JPH047342B2

JPH047342B2 -

Info

Publication number: JPH047342B2
Application number: JP16261383A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Nakayama; Yoshiaki Noguchi; Isamu Yamamoto; Noboru Kawasaki; Kenichi Fujii
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1992-02-10
Also published as: JPS6056961A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、イミダゾール類の製造方法に関する
ものである。イミダゾール類は、エポキシ樹脂、
ポリウレタン樹脂の樹脂硬化剤、または種々の医
薬、農薬、染料等の製造中間体として有用な化合
物である。

イミダゾール類を、ホルムアルデヒドの存在下
もしくは非存在下に、グリオキザール類とアンモ
ニア水溶液とを反応させて合成することは古くか
ら知られている（P.Ruggli et al.，Helv.chim。
Acta.，12、362〔1929〕；A.Pinner，Ber.，35，
4131〔1902〕；J.M.Gulland，J.F.Macrae，J.
Chem，Soc，1933，662；Br.Radziszewskj，
Ber.，15，1493，2707〔1882〕，16，487，747
〔1883〕）。しかしながら、これらの方法は得られ
るグリオキザール類の収率が低く、工業的製造法
とはなり得ない。

D.Davidson等は、氷酢酸中で、酢酸アンモニ
ウムとグリオキザール類とアルデヒド類とを反応
させることにより、上記方法に比べ、イミダゾー
ル類の収率が向上すると報告している（D.
Davidson et al.，J.Org.Chem.，２，319
〔1937〕）。しかし、この方法は、工業的製造法と
してまだ満足し得る収率とは言い難く、さらに溶
剤として氷酢酸を使用しているため、溶剤回収、
回収溶剤中の水分除去等の操作を必要とし、工程
も繁雑となり経済的な温度法とは言い難い。

グリオキザール類を水溶液中で、強酸のアンモ
ニウム塩およびアルデヒド類と、７以下のPHで反
応させて、イミダゾール類を59〜69％の収率で製
造する方法も公知である（U.S.P.3715365）。しか
しながら、この方法は反応中のPHが７以下である
ため、反応釜の腐食という問題点があり、また収
率的にも不満足であり、工業的製造法とは言い難
い。

以上の公知技術の改良法として、水溶液中７よ
り大きいPH価で、アンモニア、アルデヒド類およ
びメチルグリオキザールの三者を同時に相互に接
触させるか、あるいは先に用意したアンモニア水
溶液にアルデヒドをメチルグリオキザールと同時
に添加することにより、４−メチルイミダゾール
類を収率72.0〜79.2％で得る方法が提案されてい
る（特開昭57−9766）。しかしながら、この方法
は、その実施例中にも示されているように、かな
り希薄な水溶液中（生成物であるイミダゾール類
の反応水溶液中の濃度が1.9〜4.3wt％である）で
実施する必要がある。実際、本明細書の比較例に
も示したように、濃度を上げると、ヘキサメチレ
ンテトラミン等の副生成物の量が増加し、収率低
下をもたらし、イミダゾール類の生産効率が悪
い。さらにこの方法は反応水溶液中からイミダゾ
ール類を抽出分離するための抽出溶剤もかなり大
量に使用する必要があり、溶剤回収のための用役
費および溶剤回収時の溶剤ロス量を考慮すると、
工業的製造法としてはまだ不満足なものである。

本発明者等は、前記公知技術の有する種々の問
題点を解決すべく、特に、ヘキサメチレンテトラ
ミン等の副生を抑制し、イミダゾール類の収率、
ならびに水溶液中の原料濃度および生成物イミダ
ゾール類の濃度アツプ等の生産効率向上を目標
に、より経済的に、より高収率でイミダゾール類
を得る方法について鋭意検討した。その結果、ア
ンモニア源として、これまで使用されていなかつ
たアンモニア炭酸塩を用いることにより、意外に
もアンモニア水溶液を用いるよりも、より高濃度
の反応条件下でも、ヘキサメチレンテトラミン等
の副生を抑制でき、80％以上の高収率でイミダゾ
ール類が得られることを見出し、本発明を完成す
るに到つた。

すなわち、本発明は、一般式（）（式中、R¹およびR²はそれぞれ独立に水素原
子またはメチル基を示す）で表わされるグリオキ
ザール類と、一般式（）（式中、R³は水素原子、直鎖状もしくは分枝
状の低級アルキル基またはフエニル基を示す）で
表わされるアルデヒド類と、アンモニア炭酸塩類
とを水溶液中で反応させることを特徴とする、一
般式（）（式中、R¹，R²は一般式（）と場合と同じ
意味を示し、R³は一般式（）の場合と同じ意
味を示す）で表わされるイミダゾール類の製造方
法である。

本発明で用いるアンモニウム炭酸塩類は、それ
自体中性ないし弱アルカリ性であり、反応により
副生する炭酸の一部は生成するイミダゾールと炭
酸塩をつくり、また、他はCO₂として放出され
る。このため本発明の方法ではアンモニア濃度を
高くしても反応液のPHは殆ど変化せず、ほぼ中性
状態に保たれる。

従つて、反応は穏和な条件で進行し、また、PH
がほぼ中性状態であるため、アルカリ条件下では
不安定なグリオキザール類の分解も防止出来る。

本発明の方法によれば、従来技術に比べより高
濃度条件下でも、ヘキサメチレンテトラミン等の
副生を抑制し高収率でイミダゾール類を得ること
ができる。さらに、従来技術が有していた反応釜
の腐食という問題点をも解決できる。この様に本
発明の方法は高純度のイミダゾール類を安価な製
造設備で高収率かつ効率良く、工業的に経済的な
プロセスである。

本発明の方法に用いられる一般式（）で表わ
されるグリオキザール類としては、例えば、グリ
オキザール、メチルグリオキザール、ビアセチル
等であり、さらにこれらのアセタール類、ケター
ル類も使用可能である。

また、一般式（）で表わされるアルデヒド類
としては、例えば、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、ブチルアルデ
ヒドまたはベンゾアルデヒド等である。さらに、
アンモニア炭酸塩類としては、例えば、炭酸アン
モニア、炭酸水素アンモニウム等である。さら
に、反応に際し、アンモニア水溶液中に炭酸ガス
を吹き込んで調製したアンモニア炭酸塩の水溶液
でもよい。

本発明の方法では、反応は常圧系でも加圧系で
も実施可能であり、反応温度は150℃までの任意
の温度で実施可能であり、とくに20〜100℃が好
ましい。

本発明の方法に用いられる原料の仕込みモル比
は、本質的には反応当量、すなわち一般式（）
で表わされるグリオキザール類対一般式（で表
わされるアルデヒド類対アンモニア炭酸塩類中の
アンモニア根のモル比が１：１：２であるが、通
常は、１：１：２〜４のようにアンモニア炭酸塩
類を過剰に使う方がより好ましい。アンモニア炭
酸塩類をさらに過剰に使用しても、その効果は小
さい。

反応は、通常、水溶液中で実施される。すなわ
ち、原料成分を水媒体中に溶解して反応を行なう
が、この場合、反応系中のグリオキザール類の濃
度は、従来法にくらべ、かなり高い濃度でも良
い。

本発明の方法における各成分の添加順序は、(1)
各成分を同時に相互に接触させる方法、(2)予め調
製されたアンモニア炭酸塩類水溶液中に、一般式
（）で表わされるグリオキザール類と一般式
（）で表わされるアルデヒド類とを同時に添加
する方法が好ましい。

反応時間は、反応温度、反応原料の種類または
使用する各成分の濃度等によつて異なるが、通常
は0.5時間〜10時間である。

反応終了後は、反応液をそのまま、または濃縮
後、例えば、ｎ−ブチルアルコール、sec−ブチ
ルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブ
チルアルコール、アミルアルコール、sec−アミ
ルアルコール、３−ペンタノール、２−メチル−
１−ブタノール、イソアミルアルコール、tert−
アミルアルコール、sec−イソアミルアルコール、
ネオペンチルアルコール、ヘキサノール類、ヘプ
タノール類、オクタノール類等の脂肪族アルコー
ル類、シクロヘキサノール、１−メチルシクロヘ
キサノール、２−メチルシクロヘキサノール、３
−メチルシクロヘキサノール、４−メチルシクロ
ヘキサノール等の脂環式アルコール類、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶
剤、エチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等
の脂肪族エーテル類、四塩化炭素、クロロホル
ム、ジクロルエタン、トリクロルエタン、クロル
ベンゼン、ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化
水素系溶剤、あるいは酢酸エチル、酢酸ブチル等
の低級脂肪酸エステル類等の溶剤で抽出、脱溶剤
後、減圧蒸留することにより、一般式（）で表
わされるイミダゾール類を単離精製することが可
能である。

以下、本発明を実施例により説明する。

実施例１撹拌機、温度計、滴下ロート、還流冷却器、窒
素導入管を取り付けた300mlの５つ口フラスコ中
に、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モル）と水
85ｇを仕込んだ。一方、滴下ロート中には、40％
メチルグリオキザール水溶液45.0ｇ（0.250モル）
および35％ホルムアルデヒド水溶液21.5ｇ
（0.250モル）を仕込みよく振り混ぜ均一溶液とし
た。窒素を反応フラスコ内に僅かに流しながら加
熱撹拌を開始した。内温を40℃に保ちながら、メ
チルグリオキザールとホルムアルデヒドとの混合
水溶液を滴下ロートから１時間かけて滴下した。
滴下終了後、40℃でさらに２時間加熱撹拌を続け
熟成を行なつた。室温まで冷却後、各100mlのイ
ソブタノールを用いて６回抽出した。一諸にした
抽出液から減圧下イソブタノールを回収した後、
さらに減圧度を上げ蒸留することにより、沸点97
〜105℃／1.5mmHgおよび融点54〜56℃の４−メ
チルイミダゾールを17.8ｇ（0.217モル）得た。
これは使用したメチルグリオキザールに対し、
86.8％の収率に相当する。なお、反応液中の４−
メチルイミダゾールの濃度は9.5wt％であり、主
たる副生成物はヘキサメチレンテトラミンであつ
た。

実施例２撹拌機、温度計、滴下ロート２本、還流冷却
器、窒素導入管を取り付けた300mlの５つ口フラ
スコ中に、水19ｇを仕込んだ。さらに滴下ロート
の一方には、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モ
ル）を水150ｇに溶かした液を仕込み、他方には、
40％メチルグリオキザール水溶液45.0ｇ（0.250
モル）および35％ホルムアルデヒド水溶液21.5ｇ
（0.250モル）の均一混合液を仕込んだ。窒素を反
応フラスコ内に僅かに流しながら加熱撹拌を開始
した。内温を40℃に保ちながら、メチルグリオキ
ザールとホルムアルデヒドとの混合水溶液および
炭酸アンモニウム水溶液を同時に、１時間かけて
滴下した。滴下終了後、40℃でさらに２時間加熱
撹拌を続け熟成した。室温まで冷却後、各100ml
のｎ−ブタノールを用いて６回抽出した。一諸に
した抽出液から減圧下ｎ−ブタノールを回収した
後、さらに減圧度を上げ蒸留することにより、沸
点97〜105℃／1.5mmHgおよび融点54〜56℃の４
−メチルイミダゾールを18.4ｇ（0.224モル）得
た。これは使用したメチルグリオキザールに対
し、89.6％の収率に相当する。なお、反応液中の
４−メチルイミダゾールの濃度は6.8wt％であり、
主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミンであ
つた。

実施例３実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸水素アンモニウム61.8ｇ（0.750モル）
と水40ｇを仕込み、窒素気流下、内温を40℃に保
ちながら、40％メチルグリオキザール水溶液45.0
ｇ（0.250モル）と35％ホルムアルデヒド水溶液
21.5ｇ（0.250モル）の均一混合液を滴下ロート
から２時間かけて滴下した。滴下終了後、40℃で
さらに２時間加熱撹拌を続け熟成を行なつた。減
圧下大部分の水を留去後、トルエンで抽出した。
トルエンを留去することにより、融点53〜56℃の
４−メチルイミダゾールを16.5ｇ（0.201モル）
得た。これは使用したメチルグリオキザールに対
し、80.4％の収率に相当する。なお、反応液中の
４−メチルイミダゾールの濃度は9.8wt％であり、
主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミンであ
つた。

実施例４実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モル）と
水85ｇを仕込み、窒素気流下、内温を50℃に保ち
ながら、40％グリオキザール水溶液36.3ｇ
（0.250モル）と35％ホルムアルデヒド水溶液21.5
ｇ（0.250モル）の均一混合液を滴下ロートから
0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃でさ
らに２時間加熱撹拌を続け熟成を行なつた。減圧
下大部分の水を留去後、ジイソプロピルエーテル
で抽出した。ジイソプロピルエーテルを留去後減
圧蒸留することにより、沸点75〜85℃／１mmHg
および融点88〜90℃のイミダゾールを14.5ｇ
（0.213モル）を得た。これは使用したグリオキザ
ールに対し、85.2％の収率に相当する。なお、反
応液中のイミダゾールの濃度は8.1wt％であり、
主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミンであ
つた。

実施例５実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸水素アンモニウム82.4ｇ（1.000モル）
と水100ｇを仕込み、窒素気流下、内温を30℃に
保ちながら、40％グリオキザール水溶液36.3ｇ
（0.250モル）とアセトアルデヒド11.0ｇ（0.250モ
ル）の均一混合液を滴下ロートから３時間かけて
滴下した。滴下終了後、30℃でさらに４時間加熱
撹拌を続け熟成を行なつた。減圧下大部分の水を
留去後、ベンゼンで抽出した。ベンゼンを留去す
ることにより、融点135〜137℃の２−メチルイミ
ダゾールを17.2ｇ（0.209モル）得た。これは使
用したグリオキザールに対し、83.6％の収率に相
当する。なお、反応液中の２−メチルイミダゾー
ルの濃度は7.5wt％であり、主たる副生成物はヘ
キサメチレンテトラミンであつた。

実施例６実施例２に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸アンモニウム28.8ｇ（0.300モル）と
水100ｇを仕込んだ。さらに滴下ロートの一方に
は、40％グリオキザール水溶液36.3ｇ（0.250モ
ル）を仕込み、他方には、ベンズアルデヒド26.5
ｇ（0.250モル）を仕込んだ。窒素気流下、内温
を70℃に保ちながら、グリオキザール水溶液とベ
ンズアルデヒドとを同時に、１時間かけて滴下し
た。滴下終了後70℃でさらに１時間加熱撹拌を続
け熟成を行なつた。減圧大部分の水を留去後、ク
ロルベンゼンで抽出した。クロルベンゼンを留去
することにより、融点144〜147℃の２−フエニル
イミダゾールを29.2ｇ（0.203モル）得た。これ
は使用したグリオキザールに対し、81.2％の収率
に相当する。なお、反応液中の２−フエニルイミ
ダゾールの濃度は15.2wt％であり、主たる副生成
物はヘキサメチレンテトラミンであつた。

実施例７実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸水素アンモニウム47.4ｇ（0.575モル）
と水100ｇを仕込み、窒素気流下、内温を40℃に
保ちながら、40％メチルグリオキザール水溶液
45.0ｇ（0.250モル）とアセトアルデヒド11.0ｇ
（0.250モル）の均一混合液を滴下ロートから３時
間かけて滴下した。滴下終了後40℃でさらに３時
間加熱撹拌を続け熟成を行なつた。減圧下約半量
の水を留去後、シクロヘキサノールで抽出を行な
つた。シクロヘキサノールを留去後、減圧蒸留す
ることにより、沸点95〜103℃／１mmHg、融点90
〜92℃の２，４−ジメチルイミダゾールを19.3ｇ
（0.201モル）得た。これは使用したメチルグリオ
キザールに対し、80.4％の収率に相当する。な
お、反応液中の２，４−ジメチルイミダゾールの
濃度は9.5wt％であり、主たる副生成物はヘキサ
メチレンテトラミンであつた。

実施例８実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モル）と
水85ｇを仕込み、窒素気流下、内温を40℃に保ち
ながら、ビアセチル21.5ｇ（0.250モル）35％ホ
ルムアルデヒド水溶液21.5ｇ（0.250モル）およ
び水80ｇの均一混合液を滴下ロートから２時間か
けて滴下した。滴下終了後、40℃でさらに２時間
加熱撹拌を続け熟成を行なつた。減圧下大部分の
水を留去後酢酸エチルで抽出した。酢酸エチルを
留去後蒸留することにより、沸点113〜117℃の
４，５−ジメチルイミダゾールを20.2ｇ（0.210
モル）得た。これは使用したビアセチルに対し、
84.0％の収率に相当する。なお、反応液中の４，
５−ジメチルイミダゾールの濃度は12.3wt％であ
り、主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミン
であつた。

実施例９実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モル）と
水50ｇを仕込み、窒素気流下、内温を40℃に保ち
ながら、ビアセチル21.5ｇ（0.250モル）、アセト
アルデヒド11.0ｇ（0.250モル）および水80ｇの
均一混合液を滴下ロートから３時間かけて滴下し
た。滴下終了後、40℃でさらに２時間加熱撹拌を
続け熟成を行なつた。減圧下大部分の水を留去後
クロロホルムで抽出した。クロロホルムを留去す
ることにより、融点131〜133℃の２，４，５−ト
リメチルイミダゾールを22.7ｇ（0.206モル）得
た。これは使用したビアセチルに対し、82.4％の
収率に相当する。なお、反応液中の２，４，５−
トリメチルイミダゾールの濃度は11.4wt％であ
り、主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミン
であつた。

実施例 10 実施例２に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モル）と
水85ｇを仕込んだ。さらに滴下ロートの一方に
は、40％メチルグリオキザール水溶液45.0ｇ
（0.250モル）を仕込み、他方には、ベンズアルデ
ヒド26.5ｇ（0.250モル）を仕込んだ。窒素気流
下、内温を60℃に保ちながら、メチルグリオキザ
ール水溶液とベンズアルデヒドとを同時に、２時
間かけて滴下した。滴下終了後、60℃でさらに２
時間加熱撹拌続け熟成を行なつた。室温まで冷却
後ｎ−ブタノールで抽出した。ｎ−ブタノールを
留去後減圧蒸留することにより、沸点58〜62℃／
10mmHgの２−フエニル−４(5)−メチルイミダゾ
ールを32.9ｇ（0.208モル）得た。これは使用し
たメチルグリオキザールに対し、83.2％の収率に
相当する。なお、反応液中の２−フエニル−４(5)
−メチルイミダゾールの濃度は17.1wt％であり、
主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミンであ
つた。

実施例 11 実施例２に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、炭酸アンモニウム36.0ｇ（0.375モル）と
水100ｇを仕込んだ。さらに滴下ロートの一方に
は、40％グリオキザール水溶液36.3ｇ（0.250モ
ル）を仕込み、他方にはブチルアルデヒド18.0ｇ
（0.250モル）を仕込んだ。窒素気流下、内温を50
℃に保ちながら、グリオキザール水溶液とブチル
アルデヒドとを同時に、２時間かけて滴下した。
滴下終了後50℃でさらに３時間加熱撹拌を続け熟
成を行なつた。減圧下、約半量の水を留去後、ア
ミルアルコールで抽出した。減圧下アミルアルコ
ールを留去後、さらに減圧蒸留することにより、
沸点90〜96℃／１mmHg、融点56〜58℃の２−ｎ
−プロピルイミダゾールを23.2ｇ（0.211モル）
得た。これは使用したグリオキザールに対し、
84.4％の収率に相当する。なお、反応液中の２−
ｎ−プロピルイミダゾールの濃度は12.2wt％であ
り、主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミン
であつた。

比較例実施例１に示したと同じ装置を備えたフラスコ
中に、29％アンモニウム水溶液44.0ｇ（0.751モ
ル）と水34ｇを仕込み、窒素気流下、内温を40℃
に保ちながら、40％メチルグリオキザール水溶液
45.0ｇ（0.250モル）と35％ホルムアルデヒド水
溶液21.5ｇ（0.250モル）の均一混合液を滴下ロ
ートから１時間かけて滴下した。滴下終了後、40
℃でさらに２時間加熱撹拌を続け熟成を行なつ
た。室温まで冷却後、各100mlのイソブタノール
を用いて１回抽出した。抽出液からイソブタノー
ルを回収した後、さらに減圧蒸留することによ
り、沸点97〜105℃／1.5mmHgおよび融点53〜56
℃の４−メチルイミダゾールを13.0ｇ（0.158モ
ル）得た。これは使用したメチルグリオキザール
に対し、63.2％の収率に相当する。なお、反応液
中の４−メチルイミダゾールの濃度は9.0wt％で
あり、主たる副生成物はヘキサメチレンテトラミ
ンであつた。

Claims

【特許請求の範囲】１一般式（）（式中、R¹およびR²はそれぞれ独立に水素原
子またはメチル基を示す）で表されるグリオキザ
ール類と、一般式（）（式中、R³は水素原子、直鎖状もしくは分枝
状の低級アルキル基またはフエニル基を示す）で
表されるアルデヒド類と、アンモニア炭酸塩とを
反応させることを特徴とする、一般式（）（式中、R¹、R²は一般式（）の場合と同じ
意味を示し、R³は一般式の場合と同じ意味を示
す。）で表されるイミダゾール類の製造方法。