JP2013519008A - 染料の堅牢度を改善するための薬剤 - Google Patents

Abstract

染料の堅牢度を改善することができる薬剤が提供される。薬剤は、ファイバまたは染料分子との少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を含む化合物を含む。また、染料の堅牢度を改善する薬剤を使用するための方法、および該薬剤を含む染色物品も提供される。

Description

記載の技術は、染料の堅牢度を改善するための薬剤に関する。

染色は、織物または別の材料に色を添えるプロセスである。大部分の染料は、天然または人工の供給源から誘導される。天然染料は、通常、鉱物源、または動物もしくは植物材料から誘導される。人工染料は、通常、化学合成によって製造されるが、天然染料を化学的に改変することによっても作製することができる。人工染料は、一般に、より広範囲の色を実現し、一般に、天然染料より安定である。

さまざまな種類の染料が、ほぐれたファイバから、糸、布、完成された衣料までの、さまざまな型の織物ファイバ用としておよびさまざまな段階の織物製造プロセスにおいて使用される。例えば、アクリルファイバは、通常、塩基性染料で染色され、ナイロン、および羊毛や絹などのタンパク質ファイバは、通常、酸性染料で染色され、ポリエステル糸は、通常、分散染料で染色される。綿のファイバ、糸織物および完成された衣類は、天然染料に似ている建染染料、反応染料や直接染料など現代の人工染料を含めての広範囲の型の染料で染色される。

一実施形態では、本開示は、染料の堅牢度（すなわち、染色物品においての染料の保持性）を改善するための薬剤を記載する。一態様では、該薬剤は、ファイバまたは染料分子との少なくとも１つの相互作用を形成することができる少なくとも１つの官能基を有する化合物を含むことができる。別の態様では、該薬剤は、染料分子をファイバに結合させるように構成された少なくとも１つの結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有する化合物を含むことができる。

別の実施形態では、本開示は、染料の堅牢度を改善するための方法を記載する。一態様では、該方法は、上記の染料の堅牢度を改善するための薬剤の存在下で、ファイバの色を変えるように構成された少なくとも１つの染料に少なくとも１つのファイバを暴露することを含むことができる。

さらなる別の実施形態では、本開示は、染色物品を記載する。一態様では、該染色物品は、ファイバ、染料および染料の堅牢度を改善するための薬剤を含むことができ、該物品においては、化合物の官能基は、ファイバおよび染料分子との少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成する。

前述の概要は、例示のみを目的とし、いかなる意味においても限定を意図するものではない。前述の例示的な態様、実施形態および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態および特徴が、以下の詳細な説明を参照することによって明白になる。

ファイバに結合した染料分子を有するファイバの例示的な実施形態を示す略図である。 図２Ａ及び図２Ｂ ファイバ、染料分子、および染料の堅牢度を改善することができる薬剤の例示的な実施形態を示す略図である。

導入部および定義
以下の詳細な説明では、該詳細な説明の一部分を形成する添付の図面を参照する。該図面では、別段の指示のない限り、類似の記号は、通常、類似の構成成分を指す。詳細な説明に記載された例示的な実施形態、図面および特許請求の範囲は、それに限定することを意味するものではない。本明細書に提示された主題事項の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、他の変更を実施してもよい。本明細書で概括的に説明され、図で例示された本開示の態様を、多様な異なる形態において整え、置換し、組み合わせ、分離し、設計してもよいことは容易に理解されよう。こうしたものはすべて、本明細書において明確に企図されている。

本明細書に記載された実施形態は、染色物品における染料の保持性を改善するための薬剤を対象とする。染料が保持される能力は、通常、「染料の堅牢度」と呼ばれる。染料の堅牢度は、一般に、染料が染色物品中に保持される程度を指す。例えば、染料の堅牢度は、洗浄もしくは摩擦および／または光への暴露によるなど、染色物品からの除去および／または経時的分解に染料が耐える能力を指すことができる。

染料の堅牢度は、通常、定性的な用語として使用される。「堅牢」である染料は、一般に、染色物品によく保持され、洗浄、摩擦、または光の照射のうちの１つまたは複数による除去および／または分解に耐える。「堅牢でない」染料は、一般に、よく保持されず、洗浄、摩擦、または光の照射のうちの１つまたは複数に応答して除去および／または分解を受けやすい。

染料の堅牢度を改善する薬剤は、染料分子が物品中のファイバと会合する傾向を増進することができる。染料分子は、限定されないが、水素結合、ファンデルワールス相互作用、双極子−双極子相互作用、π−π相互作用、イオン結合、および共有結合を含めての、多数の機構によって物品中のファイバと会合することができる。

物品（例えば、綿、レーヨン、麻、ラミーなどのセルロースファイバ）を染色するのに使用される通常の型の染料は、いわゆる「直接染料」である。直接染料は、通常、熱水溶液中の物品に施用される種類の染料である。直接染料は、すべての染料の中でもとりわけ価格が最低であり、そのために好んで使用される。

それにも拘らず、直接染料およびその他の会合の弱い染料は、堅牢度に関してはかなり性能が劣る傾向がある。例えば、適切に後処理をしないと、直接染料で染めた衣類は、洗濯のたびにすこしずつ「にじむ」ことになり、そのために、衣類の輝きが失われ、同時の処理で洗濯された他の衣類を危険にさらすことになる。直接染料は、持続性と呼ばれる特性を介してファイバ分子に緩やかに会合しているのみであり、該持続性とは、共有結合などの強力な結合によらずに染料が物品のファイバと会合する傾向である。一つの理論に拘泥するものではないが、持続性は、ファンデルワールス力と水素結合の組合せに由来すると考えられる。

持続性の強さは、一般に、染料分子の大きさを増加させることによって増加する。つまり、染料の堅牢度は、通常、染料分子の大きさを増加させることによって増進させることができる。したがって、直接染料は、通常、実用的であるためには比較的大きな分子であることが必要である。しかし、大きな染料分子は、ぼんやりとした色になる傾向がある。その理由は、染料分子が、余分の波長の光を吸収できる部分をより多く含むという事実があるからである。

染料の堅牢度はまた、ファイバと反応し、ファイバと１つまたは複数の結合を形成する染料を使用することによって改善することもできる。例えば、より小さい分子から成り立っているのでより明るい色になる傾向があるファイバ反応性染料は、ファイバと反応し、ファイバ中によく保持される。しかし、ファイバ反応性染料は、通常、直接染料などの染料よりかなり高価であり、かつ、すべての染料をファイバ反応性になるように作ることは不可能である。

染料の堅牢度を改善するための薬剤
本開示は、染料の堅牢度を改善できる薬剤に関する。一実施形態では、染料の堅牢度を改善するための薬剤は、ファイバおよび／または染料分子との少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有する化合物を含むことができる。相互作用または結合は、染料分子をファイバに結合させるように構成することができる。一実施形態では、薬剤は、ファイバ上および／または染料分子上の部分と反応または相互作用することができる少なくとも１つの官能基を有する化合物を含むことができ、その結果、染料分子はファイバと結合または会合する。一態様では、薬剤と、ファイバまたは染料分子との間に形成される相互作用または結合は、物理的結合であっても、化学的結合であってもよい。一実施形態では、薬剤と、ファイバまたは染料との間に形成される相互作用または結合は、水素結合、ファンデルワールス相互作用、共有結合、イオン結合またはその組合せのうちの少なくとも１つであってよい。一態様では、染料分子をファイバに結合させることができる薬剤は、ファイバと染料の間の結合強度を増加させることによって染料の堅牢度を改善することができる。別の態様では、本明細書に記載されたような薬剤は、直接染料としてより小さい染料分子を実際に使用することを促進することができる。本明細書に記載の１つまたは複数の薬剤によってファイバに対して堅牢になり得るかかる小分子の染料は、直接染料のコスト効果をより高価なファイバ反応染料の明るさおよび堅牢性と組み合わせることができる。

一態様では、染料の堅牢度を改善するための薬剤に含まれる化合物は、少なくとも１つの第４族元素または第１４族元素を含むことができる。第４族元素として、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびハフニウム（Ｈｆ）が挙げられる。第１４族元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、およびスズ（Ｓｎ）が挙げられる。したがって、化合物は、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムのうちの少なくとも１つを含むことができる。一実施形態では、化合物は、ケイ素またはチタンのうちの少なくとも１つを含むことができる。

一実施形態では、化合物に含まれる少なくとも１つの官能基は、ファイバおよび／または染料の一部分である少なくとも１つの部分または少なくとも１つの官能基と少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成する傾向を有することができる。化合物に含まれる少なくとも１つの官能基は、ファイバおよび／または染料中の部分または官能基と少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成することができ、相互作用または結合は、物理的相互作用もしくは結合であっても、化学的相互作用もしくは結合であってもよい。たとえばおよび限定なしで、官能基は、ファイバまたは染料中の部分または官能基と物理的結合もしくは相互作用、または化学的結合もしくは相互作用を形成することができる。一実施形態では、物理的結合または相互作用は、水素結合であっても、ファンデルワールス相互作用であってもよい。一実施形態では、化学的結合または相互作用は、共有結合であっても、イオン結合であってもよい。別の実施形態では、化合物に含まれる少なくとも１つの官能基は、ファイバおよび／または染料中の部分または官能基と少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成する傾向を有する官能基に転換できる前駆体であってよい。

一態様では、少なくとも１つの官能基は、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシド、またはアリールのうちの少なくとも１つであってよい。

「ハロゲン」は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）またはアスタチン（Ａｔ）であってよい。別の実施形態では、ハロゲンは、塩素（Ｃｌ）であっても、臭素（Ｂｒ）であってもよい。さらなる別の実施形態では、ハロゲンは、塩素（Ｃｌ）であってよい。

「アミノ」は、孤立電子対を有する塩基性窒素原子、および共有結合によって窒素原子に結合する２つの水素原子を含む化合物および／または官能基を指すことができる。アミノ中の少なくとも１つの水素原子は、アルキル基、アリール基、クロロなどの置換基で置換することができる。

「チオール」は、イオウ−水素結合（−ＳＨ）からなる化合物および／または官能基である。チオールは、アルコール基（−ＯＨ）のイオウ類似体である。チオールはまた、スルフヒドリル基またはメルカプタンとも呼ばれる。

「アルキル」は、一般に、指定された数の炭素原子を有する（すなわち、Ｃ_１〜６アルキルは、炭素原子１、２、３、４、５、または６個を有するアルキル基を指し、Ｃ_１〜１２アルキルは、炭素原子１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２個を有するアルキル基を指す）直鎖または分枝飽和炭化水素基を指すことができる。アルキル基の例として、限定されないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンタ−１−イル、ペンタ−２−イル、ペンタ−３−イル、３−メチルブタ−１−イル、３−メチルブタ−２−イル、２−メチルブタ−２−イル、２，２，２−トリメチルエタ−１−イル、ｎ−ヘキシルなどが挙げられる。

「アルケニル」は、１つまたは複数の不飽和炭素−炭素二重結合を有し、一般に、炭素原子２〜２０個、炭素原子２〜１６個、炭素原子２〜１２個、炭素原子２〜８個、または炭素原子２〜４個を有する直鎖または分枝炭化水素鎖を指すことができる。一実施形態では、アルケニルは、線状もしくは分枝、または環式もしくは非環式構造を有することができる。アルケニル基の例として、限定されないが、エテニル、１−プロペン−１−イル、１−プロペン−２−イル、２−プロペン−１−イル、１−ブテン−１−イル、１−ブテン−２−イル、３−ブテン−１−イル、３−ブテン−２−イル、２−ブテン−１−イル、２−ブテン−２−イル、２−メチル−１−プロペン−１−イル、２−メチル−２−プロペン−１−イル、１，３−ブタジエン−１−イル、１，３−ブタジエン−２−イルなどが挙げられる。

「アルキニル」は、１つまたは複数の炭素−炭素三重結合を有し、一般に、指定された数の炭素原子を有する直鎖または分枝炭化水素鎖を指すことができる。アルキニル基の例として、限定されないが、エチニル、１−プロピン−１−イル、１−プロピン−２−イル、２−プロピン−１−イル、１−ブチン−１−イル、１−ブチン−２−イル、３−ブチン−１−イル、３−ブチン−２−イル、２−ブチン−１−イル、２−ブチン−２−イル、２−メチル−１−プロピン−１−イル、２−メチル−２−プロピン−１−イルなどが挙げられる。

「アルコキシド」は、炭素原子（複数可）１〜２０個、炭素原子（複数可）１〜１６個、炭素原子（複数可）１〜１２個、炭素原子（複数可）１〜８個、または炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルコキシを指すことができる。一実施形態では、アルコキシは、線状もしくは分枝、または環式もしくは非環式構造を有することができる。アルコキシ基の例として、限定されないが、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、アルキル−Ｏ−、アルケニル−Ｏ−、アルキニル−Ｏなどが挙げられる。

「アリール」は、窒素、酸素、およびイオウから独立に選択されるヘテロ原子０〜４個を含むことができる５員および６員単環式芳香族基を含めての、１価および２価芳香族基をそれぞれ指すことができる。単環式アリール基の例として、限定されないが、フェニル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、ピリジニル、ピラジニル、ピリダジニル、ピリミジニルなどが挙げられる。アリール基としてまた、上述したような縮合５員および６員環を含めての、二環式基、三環式基なども挙げられる。多環式アリール基の例として、限定されないが、ナフチル、ビフェニル、アントラセニル、ピレニル、カルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾジオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチオフェンイル、キノリニル、イソキノリニル、インドリル、ベンゾフラニル、プリニル、インドリジニルなどが挙げられる。アリール基は、その結合が、原子価に対する要件に違反しない限り、親基に結合してもよく、任意の環原子における基材に結合してもよい。同様に、アリール基は、その置換が、原子価に対する要件に違反しない限り、１つまたは複数の非水素置換基を含むことができる。有用な置換基として、限定されないが、上で定義したような、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、シクロアルコキシ、アルカノイル、シクロアルカノイル、シクロアルケノイル、アルコキシカルボニル、シクロアルコキシカルボニル、およびハロ、ならびにヒドロキシ、チオール、ニトロ、アミノ、アルキルアミノおよびジアルキルアミノ基が挙げられる。

一実施形態では、上に記載したような、アミノ、アルキル、アルケニル、アルキニルまたはアルコキシドは、１つまたは複数の非水素置換基を含むことができる。有用な置換基として、限定されないが、上で定義したような、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、シクロアルコキシ、アルカノイル、シクロアルカノイル、シクロアルケノイル、アルコキシカルボニル、シクロアルコキシカルボニル、およびハロ、ならびにヒドロキシ、チオール、ニトロ、アミノ、アルキルアミノおよびジアルキルアミノ基が挙げられる。

一実施形態では、染料の堅牢度を改善するための薬剤に含まれる化合物は、式Ｉによって表すことができる。
ＭＲ_ｎ
式Ｉ

式Ｉの化合物の一態様では、Ｍは、第４族元素または第１４族元素を表すことができ、Ｒは、−Ｘまたは−Ｌ−Ｘを表し、Ｘは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシド、またはアリールを表し、Ｌは、独立に、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドを表し、ｎは、２〜２０の数値である。

式Ｉでは、Ｍは、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムであってよい。別の実施形態では、Ｍは、ケイ素、またはチタンであってよい。

式Ｉでは、Ｘは、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、またはアルコキシドであってよい。別の実施形態では、Ｘは、水素、ヒドロキシ、塩素、アミノ、または炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルコキシドであってよい。さらなる別の実施形態では、Ｘは、水素、ヒドロキシ、塩素、アミノ、または炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルコキシドであってよい。

式Ｉでは、Ｌのアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドは、１つまたは複数の非水素置換基を含むことができる。有用な置換基として、限定されないが、上で定義したような、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、シクロアルコキシ、アルカノイル、シクロアルカノイル、シクロアルケノイル、アルコキシカルボニル、シクロアルコキシカルボニル、およびハロ、ならびにヒドロキシ、チオール、ニトロ、アミノ、アルキルアミノおよびジアルキルアミノ基が挙げられる。

式Ｉでは、Ｌは、アルキレンまたはアルキレンオキシドであってよい。一実施形態では、Ｌは、炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルキレンまたは炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルキレンオキシドであってよい。更なる別の実施形態では、Ｌは、炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルキレンまたは炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルキレンオキシドであってよい。

式Ｉでは、ｎは、２〜１５、２〜１０、２〜６または２〜４の範囲であってよい。別の実施形態では、ｍは、２、４または６であってよい。

一実施形態では、式Ｉで表される化合物は、オルトシリケート、オルトチタネート、またはオルトジルコネートであってよい。別の実施形態では、式Ｉで表される化合物は、オルトシリケートまたはオルトチタネートであってよい。さらなる別の実施形態では、式Ｉで表される化合物は、テトラアルキルオルトシリケートまたはテトラアルキルオルトチタネートであってよい。さらなる別の実施形態では、式Ｉで表される化合物は、テトラアルキルオルトシリケートまたはテトラアルキルオルトチタネートであってよく、該アルキルは、独立に、炭素原子（複数可）１〜８個、および直鎖もしくは分枝、または環式もしくは非環式構造を有する。さらなる別の実施形態では、式Ｉで表される化合物は、テトラアルキルオルトシリケートまたはテトラアルキルオルトチタネートであってよく、該アルキルは、独立に、炭素原子（複数可）１〜４個、および直鎖もしくは分枝、または環式もしくは非環式構造を有する。

一実施形態では、染料の堅牢度を改善するための薬剤に含まれる化合物は、式ＩＩで表すことができる。

式ＩＩ

式ＩＩの化合物の一態様では、Ｍは、第４族元素または第１４族元素を表すことができ、Ｒは、独立に、−Ｘまたは−Ｌ−Ｘを表し、Ｘは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシド、またはアリールを表し、Ｌは、独立に、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドを表し、ｎは、０〜５０の数値を表す。

式ＩＩでは、Ｍは、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムであってよい。別の実施形態では、Ｍは、ケイ素またはチタンであってよい。

式ＩＩでは、Ｘは、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、またはアルコキシドであってよい。別の実施形態では、Ｘは、水素、ヒドロキシ、塩素、アミノ、または炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルコキシドであってよい。さらなる別の実施形態では、Ｘは、水素、ヒドロキシ、塩素、アミノ、または炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルコキシドであってよい。

式ＩＩでは、Ｌは、アルキレンまたはアルキレンオキシドであってよい。一実施形態では、Ｌは、炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルキレンまたは炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルキレンオキシドであってよい。さらなる別の実施形態では、Ｌは、炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルキレンまたは炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルキレンオキシドであってよい。

式ＩＩでは、ｎは、２〜５０、２〜４０、２〜３０、２〜２０、２〜１０または２〜８の範囲であってよい。別の実施形態では、ｍは、２、４、６または８であってよい。

上の式Ｉおよび式ＩＩでは、アルキレンオキシドは、「−（Ａ−Ｏ）_ｐ−」または「−（Ｏ−Ａ）_ｐ−」で表すことができ、Ａは、炭素原子（複数可）１〜２０個、炭素原子（複数可）１〜１６個、炭素原子（複数可）１〜１２個、炭素原子（複数可）１〜８個、または炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルキレンを表し、ｐは、１〜１０、１〜８、１〜６、１〜４または１〜２である。上では、アルキレンは、線状もしくは分枝、または環式もしくは非環式構造を有することができる。

一実施形態では、染料の堅牢度を改善するための薬剤に含まれる化合物は、式ＩＩＩで表すことができる。

式ＩＩＩ

式ＩＩＩの化合物の一態様では、Ｒは、独立に、−Ｘまたは−Ｌ−Ｘを表し、Ｘは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシド、またはアリールを表し、Ｌは、独立に、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドを表し、ｑは、０〜５０の数値を表す。

式ＩＩＩでは、ｑは、２〜４０、２〜３０、２〜２０、２〜１０、または２〜８の範囲であってよい。別の実施形態では、ｑは、２、４、６または８であってよい。

上の式ＩＩＩでは、Ｒは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、またはアルコキシドを表すことができる。別の実施形態では、Ｒは、独立に、ヒドロキシ、塩素、アミノ、または炭素原子（複数可）１〜８個を有するアルコキシを表すことができる。さらなる別の実施形態では、Ｒは、独立に、ヒドロキシ、塩素、アミノ、または炭素原子（複数可）１〜４個を有するアルコキシであってよい。アルコキシは、線状もしくは分枝、または環式もしくは非環式構造を有することができる。

任意の公知の方法を使用して式Ｉ、ＩＩ、またはＩＩＩまたは本明細書で開示された任意の他の化合物を調製することができる。一実施形態では、式Ｉによって表される化合物は、還元金属から調製することができる。還元力の強い金属はアルコールと直接反応して対応する金属アルコキシドを与えることができる。別の実施形態では、式Ｉによって表される化合物は、親電子塩化物から調製することができる。ケイ素またはチタンの四塩化物は、アルコールと反応して対応するテトラアルコキシドを与えることができる。さらなる別の実施形態では、式Ｉによって表される化合物は、メタセシス反応によって調製することができる。メタセシス反応は、２つの反応化学種の間の結合の交換が関与する分子プロセスであり、これによって、類似または同一の結合系統を含む生成物がもたらされる。メタセシス反応は、以前は、二重転移または二重置換反応と呼ばれた。メタセシス反応は、金属塩化物およびナトリウムアルコキシドからの自己形成反応である。かかる反応は、塩化ナトリウムの格子エネルギーによって促進され、該塩化ナトリウムは、金属塩化物とナトリウムアルコキシドの反応の生成物のうちの一つである。さらなる別の実施形態では、式Ｉによって表される化合物は、電気化学的プロセスによって調製することができ、このプロセスでは、アルコキシドは、電気伝導性の添加剤の存在下で水のないアルコール中で対応金属をアノード解離することによって調製することができる。

一実施形態では、式ＩＩまたはＩＩＩによって表される化合物は、多官能性アルコキシシラン、多官能性クロロシラン、チタンアルコキシドなどの、複数のアルコキシ部分またはハロゲン部分を有する化合物の加水分解および縮合反応によって調製することができる。アルコキシシランの化学についての説明は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている「Ａ Ｓｉｌａｎｅ Ｐｒｉｍｅｒ： Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｌｋｏｘｙ Ｓｉｌａｎｅｓ」Ｇｅｒａｌｄ Ｌ．Ｗｉｔｕｃｋｉ著、ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（１９９３）、６５巻；８２２号；頁５７〜６０で知ることができる。クロロシランは、シランに関連し、多数の化学プロセスで使用されている、反応性の塩素含有化合物の群である。クロロシランはすべて、水と反応して塩化水素を生成する。残りのヒドロキシ基は、ケイ素に結合し、最初にシロール基を形成する（アルコールに類似する）。一般に、これは、実際に、固体酸化物表面に結合するか、または別のクロロシランもしくはシロール分子と反応する。後者の場合、酸素原子は、２つのケイ素原子間の結合を形成するが、これは、有機薬品におけるエーテル結合に類似し、二酸化ケイ素中の結合と同一である。チタンアルコキシドの化学についての議論は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている発明の名称が「ＴＩＴＡＮＩＵＭ ＡＬＫＯＸＩＤＥ ＣＯＭＰＯＵＮＤ」であるＢｏｙｌｅの米国特許第７，２５６，２９０号で知ることができる。

当業者には、本明細書で述べられたこうしたプロセスおよび方法ならびに他のプロセスおよび方法では、該プロセスおよび方法で実施される諸機能は様々な順序で実行可能であることが理解されよう。さらには、概略のステップおよび操作は、例としてのみ提供されており、該ステップおよび操作の一部は、任意選択であってよく、述べられた実施形態の基本から逸脱することなく、合わせてより少ないステップおよび操作にしてもよく、また広げてステップおよび操作を追加してもよい。

一実施形態では、ファイバは、合成ファイバであっても、天然ファイバであってもよい。別の実施形態では、ファイバは、合成ファイバであっても、天然ファイバであってもよく、該ファイバは、アミノ基またはヒドロキシ基から選択される少なくとも１つの極性部分を含む。さらなる別の実施形態では、ファイバは、セルロースファイバであっても、動物性ファイバであってもよい。

一実施形態では、ファイバは、ヒドロキシ部分またはアミン部分を含む。別の実施形態では、ファイバは、セルロースファイバまたは動物性ファイバである。例えば、天然のセルロースファイバ（例えば、綿ファイバまたは木質ファイバ）またはセルロースから製造されたファイバ（例えば、レーヨン、モーダルまたはＬｙｏｃｅｌｌ）は、高密度のヒドロキシ基を含む。標準の直接染色条件下で、こうしたヒドロキシ基は、染料分子上のヒドロキシ基を用いて水素結合の高密度ネットワークを形成することができ、該ネットワークは、染料分子をファイバに弱く結合させている。しかし、本明細書に記載したような薬剤を使用することによって、こうしたヒドロキシ基の少なくとも一部は、薬剤と反応して染料分子をファイバに共有結合させることができる。別の例では、タンパク質ファイバ（例えば、絹、毛髪、毛皮、ウールおよび羽根などの動物性ファイバ）は、高密度のアミノ基を有し、該アミノ基は、カップリング剤と反応して染料とタンパク質ファイバの間の結合を促進もし得る。

ファイバ中に含まれたアミノ基またはヒドロキシ基は、水素結合などの物理的結合もしくは物理的相互作用、または縮合反応による化学的結合もしくは化学的相互作用などが形成されるように化合物の官能基と相互作用または反応することができる。

一実施形態では、染料は、アミノ基またはヒドロキシ基から選択される少なくとも１つの極性部分を含むことができる。一実施形態では、染料は直接染料であってよい。直接染料の適切な例として、限定されないが、ジアゾ、トリアゾまたはポリアゾ構造、およびスルホン酸部分を有するアゾ化合物が挙げられる。別の実施形態では、直接染料は、スチルベン化合物またはチアゾール化合物であってよい。さらなる別の実施形態では、直接染料は、直接アゾ染料、クリソフェニンＧ、コンゴレッド、直接濃黒Ｅ、チョコランチン淡緑ＢＬＬまたはザンベジ黒Ｖが挙げられる。かかる染料は、本明細書で開示された薬剤に含まれる化合物と反応できる少なくとも１つの部分（例えば、ヒドロキシ基またはアミノ基）を含む。

一実施形態では、本明細書で開示された薬剤は、化合物と染料またはファイバとの間の相互作用または反応の形成を触媒するように構成された触媒をさらに含むことができる。つまり、薬剤は、化合物に含まれた官能基とファイバまたは染料に含まれた部分の相互作用または反応を加速できる触媒を含むことができる。触媒の適切な例として、限定されないが、オクタン酸スズ、三フッ化酢酸、チタンテトラキスプロポキシド、酢酸、ギ酸、チタンテトラキス（２−エチルヘキサオキシド）、アルミニウムキレート、アルミニウムアルコキシド、ジラウリン酸ジブチルスズ、三フッ化酢酸メチル、三フッ化酢酸エチルなどが挙げられる。

一実施形態では、本開示は、染料の堅牢度を改善するための方法を含むことができる。一態様では、該方法は、上に記載したような染料の堅牢度を改善するための薬剤の存在下で、ファイバの色を変えるように構成された染料に少なくとも１つのファイバを暴露することを含むことができる。

当業者には、本明細書で述べられたこうしたプロセスおよび方法ならびに他のプロセスおよび方法では、該プロセスおよび方法で実施される諸機能は様々な順序で実行可能であることが理解されよう。さらには、概略のステップおよび操作は、例としてのみ提供されており、該ステップおよび操作の一部は、任意選択であってよく、述べられた実施形態の基本から逸脱することなく、合わせてより少ないステップおよび操作にしてもよく、また広げてステップおよび操作を追加してもよい。

一実施形態では、ファイバは、少なくとも第１部分を含むことができ、染料は、少なくとも第２部分を含み、化合物は、第１および第２部分と相互作用または結合を形成して染料をファイバに結合させることができる。一実施形態では、相互作用または結合は、水素結合、ファンデルワールス相互作用、共有結合またはイオン結合のうちの少なくとも１つであってよい。

一般に、染色プロセス、特に直接染色プロセスは、加熱水溶液中でファイバと染料を混合することによって実施される。化合物は、染料をファイバに添加する前、間、または添加した後に添加することができる。

染料の堅牢度を改善するために必要である化合物の量は、ファイバおよび／または染料の型、あるいはファイバまたは染料の量を考慮して、実験的に決定することができる。一実施形態では、化合物は、染めるファイバの重量に対して、２０重量％以下、１５重量％以下、１０重量％以下、５重量％以下、２重量％以下、１重量％以下、０．１重量％以下、または０．０１重量％以下の量で添加することができる。

一実施形態では、一つの理論に拘泥するものではないが、染色プロセス中、化合物の官能基、およびファイバおよび／または染料の部分もしくは官能基は、さまざまな化学的または物理的反応または相互作用を受けて、その結果染料の堅牢度を改善することができる。

一実施形態では、反応または相互作用は、水素結合であってよい。化合物に含まれるヒドロキシ基、塩素、窒素または酸素は、ファイバおよび／または染料に含まれたヒドロキシ基、窒素または酸素と相互作用を行って水素結合を形成することができる。

別の実施形態では、反応または相互作用は、縮合反応であってよい。一実施形態では、化合物のヒドロキシ基は、ヒドロキシ基など、ファイバおよび／または染料に含まれた極性部分と反応して以下の反応Ｉに記載された化学的結合を形成することができる。

反応Ｉ

一実施形態では、化合物に含まれた官能基は、以下の反応ＩＩのような縮合反応の前に加水分解反応を受ける場合がある。

反応ＩＩ

この実施形態では、いったん加水分解反応が行われると、縮合反応が、反応Ｉで記載されているように行われ得る。

当業者には、本明細書で述べられたこの反応および相互作用、その他の反応および相互作用は、さまざまな方式で実施することができることが理解されよう。さらには、概要をのべた相互作用および反応は、例としてのみ提供されている。

本書類はまた、ファイバ、染料、および上に述べられた染料の堅牢度を改善するための薬剤を含む染色物品を開示するものであり、該物品においては、薬剤中の化合物の官能基が、ファイバおよび染料と少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成する。

ここで図１を参照する。本開示の一実施形態に従って、ファイバ１０に結合した染料分子２０ａおよび２０ｂを有するファイバ１０の略図を示す。図１に例示された実施形態では、染料分子２０ａおよび２０ｂのファイバ１０に対する堅牢度が、ファイバ１０および染料分子２０ａおよび２０ｂに結合する化合物３０ａ〜３０ｆの効果によって改善されている。図１に示された実施形態では、化合物３０ａ〜３０ｆは、単一種であってもよく、複数種であってもよい。

ここで図２Ａおよび図２Ｂを参照する。ファイバ１０、染料分子２０および化合物３０間の結合相互作用の形成をより詳細に例示する。図２Ａおよび図２Ｂに例示された化合物は、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムからなる群から選択される金属または半金属３２、ならびにファイバ１０および染料分子２０上に示された部分３４ａ〜３４ｂおよび３６ａ〜３６ｂと相互作用または結合を形成できる、３８ａ〜３８ｄで概略示された多数の官能基を含む。

図２Ａでは、化合物３０上の官能基３８ａ〜３８ｄは、ファイバ１０上の部分３４ａ〜３４ｂおよび３６ａ〜３６ｂまたは染料分子２０のいずれにも共有結合していない。それにも拘らず、図２Ａに示された化合物３０上の官能基３８ａ〜３８ｄは、ファイバ１０または染料分子２０上に示された部分３４ａ〜３４ｂおよび３６ａ〜３６ｂと水素結合、ファンデルワールス相互作用、または他の相互作用を形成することができる。こうした相互作用は、４２ａ〜４２ｄで概略示されている。ファイバ１０と染料、化合物３０との間の相互作用４２ａ〜４２ｄを形成することによって、化合物３０は、染料２０の保持性を改善することができる。

ここで図２Ｂを参照する。ファイバ１０および染料分子２０に共有結合した化合物３０を示す。図２Ａに示された化合物３０上の官能基３８ａ〜３８ｄは、ファイバ１０または染料分子２０上に示された部分３４ａ〜３４ｂおよび３６ａ〜３６ｂと反応して（触媒の助けの有無に拘らず）染料２０をファイバ１０に結合させることができる。上述したように、化合物は、染料およびファイバと反応することによって、染料をファイバに結合させ、多数の水分子４４を放出する結合４０ａ〜４０ｄを形成することができる。

本開示は、本出願に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、該実施形態は、さまざまな態様を例示することを意図するものである。当業者には明白であるが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の改変形態および変形形態の作成が可能である。本明細書で列挙されたものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価の方法および装置が、前述の事項から当業者には明白であろう。かかる改変形態および変形形態は、添付の特許請求の範囲の枠内に入ることが意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲、および該特許請求の範囲が権利を付与する全範囲の等価物によってのみ限定されるべきである。当然変化することが可能である、特定の方法、試薬、化合物、組成物または生物学的なシステムに、本開示は限定されないことが理解されよう。本明細書で使用された用語は、特定の実施形態を説明するためのみのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されよう。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

加えて、本開示の特徴または態様が、マーカッシュ群で記載されている場合、当業者には、本開示はまた、マーカッシュ群の構成員の副群の任意の個別構成員で記載されていることが理解されよう。

書面での説明を提供する場合など、任意の目的およびすべての目的において、本明細書で開示されたすべての範囲が、任意のおよびすべての可能な副範囲、および該副範囲の任意のおよびすべての可能な組合せをも包含することは当業者には理解されよう。任意の列挙された範囲は、その記載が十分であること、および同じ範囲を分割して等しい少なくとも１／２、１／３、１／４、１／５、１／１０などの範囲にすることが可能であることが容易に理解されよう。非限定的な例として、本明細書で議論されたそれぞれの範囲は、少ない方の１／３、中間の１／３、および多い方の１／３などに容易に分割することができる。「最大」、「少なくとも」などの言語はすべて、述べられた数値を含み、上述したように次いで副範囲に分割できる範囲を指すことは当業者にはやはり容易に理解されよう。最後に、当業者には容易に理解されるように、範囲は、それぞれの個別の構成員を含む。したがって、例えば、１〜３個の細胞を含む群は、１、２、または３個の細胞を含む群を指す。同様に、１〜５個の細胞を含む群は、１、２、３、４または５個の細胞を含む群を指し、以下同様である。

前述したことより、本開示のさまざまな実施形態は、本明細書において、例示のために説明されたものであり、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、さまざまな改変形態の作成が可能であることが理解されよう。したがって、本明細書で開示されたさまざまな実施形態は、限定することを意図するものではなく、真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (18)

1. ファイバもしくは染料分子との少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有する化合物を含む、染料の堅牢度を改善するための薬剤。
2. 相互作用または結合が、水素結合、ファンデルワールス相互作用、共有結合またはイオン結合のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
3. 化合物が、第４族元素または第１４族元素を含む、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
4. 化合物が、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムを含む、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
5. 官能基が、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシド、またはアリールである、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
6. 化合物が、
   ＭＲ_ｎ
   式Ｉ
   ［式中、Ｍは、第４族元素または第１４族元素を表し、Ｒは、−Ｘまたは−Ｌ−Ｘを表し、Ｘは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはアルコキシドを表し、Ｌは、独立に、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドを表し、ｎは、２〜２０の数値である。］
   によって表される、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
7. 式ＩのＭが、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムのうちの少なくとも１つを表し、式ＩのＲが、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、またはアルコキシドを表す、請求項６に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
8. 式Ｉによって表される化合物が、オルトシリケート、オルトチタネート、またはオルトジルコネートである、請求項６に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
9. 化合物が、
   

   

   式ＩＩ
   ［式中、Ｍは、第４族元素または第１４族元素を表し、Ｒは、独立に、−Ｘまたは−Ｌ−Ｘを表し、Ｘは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはアルコキシドを表し、Ｌは、独立に、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドを表し、ｎは、０〜５０の数値を表す。］
   によって表される、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
10. 式ＩＩのＭが、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムのうちの少なくとも１つを表し、式ＩＩのＲが、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、またはアルコキシドを表す、請求項９に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
11. 化合物が、
    

    

    式ＩＩＩ
    ［式中、Ｒは、独立に、−Ｘまたは−Ｌ−Ｘを表し、Ｘは、独立に、水素、ヒドロキシ、ハロゲン、アミノ、チオール、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはアルコキシドを表し、Ｌは、独立に、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、またはアルキレンオキシドを表し、ｑは、０〜５０の数値を表す。］
    によって表される、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
12. ファイバが、ヒドロキシ基またはアミノ基を含む、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
13. ファイバが、セルロースファイバまたは動物性ファイバである、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
14. 染料が、ヒドロキシ基またはアミノ基を含む、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
15. 染料が、直接染料である、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
16. 化合物と染料またはファイバとの間の相互作用または結合の形成を触媒するように構成された触媒をさらに含む、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤。
17. 請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤の存在下で、ファイバの色を変えるように構成された染料に少なくとも１つのファイバを暴露することを含む、染料の堅牢度を改善するための方法。
18. ファイバと、染料と、請求項１に記載の染料の堅牢度を改善するための薬剤とを含み、薬剤中の化合物の官能基が、ファイバおよび染料分子との少なくとも１つの相互作用または少なくとも１つの結合を形成する、染色物品。

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