1-ビニルイミダゾール

1-ビニルイミダゾール
名前
	推奨されるIUPAC名 1-エテニル-1H-イミダゾール
	その他の名前 N-ビニルイミダゾール
識別子
CAS番号	1072-63-5 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	59558;
ECHA 情報カード	100.012.739
パブケム CID	66171;
ユニ	言語 ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	ＤＴＸＳＩＤ００６１４５８;
	InChI InChI=1S/C5H6N2/c1-2-7-4-3-6-5-7/h2-5H,1H2 キー: OSSNTDFYBPYIEC-UHFFFAOYSA-N;
	笑顔 C=CN1C=CN=C1;
プロパティ
化学式	Ｃ5Ｈ6Ｎ2
モル質量	94.117 グラムモル−1
密度	1.039 g/mL
沸点	192～194℃（378～381℉; 465～467K）
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。インフォボックス参照

1-ビニルイミダゾールは、さまざまなビニルおよびアクリルモノマーとのフリーラジカル重合によって四級化可能なホモポリマーを形成する水溶性塩基性モノマーです。製品は機能性コポリマーであり、油田化学薬品や化粧品助剤として使用されます。1-ビニルイミダゾールは、UVラッカー、インク、接着剤の反応性希釈剤として機能します。

準備

1-ビニルイミダゾールの合成と特性は、 1957年にウォルター・レッペによって包括的な論文で説明されました。^[2] イミダゾールは最初に水酸化カリウム溶液と反応してイミダゾリウムカリウムを形成し、生成された水を蒸留によって除去します。酸化亜鉛と水酸化カリウムを塩基性触媒イミダゾリウムカリウムに加え、オートクレーブ内で1,4-ジオキサン中、エチンを用いて130℃で遊離イミダゾールをエチニル化します。収率は62%です。

実験室レベルでは、イミダゾールは相間移動触媒の存在下で1,2-ジクロロエタンと2相系で反応して1-(2-クロロエチル)イミダゾールを生成し、後者は塩化水素の放出により92%の収率で1-ビニルイミダゾールに変換される。^[3]

別の実験室規模の手順では、アセトニトリル中でブロモエチレンと珪藻土担持フッ化セシウムを用いてイミダゾールをビニル化し、65%の収率を達成したと報告されている。^[4]

プロパティ

1-ビニルイミダゾールは、無色から茶色で、光に敏感で、吸湿性があり、わずかにアルカリ性の反応性液体で、不快なアミンのような魚臭があります。この化合物は水とアルコールに非常に溶けやすいです。1-ビニルイミダゾールのフリーラジカル重合はpH 9では非常にゆっくりと進行しますが、pH 1では四級化1-ビニルイミダゾールと同じくらい速く進行します。^[5]

アプリケーション

1-ビニルイミダゾールは、フリーラジカル（UV）重合に対する反応性が高いため、コーティングやラッカー用のUVラッカー、インク、接着剤の反応性希釈剤として使用されます。また、濡れ性と接着性を向上させるために、UV誘導グラフトによるポリマー表面の機能化にも使用されます。

1-ビニルイミダゾールは、n-アルキルヨウ化物で3-n-アルキル-1-ビニルイミダゾリウムヨウ化物に、またはジメチル硫酸塩で3-メチル-1-ビニルイミダゾリウムメト硫酸塩に四級化することができる。^[6]得られた四級アンモニウム化合物は、水溶性アゾ開始剤4,4'-アゾビスバレリン酸を用いて水溶液中でフリーラジカル重合することができる。

第四級N-ビニルイミダゾリウム塩と極性モノマー（特にN-ビニルピロリドン）の共重合体はカチオン性高分子電解質であり、とりわけ、水処理用の凝集剤、石炭および鉱石処理用の浮選助剤、石油抽出における掘削流体およびセメントの添加剤、製油所における原油エマルジョンの脱水用のエマルジョン切断剤、および鉄合金の腐食防止剤として適している。^[7]

第四級N-ビニルイミダゾリウム塩と重合性不飽和カルボン酸（メタクリル酸やスルホン酸、例えば2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸など）との共重合体は、例えば髪の静電気を減少させるため、濡れた髪の櫛通りを改善するためにシャンプーに使用されています。^[8]

1-ビニルイミダゾールは水溶液またはアルコール溶液中でラジカル重合して平均分子量2,000～50,000のホモポリマーを形成するが^[9]、それでも比較的高い残留モノマー含有量（> 600 ppm）が残っていることが多い。^[10]メルカプトエタノールなどの硫黄含有連鎖調整剤を添加することで、N-ビニルイミダゾールの望ましくない残留含有量を50 ppm未満に減らすことができるが、得られるポリマーの分子量も減少する。^[9]

ポリ-1-ビニルイミダゾールのハイドロゲルは、多数の重金属イオン（Pb2 ⁺を除く）を非常に効率的に結合し、ハイドロゲルから選択的かつ定量的に溶出させることができる。^[11]

1-ビニルイミダゾールは、様々なビニルおよびアクリルモノマーとラジカル共重合することができる。ビニルピロリドンとの水溶性共重合体は、洗剤調合剤の色移り防止剤として使用されている。^[12]

酢酸ビニルは平版印刷版のコーティング剤として使用され、^[13]、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステル、2-ヒドロキシエチルメタクリレートは塗料の接着促進剤として使用され^[14]、アクリロニトリルは炭素繊維の前駆体として使用されます。^[15]

参考文献

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^ S. Santanakrishnan、RA Hutchinson (2013)、「水溶液中における N-ビニルイミダゾールおよび四級化ビニルイミダゾールのフリーラジカル重合」、Macromol. Chem. Phys.、vol. 214、no. 10、pp. 1140–1146、doi :10.1002/macp.201300044
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^ US 6649323、SP Peppas、H. Baumann、U. Dwars、CM Savariar-Hauck、H.-J. Timpe、「(1-ビニルイミダゾール)ポリマーまたはコポリマーを含む感光性材料用オーバーコート」、2003-11-18 公開、Kodak Polychrome Graphics LLC に譲渡
^ US 8512465、K. Haubennestel、S. Mossmer、T. Launag、A. Frank、「ラッカーの接着促進剤としてのコポリマーの使用」、2013-08-20 公開、BYK-Chemie GmbH に譲渡
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[Aldrich-1] "1-ビニルイミダゾール". Sigma-Aldrich .

[Reppe-2] W. Reppe (1957)、「ビニル化」、Justus Liebigs Ann. Chem. (ドイツ語)、第601巻、第1号、pp. 81–138、doi :10.1002/jlac.19566010106

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[11] BLリバス; HA マトゥラナ。 MJモリーナ。ゴメス・アーアントン氏。Ｉ．Ｆ．Ｐｉｅｒｏｌａ（１９９８）、「ポリ（Ｎ－ビニルイミダゾール）ヒドロゲルの金属イオン結合特性」、Ｊ．Ａｐｐｌ．ポリム。科学。、vol. 67、いいえ。 6、pp. 1109–1118、doi :10.1002/(SICI)1097-4628(19980207)67:6<1109::AID-APP19>3.0.CO;2-V

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[13] US 6649323、SP Peppas、H. Baumann、U. Dwars、CM Savariar-Hauck、H.-J. Timpe、「(1-ビニルイミダゾール)ポリマーまたはコポリマーを含む感光性材料用オーバーコート」、2003-11-18 公開、Kodak Polychrome Graphics LLC に譲渡

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[15] Deng, Wenjin (2010)、ポリ(アクリロニトリル-co-1-ビニルイミダゾール): 溶融加工可能な新しい炭素繊維前駆体、クレムソン: クレムソン大学 TigerPrints