咪唑

咪唑是分子結構中含有兩個間位氮原子的五元芳雜環化合物，咪唑環中的1-位氮原子的未共用電子對參與環狀共軛，氮原子的電子密度降低，使這個氮原子上的氫易以氫離子形式離去。具有酸性，也具有鹼性，可與強鹼形成鹽。

基本介紹

• 中文名：咪唑
• 英文名：Imidazole
• 別稱：甘惡啉
• 化學式：C3H4N2
• 分子量：68.0773
• CAS登錄號：288-32-4
• EINECS登錄號：206-019-2
• 熔點：88～91℃
• 沸點：256℃
• 水溶性：易溶於水
• 密度：1.0303
• 外觀：無色棱形結晶或微黃色結晶
• 閃點：145
• 安全性描述：26-36/37/39-45-22-36-27-53
• 危險性符號：C,Xi,T
• 危險性描述：36/38-63-34-22-20/21/22-61
• 危險品運輸編號：UN 2923 8/PG 3

理化性質

分子結構

摩爾折射率：18.77

摩爾體積（m3/mol）：60.9

等張比容（90.2K）：161.0

表面張力（dyne/cm）：48.6

介電常數（F/m）：無可用

偶極距（D）：無可用

極化率（10-24cm3）：7.44

物理性質

自然界只存在咪唑衍生物，而無游離的咪唑。從苯中析出者為單斜晶系稜柱狀無色結晶。有氨氣味。相對分子質量68.08。相對密度1.0303(101/4℃)。熔點89～91℃，沸點257℃、165℃～168℃(2.67×103Pa)、138.2℃(1.60×103Pa)。閃點145℃。折射率1.4801(101℃)。粘度2.696mPa·s(100℃)。微溶於苯、石油醚，溶於乙醚、丙酮、氯仿、吡啶，易溶於水(常溫70)、乙醇。顯弱鹼性。因為1位的—NH—鍵和3位上的—N=鍵之間形成氫鍵，所以沸點較高，當1位氫被取代後，則不能形成氫鍵，沸點下降。對熱穩定，在250℃以下幾乎不分解(分解溫度590℃)。對還原劑和氧化劑也很穩定，但可以和無機酸形成穩定的鹽。具有芳香族的某些性質，可以在催化劑作用下鹵化、硝化、磺化及羥甲基化。並可以和重氮鹽在2位偶合。此外，由於=NH基(1位)連線兩個雙鍵，又有些“酸性”，可以被金屬取代而生成鹽。3位氮原對金屬離子有配位作用，可形成螯合物。雖然很難被還原，但可以和質子加合生成陽離子型且有共振的結構，而形成穩定的形態。咪唑環的互變異構體之間極易變化，所以4位和5位的異構體不易區別。

化學性質

有毒，對小鼠經口LD50：18.80mg/kg。注射LD50610mg/kg，其毒性及防護方法與乙二胺相似。

其它有害作用：該物質對環境可能有危害，對水體應給予特別注意。

性質與穩定性

呈弱鹼性。有毒，生產設備要密封，防止跑、冒、滴、漏。操作人員應穿戴防護用具，避免直接接觸本品。

化學反應

咪唑比其他1,3-二唑更容易發生親電芳香取代反應，並且反應主要在C-4和C-5上進行。這是因為親電試劑進攻C-2時，有特別不穩定的極限式，生成的中間體將正電荷分布在氮原子上。例如，咪唑與發煙硝酸/濃硫酸作用，可以很快生成產率很高的4(5)-硝基咪唑；而4,5-二甲基咪唑在劇烈條件下硝化，仍然不能發生反應。

咪唑N-3上的電子云密度較大，所以烷基化反應一般都先在這個氮原子上發生。一烷基化的產物通過互變異構，又可以產生一個類似於吡啶中的氮原子，因此可以進一步反應，生成二烷基化的產物咪唑鎓鹽。

咪唑的醯基化反應一般也在N-3上發生，但由於醯基是吸電子基，故反應能控制在一元醯基化階段，產物是N-醯基咪唑。

咪唑的活潑氫可以分解格氏試劑，生成咪唑的N-鎂鹽，經異構化後得到C-2取代的咪唑。後者用碘甲烷處理，可以生成1,2-二甲基咪唑。

咪唑可與親雙烯體發生加成，先生成3-鎓鹽兩性離子，然後與另一分子親雙烯體親核加成，生成C-2環化的產物。例如1-甲基-2-乙基咪唑與兩分子丁炔二酸二甲酯反應後，得到8a-乙基-1-甲基-1,8a-二氫咪唑並[1,2-a]吡啶-5,6,7,8-四羧酸四甲酯。

主要用途

咪唑可用作環氧樹脂固化劑、可提高製品的彎曲、拉伸、壓縮等機械性能，提高絕緣的電性能，提高耐化學藥劑的化學性能，廣泛用於計算機、電器；作為銅的防鏽劑而用於印刷電路版和積體電路；
用作醫藥原料，用於製造抗真菌藥、抗霉劑、低血糖治療藥、人造血漿、滴蟲治療藥、支氣管哮喘治療藥、防斑疹劑等；用作農藥原料，用於硼酸製劑的增效劑、製取殺蟲劑和殺菌劑；此外，咪唑也用作脲醛樹脂固化劑、攝影藥物、粘合劑、塗料、橡膠硫化劑、防靜電劑等的原料; 有機合成中間體。

貯存方法

採用木桶或玻璃瓶包裝。儲存於陰涼、通風、乾燥處。防熱、防潮、防曬、防碰撞。按有毒物品規定儲運。

合成方法

1、由乙二醛經環合；中和而得。將乙二醛、甲醛、硫酸銨投入反應鍋，攪拌加熱至85-88℃，保溫4h。冷至50-60℃，用石灰水中和至pH為10以上。加熱至85-90℃，排氨1h以上，稍冷，過濾，濾餅用熱水洗滌，合併洗；濾液，減壓濃縮至無水蒸出時，繼續減壓蒸餾至低沸物全部蒸完，收集105-160℃（0.133-0.267kPa）餾分，得咪唑。收率約45%。

2、另一種製法是使鄰苯二胺與甲酸環合生成苯駢咪唑，再經雙氧水反應開環為4,5-二羥基咪唑，最後脫羧製得咪唑。4,5-二羥基咪唑也可由d-酒石酸經硝化、環合而得。4,5-二羧基咪唑的脫羧製取咪唑的工藝過程如下：將4,5-二羥基咪唑與氧化銅混合，加熱至100-280℃，放出大量二氧化碳氣體，收集餾出液即得粗品，用苯重結晶得成品，收率76%。

3、咪唑的化學合成路線有乙二醛合成法、腈類合成法、酒石酸法、鄰苯二胺與甲酸環合法、溴乙醛法等。（1）工業乙二醛合成法　將乙二醛、甲醛、硫酸銨投入反應釜，攪拌加熱至85～88℃，保溫4h。然後冷卻至50～60℃，用石灰水中和至pH值10以上，再加熱至85～90℃，排氨1h以上。稍冷後，過濾，濾餅用熱水洗滌，合併洗、濾液，加入到蒸餾裝置中，先減壓濃縮至無水蒸出，再繼續減壓蒸餾至低沸物全部蒸完，然後收集105～160℃/133.3～266.7Pa餾分，得咪唑。收率約45%。每噸產品消耗乙二醛4172kg，甲醛（37%）2344kg，硫酸銨（99%）3826kg，石灰2571kg。反應式如下：

該法由於收率和產品質量不盡如人意，文獻報導了一些改進方法，如採用異丙醚萃取的方法、用烏洛托品代替甲醛的合成方法、用氨水代替硫酸銨的合成方法、用草酸銨代替硫酸銨的合成方法等。如用草酸銨代替硫酸銨可使收率提高到65%。

4、鄰苯二胺與甲酸環合法　將鄰苯二胺與甲酸環合生成苯並咪唑，再經雙氧水反應開環為4,5-二羧基咪唑，最後脫羧製得咪唑

5、溴乙醛法　用醋酸乙烯酯與溴加成，再用乙醇處理，生成溴代乙醛，再與溴化氫、乙醇作用生成縮醛。縮醛在乙二醇及濃鹽酸作用下生成環狀縮醛，用過量甲醯胺與縮醛在不斷通入氨氣情況下反應，生成咪唑，產率為50%。

6、以乙二醛為原料，在甲醛中與硫酸銨(或氨)在85～90℃下反應，先製得咪唑的硫酸鹽，然後用氫氧化鈣中和，可得咪唑粗製品，過濾，用水洗滌，合併濾液和洗滌液，減壓蒸發濃縮，結晶，可製得。如果直接用氨，則無硫酸鹽的處理步驟，可一步製得。無論是用硫酸銨或氨，此法的收率較低，約45%。

以鄰苯二胺和甲酸為原料，環合，生成苯並咪唑，再在硫酸溶液中氧化，生成二羧基咪唑，最後在氧化銅作用下，於100～150℃下脫羧，可製得粗品，再在苯溶液中重結晶，可得咪唑成品。
以D-酒石酸為原料，在硫酸中，用硝酸進行硝化，製得2，3-二硝基酒石酸，再在甲醛中與氨反應，可製得二羧基咪唑，然後脫羧，可製得。

7、其製備方法是將乙二醛、甲醛、硫酸銨投入反應鍋，攪拌加熱至85～88℃，保溫4h，冷至50～60℃，用石灰水中和至pH=10以上，加熱至85～90℃，排氨1h以上，稍冷，過濾，濾餅用熱水洗滌，合併洗濾液，減壓濃縮至無水蒸出時，繼續蒸餾至低沸物全部蒸完，收集105～160℃/133～266Pa餾分得咪唑。

也可用鄰苯二胺為原料，加入到甲酸中攪拌加熱，在95～98℃保溫2h，降溫到50～60℃，用10%NaOH調節至pH=10，降至室溫，過濾水洗，乾燥得苯並咪唑。在攪拌下將苯並咪唑投入濃硫酸，升溫至100℃，慢慢滴入H₂O₂。加畢，在140～150℃攪拌反應1h，降溫至40℃，加水稀釋，析出結晶，過濾，水洗，乾燥，得4，5-二羧基咪唑。將4，5-二羧基咪唑與氧化銅混合，加熱至100～280℃，放出大量二氧化碳氣體，收集餾出液，即得白色塊狀物粗品，用苯重結晶得精品咪唑。

用途說明

咪唑可與組氨酸競爭結合Ni離子，故生物技術裡面，咪唑可用來洗脫帶有His-Tag融合蛋白。

咪唑可用作環氧樹脂固化劑、可提高製品的彎曲、拉伸、壓縮等機械性能，提高絕緣的電性能，提高耐化學藥劑的化學性能，廣泛用於計算機、電器。

作為銅的防鏽劑而用於印刷電路版和積體電路。

用作醫藥原料，用於製造抗真菌藥、抗霉劑、低血糖治療藥、人造血漿、滴蟲治療藥、支氣管哮喘治療藥、防斑疹劑等。

用作農藥原料，用於硼酸製劑的增效劑、製取殺蟲劑和殺菌劑。

此外，咪唑也用作脲醛樹脂固化劑、攝影藥物、粘合劑、塗料、橡膠硫化劑、防靜電劑等的原料; 有機合成中間體。

咪唑是農藥抑霉唑、咪鮮胺等殺菌劑的中間體，也是醫藥抗真菌藥雙氯苯咪唑、益康唑、酮康唑、克霉唑的中間體。用作有機合成原料及中間體，用於製取藥物及殺蟲劑。用作分析試劑，也用於有機合成。

咪唑類主要用作環氧樹脂的固化劑，在日本占咪唑類消費量的一半以下，還可用作治療滴蟲病及火雞黑頭病的藥物。

咪唑類抗真菌藥雙氯苯咪唑、益康唑、酮康唑、克霉唑的生產中，咪唑是主要原料之一。

由咪唑和2,4,ω-三氯苯乙酮為主要原料可製得果實殺菌劑伊邁唑。將2,4,ω-三氯苯乙酮加入無水甲醇中，加熱回流，滴加溴素。待溶液顏色逐漸消失後冷卻至0℃，加入咪唑，激烈攪拌3h。然後減壓蒸去甲醇。剩餘液倒入水中，用二氯甲烷萃取，萃取液回收二氯甲烷後加入稀硝酸成鹽，用水重結晶後再用氨水處理得到2',4'-二氯-2-咪唑苯乙酮。再進一步用硼氫化鈉還原成相應的醇，最後在氫氧化鈉和二甲基甲醯胺存在下，用烯丙基氯基化而製得伊邁唑（Enilconazde，也稱恩康唑）。伊邁唑與雙氯苯咪唑（咪康唑）的結構和生產方法有一些共同之處。雙氯苯咪唑是廣譜護真菌藥物，伊邁唑也是抗真菌藥，但廣泛用作水果的防腐劑（也稱Imazalil）。

咪唑用作環氧樹脂膠黏劑的固化劑，單獨使用不多。參考用量4～8份。固化條件70℃/8h或150℃/4h。固化物熱變形溫度117～166℃。咪唑與硫酸銅反應形成一個多元配位絡合物，在室溫時穩定，於90～110℃時分解與環氧基反應。同時，金屬離子也可與環氧基進行離子型聚合，進入到固化物中形成螯合體。一低溫時具。有良好的儲存穩定性，中溫又可迅速固化。這種咪唑金屬鹽用作雙氰胺固化劑的促進劑，可使固化溫度降低到120℃。

咪唑類主要用作環氧樹脂的固化劑,在日本占咪唑類消費量的一半以下,其用量為環氧樹脂的0.5%-10%咪唑類化合物可用作抗真菌藥、抗霉劑、低血糖治療藥、人造血漿等,還可用作治療、人造血漿等,還可用作治療滴蟲病及火雞黑頭病的藥物。

危險說明

危險代碼:C

危險等級:22-34

安全等級:26-36/37/39-45

聯合國編號：UN3263

咪唑系列衍生產品：

1-乙烯基咪唑

N-乙基咪唑

2-溴-4-硝基咪唑

1，2-二甲基咪唑

4-硝基咪唑

苯並咪唑

1-正丁基咪唑

4-碘1H-咪唑

1-(4-硝基苄基)咪唑

1-(4-氨基苄基)咪唑

2,5,6-三甲基苯並咪唑

2-(三氟甲基)苯並咪唑

2-羥基苯並咪唑

1-三苯甲基咪唑

2,4,5-三碘咪唑

4,5-二碘-1H-咪唑

碘化1-乙基-3-甲基咪唑

氯化1-辛基-3-甲基咪唑

氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑

1-(2,4,6-三異丙基苯基磺醯)咪唑

2-硫醇基甲基苯並咪唑

1-(4-甲醛基苯基) 咪唑

1-(4-硝基苯)-1H-咪唑

1-(4-氨基苯基)咪唑

N-丙基咪唑

N-乙醯基咪唑

2-氯-4-硝基咪唑

2-巰基-1-甲基咪唑

2-十一烷基咪唑

2，4-二甲基咪唑

4,5-二苯基咪唑

4-氮雜苯並咪唑

2-甲基咪唑

4-甲基咪唑

4-碘咪唑