具有改善的应用和毒理学性能的苯并噻吨染料

摘要

在塑料生产期间具有降低的腐蚀性的C.I.溶剂橙63可以通过控制由原料的二溴含量所产生副产物中的有机溴残留量而获得。由此获得的C.I.溶剂橙63在致突变性和致敏性测试中为阴性，改善了操作和生产期间的工业卫生，在调节的终端使用，如消费品，食品包装和玩具的着色中更安全。

说明书

技术领域

本发明涉及改善的苯并噻吨染料，其防止生产设备腐蚀且具有更好的毒理学性能。

背景技术

在现有技术(US3828072)中，众所周知苯并噻吨染料颜料用作发荧光颜料。C.I.溶剂橙63(索引号C.I.68550，CAS号16294-75-0，也由Clariant以商品名Hostasol Red GG制造)是已知的具有明亮荧光色彩的聚合物可溶解染料，其广泛用于例如制造警示标记和各种塑料材料的警示斑马胶带。

在EP-A-0 492 232中描述了C.I.溶剂橙63及其他苯并噻吨化合物改善的合成方法，该改善的合成方法产生更高的收率以及为荧光的所需要的纯度。

近来，一些C.I.溶剂橙63的制造者，尤其是那些制造薄的警示斑马胶带的制造者报道在它们的生产设备(挤出机料筒，平板模头(slab dies))的金属零件上的腐蚀。

各种调查后，我们怀疑在使用的溶剂橙63颜料中的有机溴含量与腐蚀的出现之间存在关联。据推测，如在一些溴代有机阻燃剂的情况下，在塑料加工的条件(高温，机械剪切，氧和空气湿度)下，部分有机溴可能以对金属零件有腐蚀的氢溴酸形式释放。

因此，我们试着通过用普通的纯化方法如结晶和用溶剂洗涤法来纯化颜料。然而结果令人失望，因为腐蚀性保持无变化。

在相同的时间期间我们在我们的产品上测试了一些重要的毒理学性能，所述产品将为了即将到来的新的更严格的产品安全方面的指标而制备，如793/93/EEC，67/548/EEC，以及它们的修正。在那种情况下，我们发现完全满足目前的纯度要求(重金属、芳香族胺的含量)、且迄今为止认为是安全的溶剂橙63产品在这些试验测试中产生不利的毒理学结果。

由于溶剂橙63的不同等级对于腐蚀试验的有效性，我们决定对它们所有都进行用于评价产品的安全性的几个遗传毒性分析之一的艾姆斯试验。

艾姆斯试验是物质在微生物、细胞和组织培养上的致突变效应以及由此产生的它们的潜在致癌效应的筛选(screening)。这依赖于以下的观察、即癌症最常见的原因是由DNA损伤造成的体细胞突变。因此损伤细菌DNA且诱发突变的化学物质可能在哺乳动物细胞中引起突变。使用细菌进行试验，产生迅速和相对低廉的结果，且避免了在动物上进行试验的争议。

使用的菌株为OECD 471所推荐的那些：鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌。

令人惊讶地，在生产过程中具有本身存在的(originated)腐蚀问题的溶剂橙63批料对在代谢活化的存在下的鼠伤寒沙门氏菌菌株TA98致突变。同样的，纯化颜料的尝试，如上文所报道的，没有产生改善的毒理学性能。

我们进一步将样品提交至LLNA筛选，以评价产品的潜在皮肤敏化作用性质。

局部淋巴结试验(LLNA)是一种豚鼠致敏试验的选择，豚鼠致敏试验被药物、化学物质，消费品产品和化妆品工业用于识别和表征具有免疫毒性性能的物质。

如通过艾姆斯试验那样，结果是在生产中具有本身存在的腐蚀问题的溶剂橙63批料显示出致敏性能。

发明内容

因此发明的目的在于提供苯并噻吨染料，其使得避免在生产设备上的腐蚀，改善操作中的工业卫生，以及在其它调节(regulated)的应用，如消费品的着色和食品包装方面是安全的。

令人惊讶的是，发现一定量的溴代苯并噻吨，通常为1至9重量％，是导致上述的不希望得到的效果的原因。

还令人惊讶的发现，为了降低二溴苯并蒽酮、尤其是3，9-二溴苯并蒽酮的量至0.5％或更小，仅仅起始材料、即3-溴苯并蒽酮的纯化，将消除所不希望的颜料的腐蚀性和毒理学作用。

因此，本发明的一方面在于将苯并噻吨染料组合物用于消费品和食品包装的着色的用途，其特征在于所述苯并噻吨染料组合物含有至少99.0重量％的式(1)化合物

和不大于0.5重量％的式(2)化合物

其中

R1和R2彼此独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氯；

所述重量百分数基于苯并噻吨染料组合物的总重量(100％)。

其余的，优选至多0.6重量％，可以为无机盐，例如NaBr，水或其组合。

在优选实施方案中，R1和R2都是氢。

在另一个优选实施方案中，式(2)的化合物是

其中R1和R2具有上面所给出的含义，最优选两个都是氢。

另一方面，本发明涉及前述用途，其中苯并噻吨染料由具有0.5重量％最大量的二溴苯并蒽酮、尤其是3，9-二溴苯并蒽酮的3-溴苯并蒽酮合成。

在许多国家服从食物和消费品法律的消费品包括：

用于制造、治疗、投入市场或食品消费品和由此与食品接触或对食品作用的制品；

包装，容器及其他会接触到化妆品产品或烟制品的包装；

用于与口腔粘膜接触的制品；

用于身体护理的制品；

玩具和玩物(joke articles)；

用于比与人身体暂时性接触多的制品，如衣服、床用织物、口罩、假发、发片(hair pieces)、假睫毛、手镯、镜框。

另一方面，本发明涉及用于消费品和食品包装着色的苯并噻吨染料组合物，其特征在于所述的苯并噻吨染料组合物由至少99.0重量％的式(1)的化合物

和不大于0.5重量％的式(2)的化合物、

其中

R1和R2彼此独立地为氢、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基或氯；和0至0.6重量％的无机盐，例如NaBr，水或其组合物组成，

所述重量百分数基于苯并噻吨染料组合物的总重量(100％)。

在一个优选实施方案中，R1和R2都是氢。

在另一个优选实施方案中，式(2)的化合物是

其中R1和R2具有上面给出的含义，最优选两个都是氢。

另一方面，本发明涉及一种非腐蚀的，非致突变的和非致皮肤过敏的苯并噻吨染料组合物的制备方法，包括2-氨基硫酚与具有0.5重量％最大量的二溴苯并蒽酮、尤其是3，9-二溴苯并蒽酮的3-溴苯并蒽酮缩合，接下来重氮化和成环。

另一方面，本发明涉及由上面所描述的方法制备的非腐蚀性的，非致突变的和非致敏的苯并噻吨染料组合物。

苯并噻吨染料可以根据下列反应路线合成，其以C.I.溶剂橙63示例：

在实际条件下，二溴苯并蒽酮，例如3，9-二溴苯并蒽酮(图2)也与2-氨基硫酚反应，且在方法的最后产生苯并噻吨染料的溴代异构体(图3)：

图2-3，9-二溴苯并蒽酮的化学结构：

图3-溶剂橙63的主要溴代异构体：

溶剂橙63的该溴代异构体具有与非溴代染料相同的色彩性能，因此它不可能通过比色测量法被检测、识别和定量。此外，它的物理-化学性能也是十分相似的，因此不可能通过普通化学纯化方法，如结晶或用溶剂洗涤来分离该溴代染料。

可商购的3-溴苯并蒽酮基于所述样品总重量通常含有大于1重量％，通常为1至10重量％的二溴苯并蒽酮，大多数情况下是3，9-二溴苯并蒽酮。溴苯并蒽酮的纯度可以通过HPLC测定，如后文中所详细说明的。

为了将副产物二溴苯并蒽酮的含量降低到0.5重量％以下，必须进行纯化步骤，该步骤在于将粗3-溴苯并蒽酮分散于有机溶剂中，萃取副产物，然后过滤。如果需要可以重复用溶剂洗涤。

用于纯化的合适的有机溶剂可以为二烷基化碳酰胺(dialkylcarboamide)，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基-哌啶酮-2、N-甲酰基-吗啉、二甲基亚砜、环丁砜、丙酮腈、丙腈，及其混合物。优选的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。用溶剂的洗涤优选在30至50℃的温度下进行。

所获得的纯化的3-溴苯并蒽酮材料现在可以引入到苯并噻吨颜料的合成中。合成方法为本领域技术人员所已知的，例如EP 0 492 232A1，实施例15中所描述的。

3-溴苯并蒽酮在极性质子惰性的有机溶剂、如N-甲基-吡咯烷酮中，在强碱如氢氧化钠的存在下，在高温如40至120℃下与2-氨基硫酚反应。

所获得的缩合产物以常规方式如与亚硝酸钠重氮化，然后在高温例如50至100℃下成环，和分离。

所产生的苯并噻吨颜料不再显示腐蚀性的、致突变的或皮肤致敏效应。

因此，我们得到是溴代污染物、用于该颜料的原材料的特定杂质副产物，而并非颜料本身造成了生产的腐蚀和潜在的致突变以及皮肤致敏效应的实验证据。

为了避免在生产设备上的腐蚀和改善在操作和生产期间的工业卫生以及为了对于敏感性终端使用如消费品着色，食品包装和玩具的安全性，应该优选具有上述纯度规格的溶剂橙63。

实施例：

NMP＝N-甲基吡咯烷酮；DMF＝二甲基甲酰胺

溴苯并蒽酮纯度评价：

用于HPLC的样品通过将40mg材料溶于50mL DMF中制备。将它们注入Agilent 1100 HPLC系统中。柱流出物通过联机二极管阵列DAD检测器监视。不同产品的分离在维持在温度30℃下的Hypersil C₁₈柱(5μ，100mm长)上完成。流动相由水∶乙腈混合物组成(第一个10分钟期间60∶40，然后10分钟30∶70，最后直至分析结尾60∶40)，且以1.0ml/分钟的流速泵入。按UV检测器所测量的，停留时间分别为

^*苯并蒽酮：8.7分钟

^*3-氯苯并蒽酮：12.1分钟

^*3-溴苯并蒽酮：12.8分钟

^*3，9-二溴苯并蒽酮：18.4分钟。

原材料样品：

使用下列3-溴苯并蒽酮样品，3，9-二溴苯并蒽酮的含量在如上所述的条件下通过HPLC测定：

样品A：0.3重量％的3，9-二溴苯并蒽酮

样品B：0.5重量％的3，9-二溴苯并蒽酮

样品C：1.9重量％的3，9-二溴苯并蒽酮(市售的，比较)

样品D：8.3重量％的3，9-二溴苯并蒽酮(市售的，比较).

样品A的制备：

将200g纯化的3-溴苯并蒽酮(＝样品B)用800ml NMP在50℃下洗涤30分钟，然后过滤，在80℃下干燥。

样品B的制备：

将200g市售3-溴苯并蒽酮(＝样品C)用800ml NMP在50℃下洗涤30分钟，然后过滤，在50℃下干燥。

达到3，9-二溴苯并蒽酮含量为0.9重量％。方法重复两次，直至获得样品B的质量。

苯并噻吨染料的制备：

将63.2g 2-氨基硫酚在400ml NMP中的溶液与20.5g粉末状氢氧化钠结合，且将该混合物在氮气氛下在60℃下搅拌1小时。然后加入154.6g 3-溴苯并蒽酮(上述样品A，B，C或D)在850g NMP中的溶液，且通过在80℃下搅拌两个小时完成缩合反应。

然后，加入58g水和51.75g亚硝酸钠以及在50℃下计量加入75.4g 32％(w/w)的盐酸。该混合物在70℃下搅拌3小时以完成环化，冷却至5℃，过滤，且用700g NMP和2升水洗涤滤饼。

在样品C和D的情况下，重复该用NMP和水进行洗涤的最后步骤两次。

在110℃下干燥后获得132g C.I.溶剂橙63。

有机溴的含量(通过离子液相色谱实验测定，DIN EN ISO10304-1)：

来自样品A的溶剂橙63：0.06％的有机溴

来自样品B的溶剂橙63：0.1％的有机溴

来自样品C的溶剂橙63：0.36％的有机溴(比较)

来自样品D的溶剂橙63：1.6％有机溴(比较)

很显然，最后的洗涤步骤不能降低溴代副产物的量。

腐蚀试验：

含有0.5重量％的由上述样品A制备的和分散在聚对苯二甲酸乙二酯载体中的溶剂橙63的颗粒复配物在大约275℃下挤入单螺杆挤出机中8小时。观察到加工机械的金属零件上没有腐蚀现象。

含有0.5重量％的由上述样品B制备的和分散在聚对苯二甲酸乙二酯载体中的溶剂橙63的颗粒化合物在大约275℃下挤入单螺杆挤出机中8小时。观察到加工机械的金属零件上没有腐蚀现象。

含有0.5重量％的由上述样品C制备的和分散于聚对苯二甲酸乙二酯载体中的溶剂橙63的颗粒化合物在大约275℃下挤入单螺杆挤出机中8小时。观察到加工机械的金属零件上有轻微的腐蚀作用。

含有0.5重量％的根据上述样品A制备的和分散在聚对苯二甲酸乙二酯载体中的溶剂橙63的颗粒化合物在大约275℃下挤入单螺杆挤出机8小时。观察到加工机械的金属零件上有明显的腐蚀。

艾姆斯试验：

将如上制备的溶剂橙63进行致突变的艾姆斯试验。使用的菌株属于OECD 471所推荐的那些：鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌。

来自样品A和B和C的溶剂橙63批料在S9混合物存在下对鼠伤寒沙门氏菌菌株TA98不致突变，而具有更高有机溴含量的批料(来自样品D)对这些具有或不具有肝微粒体活化的菌株(S9混合物)是致突变的。

因此，我们得到是溴代污染物而非颜料本身引起潜在的致突变作用的实验证据。

LLNA试验：

根据OECD Guideline 429在合适的媒介，例如丙酮：橄榄油(4+1)中，将以上制备的溶剂橙63进行用于皮肤致敏的LLNA试验。

来自样品A和B的溶剂橙63批料不是皮肤致敏物，而具有更高有机溴含量的批料(来自样品C和D)结果是皮肤致敏物。

再一次我们得到是溴代污染物而并非颜料本身引起潜在的致敏作用的实验证据。