咖啡因合成路線比較

1、咖啡因合成路線比較簡(jiǎn)介：咖啡因是一種黃嘌呤生物堿化合物，是一種中樞神經(jīng)興奮劑，能夠暫時(shí)的驅(qū)走睡意并恢復(fù)精力。有咖啡因成分的咖啡、茶、軟飲料及能量飲料十分暢銷，因此，咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神藥品?；拘畔ⅲ浩渌Q：三甲基黃嘌呤、 三甲基黃嘌呤、茶毒、馬黛因、 瓜拉納因子、甲基可可堿 分子式：C8H10N4O2 SMILES：O=C1C2=C(N=CN2C)N(C(=O)N1C)C 摩爾質(zhì)量：194.19 g mol1 外觀： 無(wú)嗅，白色針狀或粉狀固體密度和相態(tài)： 1.2 g/cm, 固體 水中溶解性：微溶 其他溶劑：乙酸乙酯、嘧啶、吡咯、四氫呋喃中可溶；酒精和丙酮中一般可溶；石油醚、

2、醚及苯中微溶 熔點(diǎn)： 237 C 沸點(diǎn)： 178 C （升華） 酸度系數(shù)： （pKa） 10.4 （40 C） 主要危害： 吸入、吞咽及皮膚吸收均可能致命。 閃點(diǎn)： N/A 咖啡因的合成方法綜述 氰乙酸乙酷在乙醇鈉存在下，與尿素縮合 1 氰乙酸乙酯尿素法 氰乙酸乙酷在丁醇鈉存在下，與尿素合2 氰乙酸與尿素合成法3 1,3二甲基-4-亞氨基脲嗪溴化法合成咖啡因4 以尿酸為起始原料的半合成法5 二甲脲與氰乙酸路線合成法6甲醛路線合成咖啡因方案一：氰乙酸乙酯尿素法1氰乙酸乙酷在乙醇鈉存在下，與尿素縮合該法優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：該種方法在咖啡因合成的早期報(bào)道及應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)在初期合成時(shí)采用較多缺點(diǎn)：收率不高，

3、且需消耗大量的原料酒精2 氰乙酸乙酷在丁醇鈉存在下，與尿素合缺點(diǎn)：收率低 方案二：氰乙酸與尿素合成法合成方法簡(jiǎn)介：以氯乙酸為原料，制得氰乙酸，加尿素，在醋酐存在下，縮合成氰乙酰脲，于NaOH溶液中環(huán)合，得4-亞氨基脲嗪鈉，經(jīng)亞硝化生成4-亞氨基-5-亞硝基脲嗪(紫尿酸)，經(jīng)還原成4，5-二氨基脲嗪，再以甲酸進(jìn)行甲?；?，生成4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪，經(jīng)硫酸二甲酯甲基化，生成1，3-二甲基-4-氨基-5-甲?；遴?，然后，在堿中環(huán)合得茶堿鈉鹽，再用硫酸二甲酯甲基化制得咖啡因合成路線：缺點(diǎn)：該法在咖啡因合成早期應(yīng)用較多，在二甲脲法出現(xiàn)后，逐漸被淘汰。方案三： 1,3二甲基-4-亞氨基脲嗪溴化法合成

4、咖啡因合成方法簡(jiǎn)介：該法在1，3-二甲基-4亞氨基之前的過(guò)程與1.3法一樣，其后經(jīng)5位上的溴化后，在乙醇鈉存在下與甲基甲酸氨直接合成得到咖啡因。優(yōu)點(diǎn)：合成路線短缺點(diǎn)：合成收率低方案四：以尿酸為起始原料的半合成法合成方法：尿酸在醋配及醋酸條件下開(kāi)環(huán)后水解得到4，5-二氨基脲嗪，甲酞化、甲基化、閉環(huán)后得茶堿，再經(jīng)甲基化得咖啡因。合成路線：半合成法在合成咖啡因初期時(shí)有較多研究，全合成路線得到發(fā)展后己經(jīng)棄用。方案五：二甲脲與氰乙酸路線合成法1 合成方法簡(jiǎn)介：該法以氯乙酸為起始原料，先經(jīng)氰化得到氰乙酸，再與二甲脲縮合后堿性條件下閉環(huán)得到1，3一二甲基一4一亞氨基脲嗪（二甲基4一亞氨基脲嗪)，再經(jīng)亞硝化、

5、還原、甲酞化得到1，3一二甲基一4一氨基一5一甲酸氨基脲嗪(二甲基一4一氨基一5一甲酞氨基脲嗪)，再堿性條件下閉環(huán)得茶堿，甲基化得到咖啡因.先經(jīng)氰化得到氰乙酸，再與二甲，3一二甲基一亞氨基脈嗦(二甲甲酞化得到1，3一二基一4一氨基再堿性條件下閉環(huán)得茶堿，甲基化得咖啡因合成路線： 特點(diǎn)：在于咖啡因在黃嘌呤1，3一位上二甲基的事先引入，即在氰乙酰脲分子中引入二甲基后，中間體的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，容易進(jìn)行下一反應(yīng)，特別是增加了二甲氨基脲嗪的穩(wěn)定性，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省設(shè)備、人員和動(dòng)力，產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高，是一個(gè)比較先進(jìn)的合成路線，我們選擇的合成方法：方案五.二甲脲與氰乙酸路線合成法理由：1、該合成工藝

6、簡(jiǎn)單節(jié)省設(shè)備人員和動(dòng)力，產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高。2、咖啡因在黃嘌呤1，3位上二甲基的事先引入，即在氰乙酰脲分子中引入二甲基后，中間體物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，容易進(jìn)行下一步反應(yīng)，特別是增加了二甲氨基酰脲的穩(wěn)定性合成方法： 該路線以氯乙酸為起始原料，先將氯乙酸中和成氯乙酸鈉，與氰化鈉進(jìn)行氰化反應(yīng)生成氰乙酸鈉，再用鹽酸酸化使氰乙酸鈉變?yōu)榍枰宜?，再與二甲脈在無(wú)水條件下經(jīng)醋醉催化發(fā)生縮合反應(yīng)，生成二甲基氰乙酞脈，二甲基氰乙酞脈在堿性條件下發(fā)生環(huán)合生成二甲基4AU，與亞硝酸鈉在酸性條件下生成二甲基NAU，再以Raney一Ni為催化劑與氫氣進(jìn)行還原反應(yīng)生成二甲基DAU，與甲酸進(jìn)行酞化反應(yīng)形成二甲基FAU，堿性條件下閉環(huán)形成茶堿鈉鹽，離心得到固體茶堿鈉鹽，經(jīng)過(guò)甲基化反應(yīng)形成咖啡因，離心后得到粗品咖啡因粗品咖啡因加水溶解后再經(jīng)過(guò)氧化脫色精制過(guò)程后再進(jìn)行結(jié)晶、離心、干燥、粉碎等過(guò)程，最終得到成品咖啡因。流程中茶堿鈉鹽離心后得到的母液經(jīng)過(guò)辛醇提取回收茶堿鈉鹽回用于甲基化工序，粗品咖啡因離心后得到的粗品咖啡因母液經(jīng)過(guò)氯仿提取后回收粗品咖啡因回用于精制過(guò)程，成品離心后得到的成品母液經(jīng)濃縮后回收得粗品咖啡因回用于精制過(guò)程。在整個(gè)流程中，主要有氰化、縮合、環(huán)合、亞硝化、還原、酞化、甲基化、氧化、中和等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)也使用了洗滌、萃取、反萃取、離心分離、脫色、精餾、濃縮、干燥、粉碎等物理過(guò)程，整個(gè)生產(chǎn)工藝比較復(fù)