Quelltext der Seite Diketopyrrolopyrrol-Pigmente

[[Datei:Pyrrole Red Dab.JPG|mini|[[Acrylfarbe]] mit rotem DPP-Pigment.]]
'''Diketopyrrolopyrrol-Pigmente''' ('''DPP-Pigmente''') sind sehr lösemittel- und witterungsbeständige polyzyklische [[Farbmittel]], die bei der Herstellung verschiedener [[Lack]]e und bei der Einfärbung von [[Kunststoff]]en Verwendung finden. Obwohl auch Vertreter mit Farbstoffeigenschaften existieren, sind mit der Bezeichnung '''DPP''' zumeist die [[Pigment]]e gemeint.

== Geschichte ==
DPP-Pigmente wurden erstmals 1974 in geringen Mengen über eine [[Reformatzki-Reaktion]] in den Laboratorien der damaligen [[Ciba-Geigy]] (CH-Basel) synthetisiert. Nach umfangreichen Arbeiten zur Optimierung der Synthese kam 1986 das erste Produkt auf den Markt. Nach dem Ablauf des Patentes wurden ab 2004 mehrere Konkurrenzprodukte, insbesondere für den wichtigsten Vertreter, ''C.I. Pigment Red 254'', von europäischen und asiatischen Firmen herausgebracht, die für einen starken Preisverfall sorgten.<ref>Produktbroschüre Clariant</ref><ref>Produktbroschüre CINIC.</ref>

== Chemische Struktur ==
DPP-Pigmente basieren auf der [[stickstoff]]haltigen, [[Heterocyclen|heterocyclischen]] Verbindung ''Diketopyrrolopyrrol''. Darin sind zwei Fünfringe der Substanz [[Pyrrol]] [[Anellierung|anelliert]]; an zweien zum Stickstoffatom [[Ständigkeit|α-ständigen]] Kohlenstoffatomen (Positionen eins und vier) besitzen die Pigmente jeweils eine [[Carbonylgruppe]] (''Diketo'') und sind damit auch [[Lactame]].

Die bicyclischen [[Chromophore]] leiten sich formal auch vom ''Octahydropentalen'' (''[[Bicyclo(3.3.0)octan|Bicyclo[3.3.0]octan]]'') ab, bei dem C-2 und C-5 durch Stickstoffatome ersetzt sind (''2,5-Diaza-Octahydropentalen'' oder ''2.5-Diaza-bicyclo[3.3.0]octan''). Man erhält somit als Grundkörper das ''2,5-Dihydropyrrolo[3,4-''c'']pyrrol-1,4-dion'' (nach [[IUPAC]]) oder einfacher ''Diketopyrrolopyrrol''.

:[[Datei:Diketopyrrolopyrrol Grundkörper.svg|mini|700px|Nomenklatur]]

Der Grundkörper ist bei den benutzten Vertretern in 3- und 6-Position mit Aryl-Resten substituiert. Neuere DPP-Pigmente sind auch N-substituiert, womit eine höhere Farbbandbreite und veränderte Lösungseigenschaften erreicht werden können.<ref name="langhals1">[[Heinz Langhals|H. Langhals]], T. Grundei, T. Potrawa, K. Polborn: ''Highly photostable organic fluorescent pigments – a simple synthesis of N-arylpyrrolopyrrolediones (DPP)'', In: [[Liebigs Ann.]] 1996, 679–682.</ref>

Die weitere Substitution der Aryl-Reste bestimmt im Wesentlichen die Eigenschaften der wichtigsten Vertreter. Die Variante mit unsubstituierten Aryl-Resten ist im [[Colour Index]] unter ''C.I. Pigment Red 255'' geführt.

== Herstellung ==
Bernsteinsäurediester werden mit doppelt molaren Mengen geeignet substituierter Benzonitrilen mit starken Basen kondensiert. Das erhaltene Rohpigment wird durch Erhitzen in Lösemittel konditioniert (''thermische Nachbehandlung''). Durch eine formale [[Hydrolyse]] des Grundkörpers lässt sich die Struktur wieder auf die [[Bernsteinsäure]] zurückführen:
[[Datei:Diketopyrrolopyrrol Hydrolyse.svg|mini|700px|zentriert|Nomenklatur]]
<div style="clear:left;"></div>
N-substituierte Aryldiketopyrrolopyrrole können durch die Kondensation von [[Lactone]]n mit Arylaminen bei Anwesenheit von Hilfsstoffen wie [[Dicyclohexylcarbodiimid]] (''DCC'') als leuchtend rote Pigmente dargestellt werden, die eine rote bis orangeroten Feststofffluoreszenz aufweisen.<ref name="langhals1" />

== Wichtigste Vertreter ==
[[Datei:Pigment Red 254.svg|mini|140px|Pigment Red 254]]
Der mit weitem Abstand wichtigste Vertreter dieser Pigmentgruppe ist ''C.I. Pigment Red 254'', umgangssprachlich auch ''Pyrrolrot'' oder ''DPP-Rot'' genannt, das sich von ''C.I. Pigment Red 255'' durch ein Cl-Atom in para-Stellung an beiden Aryl-Gruppen unterscheidet. Eine [[Phenyl]]- bzw. [[Butylgruppe|''tert''-Butyl]]-Gruppe führt zu ''C.I. Pigment Red 264'' (DPP-Rubin) bzw. ''C.I. Pigment Orange 73'' (DPP-Orange). Die drei letztgenannten Vertreter sind zwar auf dem Markt anzutreffen, werden aber im Gegensatz zum eher universell verwendeten DPP-Rot eher für spezifische Anwendungen verwendet.<ref>W. Herbst, K.Hunger: ''Industrielle Organische Pigmente.'' Wiley-VCH 2004</ref>

== Eigenschaften ==
DPP-Pigmenten ergeben hochreine Farbtöne im Bereich von gelbstichigem [[Orange (Farbe)|Orange]] bis zu blaustichigem [[Violett]] bzw. [[Rubin (Farbton)|Rubin]]. Im Einzelnen decken die wichtigsten Vertreter die folgenden Farbtonbereiche ab:

* C.I. Pigment Orange 73 → Reines, rotstichiges Orange
* C.I. Pigment Red 255 → Reines, gelbstichiges [[Rot]] bzw. Scharlach
* C.I. Pigment Red 254 → Mittleres Rot
* C.I. Pigment Red 264 → Tiefes [[Rubin (Farbton)|Rubin]]

DPP-Pigmente sind sehr beständig gegen Licht, Wetter, Lösemittel, Hitze und Chemikalien, so dass sie für hochwertige Formulierungen geeignet sind.<ref>A. Goldschmidt, H.-J. Streitberger: ''BASF Handbuch Lackiertechnik.'' Vincentz Network 2002, ISBN 3-87870-324-4.</ref><ref>W. Herbst, K.Hunger: ''Industrielle Organische Pigmente.'' Wiley-VCH 2004.</ref>

Durch geeignete Substituenten können auch lösliche DPP hergestellt werden, die wegen ihrer großen [[Stokes-Shift|Stokes-Verschiebung]] und sehr guten [[Quantenausbeute|Fluoreszenzquantenausbeute]] in [[Farbstofflaser|Farbstoff-Lasern]] oder [[Solarkollektor|Fluoreszenz-Solarkollektoren]] einsetzbar sind.<ref>H. Langhals, T. Potrawa, H. Nöth, G. Linti: [https://epub.ub.uni-muenchen.de/3728/1/3728.pdf ''Der Einfluß von Packungseffekten auf die Feststofffluoreszenz von Diketopyrrolopyrrolen''] (PDF; 1,8&nbsp;MB), Angew. Chem. 1989, 101, 497–499; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1989, 28, 478–480.</ref>

== Anwendungen ==
Die in der Öffentlichkeit bekannteste Anwendung ist der Automobillack. Diese Bekanntheit basiert im Wesentlichen auf dem prägnanten Farbton ''Ferrari-Rot'', dessen Formulierungen zum Großteil auf ''C.I. Pigment Red 254'' basieren. Im Bereich der hochwertigen Industrielacke werden DPP-Pigmente ebenfalls eingesetzt, hier aber hauptsächlich im hochwertigen Segment. Für die Innenanwendungen kommen meist preiswertere [[Azopigment]]e der [[Naphthol AS|Naphthol-AS]]-Gruppe zum Einsatz, wie z.&nbsp;B. ''C.I. Pigment Red 112'' oder ''[[Pigment Rot 170|C.I. Pigment Red 170]]''. Im Automobilbereich ist neben C.I. Pigment Red 254 insbesondere ''C.I. Pigment Red 264'' von Bedeutung, da es aufgrund seiner höheren [[Transparenz (Physik)|Transparenz]] auch für dunkelrote [[Metallic]]-Farbtöne eingesetzt werden kann.

Aufgrund ihrer hohen Hitze- und Wetterbeständigkeiten werden die DPP-Pigmente auch in Anwendungsgebieten, die hohe Anforderungen an die [[Temperaturbeständigkeit]] stellen, eingesetzt. Zu diesen gehören beispielsweise die Kunststoffmassenfärbung, [[Pulverlack]]e und [[Coil Coating]] (Bandlackierung) verwendet. Dort werden die Pigmente ebenfalls hauptsächlich für die Außenanwendung bevorzugt, während im Innenbereich billigere Pigmente eingesetzt werden.

Ein weiteres Einsatzgebiet sind [[Dispersionsfarbe]]n. Der Einsatz erfolgt hier ebenfalls zumeist im Außenbereich. Da Fassadenfarben aber weitaus weniger in der Lage sind, die darin enthaltenen Pigmente zu schützen, ist generell der Einsatz organischer Pigmente in einer solchen Matrix fragwürdig, worüber sich selbst die Hersteller nicht einig sind. Dennoch ist die Verwendung von DPP-Pigmenten, vor allem von ''C.I. Pigment Red 254'' und ''C.I. Pigment Orange 73'' gebräuchlich.<ref>Clariant, PA Division; Pigments for architectural coatings; 2007.</ref><ref>Ciba; Pigments for decorative coatings; 2007.</ref>

== Toxikologie ==
Vertreter wie ''C.I. Pigment Red 254'' (CAS-Nummer: {{CASRN|84632-65-5|Q26422792}}) oder ''C.I. Pigment Orange 71'' (CAS-Nummer: {{CASRN|84632-50-8|Q0}}) besitzen eine so geringe Toxizität ([[LD50|LD<sub>50</sub>]] >&nbsp;5.000&nbsp;mg/kg oral bzw. >&nbsp;2.000&nbsp;mg/kg dermal), dass sie als Farbmittel Kunststoffen bis zu 1 % zugesetzt werden dürfen.<ref>Verband der Mineralfarbenindustrie e. V.: {{Webarchiv|url=http://www.vdmi.de/files/FDLBroschuerede.pdf |wayback=20100923073350 |text=''Farbmittel für Lebensmittelbedarfsgegenstände und -verpackungen aus Kunststoffen. Aspekte der Produktsicherheit'' }} (PDF; 1,2&nbsp;MB), 2002.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Pyrrolin| Diketopyrrolopyrrol-Pigmente]]
[[Kategorie:Lactam| Diketopyrrolopyrrol-Pigmente]]
[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Organisches Pigment| Diketopyrrolopyrrol-Pigmente]]