampfen des Lösungsmittels von dem Extrakt erzielt werden.

Die Farbstoffe der Erfindung können zum Färben fester und flüssiger Nahrungs- und Genussmittel, pharmazeutischer und kosmetischer Präparate sowie Drucktinten für das Bedrucken von Verpackungsmaterialien und Etiketten verwendet werden.

Die Zugabe des Farbstoffs zu den essbaren und anderen Substraten kann nach bekannten Methoden erfolgen, wie sie bisher bei der Verwendung von FD & Red No. 4 üblich waren.

Beispiel I
Einer Aufschlämmung von 521 Teilen 5-Methoxy-2methylsulfanilsäure in 3000 Teilen Wasser wurden 580 Teile Salzsäure von 20"Be zugegeben. Das Gemisch wurde 1/2 Stunde gerührt, und die dabei gebildete Lösung wurde durch Zugabe von Eis auf etwa 0 C gekühlt.

Dann wurden 173 Teile Natriumnitrit in der Form einer 30 O/o-igen wässrigen Lösung innerhalb etwa 3/4 Stunden zugesetzt, während die Lösung bei 5 "C oder darunter gehalten wurde. Das gebildete Gemisch wurde etwa 1 1/4 Stunden gerührt, um die Diazotierung zu beenden.

In einem eigenen Gefäss wurden 591 Teile Schäffer Salz in 4000 Teilen heissem Wasser aufgeschlämmt, und 600 Teile Natriumcarbonat wurden in der Form einer 200/o-igen wässrigen Lösung zugesetzt. Das Gemisch wurde auf 65 CC erwärmt, und die erhaltene Lösung wurde zunächst bis unter 45 "C und dann durch Zugabe von Eis auf etwa 10 OC gekühlt. Die gebildete Diazo niumsalzlösung wurde langsam innerhalb etwa 1 Stunde der Schäffersalzlösung zugesetzt. Die Kupplungslösung, die gegenüber Brilliant-Gelb alkalisch reagierte, wurde etwa 16 Stunden gerührt und dann auf zwischen 65 und 70 "C erwärmt. Nach Zugabe von 1800 Teilen kalkfreiem Natriumchlorid wurde das Gemisch 4 Stunden gerührt, während es allmählich auf Zimmertemperatur abkühlte.

Der sich dabei bildende Niederschlag wurde abfiltriert.

Die Filterkuchen von zwei solchen Kupplungsvorgängen wurden miteinander vereinigt und in 10 000 Teilen warmem Wasser (55 OC) gelöst. Dieser Lösung wurden 127 Teile wasserfreies Dinatriumphosphat zugesetzt, und die Masse wurde 1/2 Stunde bei 65 bis 75 C gerührt. Nach Zugabe von 120 Teilen Entfärbungskohle wurde die Masse 1/2 Stunde gerührt, wonach 120 Teile einer Filterhilfe zugesetzt wurden. Das Gemisch wurde 1 Stunde gerührt und dann filtriert. Dem geklärten Filtrat wurden langsam 1500 Teile kalkfreies Natriumchlorid zugesetzt, und das Gemisch wurde etwa 16 Stunden gerührt, während die Masse abkühlte und der gereinigte Monoazofarbstoff ausfiel. Die Aufschlämmung wurde filtriert, und der Filterkuchen wurde in einem Warmluftumlaufofen getrocknet.

Das erhaltene feste Dinatriumsalz von 1-([6-Methoxy-4-sulfo-m-toluyl]-azo)-2- naphthold-sulfonsäure entspricht der Formel
EMI3.1

Beispiel 2
Die überraschend gute Wasserlöslichkeit der Farbstoffe der Erfindung wird durch die folgenden Versuche, in denen die Löslichkeit des in Beispiel 1 hergestellten Farbstoffs bei verschiedenen Temperaturen mit derjenigen von FD & Red No. 4 verglichen wurde, veranschaulicht. FD & Red No. 4 ha die Formel:
EMI4.1
25 Teilen destilliertem Wasser wurde der Farbstoff im Überschuss in einzelnen Anteilen zugesetzt, wobei nach Zugabe jedes Anteils geschüttelt wurde. Der Behälter wurde in ein bei einer vorbestimmten konstanten Temperatur gehaltenes Bad getaucht.

Die gebildete gesättigte Lösung wurde einige Stunden in dem Bad stehengelassen und dann filtriert. 5 Teile der filtrierten Lösung wurden in einem ausgewogenen Schmelztiegel bei 130 "C zur Trockne eingedampft. Aus dem Gewicht des Rückstandes wurde die Löslichkeit des Farbstoffes in destilliertem Wasser bei der angegebenen Temperatur bestimmt.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Löslichkeit in destilliertem Wasser Temperatur FD & Produkt von
Red No. 4 Beispiel 1
20 4,3 O/o 18,0 O/o
250 7,4 O/o 22,0 O/o
600 8,6 O/o 26,4 O/o
Die überlegene Löslichkeit des Farbstoffs von Beispiel 1 im Vergleich mit derjenigen des bekannten Farbstoffs ist überraschend, da beide Farbstoffe zwei löslichmachende Gruppen haben und in ihrer Struktur einander sehr ähnlich sind, so dass angenommen werden musste, dass auch ihre Löslichkeit etwa gleich sein würde.

Tatsächlich haben beide Farbstoffe auch etwa gleiche Löslichkeit in 100 0/o-igem Äthanol und 50 0ion igem wässrigem Äthanol bei 25 "C, in denen sie beide in Spuren bzw. in einer Menge von 1,3 O/o löslich sind.

Beispiel 3
Maraschinokirschen, die mit F & Red No. 4 und mit dem Farbstoff von Beispiel 1 gefärbt worden waren, wurden bei der Temperatur der Umgebung 2 Monate in leichtem Zuckersyrup, der etwa 200ppm Schwefeldioxid enthielt, gelagert. Die Kirschen wurden auf weisses Filterpapier gelegt und geprüft. Die mit FD & Red No.

4 gefärbten Kirschen wiesen einen leuchtenden gelbroten Ton auf - und erzeugten eine schwache rote Ausblutung auf dem Filterpapier. Die mit dem Farbstoff der Erfindung gefärbten Kirschen waren etwas matter im Ton, ergaben aber praktisch kein Ausbluten auf dem weissen Filterpapier.

Diese Eigenschaften wurden noch einmal veranschaulicht, indem man halbe und ganze Kirschen in Kontakt mit Birnenhälften in leichtem Zuckersyrup, wie er üblicherweise für die Herstellung von Fruchtcocktails verwendet wird, hielt. Nach 5 Tagen wurden die Früchte geprüft. Die Birnen, die mit den mit FD & Red No. 4 gefärbten Kirschen gelagert waren, waren kräftig rosa gefärbt, d. h. der Farbstoff war von den Kirschen ausgeblutet. Die Birnen, die mit den mit dem Farbstoff der Erfindung gefärbten Kirschen gelagert waren, waren gelblich-rosa gefärbt, d. h. es war ein Ausbluten in einem hellen, gelblich-rosa Ton, der leichter akzeptiert wird als der durch FD & Red No. 4 erzeugte Ton, erfolgt.

PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung von in pharmazeutischen, Nahrungs- und kosmetischen Mitteln verwendbaren roten Monoazofarbstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Sulfanilamid der Formel
EMI4.2
worin R und R' Niederalkylgruppen bedeuten, diazotiert und das erhaltene Diazoniumsalz mit einem Alkali metallsalz der 2-Hydroxy-naphthalin-6-sulfonsäure kup- pelt.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetallkation imiEndpro-

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. EMI4.1 25 Teilen destilliertem Wasser wurde der Farbstoff im Überschuss in einzelnen Anteilen zugesetzt, wobei nach Zugabe jedes Anteils geschüttelt wurde. Der Behälter wurde in ein bei einer vorbestimmten konstanten Temperatur gehaltenes Bad getaucht. Die gebildete gesättigte Lösung wurde einige Stunden in dem Bad stehengelassen und dann filtriert. 5 Teile der filtrierten Lösung wurden in einem ausgewogenen Schmelztiegel bei 130 "C zur Trockne eingedampft. Aus dem Gewicht des Rückstandes wurde die Löslichkeit des Farbstoffes in destilliertem Wasser bei der angegebenen Temperatur bestimmt.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: Löslichkeit in destilliertem Wasser Temperatur FD & Produkt von Red No. 4 Beispiel 1 20 4,3 O/o 18,0 O/o 250 7,4 O/o 22,0 O/o 600 8,6 O/o 26,4 O/o Die überlegene Löslichkeit des Farbstoffs von Beispiel 1 im Vergleich mit derjenigen des bekannten Farbstoffs ist überraschend, da beide Farbstoffe zwei löslichmachende Gruppen haben und in ihrer Struktur einander sehr ähnlich sind, so dass angenommen werden musste, dass auch ihre Löslichkeit etwa gleich sein würde.

Tatsächlich haben beide Farbstoffe auch etwa gleiche Löslichkeit in 100 0/o-igem Äthanol und 50 0ion igem wässrigem Äthanol bei 25 "C, in denen sie beide in Spuren bzw. in einer Menge von 1,3 O/o löslich sind.

Beispiel 3 Maraschinokirschen, die mit F & Red No. 4 und mit dem Farbstoff von Beispiel 1 gefärbt worden waren, wurden bei der Temperatur der Umgebung 2 Monate in leichtem Zuckersyrup, der etwa 200ppm Schwefeldioxid enthielt, gelagert. Die Kirschen wurden auf weisses Filterpapier gelegt und geprüft. Die mit FD & Red No.

4 gefärbten Kirschen wiesen einen leuchtenden gelbroten Ton auf - und erzeugten eine schwache rote Ausblutung auf dem Filterpapier. Die mit dem Farbstoff der Erfindung gefärbten Kirschen waren etwas matter im Ton, ergaben aber praktisch kein Ausbluten auf dem weissen Filterpapier.

Diese Eigenschaften wurden noch einmal veranschaulicht, indem man halbe und ganze Kirschen in Kontakt mit Birnenhälften in leichtem Zuckersyrup, wie er üblicherweise für die Herstellung von Fruchtcocktails verwendet wird, hielt. Nach 5 Tagen wurden die Früchte geprüft. Die Birnen, die mit den mit FD & Red No. 4 gefärbten Kirschen gelagert waren, waren kräftig rosa gefärbt, d. h. der Farbstoff war von den Kirschen ausgeblutet. Die Birnen, die mit den mit dem Farbstoff der Erfindung gefärbten Kirschen gelagert waren, waren gelblich-rosa gefärbt, d. h. es war ein Ausbluten in einem hellen, gelblich-rosa Ton, der leichter akzeptiert wird als der durch FD & Red No. 4 erzeugte Ton, erfolgt.

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von in pharmazeutischen, Nahrungs- und kosmetischen Mitteln verwendbaren roten Monoazofarbstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Sulfanilamid der Formel EMI4.2 worin R und R' Niederalkylgruppen bedeuten, diazotiert und das erhaltene Diazoniumsalz mit einem Alkali metallsalz der 2-Hydroxy-naphthalin-6-sulfonsäure kup- pelt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetallkation imiEndpro-

dukt durch ein anderes pharmazeutisch verträgliches Metallkation, Ammonium oder Wasserstoff, ersetzt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Reste R und R', vorzugsweise beide Reste R und R', Methylgruppen sind.

3. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Diazoniumsalz mit 2-Hydroxynaphthalin-6-natriumsul- fonat gekuppelt wird und gegebenenfalls das Natriumion im Endprodukt durch Wasserstoff, Ammonium, Kalium, Barium, Calcium oder Eisen ersetzt wird.

PATENTANSPRUcH II Verwendung der nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellten roten Monoazofarbstoffe zum Färben oder Bedrucken von Packmaterial oder Etiketten für pharmazeutische, Nahrungs- oder kosmetische Mittel.