タイトル: | 特許公報(B2)_アルキルイミダゾールの製造方法 |
出願番号: | 2007018959 |
年次: | 2013 |
IPC分類: | C07D 233/58,H01M 10/05,H01M 6/16 |
清家 英雄 仲谷 好史 JP 5173203 特許公報(B2) 20130111 2007018959 20070130 アルキルイミダゾールの製造方法 三洋化成工業株式会社 000002288 清家 英雄 仲谷 好史 JP 2006038742 20060216 20130403 C07D 233/58 20060101AFI20130314BHJP H01M 10/05 20100101ALI20130314BHJP H01M 6/16 20060101ALI20130314BHJP JPC07D233/58H01M10/40 AH01M6/16 A C07D 233/58 CAplus(STN) REGISTRY(STN) CASREACT(STN) 特開昭56−061359(JP,A) 特開2004−207451(JP,A) 特開昭62−164672(JP,A) 特表2004−513941(JP,A) Sepehr Sarshar et al,Imidazole libraries on solid support,Tetrahedron Letters,1996年,Vol.37, No.6,p.835-838 GELENS,E. et al,Efficient library synthesis of imidazoles using a multicomponent reaction and microwave irradiation,Molecular Diversity,2006年,Vol.10, No.1,p.17-22 6 2007246505 20070927 15 20091030 砂原 一公 本発明はイミダゾール類の製造方法に関する。さらに詳しくは、副生物の少ない、少なくとも1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾールの製造方法に関する。 少なくとも1位及び2位に置換基を有するイミダゾールは、電気化学素子用電解液、医薬、農業、染料等の製造中間体として、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂硬化剤として有用な化合物である。電気化学素子とは電気化学キャパシタ、電気化学電池、電気化学センサー等を含むものであり、特に電気化学キャパシタ用電解液に有用である。該イミダゾールの製造方法としてはグリオキザール類、アルデヒド、一級アミン、及びアンモニアを、水性媒質中で20〜150℃の温度において一段階で反応させることを特徴とする、イミダゾールの製造法が知られている(特許文献1及び 2)。特開昭56-61359号公報特開2004-207451号公報 従来の少なくとも1位及び2位に置換基を有するイミダゾールの製造方法では、2位に置換基を有さないイミダゾールである副生物が得られる場合があった。そのような副生物を含有するイミダゾールを原料とする場合、例えば電気化学素子用電解液等において、十分な性能が得られない場合があった。すなわち、本発明の目的は、2位に置換基を有さないイミダゾールである副生物の少ない、少なくとも1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾールの製造方法を提供することである。本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)、アルデヒド(b)、一級アミン(c)、及びアンモニア(d)を、パラトルエンスルホン酸または硫酸(f1)の存在下で反応させることを特徴とする一般式(1)で示されるアルキルイミダゾール(E)の製造方法;および該アルキルイミダゾール(E)から得られる電気化学素子用電解液の製造方法である。[式中、R1、R2は炭素数1〜3のアルキル基であり、同じであっても異なっていてもよい。R4、R5は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよい。] 本発明の製造方法により得られる少なくとも1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾールは、2位に置換基を有さないイミダゾールの含有量が少ない。 本発明のアルキルイミダゾール(E)の製造方法は、グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)、アルデヒド(b)、一級アミン(c)、及びアンモニア(d)を、酸(f)の存在下で反応させることを特徴とする。 本発明の製造方法によれば、一般式(2)で表される2位に置換基を有さないアルキルイミダゾール(F)の含有量が少ない、少なくとも1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾール(E)を得ることができる。具体的には(E)と(F)の合計重量に対して、(F)を好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、特に好ましくは2重量%以下、最も好ましくは0.1重量%以下含有するアルキルイミダゾール(E)を得ることができる。グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)、アルデヒド(b)、一級アミン(c)、及びアンモニア(d)の仕込み順序は、例えば、以下の方法が挙げられる。(1)(a)、(b)、(c)、及び(d)を同時に一括に仕込む。(2)(c)と(d)の混合物に、(a)と(b)の混合物を滴下する。(3)(a)と(b)の混合物と(c)と(d)の混合物を同時に一括に仕込む。(4)(a)、(b)、(c)、及び(d)を同時に滴下する。(5)(c)と(d)の混合物の一部を仕込んだ後、(c)と(d)の混合物の残りと(a)と(b)の混合物を同時に滴下する。先に仕込む(c)と(d)の混合物の一部は、(c)と(d)の混合物の合計重量に対して5〜15重量%が好ましい。これらのなかで、(2)、(3)、(5)の方法が好ましく、(5)の方法が特に好ましい。 酸(f)の添加方法は必要量が全量均一に溶解した状態で反応できれば良い。(1)(a)、(b)、(c)、または(d)のどれかにあらかじめ均一に溶解する(2)(c)と(d)の混合物に均一に溶解する(3)(a)と(b)の混合物に均一に溶解する、 酸(f)の添加量は(a)1モルに対し0.01モル〜1モル。好ましくは0.03モル〜0.5モル。特に好ましくは0.05モルから0.3モルである。 酸(f)としては、無機酸、有機酸いずれでもよく、pKaが4以下であるものが好ましい。 無機酸でpKaが4以下であるものとしては塩酸、硝酸、燐酸、硫酸、弗化水素、トリポリリン酸、亜硫酸、チオ硫酸等が挙げられる。 有機酸でpKaが4以下であるものとしてはアスパギン酸、アミノ安息香酸、アミノエチルホスホン酸、アラニン、アルギニン、イソニコチン酸、イソロイシン、イノシン、オキサロ酢酸、オルニチン、グアニン、グアノシン、クエン酸、グリコール酸、グルタミン酸、2−グリセリンリン酸、クロロ安息香酸、クロロ酢酸、サリチル酸、ジクロロ酢酸、システイン、3,4ジヒドロキシフェニルアラニン、シュウ酸、ニトロ安息香酸、ピクリン酸、4−ヒドロキシプロリン、フマル酸、フルオロ酢酸、マレイン酸、マロン酸、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等が挙げられる。これらの中で、特に好ましいものは、パラトルエンスルホン酸、硫酸である。 本発明のアルキルイミダゾール(E)の製造方法において、グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)のモル数をxa、アルデヒド(b)のモル数をxb、一級アミン(c)のモル数をxc、及びアンモニア(d)のモル数をxdとするとき、下記の式(1)〜(3)を同時に満足させて反応させることが好ましく、2位に置換基を有さないイミダゾールの含有量が少ないアルキルイミダゾール(E)を得ることができる。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1 (1)xb/xa=1〜5 (2)xc/xd=1〜5 (3) 下記の式(1’)〜(3’)を同時に満足させて反応させることがさらに好ましい。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1 (1’)xb/xa=1.5〜3.5 (2’)xc/xd=1.5〜3.5 (3’) また、本発明のアルキルイミダゾール(E)の製造方法において、一級アミン(c)、アンモニア(d)、及び酸(f)の混合物に、グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)とアルデヒド(b)の混合物を滴下することが好ましい。 (a)、(b)、(c)及び(d)の反応は無溶媒で行うのが好ましいが、溶媒中で行うこともできる。 溶媒としては、反応に不活性な水、有機溶媒及びそれらの混合物が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、ニトリル(アセトニトリル、プロピオノニトリル、ベンゾニトリル等)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン等)、アミド(ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、モノアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等)、グリコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール等)、モノエーテル(ジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、ジエーテル(エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、1,3−ジオキサン等)、カーボネート(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、エステル(酢酸エチル、マレイン酸ジエチル等)、ラクトン(γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等)、硫黄含有溶剤(ジメチルスルホキシド、スルホラン等)、ハロゲン化炭化水素(クロロホルム、ジクロロメタン等)、炭化水素(ヘキサン、トルエン等)及びこれらの溶媒の二種以上の混合物が挙げられる。上記のうちで好ましいものは、水、及び水と混和し得る溶媒と水との混合物、すなわち水性媒質である。水性媒質としては水、及び水とモノアルコール、モノエーテル、ニトリル、ケトン、アミド、グリコール、ジエーテル、カーボネート、ラクトン、硫黄含有溶剤との混合溶媒であり、これらのうちで好ましいのは水、及び水とモノアルコール、モノエーテル、ニトリルとの混合溶媒であり、最も好ましいのは水である。上記水性媒質において、水と混和し得る溶媒と水との混合比率は好ましくは90:10〜0:100であり、さらに好ましくは50:50〜0:100である。溶媒の使用量は(a)+(b)+(c)+(d)の重量に対し、好ましくは0.5〜10倍重量であり、さらに好ましくは1〜5倍重量程度である。アルキルイミダゾール(E)を得る反応溶液の粘度(25℃)は好ましくは0.1〜10,000mPa・sであり、さらに好ましくは0.1〜500mPa・sである。(E)を得る反応は不活性な気体(例えば窒素等)雰囲気下で常圧又は加圧下で行うことが好ましく、常圧下で行うことがさらに好ましい。また反応はバッチ法又は連続法で行うことが好ましいが、バッチ法の方が操作性の点でさらに好ましい。反応温度は好ましくは0〜200℃、さらに好ましくは0〜150℃であり、さらに好ましくは20〜100℃である。0℃以上では反応速度が良好であり、200℃以下では反応収率が良好である。反応時間は通常1分〜100時間、好ましくは10分〜50時間、さらに好ましくは30分〜10時間である。グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)としては、例えば以下の化合物(1)〜(4)が挙げられる。(1)ジアルデヒド類 グリオキサール等。(2)ジケトン類 ビアセチル、アセチルピロプオニル、アセチルブチリル、アセチルイソブチリル、 ジプロピオニル、ジブチリル等。(3)ケトアルデヒド類 メチルグリオキサール、エチルグリオキサール、プロピルグリオキサール、ブチルグリオキサール等。(4)アセタール、ケタール類 グリオキサール−ビス−ジメチルアセタール、グリオキサール−ビス−ジメエチルアセタール、メチルグリオキサールジエチルアセタール、メチルグリオキサール−ビス−ジエチルアセタール等。 これらのうち好ましいのは、(1)ジアルデヒド類、(2)ジケトン類、(3)ケトアルデヒド類であり、さらに好ましいのはグリオキサール、ビアセチル、アセチルプロピオニル、メチルグリオキサール、エチルグリオキサールであり、特に好ましいのはグリオキサール、メチルグリオキサールである。これらのグリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)は二種以上を用いてもよい。 本発明においてアルデヒド類(b)としては、例えば炭素数2〜4のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族アルデヒド類; 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、メチル−n−プロピルアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、ビニルアセトアルデヒド、α−メチルアクロレイン等が挙げられる。 これらのうち好ましいのは、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒドである。これらのアルデヒド類は二種以上を用いてもよい。 本発明において一級アミン類(c)としては メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミンが挙げられ、二種以上を用いてもよい。 本発明においてアンモニア(d)としては、例えば以下の化合物(1)、(2)が挙げられる。(1)アンモニア。(2)炭酸アンモニウム塩類 炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等。 これらのうち好ましいのは、アンモニア、炭酸アンモニウムであり、特に好ましいのはアンモニアである。これらのアンモニアもしくはその炭酸塩(a2)は二種以上を用いてもよい。本発明の製造方法で得られる反応混合物中、上記一般式(1)で示されるアルキルイミダゾール(E)及び上記一般式(2)で示されるアルキルイミダゾール(F)の含有量は、例えば、ガスクロマトグラフィー(以下、GCと略記する。)、液体クロマトグラフィー等で測定することができる。 本発明の製造方法で得られる反応混合物(X)からアルキルイミダゾール(E)を精製する方法としては蒸留による方法、再結晶する方法、溶剤により抽出する方法、シリカゲル、活性炭、活性アルミナ、特殊なモレキュラーシーブ等の吸着剤で吸着処理する方法がある。蒸留による方法、再結晶する方法、抽出する方法、吸着処理する方法はそれぞれ単独で行っても良いし、組み合わせて行っても良い。 上記一般式(1)で示されるアルキルイミダゾール(E)としては、例えば、以下のものが挙げられる。(1)1,2位置換体1−メチル−2−メチルイミダゾール、1−エチル−2−メチルイミダゾール、1−メチル−2−エチルイミダゾール、1−エチル−2−エチルイミダゾール、1−メチル−2−n−プロピルイミダゾール、1−メチル−2−i−プロピルメチルイミダゾール、1−n−プロピル−2−メチルイミダゾール、1−i−プロピル−2−メチルイミダゾール等。(2)1,2,4位置換体1−メチル−2−メチル−4−メチルイミダゾール、1−エチル−2−メチル−4−メチルイミダゾール、1−メチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−メチル−2−メチル−4−エチルイミダゾール、1−エチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−エチル−2−エチル−4−エチルイミダゾール、1−n−プロピル−2−メチル−4−メチルイミダゾール、1−i−プロピル−2−メチル−4−メチルイミダゾール等。(3)1,2,5位置換体1−メチル−2−メチル−5−メチルイミダゾール、1−エチル−2−メチル−5−メチルイミダゾール、1−メチル−2−エチル−5−メチルイミダゾール、1−メチル−2−メチル−5−エチルイミダゾール、1−エチル−2−エチル−5−メチルイミダゾール、1−エチル−2−エチル−5−エチルイミダゾール、1−n−プロピル−2−メチル−5−メチルイミダゾール、1−i−プロピル−2−メチル−5−メチルイミダゾール等。(4)1,2,4,5位置換体1−メチル−2−メチル−4−メチル−5−メチルイミダゾール、1−エチル−2−メチル−4−メチル−5−メチルイミダゾール、1−メチル−2−エチル−4−メチル−5−メチルイミダゾール、1−メチル−2−メチル−4−エチル−5−メチルイミダゾール、1−メチル−2−メチル−4−メチル−5−エチルイミダゾール、1−エチル−2−エチル−4−メチル−5−メチルイミダゾール、1−エチル−2−エチル−4−エチル−5−エチルイミダゾール、1−n−プロピル−2−メチル−4−メチル−5−メチルイミダゾール、1−i−プロピル−2−メチル−4−メチル−5−メチルイミダゾール等。 これらのなかで、(1)1,2位置換体が好ましく、1−メチル−2−メチルイミダゾール、1−エチル−2−メチルイミダゾール、1−メチル−2−エチルイミダゾールがさらに好ましく、特に1−エチル−2−メチルイミダゾールが好ましい。 上記一般式(2)で示されるアルキルイミダゾール(F)としては、例えば、アルキルイミダゾール(E)として上記に例示した各アルキルイミダゾールの2位に置換基を有さないもの、すなわち水素原子が置換したものが挙げられる。 本発明の製造方法により得られる少なくとも1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾールは、電気化学素子用電解液、医薬、農業、染料等の製造中間体として、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂硬化剤として有用な化合物であるが、電気化学素子用電解液の原料として特に有用である。 1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾールを、ジアルキル炭酸、又は塩化アルキルのようなアルキル化剤で4級化し、次いで得られた炭酸エステル塩、又はクロロ塩に酸を加えることにより、対アニオンを炭酸エステルアニオン、又はクロルアニオンから該酸アニオンに交換することにより、アルキルイミダゾリウム塩が得られる。アルキルイミダゾリウム塩そのもの、又はアルキルイミダゾリウム塩を非水溶媒に溶解させることにより電気化学素子用電解液を製造することができる。 該アルキルイミダゾリウム塩は、一般式(3)で示されるアルキルイミダゾリウム塩(G)を主成分とし、一般式(4)で示されるアルキルイミダゾリウム塩(H)の含有量が少ない。このようなアルキルイミダゾリウム塩を電気化学素子、特に電気二重層用コンデンサーに用いた電解液は、耐電圧が高いという特長を有するので好ましい。以下、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、特に記載のないかぎり、「部」は「重量部」、%は重量%を意味する。 以下の製造例、実施例において成分分析はガスクロマトグラフィー(以下GCと記載。)で行った。<GC分析条件>測定機器:島津製 GC−14Bカラム: J&W Scientific社製 キャピラリーカラム DB−5カラム温度:50℃〜250℃注入口温度:250℃<水分の分析法>平沼産業株式会社製、カールフィシャー水分測定装置AQ−7を使用して測定した。 アルキルイミダゾール(E)の収率(%)は、100×[(E)のモル数]/[グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)のモル数]で計算した数値である。 実施例1撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及び硫酸(f)(pKa=−2.0)12部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−1)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1であった。 反応混合物(X−1)の水分は59wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−1)の収率は64%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−1)と1−エチルイミダゾール(F−1)の合計重量に対する(F−1)の含有量は3.6%であった。 実施例2撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−2)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1であった。 反応混合物(X−2)の水分は58wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−2)の収率((E−2)/グリオキザール(モル比))は72%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−2)と1−エチルイミダゾール(F−2)の合計重量に対する(F−2)の含有量は4.0%であった。 実施例3撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)264部(4.1モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=3.5)、及び硫酸(f)(pKa=−2.0)28部(0.3モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)602部(4.1モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=3.5)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−3)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1であった。 反応混合物(X−3)の水分は58wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−3)の収率((E−3)/グリオキザール(モル比))は77%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−3)と1−エチルイミダゾール(F−3)の合計重量に対する(F−3)の含有量は3.1%であった。 実施例4撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)75部(1.2モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=1.0)、及び硫酸(f)(pKa=−2.0)12部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)172部(1.2モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=1.0)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−4)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−4)の水分は60wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−4)の収率((E−4)/グリオキザール(モル比))は66%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−4)と1−エチルイミダゾール(F−4)の合計重量に対する(F−4)の含有量は10%であった。 実施例5撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)と炭酸アンモニウム(30%水溶液)160部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/炭酸アンモニウム(モル比) (xc/xd)=2.0)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2.0)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−5)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−5)の水分は59wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−5)の収率((E−5)/グリオキザール(モル比))は71%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−5)と1−エチルイミダゾール(F−5)の合計重量に対する(F−5)の含有量は6.0%であった。 実施例6撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、メチルアミン(40%水溶液)182部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(メチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2.0)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2.0)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−6)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−6)の水分は64wt%であった。1、2−ジメチルイミダゾール(E−6)の収率(1、2−ジメチルイミダゾール(E−6)/グリオキザール(モル比))は75%であった。1、2−ジメチルイミダゾール(E−6)と1−メチルイミダゾール(F−6)の合計重量に対するの1−メチルイミダゾール(F−6)含有量は4.0%であった。 実施例7撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2)を窒素気流下、フラスコ内温度を0℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、0℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−7)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1であった。 反応混合物(X−7)の水分は58wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−7)の収率((E−7)/グリオキザール(モル比))は77%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−7)と1−エチルイミダゾール(F−7)の合計重量に対する(F−7)の含有量は5.0%であった。 実施例8撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)172部(1.2モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=1)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−8)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.5であった。 反応混合物(X−8)の水分は57wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−8)の収率((E−8)/グリオキザール(モル比))は49%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−8)と1−エチルイミダゾール(F−8)の合計重量に対する(F−8)の含有量は15%であった。 実施例9撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、n−プロピルアミン141部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(n−プロピルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−9)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−9)の水分は54wt%であった。1−プロピル−2−メチルイミダゾール(E−9)の収率((1−プロピル−2−メチルイミダゾール(E−9)/グリオキザール(モル比))は68%であった。1−プロピル−2−メチルイミダゾール(E−9)と1−プロピルイミダゾール(F−9)の合計重量に対する1−プロピルイミダゾール(F−9)の含有量は4.5%であった。 実施例10撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、プロピオンアルデヒド143部(1.2モル)の混合物(プロピオンアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=1)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−10)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−10)の水分は73wt%であった。1、2−ジエチルイミダゾールの収率((1、2−ジエチルイミダゾール(E−10)/グリオキザール(モル比))は63%であった。1、2−ジエチルイミダゾール(E−10)と1−エチルイミダゾール(F−10)の合計重量に対する(F−10)の含有量は5.2%であった。 実施例11撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−11)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−11)の水分は58wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−11)の収率((E−11)/グリオキザール(モル比))は65%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−11)と1−エチルイミダゾール(F−11)の合計重量に対する(F−11)の含有量は6.0%であった。 実施例12撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)151部(2.3モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)とパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2)とグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をアンモニア0.3mol/h、グリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を同時に滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−12)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1であった。 反応混合物(X−12)の水分は58wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−12)の収率((E−12)/グリオキザール(モル比))は65%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−12)と1−エチルイミダゾール(F−12)の合計重量に対する(F−12)の含有量は6.0%であった。 実施例13撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)11.3部(0.18モル)とアンモニア(25%水溶液)8.0部(0.12モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=1.5)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。仕込んだエチルアミンとアンモニアの合計重量は、エチルアミンとアンモニアの全合計重量の10重量%であった。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)258部(1.8モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=1.5)とエチルアミン(70%水溶液)101.7部(1.6モル)とアンモニア(25%水溶液)72部(1.05モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=1.5)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をアンモニア0.36mol/hとし3.6時間、グリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を同時滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−13)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−13)の水分は61wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−13)の収率((E−13)/グリオキザール(モル比))は72%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−13)と1−エチルイミダゾール(F−13)の合計重量に対する(F−13)の含有量は3.2%であった。 実施例14撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)13.2部(0.21モル)とアンモニア(25%水溶液)8.0(0.12モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=1.75)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。仕込んだエチルアミンとアンモニアの合計重量は、エチルアミンとアンモニアの全合計重量の10重量%であった。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)301部(2.1モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=1.75とエチルアミン(70%水溶液)119.9部(1.8モル)とアンモニア(25%水溶液)72部(1.05モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=1.75)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をアンモニア0.36mol/hとし3.6時間、グリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を同時滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−14)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−14)の水分は60wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−14)の収率((E−14)/グリオキザール(モル比))は75%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−14)と1−エチルイミダゾール(F−14)の合計重量に対する(F−14)の含有量は2.0%であった。 実施例15撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)15.1部(0.23モル)とアンモニア(25%水溶液)8.0部(0.12モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2.0)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。仕込んだエチルアミンとアンモニアの合計重量は、エチルアミンとアンモニアの全合計重量の10重量%であった。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)344部(2.3モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=2.0)とエチルアミン(70%水溶液)136部(2.1モル)とアンモニア(25%水溶液)72部(1.05モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=2.0)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をアンモニア0.36mol/hとし3.6時間、グリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を同時滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−15)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−15)の水分は60wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−15)の収率((E−15)/グリオキザール(モル比))は78%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−15)と1−エチルイミダゾール(F−15)の合計重量に対する(F−15)の含有量は1.8%であった。 実施例16撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)22.6部(0.35モル)とアンモニア(25%水溶液)8.2部(0.12モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=3.0)、及びパラトルエンスルホン酸(f)(pKa=2.5)22部(0.1モル)を仕込んだ。仕込んだエチルアミンとアンモニアの合計重量は、エチルアミンとアンモニアの全合計重量の10重量%であった。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)515部(3.5モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=3.0)とエチルアミン(70%水溶液)203部(3.2モル)とアンモニア(25%水溶液)72部(1.05モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=3.0)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をアンモニア0.36mol/hとし3.6時間、グリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を同時滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−16)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−16)の水分は60wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−16)の収率((E−16)/グリオキザール(モル比))は80%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−16)と1−エチルイミダゾール(F−16)の合計重量に対する(F−16)の含有量は2.7%であった。 比較例1撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を取り付けた反応フラスコに、エチルアミン(70%水溶液)75部(1.2モル)とアンモニア(25%水溶液)80部(1.2モル)の混合物(エチルアミン/アンモニア(モル比) (xc/xd)=1)を仕込んだ。ここにグリオキザール(40%水溶液)170部(1.2モル)、アセトアルデヒド(30%水溶液)172部(1.2モル)の混合物(アセトアルデヒド/グリオキザール(モル比) (xb/xa)=1)を窒素気流下、フラスコ内温度を35〜45℃に保ちながら、滴下速度をグリオキザール0.3mol/hとし、4時間かけて全量を滴下した。滴下が終了したのち、40℃でさらに1時間熟成させて、反応混合物(X−1’)を得た。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1.0であった。 反応混合物(X−1’)の水分は61wt%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−1’)の収率((E−1’)/グリオキザール(モル比))は56%であった。1−エチル−2−メチルイミダゾール(E−1’)と1−エチルイミダゾール(F−1’)の合計重量に対する(F−1’)の含有量は20%であった。 本発明の製造方法により得られる少なくとも1位及び2位に置換基を有するアルキルイミダゾールは、電気化学素子用電解液、医薬、農業、染料等の製造中間体として、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂硬化剤として有用な化合物である。 グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)、アルデヒド(b)、一級アミン(c)、及びアンモニア(d)を、パラトルエンスルホン酸または硫酸(f1)の存在下で反応させることを特徴とする一般式(1)で示されるアルキルイミダゾール(E)の製造方法。[式中、R1、R2は炭素数1〜3のアルキル基であり、同じであっても異なっていてもよい。R4、R5は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であって、同じであっても異なっていてもよい。]グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)のモル数をxa、アルデヒド(b)のモル数をxb、一級アミン(c)のモル数をxc、及びアンモニア(d)のモル数をxdとするとき、下記の式(1)〜(3)を同時に満足させて反応させることを特徴とする請求項1に記載のアルキルイミダゾール(E)の製造方法。(xc+xd)/(xa+xb) ≧1 (1)xb/xa=1〜5 (2)xc/xd=1〜5 (3)一級アミン(c)、アンモニア(d)、及びパラトルエンスルホン酸または硫酸(f1)の混合物に、グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)とアルデヒド(b)の混合物を滴下することを特徴とする請求項1または2に記載のアルキルイミダゾール(E)の製造方法。一級アミン(c)とアンモニア(d)の混合物の一部を仕込んだ後、一級アミン(c)とアンモニア(d)の混合物の残りと、グリオキサール類又はそのアセタール類又はそのケタール類(a)とアルデヒド(b)の混合物を同時に滴下する請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルキルイミダゾール(E)の製造方法。アルキルイミダゾール(E)が1,2−アルキルイミダゾールである請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルキルイミダゾール(E)の製造方法。請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法によりアルキルイミダゾール(E)を得て、次いで該アルキルイミダゾール(E)をアルキル化剤で4級化し、次いで酸を加えることにより該酸アニオンに交換することにより、アルキルイミダゾリウム塩を得て、次いで該アルキルイミダゾリウム塩そのもの、又は該アルキルイミダゾリウム塩を非水溶媒に溶解させることにより電気化学素子用電解液を得る、電気化学素子用電解液の製造方法。