咪唑:五元芳雜環化合物-中文百科頻道

理化性質

物理性質

熔點：88-91℃

沸點：257℃

閃點：145℃

密度：1.0303g/cm3

折射率：1.4801

外觀：白色或黃色結晶性粉末，有氨氣味

溶解性：易溶于水、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶；微溶于苯，極微溶于石油

化學性質

咪唑比其他1,3-二唑更容易發生親電芳香取代反應，并且反應主要在C-4和C-5上進行。這是因為親電試劑進攻C-2時，有特别不穩定的極限式，生成的中間體将正電荷分布在氮原子上。例如，咪唑與發煙硝酸/濃硫酸作用，可以很快生成産率很高的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上的電子雲密度較大，所以烷基化反應一般都先在這個氮原子上發生。一烷基化的産物通過互變異構，又可以産生一個類似于吡啶中的氮原子，因此可以進一步反應，生成二烷基化的産物咪唑鎓鹽。

咪唑的酰基化反應一般也在N-3上發生，但由于酰基是吸電子基，故反應能控制在一元酰基化階段，産物是N-酰基咪唑。

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環化的産物。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8α-乙基-1-甲基-1,8α-二氫咪唑并[1,2-a]吡啶-5,6,7,8-四羧酸四甲酯。

毒理學數據

有毒，對小鼠經口LD50：18.80mg/kg。注射LD50：610mg/kg，其毒性及防護方法與乙二胺相似。

其他有害作用：該物質對環境可能有危害，對水體應給予特别注意。

計算化學數據

1.疏水參數計算參考值（XlogP）：0

2.氫鍵供體數量：1

3.氫鍵受體數量：1

4.可旋轉化學鍵數量：0

5.互變異構體數量：0

6.拓撲分子極性表面積：28.7

7.重原子數量：5

8.表面電荷：0

9.複雜度：28.1

10.同位素原子數量：0

11.确定原子立構中心數量：0

12.不确定原子立構中心數量：0

13.确定化學鍵立構中心數量：0

14.不确定化學鍵立構中心數量0

15.共價鍵單元數量:1

分子結構數據

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

極化率（10-24cm3）：7.44

制備方法

1、由乙二醛經環合、中和而得。将乙二醛、甲醛、硫酸铵投入反應鍋，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，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、另一種制法是使鄰苯二胺與甲酸環合生成苯骈咪唑，再經雙氧水反應開環為4,5-二羟基咪唑，最後脫羧制得咪唑。4,5-二羟基咪唑也可由D-酒石酸經硝化、環合而得。4,5-二羧基咪唑的脫羧制取咪唑的工藝過程如下：将4,5-二羟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、工業乙二醛合成法：将乙二醛、甲醛、硫酸铵投入反應釜，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，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%。每噸産品消耗乙二醛4172kg，甲醛（37%）2344kg，硫酸铵（99%）3826kg，石灰2571kg。反應式如下：

該法由于收率和産品質量不盡如人意，文獻報道了一些改進方法，如采用異丙醚萃取的方法、用烏洛托品代替甲醛的合成方法、用氨水代替硫酸铵的合成方法、用草酸铵代替硫酸铵的合成方法等。如用草酸铵代替硫酸铵可使收率提高到65%。

4、鄰苯二胺與甲酸環合法：将鄰苯二胺與甲酸環合生成苯并咪唑，再經雙氧水反應開環為4,5-二羧基咪唑，最後脫羧制得咪唑。

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，用過量甲酰胺與縮醛在不斷通入氨氣情況下反應，生成咪唑，産率為50%。