1-Methylimidazol

Strukturformel
Allgemeines
Name	1-Methylimidazol
Andere Namen	1-Methyl-1H-imidazol
Summenformel	C4H6N2
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	210-484-7
ECHA-InfoCard	100.009.532
PubChem	1390
ChemSpider	1348
DrugBank	DB02671
Wikidata	Q4545792
Eigenschaften
Molare Masse	82,10 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,03 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	−6 °C[2]
Siedepunkt	198 °C[2]
Dampfdruck	0,4 hPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	löslich in Wasser[2]
Brechungsindex	1,495 (20 °C)[2]
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 302‐311‐314
	P: 280‐301+312+330‐301+330+331‐303+361+353‐305+351+338 [2]
Toxikologische Daten	1144 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[2]; 400–600 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, Haut)[2];
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

1-Methylimidazol oder N-Methylimidazol ist eine organische Verbindung aus der Gruppe der fünfgliedrigen, heterocyclischen, aromatischen Amine mit der Summenformel C₄H₆N₂. Es ist eine farblose Flüssigkeit, die als Lösungsmittel, Base und als Edukt für die Synthese einiger ionischer Flüssigkeiten verwendet wird.

Eigenschaften

1-Methylimidazol ist eine farblose, klare Flüssigkeit mit einem Schmelzpunkt von −6 °C. Im Gegensatz zum Imidazol kann diese Verbindung nicht tautomerisieren. Es ist etwas basischer als Imidazol, wie durch die pKa-Werte von 7,0 bzw. 7,4 gezeigt wird.[3] Die Methylierung des Stickstoffs führt zu einem niedrigeren Schmelzpunkt, weshalb es sich als Lösungsmittel eignet.

Synthese

1-Methylimidazol wird industriell über zwei Hauptrouten hergestellt. Am häufigsten wird eine Säure-katalysierte Methylierung von Imidazol mit Methanol eingesetzt. Die zweite Route nutzt eine Radziszewski-Synthese ausgehend von Glyoxal, Formaldehyd und einer Mischung aus Ammoniak und Methylamin.[4][5]

Radziszewski-Synthese von 1-Methylimidazol

Im Labormaßstab kann 1-Methylimidazol durch Methylierung des Pyridin-analogen Stickstoffs und anschließender Deprotonierung gewonnen werden.[6] Eine alternative Route ist die Deprotonierung des Imidazols und anschließende Methylierung des Salzes.[7][8]

Methylierung von Imidazol

Anwendung

1-Methylimidazol und seine Derivate werden benutzt, um Eigenschaften von Imidazol-basierten Biomolekülen zu imitieren. Es ist außerdem ein Ausgangsstoff für die Synthese von Pyrrol-Imidazol-Polyamiden, welche selektiv an DNA-Sequenzen binden können.[9]

Ionische Flüssigkeiten

Durch Alkylierung von 1-Methylimidazol können ionische Flüssigkeiten gewonnen werden. Je nach Alkylierungsmittel können verschiedene Kombinationen aus Anion und Kation gewonnen werden.[10][11][12]

Synthese von ionischen Flüssigkeiten ausgehend von 1-Methylimidazol

BASIL-Prozess

BASF nutzt 1-Methylimidazol im BASIL-Prozess (biphasic acid scavenging using ionic liquids). Dabei wird 1-Methylimidazol als Hilfsbase eingesetzt, um entstehende Salzsäure zu neutralisieren. Dabei bildet sich eine ionische Flüssigkeit, die eine zweite Phase bildet und sich so leicht abtrennen lässt. Im BASIL-Prozess wird Diethoxyphenylphosphin gewonnen.[11][13]

BASIL-Prozess

Donor-Eigenschaften

1-Methylimidazol (NMIz) formt als Ligand oktaedrische Ionen M(NMIz)₆²⁺ mit M = Fe, Co, Ni, und quadratisch-planare Ionen mit Kupfer Cu(NMIz)₄²⁺.[14]

Sicherheitshinweise

Die Dämpfe von 1-Methylimidazol können mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch (Flammpunkt 92 °C, Zündtemperatur 525 °C) bilden.[1]

Einzelnachweise

Eintrag zu 1-Methylimidazol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. September 2020. (JavaScript erforderlich)
Datenblatt 1-Methylimidazol bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 17. August 2020 (PDF).
Adrien Albert: Heterocyclic chemistry: an introduction. 2. Auflage. Athlone Press, London 1968, ISBN 0-485-11092-X (englisch).
Klaus Ebel, Hermann Koehler, Armin O. Gamer, Rudolf Jäckh: Imidazole and Derivatives. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2000, ISBN 3-527-30673-0, S. a13_661, doi:10.1002/14356007.a13_661 (englisch).
Br. Radziszewski: Ueber die Constitution des Lophins und verwandter Verbindungen. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 15, Nr. 2, Juli 1882, S. 1493–1496, doi:10.1002/cber.18820150207.
Gilchrist, Thomas Lonsdale: Heterocyclic chemistry. 2. Auflage. Longman Scientific & Technical, Harlow, Essex, England 1992, ISBN 0-582-06420-1 (englisch).
Kumar, Mahendra, Gupta, Vandana: Heterocyclic chemistry. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-64840-2 (englisch).
Br. Radziszewski: Ueber die Constitution des Lophins und verwandter Verbindungen. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 15, Nr. 2, Juli 1882, S. 1493–1496, doi:10.1002/cber.18820150207.
Eldon E. Baird, Peter B. Dervan: Solid Phase Synthesis of Polyamides Containing Imidazole and Pyrrole Amino Acids. In: Journal of the American Chemical Society. Vol. 118, Nr. 26, 1996, S. 6141–6146, doi:10.1021/ja960720z (englisch, caltech.edu [PDF]).
Bkm Chan, N Chang, Mr Grimmett: The synthesis and thermolysis of imidazole quaternary salts. In: Australian Journal of Chemistry. Band 30, Nr. 9, 1977, ISSN 0004-9425, S. 2005, doi:10.1071/CH9772005 (englisch).
G. Wytze Meindersma, Matthias Maase, André B. De Haan: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-30673-2, Ionic Liquids, doi:10.1002/14356007.l14_l01 (englisch).
Preparation of 1-Butyl-3-Methyl Imidazolium-Based Room Temperature Ionic Liquids. In: Organic Syntheses. Band 79, 2002, S. 236, doi:10.15227/orgsyn.079.0236 (englisch).
Tom Welton: Solvents and sustainable chemistry. In: Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Band 471, Nr. 2183, 8. November 2015, ISSN 1364-5021, S. 20150502, doi:10.1098/rspa.2015.0502, PMID 26730217, PMC 4685879 (freier Volltext) – (englisch).
J. Reedijk: Pyrazoles and imidazoles as ligands. II. Coordination compounds of N-methyl imidazole with metal perchlorates and tetrafluoroborates. In: Inorganica Chimica Acta. Band 3, Januar 1969, S. 517–522, doi:10.1016/S0020-1693(00)92544-1 (englisch).

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[GESTIS-1] Eintrag zu 1-Methylimidazol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. September 2020. (JavaScript erforderlich)

[sigma-2] Datenblatt 1-Methylimidazol bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 17. August 2020 (PDF).

[3] Adrien Albert: Heterocyclic chemistry: an introduction. 2. Auflage. Athlone Press, London 1968, ISBN 0-485-11092-X (englisch).

[4] Klaus Ebel, Hermann Koehler, Armin O. Gamer, Rudolf Jäckh: Imidazole and Derivatives. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2000, ISBN 3-527-30673-0, S. a13_661, doi:10.1002/14356007.a13_661 (englisch).

[5] Br. Radziszewski: Ueber die Constitution des Lophins und verwandter Verbindungen. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 15, Nr. 2, Juli 1882, S. 1493–1496, doi:10.1002/cber.18820150207.

[6] Gilchrist, Thomas Lonsdale: Heterocyclic chemistry. 2. Auflage. Longman Scientific & Technical, Harlow, Essex, England 1992, ISBN 0-582-06420-1 (englisch).

[7] Kumar, Mahendra, Gupta, Vandana: Heterocyclic chemistry. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-64840-2 (englisch).

[8] Br. Radziszewski: Ueber die Constitution des Lophins und verwandter Verbindungen. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 15, Nr. 2, Juli 1882, S. 1493–1496, doi:10.1002/cber.18820150207.

[9] Eldon E. Baird, Peter B. Dervan: Solid Phase Synthesis of Polyamides Containing Imidazole and Pyrrole Amino Acids. In: Journal of the American Chemical Society. Vol. 118, Nr. 26, 1996, S. 6141–6146, doi:10.1021/ja960720z (englisch, caltech.edu [PDF]).

[10] Bkm Chan, N Chang, Mr Grimmett: The synthesis and thermolysis of imidazole quaternary salts. In: Australian Journal of Chemistry. Band 30, Nr. 9, 1977, ISSN 0004-9425, S. 2005, doi:10.1071/CH9772005 (englisch).

[Meindersma-11] G. Wytze Meindersma, Matthias Maase, André B. De Haan: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-30673-2, Ionic Liquids, doi:10.1002/14356007.l14_l01 (englisch).

[12] Preparation of 1-Butyl-3-Methyl Imidazolium-Based Room Temperature Ionic Liquids. In: Organic Syntheses. Band 79, 2002, S. 236, doi:10.15227/orgsyn.079.0236 (englisch).

[13] Tom Welton: Solvents and sustainable chemistry. In: Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Band 471, Nr. 2183, 8. November 2015, ISSN 1364-5021, S. 20150502, doi:10.1098/rspa.2015.0502, PMID 26730217, PMC 4685879 (freier Volltext) – (englisch).

[14] J. Reedijk: Pyrazoles and imidazoles as ligands. II. Coordination compounds of N-methyl imidazole with metal perchlorates and tetrafluoroborates. In: Inorganica Chimica Acta. Band 3, Januar 1969, S. 517–522, doi:10.1016/S0020-1693(00)92544-1 (englisch).