DMI® は三井化学の登録商標です。
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DMI®（1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン）
非プロトン性極性溶媒
主な用途
反応溶媒（医薬・農薬合成用、高分子合成用）、洗浄剤、添加剤、溶剤、表面処理剤 等
用途分類
- 基本情報
- 特性詳細
- 用途例
概要
DMI®は、極性の高い非プロトン性溶媒です。その優れた溶解力、安定性、高品質を利用し広範囲の分野で使われています。
| CAS番号 | 化学品名 | 別名 |
|---|---|---|
| 80-73-9 | 1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinone | DMEU ジメチルエチレンウレア ジメチルエチレン尿素 Dimethylethyleneurea |
1,3-Dimethyl-2-imidazolidinone
物理的性質
類似溶媒に比べて誘電率、双極子モーメントが共に大きな値を有し、溶解性、溶媒和効果が高い。
DMI®の物理的性質
| b.p.（℃） | m.p.（℃） | 誘電率（25℃） | 双極子 モーメント | 引火点（℃） | 粘度（20℃） | |
|---|---|---|---|---|---|---|
 | 222 | 7.5 | 37.6 | 4.05-4.09 | 120 | 1.94注 |
 | 153 | -61 | 37.6 | 3.86 | 53 | 0.92 |
| 165.5 | -20 | 37.8 | 3.72 | 66 | 0.92 |
 | 220 | -24 | 32 | 4.09 | 81.3 | 1.67 |
注：測定温度は25℃
安定性
強酸、強アルカリ存在下でも非常に安定。
DMI®の安定性
◆ 酸に対する安定性（N2気流下）
| DMI残存率（％） | NMP残存率（％） | |||
|---|---|---|---|---|
| 0hr | 12hr | 0hr | 12hr | |
| 50%硫酸（15g）/DMI（30g）, 100℃ | 100 | 100 | 100 | 77 |
◆ アルカリに対する安定性（N2気流下）
| DMI残存率（％） | NMP残存率（％） | |||
|---|---|---|---|---|
| 0hr | 12hr | 0hr | 12hr | |
| フレークNaOH（3g）/DMI（30g）, 200℃ | 100 | 100 | 100 | 69 |
| 粉末K2CO3（3g）/DMI（30g）, 200℃ | 100 | 100 | 100 | 86 |
溶解性
無機及び有機の各種化合物に対して高い溶解性を示す。
DMI®の溶解性
［例］DMI®に対する有機・無機化合物、各種樹脂の溶解性
| 無機化合物 g／100g（℃） | 有機化合物 g／100g（℃） | ||
|---|---|---|---|
| AgNO3 AlCl3 FeCl3 I2 KCN K2CO3 KI KSCN LiBr NaI PCl3 P2O5 Mg（ClO4）2 ZnCl2 | 50（60） 35（20） >50（20） >150（20） 0.03（20） < 0.01（20） 30（60） 50（80） 9.3（20） >200（20） >50（20） 70（20） >50（60） 50（60） | デカブロモジフェニルエーテル ステアリン酸 ステアリルアルコール エチレンビスステアリルアミド | 1.1（25） 28.4（25） 19.2（25） 0.04（25） |
| 有機溶媒（常温） | |||
| アセトン アニリン イソプロピルアルコール メタノール エチレングリコール | 可溶 可溶 可溶 可溶 可溶 | ||
| 溶解性 ％（℃） | |||
| アクリル・スチレン樹脂 エポキシ樹脂 ポリスチレン | >45（20） >100（20） >45（20） | ||
他極性溶媒との溶解性比較
［単位： g/100g］
| DMI® | DMF | NMP | |
|---|---|---|---|
| CaCl2 | 5（20℃） | 0.5（r.t.） | － |
| FeCl3 | >50（20℃） | >20（r.t.） | － |
| I2 | >150（20℃） | >25（r.t.） | － |
| KCN | 0.03（20℃） | 0.22（r.t.） | － |
| K2CO3 | <0.01（20℃） | 0.05（r.t.） | － |
| KOH | <0.1（25℃） | 0.1（r.t.） | － |
| LiBr | 9.3（20℃） | － | 25.5（25℃） |
| NaBH4 | 11.4（25℃） | 25.5（r.t.） | － |
| NaBr | 3.2（20℃） | － | 5.5（25℃） |
| NaCl | 0.05（20℃） | <0.05（r.t.） | 0.02（25℃） |
| NaCN | 0.02（20℃） | 0.76（r.t.） | － |
| Na2CO3 | <0.01（20℃） | <0.05（r.t.） | － |
| NaI | >200（20℃） | 14.4（r.t.） | 28.8（25℃） |
（出典：溶剤ハンドブック）
1. 反応溶媒
DMI®はその高い誘電率と溶媒和効果により、アニオンの求核反応、カチオンの溶媒和を経る反応を促進する作用を持っています。
また 熱的、化学的に安定であり、有機化合物および無機化合物の両方に対して優れた溶解力を持っています。
反応溶媒として極めて有用なため、医農薬合成等の様々な反応に用いられています。
アルドール縮合反応
抗炎症剤として有用なベンジリデン誘導体製造の反応溶媒。
硝酸化反応
抗炎症剤、鎮痛剤等に使用される(S)-ナプロキセン-4-ニトロキシブチルエステル製造の反応溶媒。
アルキル化反応
γ-ブチロラクトンのアルキル化合物製造の反応添加剤。
シリルエーテル化反応
医薬中間体に使用されるシリルエーテル化合物製造の反応溶媒。
アセチレン置換反応
医薬中間体に使用される置換アセチレン化合物製造の反応添加剤。
置換反応-1
除草剤として使用されるトリアゾール誘導体製造の反応溶媒。
置換反応-2
殺菌剤、防カビ剤、殺虫剤、除草剤などの中間体として使用されるテトラフルオロエトキシベンゼン類製造の反応溶媒。
DMI®は耐熱性に優れた熱可塑性樹脂の製造溶媒として最適です。ポリマーの製造において、優れた溶解能とカチオン溶媒和により反応性を向上させ、高温、アルカリに対する高い安定性により、副反応を抑制します。
- ポリアミド類、ポリイミド類の製造では、アミド基あるいはイミド基の生成反応速度を高め、高分子量のポリマーを得ることができます9)。
- ポリフェニレンスルフィドの製造では、イオン性不純物の少ない、電子部品に最適なポリマーを得ることができます10)。
- ポリエーテルスルホンの製造では、副反応を抑え、高品質のポリマーを得ることができます11)。
- ポリイミドのフィルム成膜、ポリエーテルケトンフィルムの延伸、ポリスルホン膜の生成においてDMI®を使用すると、均一で優れた品質が得られます12)。
9) 特開昭63-108027
特開平 5-140308
10) 特開昭63-268740
11) 特開平 5-86186
12) 特開昭61-195130
特開平 3-13314
特開昭62-19209
求核置換反応-１：フェニルエーテル類
求核置換反応-２：アミノ化合物
求核置換反応-３：フルオロベンゼン類
還元反応
酸素酸化反応
Kolbe-Schmitt反応
自己縮合反応
2量化反応
付加反応
ハロゲン化試薬との反応（脱水化剤）
DMI®はホスゲン、オキザリルクロライド等のハロゲン化試薬と反応し、脱水化剤として有効。
2. 洗浄剤
DMI®は強い溶解力を持つため、塗装剥離除去剤やフォトレジスト剥離液など洗浄剤に使われています1)。
機器付着物
効果的な塗装除去性と良好な作業性を有する、アクリル系、メラミン系、ウレタン系樹脂の塗装剥離除去剤に使用した特許例2)。
評価試験後、塗装樹脂、プライマー樹脂に変化が観察された場合、プライマー樹脂が分解または膨潤剥離された場合は◎印、塗装樹脂が分解または膨潤剥離された場合は〇印、一部溶解または分解または膨潤剥離が認められた場合は△印、変化が認められない場合は×印の覧にそれぞれ変化した個数を示した（試験試料は5個とした）
| 洗浄剤 | 組成分率（ｗｔ％） | 温度（℃） | 評価試験例 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ◎ | 〇 | △ | × | |||
| ＜実施例＞ DMI®／EtOH | 90／10 | 50～100 | 5 | |||
| ＜比較例＞ 塩化メチレン | 100 | 40 | 3 | 2 | ||
| DMF | 100 | 50～100 | 3 | 2 | ||
| DMSO | 100 | 50～100 | 4 | 1 | ||
※プライマー有りポリオレフィン系樹脂部品にメラミン・アクリル系硬化性塗料を塗装
（塗装Ⅰと塗装Ⅱでは塗装樹脂、プライマー樹脂の化学組成が異なる。）
電子材料
銀や銀合金などに対して腐食性がなく、フォトレジスト及びフォトレジスト変質層に対して高い剥離性を有するフォトレジスト剥離液に使用した特許例3)。
| フォトレジスト剥離液 | 組成分率 （mass％） | 評価結果 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| フォトレジスト剥離性 | フォトレジスト変質層 剥離性 | 銀合金 に対する腐食性 | |||
| 実施例 | DMI®／2-（2-アミノエトキシ） エタノール | 70／30 | ◎ | ◎ | ◎ |
| 比較例1 | DMI®／モノエタノールアミン | 70／30 | ◎ | ◎ | × |
| 比較例2 | DMI®／トリエタノールアミン | 70／30 | × | × | ◎ |
| 比較例3 | DMI®／N,N-ジエタノールアミン | 70／30 | ○ | × | ◎ |
| 比較例4 | DMI®／2-（2-アミノエトキシ） エタノール／水 | 60／30／10 | ◎ | × | × |
※剥離性：◎＝除去可、○＝僅かに残りあり、×＝除去不可
※腐食性：◎＝変化なし、○＝一部変色発生、×＝変色発生・光沢度変化・一部膜剥れ発生
【試験方法】
フォトレジスト及びフォトレジスト変質層剥離性評価 ： ドライエッチングを行った評価用基板をフォトレジスト剥離液中に70℃、10分間浸漬させ、光学顕微鏡及び電子顕微鏡により剥離性を評価
銀合金腐食性 ： ガラス基板上に成膜した銀合金をフォトレジスト剥離液中に70℃、10分間浸漬させ、光学顕微鏡及び電子顕微鏡により腐食性を評価
1) 特公平 7-15111
特開平 6-228591
2) 特許第2924323号
3) WO2005/022268 A1
3. 添加剤
DMI®は接着剤、ゴム加工助剤、および電解液などの添加剤として用いられています。
接着剤
良好な保形性を維持し、初期タックの低下がなく貼り合せ可能時間を延長でき、更に難接着性の加工紙でも接着できる優れた接着性と強力な接着力を持つ、ポリビニルピロリドン主成分のスティック状接着剤に使用した特許例4)。
| 実施例 | 比較例1 | 比較例2 | |
|---|---|---|---|
| 接着剤成分※a) | 95部 | 95部 | 95部 |
| 添加剤 | DMI® 5部 | ε-カプロラクタム 5部 | なし |
| 接着強さ試験結果※b) | 100％ | 90％ | 30％ |
| 硬度試験結果※c) | 1.01 | 1.51 | 0.98 |
※a)接着剤組成：ポリビニルピロリドン＝27部、ステアリン酸ナトリウム＝8部、水＝50部、グリセリン＝10部
※b)接着強さ試験：上質紙同士を貼り合わせ、三日後に引っ張り剥離した時の紙破率
※c)硬度：12.5gの針が10秒間で進入する距離（mm）。距離が小さいほど硬度が大きい
ゴム加工助剤
加工助剤の添加による反発弾性悪化、カーボンブラックの分散による加工性悪化などを回避できるゴム加工助剤の変性剤に使用した特許例5)。
ゴム組成物を用いてASTM D2230－77A法に従い、押出加工性を評価
| 変性剤 | 液状ゴムの 重量平均分子量 | 液状ゴム 添加量※d) | 60℃反発性※e) | ウェットスキッド抵抗※f) | 押出加工性 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 実施例 | DMI® | 6,000 | 10 | 59 | 61 | 16 |
| 比較例 | なし | 6,000 | 10 | 55 | 58 | 12 |
※d)液状ゴム添加量はSBR100ｇに対する重量部数
※e)60℃の雰囲気中に放置した試験片をJIS K-6301に従って測定
※f)ポータブルスキッドテスター（英国スタンレー社製)を用いて23℃でASTME-303-74の路面で測定
電解液
高い比伝導度を示すと共に熱的にも安定であり、更に低温においてもジアザビシクロアルケン類カルボン酸塩の溶質が析出しない、電解液の溶質析出防止剤として使用した特許例6)。
| 電解液組成（ｗｔ％） | 比伝導度 （30℃,ms/cm） | ||
|---|---|---|---|
| 初期 | 熱処理後 | ||
| 実施例 | 溶質(25) γ－ブチロラクトン(70) DMI®(5) | 7.1 | 7.2 |
| 従来例1 | 溶質(20) γ－ブチロラクトン(65) エチレングリコール(15) | 7.0 | 4.9 |
| 従来例2 | 溶質(10) γ－ブチロラクトン(90) | 4.5 | 4.5 |
溶質：フタル酸モノ－1.5－ジアザビシクロ [4.3.0] ノネン－5塩
熱処理：150℃，10時間
4) 特開平11-189757
5) 特開平3-281645
6) 特開平9-7895
4. 溶剤
DMI®をインクジェット記録用インクの溶剤として用いることで、記録濃度、耐乾燥性および保存安定性を向上させることが知られています7)。
7) 特開平 4-339873
特開平 6-172690
5. 表面処理剤
ナトリウム、カリウムおよびリチウム金属のポリアリル錯化合物分散体をDMI®に溶解した液（エッチング剤）で、フッ素系樹脂であるテフロンの表面を処理するとエポキシ樹脂系接着剤による接着強度が向上します8)。
8) USSR pat 583994 特開昭54-84501
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