【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
[産業上の利用分野]
イミダゾールは殺菌剤、その他の農薬・医薬等
の原料として有用なものである。本発明はかかる
化合物を製造する新しい方法に関するものであ
る。
[従来の技術]
イミダゾールがグリオキザール、ホルマリン、
アンモニアを反応させることにより得られること
は従来より広く知られており、反応終了後は、該
反応液を濃縮し、減圧・蒸留に付して目的とする
イミダゾールを凝縮・結晶化させることが、一般
的に行なわれている。
[発明が解決しようとする問題]
しかしながら本発明者等の検討の結果、反応終
了後の反応液中にはイミダゾールの他に未反応の
原料、ホルマリンとアンモニアが反応して副生す
るウロトロピン等、種々の不純物が含まれてお
り、特に残存ホルマリンとウロトロピンは、加熱
により容易にイミダゾールと反応を起こし、結果
的にイミダゾールの収率を低下させるという問題
点がある。
[問題点を解決するための手段]
しかして本発明者等は前記問題点の根本的な原
因は原料として用いるホルマリンにあると考え、
ホルマリンを使用しない新しいイミダゾールの製
造法について種々検討を重ねた結果、グリオキザ
ール、グリオキシル酸及びアンモニアを用いて反
応を行う場合、前記問題点を憂慮することなく、
好収率でイミダゾールが得られることを見出し、
本発明を完成するに到つた。
グリオキザール、グリオキシル酸及びアンモニ
アの反応は、水媒体中で実施され、通常はアンモ
ニア水溶液にグリオキザール水溶液とグリオキシ
ル酸水溶液を別々に、又は予め混合しておき該液
の温度を50〜90℃に保ちながら少量ずつ滴下して
いけば良い。勿論、原料を一括仕込みしたり、前
記以外の添加手順も任意に採用され得る。又、水
媒体中には必要に応じて水と相溶性のある有機溶
剤を少量存在させてもよい。各々の最適仕込みモ
ル比は純分換算で、グリオキザール1モルに対
し、グリオキシル酸1.0〜1.5モル、より好ましく
は1.0〜1.2モル、アンモニア2.0〜3.0モル、より
好ましくは2.0〜2.2モルの割合である。一般に原
料のグリオキザール及びグリオキシル酸は、水溶
液として市販されているので、それをそのまま前
記仕込み比となるように使用すれば良いが、必要
に応じて希釈あるいは濃縮を行つてもよい。原料
水溶液の好適な濃度範囲はグリオキザール水溶
液、グリオキシル酸水溶液が10〜80重量%、より
好ましくは35〜50重量%である。
アンモニアは水媒体中にガスとして導入しても
良いが、通常はアンモニア水溶液として系に供給
される。溶液の濃度としては、5〜40重量%、よ
り好ましくは30〜40重量%のものが好適である。
反応中は炭酸ガスが発生するので、必要ならば適
宜発生ガスを系外に除去して反応を進行させる。
炭酸ガスの発生が終了した後、更に0.5〜1時間
程度熟成を行つて反応終了とする。
かくして得られる反応液には、水の他に未反応
の原料や微量の蟻酸、蟻酸アミド等が含まれてい
るのでかかる不純物を除去するため、通常は濃縮
や蒸留等の後処理を行うことが必要である。濃縮
は普通110〜150℃で常圧下又は減圧下に1回又は
複数回行う。蒸留においては、好ましくは予め濃
縮された反応液を20torr以下、より好ましくは
10torr以下の減圧下190〜210℃で真空蒸留が採用
される。かかる蒸留によつてイミダゾールが留出
し、これを凝縮させることによつてイミダゾール
の結晶が得られる。後処理は、かかる濃縮・蒸留
の他にイオン交換樹脂などによる処理を行つても
良い。かかる場合にはイミダゾールは水溶液とし
て得られるのでこれから晶析によつて目的物を取
得する。
上記の如く不純物を除去した後のイミダゾール
粗結晶は更に必要ならば再結晶等により、精製結
晶とする。再結晶はイミダゾール濃度を75〜80重
量%程度となる様に水に溶解した後、温度10〜25
℃、より好ましくは15〜20℃に冷却することによ
つて晶析させる。析出した結晶は遠心分離、吸引
ろ過等の適当な方法を用いて母液と分離し、適宜
冷水によつて水洗を施した後、温度75〜80℃で乾
燥して目的とするイミダゾールを得る。
[発明の効果]
本発明においては、前述した如く従来法に比較
してホルマリンを原料としないので、イミダゾー
ルの製造工程中、又は後処理の工程においてイミ
ダゾールと残存ホルマリンあるいはイミダゾール
とウロトロピンの反応を心配する必要がなく、イ
ミダゾールを好収率で得ることができる。又、ホ
ルマリンに比較して安全面からも取扱いの容易な
グリオキシル酸を用いるので、工業的実施に当つ
ては特に有利である。
[実施例]
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。但し、例中「%」とあるのは特にことわり
のない限り、重量基準である。
実施例 1
70℃に保つた10%アンモニア水溶液426.0gを
撹拌しながら、これに40%グリオキザール水溶液
144.4gと50%グリオキシル酸水溶液147.0gの混
合液を約2時間かけて滴下(最終仕込みモル比、
グリオキザール/グリオキシル/アンモニア=
1/1/2.5)し、滴下終了後、更に30分間熟成
して反応を行い、反応液を得た。
この反応液を130℃、常圧〜20torrで濃縮を行
い、更に210℃、5torrで真空蒸留をすることによ
り、蒸留物51.0gを得た。イミダゾールの最終収
率は約82.0モル%(対仕込みグリオキザール)で
あつた。
対照例
70℃に保つた10%アンモニア水溶液426.0gを
撹拌しながらこれに40%グリオキザール酸144.1
gと37%ホルマリン水溶液81.2gの混合液を約
1.5時間かけて滴下(最終仕込みモル比、グリオ
キザール/ホルマリン/アンモニア=1/1/
2.5)し、滴下終了後、更に30分熟成して反応を
行い、反応液を得た。
該反応液を実施例1と同一の方法で濃縮・蒸留
して、蒸留物42.9gを得た。イミダゾールの最終
収入率は約72.0モル%(対仕込みグリオキザー
ル)であつた。
以上の結果より、従来に比較して本発明の方法
が、イミダゾールの収率が大幅に減少しているこ
とが理解される。
実施例 2〜4
実施例1において原料仕込み比を第1表に示す
ようにかえ、又反応条件を適宜変更した以外は同
様の反応・濃縮・蒸留を行つてイミダゾールの収
率を調べた。
結果を第1表に示す。
[Industrial Application Fields] Imidazole is useful as a raw material for fungicides, other agricultural chemicals, medicines, etc. The present invention relates to a new method for producing such compounds. [Prior art] Imidazole is glyoxal, formalin,
It has been widely known that it can be obtained by reacting ammonia, and after the reaction is completed, the reaction solution is concentrated and subjected to reduced pressure and distillation to condense and crystallize the desired imidazole. This is commonly done. [Problems to be Solved by the Invention] However, as a result of studies by the present inventors, in addition to imidazole, the reaction solution contains unreacted raw materials, urotropin, etc. produced by the reaction of formalin and ammonia, etc. It contains various impurities, and in particular, residual formalin and urotropin easily react with imidazole when heated, resulting in a problem in that the yield of imidazole is reduced. [Means for solving the problem] However, the present inventors believe that the fundamental cause of the above problem lies in formalin used as a raw material,
As a result of various studies on new methods for producing imidazole that do not use formalin, we have found that when the reaction is carried out using glyoxal, glyoxylic acid, and ammonia, the above-mentioned problems can be avoided.
It was discovered that imidazole could be obtained in good yield,
The present invention has now been completed. The reaction of glyoxal, glyoxylic acid and ammonia is carried out in an aqueous medium, and usually glyoxal and glyoxylic acid aqueous solutions are mixed separately or in advance in an ammonia aqueous solution and the temperature of the liquid is maintained at 50 to 90°C. Just drop it little by little. Of course, it is also possible to charge the raw materials all at once or to adopt an addition procedure other than those described above. Further, a small amount of an organic solvent compatible with water may be present in the aqueous medium as necessary. The optimum molar ratio for each charge is, in pure terms, 1.0 to 1.5 mol of glyoxylic acid, more preferably 1.0 to 1.2 mol, and 2.0 to 3.0 mol of ammonia, more preferably 2.0 to 2.2 mol, per 1 mol of glyoxal. . Generally, the raw materials glyoxal and glyoxylic acid are commercially available as aqueous solutions, so they may be used as they are at the above-mentioned charge ratio, but they may be diluted or concentrated as necessary. The preferred concentration range of the raw material aqueous solution is 10 to 80% by weight, more preferably 35 to 50% by weight for the glyoxal aqueous solution and glyoxylic acid aqueous solution. Although ammonia may be introduced as a gas into the aqueous medium, it is usually supplied to the system as an aqueous ammonia solution. The concentration of the solution is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 30 to 40% by weight.
During the reaction, carbon dioxide gas is generated, so if necessary, the generated gas is appropriately removed from the system to allow the reaction to proceed.
After the generation of carbon dioxide gas is completed, aging is further performed for about 0.5 to 1 hour to complete the reaction. The reaction solution obtained in this way contains unreacted raw materials and trace amounts of formic acid, formic acid amide, etc. in addition to water, so post-treatments such as concentration and distillation are usually performed to remove these impurities. is necessary. Concentration is usually carried out once or multiple times at 110-150°C under normal pressure or reduced pressure. In distillation, preferably the pre-concentrated reaction solution is heated to 20 torr or less, more preferably
Vacuum distillation is employed at 190-210°C under reduced pressure below 10 torr. Through such distillation, imidazole is distilled out, and by condensing it, imidazole crystals are obtained. In addition to such concentration and distillation, the post-treatment may be performed using an ion exchange resin or the like. In such cases, imidazole is obtained as an aqueous solution, and the desired product is obtained from it by crystallization. The crude imidazole crystals after impurities have been removed as described above are further recrystallized if necessary to obtain purified crystals. Recrystallization is performed by dissolving imidazole in water to a concentration of 75 to 80% by weight, and then heating at a temperature of 10 to 25%.
Crystallization is carried out by cooling to 15-20°C, preferably 15-20°C. The precipitated crystals are separated from the mother liquor using an appropriate method such as centrifugation or suction filtration, washed with cold water as appropriate, and then dried at a temperature of 75 to 80°C to obtain the desired imidazole. [Effect of the invention] As mentioned above, in the present invention, compared to the conventional method, formalin is not used as a raw material, so there is no concern about the reaction between imidazole and residual formalin or imidazole and urotropin during the imidazole production process or post-treatment process. imidazole can be obtained in good yield. Furthermore, since glyoxylic acid is used, which is easier to handle from a safety standpoint than formalin, it is particularly advantageous in industrial implementation. [Example] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. However, "%" in the examples is based on weight unless otherwise specified. Example 1 While stirring 426.0 g of 10% ammonia aqueous solution kept at 70°C, 40% glyoxal aqueous solution was added to it.
A mixture of 144.4 g and 147.0 g of 50% glyoxylic acid aqueous solution was added dropwise over about 2 hours (final molar ratio of
Glyoxal/glyoxyl/ammonia=
1/1/2.5), and after the completion of the dropwise addition, the reaction was further aged for 30 minutes to obtain a reaction solution. This reaction solution was concentrated at 130°C and normal pressure to 20 torr, and further vacuum distilled at 210°C and 5 torr to obtain 51.0 g of distillate. The final yield of imidazole was about 82.0 mol% (based on glyoxal charged). Control example 144.1 g of 40% glyoxalic acid was added to 426.0 g of 10% ammonia aqueous solution kept at 70°C with stirring.
g and 81.2 g of 37% formalin aqueous solution.
Dropwise over 1.5 hours (Final molar ratio of glyoxal/formalin/ammonia = 1/1/
2.5) After completion of the dropwise addition, the mixture was further aged for 30 minutes to carry out the reaction, and a reaction solution was obtained. The reaction solution was concentrated and distilled in the same manner as in Example 1 to obtain 42.9 g of distillate. The final yield rate of imidazole was approximately 72.0 mol% (to glyoxal charged). From the above results, it is understood that the method of the present invention significantly reduces the yield of imidazole compared to the conventional method. Examples 2 to 4 The same reaction, concentration, and distillation as in Example 1 were carried out, except that the raw material charging ratio was changed as shown in Table 1, and the reaction conditions were appropriately changed, and the yield of imidazole was examined. The results are shown in Table 1.
【表】
(注) イミダゾールの収率はいずれも仕込みグリオキ
ザールに対するものである。
[Table] (Note) All imidazole yields are based on the charged glyoxal.