1-Methylimidazol

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.

Strukturformel
Allgemeines
Name	1-Methylimidazol
Andere Namen	1-Methyl-1H-imidazol (IUPAC) N-Methylimidazol NMI NMIz
Summenformel	C4H6N2
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 616-47-7 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
Schmelzpunkt	−6 °C
Siedepunkt	198 °C
Dampfdruck	0,4 hPa (20 °C)
Löslichkeit	löslich in Wasser
Brechungsindex	1,495 (20 °C)
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​311​‐​314 P: 280​‐​270​‐​280​‐​301+312​‐​301+330+331​‐​303+361+353​‐​305+351+338
Toxikologische Daten	1144 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral) 400–600 mg·kg^−1 (LD50, Kaninchen, Haut)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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. 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.

Radziszewski-Synthese von 1-Methylimidazol

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

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.

Ionische Flüssigkeiten

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

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.

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⁺.

Sicherheitshinweise

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

Einzelnachweise

1. Eintrag zu 1-Methylimidazol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 3. Januar 2023. (JavaScript erforderlich)
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, S. 2005, doi:10.1071/CH9772005 (englisch). 
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, 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).