JP4634704B2 - 1−置換イミダゾール類の製造方法 - Google Patents

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本発明は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の硬化剤、各種農薬、抗生物質、抗エイズ薬などの医薬の中間体、染料中間体として有用性が期待される1−置換イミダゾール類を高収率で製造する方法に関する。
1−置換イミダゾール類は上記の如く有用な用途を有しており、その製造方法としては、例えば、α−ジカルボニル化合物、アンモニア、アルデヒド及び第一級アミンを、水性媒体中で20〜150℃の温度において一工程で反応させる方法(例えば、特許文献1参照。)、グリオキザール類とアルデヒド類と第一級アミン類を反応させ、次いでアンモニア若しくはその炭酸塩と反応させる方法(例えば、特許文献2参照。)が知られており、本出願人もアリルハライド又はベンジルハライドのいずれかとグリオキザール、ホルマリン及びアンモニアを反応させる方法(例えば、特許文献3参照。)を開示した。
特公平3−62710号公報 特開平3−169865号公報 特開昭62−161765号公報
しかし、上記特許文献1に開示の方法では、オートクレーブ中で100℃以上の高温で反応させないと収率が上昇せず加圧の反応設備が必要となり、しかも100℃以上の高温になるとイミダゾールが多く副生するという問題点があった。
また、特許文献2の方法では、1−置換イミダゾールの収率が60〜70%と低く、また、特許文献3の方法では、収率が80%程度まで上昇するものの、イミダゾールの副生が10%を越え、かかるイミダゾールを目的物と分離することが難しいという問題点があった。
そこで本発明者は、上記の現状に鑑みて鋭意検討した結果、下記一般式(1)で示されるアルデヒド化合物と下記一般式(2)で示される第一級アミンを反応させてイミン化合物を生成し、次いで下記一般式()で示されるα,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを添加して反応させる下記一般式(4)で示される1−置換イミダゾール類の製造方法であり、α,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを別々に同時に添加すると1−置換イミダゾール類を高収率で製造できることを見出し本発明を完成した。
[化1]
R2CHO ・・・(1)
(R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)
[化2]
R1−NH ・・・(2)
(R1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)
または
R1−NH ・・・(2)
(R1−NH は、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、モノエタノールアミン、メトキシエチルアミン、エトキシエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、3−アミノ−3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメトキシ−2−プロピルアミン、3−メチルアミノ−1−プロピルアミン、シクロヘキシルアミンエタノールアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、アニリン、o−トルイジン、o−エチルアニリン、2,4−キシリジン、2,6−キシリジンのいずれかである。)

(R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)

(R1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)
本発明の製造方法は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の硬化剤、各種農薬、抗生物質、抗エイズ薬などの医薬の中間体、染料中間体として有用性が期待される1−置換イミダゾール類を高収率で製造できる。
本発明で使用するアルデヒド化合物としては、下記一般式(1)で示されるアルデヒド化合物であることが必要であり、具体的には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、シクロヘキサンカルボキシアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド等が挙げられ、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドは通常水溶液として用いられ、工業的な取り扱い易さの点で通常、ホルムアルデヒドは30〜50重量%の水溶液として、アセトアルデヒドは60〜90重量%の水溶液として用いられる。
R2CHO ・・・(1)
(R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)
また、第一級アミンとしては、下記一般式(2)で示される第一級アミンであることが必要である。
R1−NH ・・・(2)
(R1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)
または
R1−NH ・・・(2)
(R1−NH は、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、モノエタノールアミン、メトキシエチルアミン、エトキシエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、3−アミノ−3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメトキシ−2−プロピルアミン、3−メチルアミノ−1−プロピルアミン、シクロヘキシルアミンエタノールアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、アニリン、o−トルイジン、o−エチルアニリン、2,4−キシリジン、2,6−キシリジンのいずれかである。)
本発明では、まず上記のアルデヒド化合物と第一級アミンを反応させてイミン化合物を生成させるもので、かかる反応は下記反応式で示される。
(上記においてR1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれかを示す。)
このときの一級アミンの使用量は、アルデヒド化合物1モルに対して0.5〜20モルとすることが好ましく、更には1.0〜10モルである。かかる使用量が0.5モル未満では未反応のアルデヒド化合物が残存して、最終的にイミダゾールの副生が多くなり、20モルを越えても収率のさらなる向上はみられず好ましくない。
かかる反応を実施するに当たっては、アルデヒド化合物と第一級アミンとを混合すればよく、混合の仕方に限定はない。かかる反応は、通常は水溶媒中で実施するが、原料として非水溶性のアルデヒド化合物を使用する場合には水溶性溶媒や水と水溶性溶媒の混合溶媒中で行ってもよい。かかる水溶性溶媒としてはメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
かかる反応は発熱反応であり、通常反応系を冷却しながら0〜30℃で10〜60分程度反応させ、イミン化合物の生成をガスクロマトグラフィーあるいは液体クロマトグラフィー等で確認した後、次の工程を実施する。
本発明においては上記の反応により、一旦イミン化合物を生成した後、次工程としてかかる反応系にα,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを添加して反応させる。
このときの反応は下記反応式で示される。
(上記においてR1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R3、R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基を示す。)
α,β−ジカルボニル化合物としては、下記一般式()で示されるα,β−ジカルボニル化合物であることが必要であり、具体的には、グリオキザール、メチルグリオキザール等が挙げられ、通常工業的に入手しやすい40重量%程度の水溶液として使用される。
かかるα,β−ジカルボニル化合物は最初の工程で生成するイミン化合物と等モル程度使用すればよく、イミン化合物の生成は、通常定量的に進行するので、実用的には最初の工程で仕込まれる第一級アミンあるいはアルデヒド化合物のいずれか少ない方のモル数と同じにすればよい。
上記の反応におけるアンモニアの使用量は、α,β−ジカルボニル化合物1モルに対して0.5〜2.0モルとすることが好ましく、更には0.75〜1.5モルである。かかる使用量が0.5モル未満では目的物の収率が低くなることがあり、2.0モルを越えると大型の反応容器が必要となり好ましくない。アンモニアは液体アンモニア、アンモニア水溶液として供給されるが、通常5〜30重量%の水溶液として供給されるのが取り扱いやすく好ましい。



(R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)
α,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを仕込む方法としては、(1)別々に同時に添加する方法であることが必要であり、(1)の方法がイミダゾールの副生を抑制することができて1−置換イミダゾール類の収率が向上する点で好ましく、さらには添加方法としては、一括方式、分割方式、滴下方式等の方法が挙げられるが、滴下方式が好ましい。
α,β−ジカルボニル化合物とアンモニアの混合物を分割あるいは滴下で仕込むときの仕込み時間としては特に制限されないが、通常30分〜10時間程度で仕込めばよい。かかる反応も発熱反応であり、仕込み時の反応温度は5〜100℃、好ましくは10〜80℃になるように調整すればよい。反応は仕込みと同時に起こり、仕込み終了後にほぼ完了しているが、さらに1〜10時間程度、上記の温度で反応の熟成を行ってもよい。
反応終了後は未反応のアンモニアを留去して、得られた反応液をブタノール、ペンタノール等のアルコール類、酢酸エステル類、ケトン類等で抽出したり、蒸留、充填カラム処理、部分濃縮、再結晶等の方法で1−置換イミダゾール類を分離すればよい。
以下、本発明を実施例を挙げて詳述する。なお、「%」は重量基準であり、収率は液体クロマトグラフィー分析により求めた。
実施例1
撹拌器、滴下漏斗の付いた500mLの4つ口フラスコにモノエタノールアミン61.1g(1.0モル)を仕込み、37%ホルムアルデヒド水溶液81.2g(1.0モル)を冷却しながら25℃で仕込み、1時間撹拌した。イミン化合物の生成を液体クロマトグラフィーで確認後、40%グリオキザール水溶液145.1g(1.0モル)と28%アンモニア水溶液60.8g(1.0モル)を同時に滴下(滴下時間1時間)、25℃で1時間熟成させた。反応終了後、水及び残った原料を留去してオイル状反応物を得た。かかる反応物中には1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾールが98%、イミダゾールが2%含まれていた。かかる反応物を蒸留して1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール107.5g(純度99.9%)を得た。収率96%であった。
実施例2
実施例1のホルムアルデヒド水溶液の代わりに、90%アセトアルデヒド水溶液48.9g(1モル)を使用した以外は、同様に反応を行い、オイル状反応物を得た。かかる反応物中には1−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルイミダゾールが93%、イミダゾールが5%含まれていた。
かかる反応物を蒸留して1−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルイミダゾール112.3g(純度99.8%)を得た。収率89%であった。
実施例3
実施例1のモノエタノールアミンの代わりに、アリルアミン57.1g(1.0モル)を使用した以外は、同様に反応を行い、オイル状反応物を得た。かかる反応物中には1−アリルイミダゾールが95%、イミダゾールが4%含まれていた。かかる反応物を蒸留して1−アリルイミダゾール100.6g(純度99.8%)を得た。収率93%であった。
実施例4
実施例1のモノエタノールアミンの代わりに、40%メチルアミン水溶液77.7g(1.0モル)を使用し、ホルムアルデヒド水溶液の代わりにイソブチルアルデヒド72.1g(1.0モル)を使用して、さらに非水溶性のイソブチルアルデヒドを溶解させるためにメタノール100mLを添加して同様に反応を行い、オイル状反応物を得た。かかる反応物中には1−メチル−2−イソプロピルイミダゾールが91%、−メチルイミダゾールが3%含まれていた。かかる反応物を蒸留して1−メチル−2−イソプロピルイミダゾール109.3g(純度99.7%)を得た。収率88%であった。
比較例1
撹拌器、滴下漏斗の付いた500mLの4つ口フラスコに40%グリオキザール水溶液145.1g(1.0モル)と37%ホルムアルデヒド水溶液81.2g(1.0モル)を仕込み、さらにモノエタノールアミン61.1g(1モル)と28%アンモニア水溶液60.8g(1.0モル)の混合液を反応系が25℃となる程度に冷却しながら添加して反応させた後1時間熟成させた。熟成後、水及び残った原料を留去してオイル状反応物を得た。かかる反応物中には1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール60%、イミダゾールが32%も含まれていた。かかる反応物を蒸留して1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール62.8g(純度99.7%)を得た。収率は56%であった。
本発明は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の硬化剤、各種農薬、抗生物質、抗エイズ薬などの医薬の中間体、染料中間体として有用性が期待される1−置換イミダゾール類の効率的な製造方法に利用される。

Claims (3)

  1. 下記一般式(1)で示されるアルデヒド化合物と下記一般式(2)で示される第一級アミンを反応させてイミン化合物を生成し、次いで下記一般式()で示されるα,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを添加して反応させる下記一般式(4)で示される1−置換イミダゾール類の製造方法であり、α,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを別々に同時に添加することを特徴とする1−置換イミダゾール類の製造方法。
    [化1]
    R2CHO ・・・(1)
    (R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)
    [化2]
    R1−NH ・・・(2)
    (R1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)

    (R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)

    (R1は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)
  2. 下記一般式(1)で示されるアルデヒド化合物と下記一般式(2)で示される第一級アミンを反応させてイミン化合物を生成し、次いで下記一般式(3)で示されるα,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを添加して反応させる下記一般式(4)で示される1−置換イミダゾール類の製造方法であり、α,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを別々に同時に添加することを特徴とする1−置換イミダゾール類の製造方法。
    [化5]
    R2CHO ・・・(1)
    (R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか)
    [化6]
    R1−NH ・・・(2)
    (R1−NH は、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、モノエタノールアミン、メトキシエチルアミン、エトキシエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、3−アミノ−3−メチル−1−ブテン、3,3−ジメトキシ−2−プロピルアミン、3−メチルアミノ−1−プロピルアミン、シクロヘキシルアミンエタノールアミン、アリルアミン、ベンジルアミン、アニリン、o−トルイジン、o−エチルアニリン、2,4−キシリジン、2,6−キシリジンのいずれかである。)

    (R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)

    (R2は水素又は炭素数1〜20の炭化水素基、複素環基のいずれか、R3,R4はそれぞれ水素又は炭素数1〜5の炭化水素基)
  3. 一般式(3)で示されるα,β−ジカルボニル化合物とアンモニアを添加する際に、両者を滴下方式で仕込むことを特徴とする請求項1または2記載の1−置換イミダゾール類の製造方法。
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