(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応により得られた下記式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を含む混合物を蒸留して前記式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を分留する工程を有する、Ｎ−置換イミダゾール系化合物の製造方法であって、
前記蒸留を、常圧での沸点が前記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物の常圧での沸点に対して±３０℃の温度範囲内であるアルコール系溶剤の共存下でおこない、
前記式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に留出した、前記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物と前記アルコール系溶剤との留出液を、前記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に再利用することを特徴とする、Ｎ−置換イミダゾール系化合物の製造方法。
【化１】
0005483979.tif 000010
（式中、Ｒ１〜Ｒ３は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基であり、Ｘは、炭素数８〜２０のアルキル基、または水酸基もしくはアミノ基で置換された炭素数１〜６のアルキル基である。）
【化２】
0005483979.tif 000011
（式中、Ｒ１〜Ｒ３は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＮ−置換イミダゾール系化合物の製造方法に関する。Ｎ−置換イミダゾール系化合物は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の硬化剤や硬化助剤、各種農薬や医薬中間体、染色中間体として有用に用いられる化合物である。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ−置換イミダゾール系化合物を合成する方法としては、目的とするＮ−置換イミダゾール系化合物の種類にもよるが、例えば、イミダゾール系化合物とクロロエチルアミン塩酸塩を反応させて、１−（２−アミノエチル）イミダゾール類を合成する方法（非特許文献１）、イミダゾール系化合物とエチレンカーボネートを反応させて、１−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾール類を合成する方法（特許文献１）、イミダゾールと、ハロゲン化物および水酸化物水溶液とをＮ−置換イミダゾールの存在下に反応させる方法（特許文献２）等が挙げられる。
【０００３】
上記先行技術文献の方法により得られた反応液には、目的のＮ−置換イミダゾール系化合物だけでなく、未反応原料や副生物としてＮ−無置換イミダゾール系化合物等も含まれているので、Ｎ−置換イミダゾール系化合物の分離・精製が必要となる。しかし、Ｎ−置換イミダゾール系化合物は融点が低いので、再結晶での精製は困難であり、また有機溶媒による抽出は、作業が煩雑となるので、製造効率上の課題がある。そのため、高純度で製造効率良くＮ−置換イミダゾール系化合物を得るためには、蒸留による精製が好適であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３１７８４４６号明細書
【特許文献２】特開平４−２２６９６１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Synthetic Communication, 21(4), 535-544, 1991
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、反応液に含まれるＮ−無置換イミダゾール系化合物は、融点が最も低いイミダゾールでも９０℃程度であり、これを蒸留により分離する際には、コンデンサーなどの留出ライン中で冷却され、固化、閉塞するおそれがある。そのため、特殊な蒸留装置が必要であったり、２段で蒸留する必要があるなど、非常に煩雑で、製造効率が悪いという課題があった。
そこで、本発明は、高純度のＮ−置換イミダゾール系化合物を効率良く製造でき、更には省資源化にも対応した製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
しかるに本発明者等は、かかる事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応により得られたＮ−置換イミダゾール系化合物を含む混合物を特定の有機溶剤の存在下で蒸留することによって、未反応原料として反応混合物中に混在するＮ−無置換イミダゾール系化合物が留出時に固化し難くなり、高純度でＮ−置換イミダゾール系化合物が得られると共に、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に留出した、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物と前記有機溶剤との留出物が、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に再利用できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明の要旨は、下記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応により得られた下記式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を含む混合物を蒸留して前記式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を分留する工程を有する、Ｎ−置換イミダゾール系化合物の製造方法であって、前記蒸留を、常圧での沸点が前記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物の常圧での沸点に対して±３０℃の温度範囲内であるアルコール系溶剤の共存下でおこない、前記式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に留出した、前記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物と前記アルコール系溶剤との留出液を、前記式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に再利用することを特徴とするものである。
以下、式（１）に示すＮ−置換イミダゾール系化合物を単に「Ｎ−置換イミダゾール系化合物」と記し、式（２）に示すＮ−無置換イミダゾール系化合物を単に「Ｎ−無置換イミダゾール系化合物」と記すことがある。
【化１】
0005483979.tif 000002
（式中、Ｒ１〜Ｒ３は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基であり、Ｘは、炭素数８〜２０のアルキル基、または水酸基もしくはアミノ基で置換された炭素数１〜６のアルキル基である。）
【化２】
0005483979.tif 000003
（式中、Ｒ１〜Ｒ３は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である。）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応により得られたＮ−置換イミダゾール系化合物を含む混合物からＮ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に、所定の沸点を有する有機溶剤と共にＮ−無置換イミダゾール系化合物が留出されるので、留出ライン中でＮ−無置換イミダゾール系化合物が固化して、ラインが閉塞するといった不具合が生じ難くなり、したがって、特殊な蒸留装置や煩雑な作業が不要となり、高純度のＮ−置換イミダゾール系化合物を効率良く製造することができる。また、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に留出した、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物と前記有機溶剤との留出物を、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に再利用することによって、Ｎ−置換イミダゾール系化合物の製造効率を更に向上させることができ、省資源化に対応した製造方法となるのである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を詳細に述べる。
なお、本発明における常圧とは１ａｔｍのことをさす。
【００１１】
本発明は、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を製造する方法であって、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応により得られたＮ−置換イミダゾール系化合物を含む混合物を蒸留してＮ−置換イミダゾール系化合物を分留する工程を有する。まず、Ｎ−置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤とのアルキル化反応について説明する。
【００１２】
〔Ｎ−置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応〕
本発明においてはＮ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）とアルキル化剤（Ｂ）とを反応させて、Ｎ−アルキル置換イミダゾール系化合物を合成するものである。
以下、下記式（１）に示すＮ−アルキル置換イミダゾール系化合物を製造する方法を一例として説明する。
【００１３】
【化１】
0005483979.tif 000004
【００１４】
式中、Ｒ１〜Ｒ３は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基であり、Ｘは、炭素数８〜２０のアルキル基、または水酸基もしくはアミノ基で置換された炭素数１〜６のアルキル基である。好ましくは、Ｒ１が水素原子または炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ２およびＲ３が水素原子、Ｘが水酸基またはアミノ基を含む炭素数１〜３のアルキル基である。
【００１５】
（Ａ）Ｎ−無置換イミダゾール系化合物
Ｎ−無置換イミダゾール系化合物は、典型的には、下記式（２）の構造を有するイミダゾール化合物である。
【００１６】
【化２】
0005483979.tif 000005
【００１７】
式（２）中、Ｒ１〜Ｒ３は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である。
【００１８】
式（２）で示すＮ−無置換イミダゾール化合物としては、具体的には、イミダゾール；２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−プロピルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール等の２−アルキルイミダゾール、４−メチルイミダゾール等の４−アルキルイミダゾール等が挙げられ、中でも、イミダゾール、２−アルキルイミダゾール（とりわけ２−メチルイミダゾール）が好ましい。
【００１９】
（Ｂ）アルキル化剤
アルキル化剤としては、アルキルハライド、アルキレンオキサイド、末端に脱離基を有する１級アルキルアルコール、２位に脱離基を有するエチルアミン誘導体等が挙げられる。
【００２０】
アルキルハライドとしては、下記式（３）の構造を有するアルキルハライドが挙げられる。
【００２１】
【化３】
0005483979.tif 000006
【００２２】
式（３）中、ｎは７〜１９の自然数、Ｘは塩素、臭素、ヨウ等のハロゲン原子である。かかるアルキルハライドとしては、具体的には、１−クロロオクタン、１−ブロモオクタン、１−ヨードオクタン、１−クロロデカン、１−ブロモデカン、１−ヨードデカン、１−クロロドデカン、１−ブロモドデカン、１−ヨードドデカン、１−クロロヘキサデカン、１−ブロモヘキサデカン、１−ヨードヘキサデカン等が挙げられ、中でも、末端のハロゲン原子が塩素原子であることが、末端のハロゲン原子が臭素原子やヨウ素原子の場合と比較して、４級塩化反応が進行し難く、目的のＮ−置換イミダゾール系化合物が得られ易い傾向がある点で好ましい。
【００２３】
アルキレンオキサイドとしては、下記式（４）の構造を有するアルキレンオキサイドが挙げられる。
【００２４】
【化４】
0005483979.tif 000007
【００２５】
式（４）中、Ｒは、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基である。アルキレンオキサイドとしては、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、１，２−エポキシブテン、１，２−エポキシペンテン、１，２−エポキシヘキサン等が挙げられ、中でも、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドが好ましい。
【００２６】
末端に脱離基を有する１級アルキルアルコールとしては、下記式（５）の構造を有するアルキルアルコールが挙げられる。
【００２７】
【化５】
0005483979.tif 000008
【００２８】
式（５）中、ｎは１〜６の自然数、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子である。かかるアルキルアルコールとしては、具体的には、２−クロロエタノール、３−クロロ−１−プロパノール、４−クロロ−１−ブタノール、２−ブロモエタノール、３−ブロモ−１−プロパノール、２−ヨードエタノール、３−ヨード−１−プロパノール等が挙げられ、中でも、末端の脱離基が塩素原子である１級アルキルアルコールが、末端の脱離基が臭素原子やヨウ素原子の場合と比較し、４級塩化反応が進行し難く、目的のＮ−置換イミダゾール系化合物が得られ易い傾向がある点で好ましい。
【００２９】
２位に脱離基を有するエチルアミン誘導体としては、下記式（６）の構造を有するエチルアミン誘導体が挙げられる。
【００３０】
【化６】
0005483979.tif 000009
【００３１】
式（６）中、Ｙは塩素、臭素、ヨウ素、フッ素等のハロゲン原子、置換基を有していても良いスルホニルオキシ基、スルホン酸基である。かかるエチルアミン誘導体としては、具体的には、２−クロロエチルアミン誘導体、２−ブロモエチルアミン誘導体、２−ヨードエチルアミン誘導体、２−フルオロエチルアミン誘導体、ｐ−トルエンスルホン酸（２−アミノエチル）エステル誘導体、メタンスルホン酸（２−アミノエチル）エステル誘導体、トリフルオロメタンスルホン酸（２−アミノエチル）エステル誘導体、２−アミノエチル硫酸エステル誘導体等が挙げられ、中でも、Ｙがハロゲン原子、スルホン酸基のもの、さらにＹが塩素原子、臭素原子、スルホン酸基のものが、工業的に原料を入手し易い点で特に好ましい。
【００３２】
かかるアルキル化剤（Ｂ）の使用量は、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）に対して、通常０．７〜３当量、好ましくは０．８〜２当量である。アルキル化剤（Ｂ）が多すぎると、副反応が起きるため不純物が増加する傾向があり、少なすぎると、未反応の原料が残存し、収率を低下させる傾向がある。なお、アルキル化剤（Ｂ）として、アルキルハライド、末端に脱離基を有する１級アルキルアルコールや２位に脱離基を有するエチルアミン誘導体を用いる場合、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カリウムと炭酸カリウムの混合物などといったアルカリ金属の水酸化物と炭酸塩の混合物等を、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）に対して、０．５〜５当量、特に０．６〜４当量配合することが好ましい。
【００３３】
本発明においては、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤とのアルキル化反応を特定の有機溶剤の存在下で行なうことができる。特定の有機溶剤とは、常圧（１ａｔｍ）での沸点がＮ−無置換イミダゾール系化合物の常圧（１ａｔｍ）での沸点に対して±３０℃の温度範囲内の有機溶剤（以下、特定有機溶剤ともいう。）である。好ましい沸点の温度範囲は−２７℃〜＋２０℃であり、特に好ましい沸点の温度範囲は−２５℃〜＋１０℃である。かかる沸点の温度範囲が上記範囲を外れると、留出したＮ−無置換イミダゾール系化合物が固化して、ラインが閉塞する傾向がある。なお、常圧での沸点（以下、単に「沸点」ともいう。）は、エブリオメーターなどにより測定することができる。
【００３４】
特定有機溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、シス−２−ブテン−１，４−ジオール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２，２‘−チオジエタノールなどのアルコール系溶剤；シクロヘキシルベンゼン、ｏ−ニトロアニソール、１−クロロナフタレン、１−ブロモナフタレン、ビシクロヘキシルなどの芳香族炭化水素系溶剤；１，１，２，２−テトラブロモエタンなどのハロゲン系溶剤；プロピルベンゾエート、ベンジルベンゾエート、メチルサリチレート、桂皮酸エチルなどのエステル系溶剤；フェニルエーテル、ベンジルエーテルなどのエーテル系溶剤；α−トルニトリル、スクシノニトリルなどのニトリル系溶剤；２−ピロリジノン、１−エチル−２−ピロリドンなどのアミド系溶剤；プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル系溶剤；キノリン、イソキノリンなどのヘテロ芳香族系溶剤等が挙げられ、特に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリンなどのアルコール系溶剤；ｏ−ニトロアニソールなどの芳香族炭化水素系溶剤；フェニルエーテル、ベンジルエーテルなどのエーテル系溶剤；２−ピロリジノン、１−エチル−２−ピロリドンなどのアミド系溶剤が、工業的に原料を入手し易い点で好ましい。これら特定有機溶剤の中から１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、特定有機溶剤として上記アルコール系溶剤が用いられる。
【００３５】
特定有機溶剤の使用量は、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）の含量に対して、通常０．３〜１０倍（質量基準）、好ましくは０．５〜８倍（質量基準）である。
【００３６】
また、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤とのアルキル化反応においては、上記特定有機溶剤以外の他の溶媒を併せて用いることができる。他の溶媒は、常圧での沸点が上記特定有機溶剤の常圧での沸点よりも低い沸点を有する溶媒（以下、低沸点溶媒ともいう。）である。低沸点溶媒の常圧での沸点は、常温（２５℃）以上であり、かつＮ−無置換イミダゾール系化合物の常圧での沸点に対して４０℃以上、好ましくは４５℃以上、さらに好ましくは５０℃以上低い沸点である。かかる低沸点溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール等のアルコール系溶媒；アセトニトリル等のニトリル系溶媒；Ｎ, Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド系溶媒；ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒；テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテルなどのエーテル系溶媒；トルエンなどの炭化水素系溶媒が挙げられ、これら溶媒の中から１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
特定有機溶剤と低沸点溶媒とを併用する場合には、特定有機溶剤／低沸点溶媒の質量比は通常、１／０．１〜１／１０であり、好ましくは１／０．５〜１／８、特に好ましくは１／０．８〜１／６、殊に好ましくは１／１〜１／５である。特定有機溶剤の割合が多すぎるとＮ−無置換イミダゾールの溶解性が低下する傾向があり、少なすぎると生産性が悪く、非経済的となる傾向がある。
【００３８】
なお、本発明においては、後述するように、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に留出した、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物と特定有機溶剤との留出液を、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に再利用するために、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応によりＮ−置換イミダゾール系化合物を製造するプロセスにおいて、初回の反応系には低沸点溶媒のみを用い、蒸留の際に特定有機溶剤を配合することもできる。
以下、アルキル化反応に用いられる特定有機溶剤や低沸点溶媒を総括して反応溶媒とも言う。
【００３９】
Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）とアルキル化剤（Ｂ）を反応させる際に用いられる反応器としては、例えば、温度計、還流冷却器、撹拌装置、不活性ガス流入設備、及び仕込装置を備えたオートクレーブや通常の反応器を用いて行うことができる。撹拌方法は、内容物を十分に混合できるものであれば、特に限定されない。
【００４０】
Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）とアルキル化剤（Ｂ）を反応させる際の仕込み方法は、アルキル化剤（Ｂ）の種類に応じて適宜決定される。例えば、アルキル化剤（Ｂ）としてアルキレンオキサイドを用いる場合、反応器にＮ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）と反応溶媒を仕込み、液温を所定温度にした後、アルキレンオキサイドを分割供給する。また、アルキル化剤（Ｂ）としてアルキルハライド、末端に脱離基を有する１級アルキルアルコールまたは２位に脱離基を有するエチルアミン誘導体を用いる場合、反応器にＮ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）、塩基、及び反応溶媒を仕込み、液温を所定温度にした後、１級アルキルアルコールまたはエチルアミン誘導体を分割供給する。
【００４１】
反応温度は、アルキル化剤（Ｂ）としてアルキルハライドを用いる場合では、２０〜２００℃であることが好ましく、更に好ましくは２５〜１９０℃、特に好ましくは３０〜１８０℃である。また、アルキル化剤（Ｂ）としてアルキレンオキサイドを用いる場合では、３０〜２００℃であることが好ましく、更に好ましくは３５〜１９０℃、特に好ましくは４０〜１８０℃である。また、アルキル化剤（Ｂ）として、末端に脱離基を有する１級アルキルアルコールを用いる場合では、１０〜２００℃であることが好ましく、更に好ましくは２０〜１８０℃、特に好ましくは２５〜１５０℃である。さらに、アルキル化剤（Ｂ）として、２位に脱離基を有するエチルアミン誘導体を用いる場合では、５０〜２００℃であることが好ましく、更に好ましくは５５〜１９０℃、特に好ましくは６０〜１８０℃である。かかる温度が低すぎると反応速度が遅くなり収率が低下する傾向があり、温度が高すぎると副生物が増加し、収率および品質が低下する傾向がある。反応時間は、通常０．１〜２４時間、好ましくは０．５〜２０時間である。反応は、通常、常圧で行なうことができるが、アルキル化剤（Ｂ）としてアルキレンオキサイドを用いる場合、必要に応じて、加圧下で反応させても良い。
【００４２】
反応終了後の反応液には、未反応のＮ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）やアルキル化剤（Ｂ）、目的物としてのＮ−置換イミダゾール系化合物、副生成物としての無機塩等、反応溶媒が含まれることとなる。アルキル化剤（Ｂ）として、上記のアルキルハライド、１級アルキルアルコールやエチルアミン誘導体を用いた場合に副生する無機塩は、ろ過で除去し、未反応のアルキレンオキサイドや低沸点溶媒は、減圧下留去する。
【００４３】
〔Ｎ−置換イミダゾール系化合物を分留する工程〕
Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）とアルキル化剤（Ｂ）との反応が終了し、反応溶媒などの低沸点成分や無機塩等を除去した後、目的物であるＮ−置換イミダゾール系化合物を蒸留により分留する。
【００４４】
本発明においては、上述のアルキル化反応の反応溶媒として特定有機溶剤が存在する場合に限定されず、遅くともこの蒸留の際に特定有機溶剤が存在していれば良い。アルキル化反応終了後に特定有機溶剤を配合して蒸留を行なう場合としては、例えば反応終了後から蒸留装置（蒸留缶）での蒸留を開始するまでの間に、特定有機溶剤を系（Ｎ−置換イミダゾール系化合物とＮ−無置換イミダゾール系化合物を含む混合物）に存在させて蒸留を行ない、好ましくは反応終了後、反応液中の低沸点成分を留去して濃縮物を得た後に特定有機溶剤を配合し、蒸留を行なうことができる。なお、アルキル化反応終了後に特定有機溶剤を配合する場合における特定有機溶剤の配合量は、アルキ化反応に使用するＮ−無置換イミダゾール系化合物の含量に対して、通常０．３〜１０倍（質量基準）、好ましくは０．５〜８倍（質量基準）である。
【００４５】
蒸留条件は、反応原料、反応目的物、副生成物、反応溶媒の種類や組成等により異なるが、基本的には、以下の（１）〜（３）の順序で蒸留を行なうことができる。
（１）低沸点成分（除去し切れなかった低沸点溶媒等）を留出させる。
（２）Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）と特定有機溶剤との混合物を留出させる。
（３）目的物（Ｎ−置換イミダゾール系化合物）を留出させる。
なお、上記（１）（２）の各段階では、全留出（留出した液を蒸留缶に戻さずに留出側に流すこと）で蒸留を実施し、上記（３）の段階では、精留効果を上げるために、後述する還流比で蒸留を実施することが好ましい。
【００４６】
以下、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）としての２−メチルイミダゾールと、アルキル化剤（Ｂ）としてのエチレンオキサイドとを、特定有機溶剤としてのジエチレングリコールの存在下で、反応させて得られた、Ｎ−置換イミダゾール系化合物としての１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを含む濃縮液（以下、「粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール」と記す。）を蒸留する場合について説明する。
【００４７】
まず、粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールの温度を加熱し、塔頂温を２０〜９５℃の温度範囲で保持して、残存している低沸点溶媒などの沸点の比較的低い成分を留出させる。さらに、９５〜１２５℃の温度範囲で２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールの混合物を留出させる。次いで、１５０〜１８０℃の温度範囲で１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを留出させる。なお、２−メチルイミダゾールの沸点は２６７℃（常圧）、ジエチレングリコールの沸点は２４５℃（常圧）である。
【００４８】
蒸留の際の圧力は、まず、減圧度を０．１ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲で調整して、残存している低沸点溶媒などの沸点の比較的低い成分や、２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールの混合物を留出させる。その後、０．１ｋＰａ〜１ｋＰａの範囲で１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを留出させる。
なお、上記の温度範囲や減圧度は例示であって、反応液中の各成分の組み合わせや含有量等によって、適切な温度範囲や減圧度範囲は異なってくるが、前記方法の要領で蒸留操作を実施すれば、他の系でも蒸留精製は可能である。
【００４９】
蒸留開始から終了までの時間は、特に限定されないが、２４時間以下が好ましい。時間が長すぎると新規に不純物が発生する傾向にある。
【００５０】
上述の通り、残存している低沸点溶媒などの沸点の比較的低い成分や２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールの混合物を留出させる間（上記（１）（２）の段階）は、全留出で蒸留を行なうことが好ましい。還流比を上げると、精留効果により、２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールが分離して留出するので、ジエチレングリコールの配合効果が低下して、２−メチルイミダゾールが留出ライン中で固化、閉塞するおそれがあるからである。
【００５１】
一方、目的物であるＮ−置換イミダゾール系化合物は、還流比をつけない（全留出）と精留効果が低下し、品質（純度）を低下させる傾向にあるので、還流比を上げて蒸留することが好ましい。具体的には、還流比を１：１〜１：５程度にするのが好ましい。還流比を上げすぎると蒸留時間が長引き、製造コスト上昇や不純物副生の原因となる傾向がある。還流比１：１とは、留出した液の１／２量を留出側（留出タンク）へ流し、残り１／２量を蒸留缶に戻すことを意味し、還流比１：５とは、留出した液の１／６量を留出側（留出タンク）へ流し、残り５／６量を蒸留缶に戻すことを意味する。なお、還流比の調整は、例えば、蒸留缶へ戻る液量と留出側へ流す液量を調整できる計器を精留（蒸留）塔上部に設置することによって行うことができる。
【００５２】
蒸留を行なうための装置としては、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物（Ａ）およびアルキル化剤（Ｂ）を反応させるための反応装置と別の装置を用いても良いが、反応に用いた装置と同じ装置を用いて蒸留を行なうことが製造効率の点で好ましい。実験室レベルの量を蒸留するのであれば、例えば、温度計、撹拌装置、仕込装置、及び蒸留塔などを備えた通常の反応器で、蒸留塔の塔頂に還流比を調整するための装置が備わった反応装置を用いて行うことができる。また、工業レベルの量を蒸留するのであれば、例えば、温度計、撹拌装置、仕込装置、及び蒸留塔などを備えた蒸留設備であって、精留（蒸留）塔の塔頂と留出タンクとを結ぶラインの途中に、還流比を調整するための計器が備わった反応装置を用いて行うことができる。なお、撹拌方法としては、内容物が十分に混合できるものであれば、特に限定されない。
【００５３】
以上の蒸留操作により、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤とのアルキル化反応により得られた、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を含む反応混合物からＮ−置換イミダゾール系化合物を分留することができる。本発明によれば、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を収率８０％以上（対蒸留前）、純度９０ＧＣａｒｅａ％以上で得ることができる。分留されたＮ−置換イミダゾール系化合物の純度や収率は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定することができる。
【００５４】
〔再利用工程〕
次に、Ｎ−置換イミダゾール系化合物を分留する前に留出した、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物と特定有機溶剤との留出液を、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に再利用する。Ｎ−無置換イミダゾール系化合物と特定有機溶剤との混合物を留出させる際には、通常、全留出が行なわれるので、蒸留の際に配合した特定有機溶剤を高い回収率で回収することができる。したがって、Ｎ−無置換イミダゾール系化合物とアルキル化剤との反応系に、この留出液を配合し、再利用することによって、かかるアルキル化反応に際して、あるいはアルキル化反応液を蒸留するに際して配合する特定有機溶剤の配合量を大幅に削減することができ、生産効率を向上させ、省資源化に対応することができる。なお、再利用の方式は、連続式、バッチ式のいずれでも良い。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、得られたＮ−置換イミダゾール系化合物の純度や収率は、下記の測定条件によりガスクロマトグラフィーを用いて測定したものである。
【００５６】
カラム：ＤＢ−ＷＡＸ  ３０ｍ×０．５３ｍｍＩ．Ｄ．×１μｍ
昇温条件：１００℃（保持０ｍｉｎ）〜２０℃／ｍｉｎ〜２２０℃（保持１９ｍｉｎ）
注入口温度：２３０℃、スプリットレス
検出器温度：２３０℃、ＦＩＤ（水素炎イオン検出器）
キャリアガス：ヘリウム、９０ｋＰａ
注入量：１μＬ
分析サンプル調製法：Ｎ−置換イミダゾール系化合物２００ｍｇを１０ｍＬメスフラスコに量り取り、メタノールでメスアップし、分析サンプルとした。
【００５７】
実施例１
１Ｌの反応器に２−メチルイミダゾール（沸点２６７℃）２５０．０ｇ（３．０５ｍｏｌ）、メタノール（沸点６５℃）６３．５ｇ、ジエチレングリコール（沸点２４５℃）４６．９ｇ（０．４４ｍｏｌ）を仕込み、窒素置換した後、液温を１２０℃まで昇温し、エチレンオキシド１６１．０ｇ（３．６５ｍｏｌ）を反応液温が１３０℃を越えないように滴下仕込みした。滴下終了後、１時間反応させた後、反応液を５０℃まで冷却し、減圧下濃縮することで粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール４４５．６ｇ〔１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール含量：２７２．３ｇ、２−メチルイミダゾール含量：２３．５ｇ〕を取得した。収率は７０．８％であった。
【００５８】
１Ｌの反応器の上部にマクマホンパッキン１０ｍｍを充填した直径２４×１５０ｍｍの上昇管を取り付けた装置に、上記粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール４４５．６ｇ〔１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール含量：２７２．３ｇ、２−メチルイミダゾール含量：２３．５ｇ〕を仕込み、減圧下蒸留した。はじめに真空度０．４ｋＰａで適宜温度を上げ、低沸点成分を留出させた後、真空度０．４ｋＰａ、蒸留缶内液温１６０℃、塔頂温１０３℃の条件下で２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールを混合物として２４．６ｇ留出させた。この際、冷却ライン中で２−メチルイミダゾールが固化することはなかった。
【００５９】
次いで、さらに液温を上げ、真空度０．４ｋＰａ、蒸留缶内液温１８３℃、塔頂温１７２℃の条件下で１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを留出させた。このときの還流比は１：２に設定した。取得した留分は２４０．３ｇで、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールの純度は９５．２ＧＣａｒｅａ％であった。また、収率は５９％（対２−メチルイミダゾール）であった。なお、対蒸留前１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール含量の収率は８４％であった。
【００６０】
また、２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールの留出液を用いて、上記と同様にアルキル化反応を行うことにより、粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを取得し、更に、上記の方法により１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールの分留を行なうことができる。かかる方法により、新たにジエチレングリコールを配合する必要がなく、製造効率や省資源化を上げることができる。
【００６１】
実施例２
１Ｌの反応器に２−メチルイミダゾール（沸点２６７℃）４５４．０ｇ（５．５３ｍｏｌ）、メタノール１１３．５ｇを仕込み、窒素置換した後、液温を１２０℃まで昇温し、エチレンオキシド２９２．０ｇ（６．６３ｍｏｌ）を反応液温が１３０℃を越えないように滴下仕込みした。滴下終了後、１時間反応させた後、反応液を５０℃まで冷却し、減圧下濃縮することで粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール７７６．１ｇ〔１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール含量：４９５．２ｇ、２−メチルイミダゾール含量：４２．６ｇ〕を取得した。
【００６２】
５００ｍＬ反応器の上部にマクマホンパッキン１０ｍｍを充填した直径２４×１５０ｍｍの上昇管を取り付けた装置に、製造例１で得られた粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール２００．２ｇ〔１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール含量：１２７．７ｇ、２−メチルイミダゾール含量：１１．０ｇ〕、ジエチレングリコール（沸点２４５℃）３３．０ｇを仕込み、減圧下蒸留した。はじめに真空度０．４ｋＰａで適宜温度を上げ、低沸点成分を留出させた後、真空度０．４ｋＰａ、蒸留缶内液温１６０℃、塔頂温１０３℃の条件下で２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールを混合物として１２．５ｇ留出させた。この際、冷却ライン中で２−メチルイミダゾールが固化することはなかった。
【００６３】
次いで、さらに液温を上げ、真空度０．４ｋＰａ、蒸留缶内液温１８３℃、塔頂温１７２℃の条件下で１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを留出させた。このときの還流比は１：２に設定した。取得した留分は１１０．５ｇで、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールの純度は９４．８ＧＣａｒｅａ％であった。また、収率は８２％（対蒸留前１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾール含量）であった。
【００６４】
また、２−メチルイミダゾールとジエチレングリコールの留出液を用いて、上記と同様にアルキル化反応を行うことにより、粗１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールを取得し、更に、上記の方法により１−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルイミダゾールの分留を行なうことができる。かかる方法により、新たにジエチレングリコールを配合する必要がなく、製造効率や省資源化を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の製造方法により得られるＮ−置換イミダゾール系化合物は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の硬化剤や硬化触媒、各種農薬や医薬中間体、染色中間体として有用に用いられる化合物である。