[发明专利]一种咖啡因中间体1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环反应方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种咖啡因中间体的制备方法，尤其涉及一种咖啡因中间体1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环反应方法，属于有机化合物合成制备技术领域。

背景技术

二甲FAU，化学名为1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪，是一种重要的有机物中间体，广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。在咖啡因的合成过程中，需要将中间体二甲FAU闭环得到茶碱钠盐中间体，再进一步甲化得到咖啡因，目前，闭环反应的条件是使用离子膜碱调整中间体二甲FAU水溶液至碱度为2.8％左右，反应温度85～95℃，二甲FAU闭环反应的反应式如下：

但该反应条件存在诸多不足之处：

1、二甲FAU闭环反应碱度2.8％左右，消耗大量的离子膜碱(氢氧化钠水溶液)；

2、在强碱性环境下，茶碱钠盐中间体发生碱性开环，从而遭到破坏生成副产物，中间体收率较低；

3、由于闭环碱度较高，中间体降解生成有色杂质，采用该工艺生产的茶碱钠盐中间体外观呈橙红色在后续甲化工序难以去除，咖啡因产品外观较差，需要经过两次高锰酸钾氧化脱色，才能达到产品质量标准要求；

4、茶碱钠盐在后续甲化反应中，需要使用硫酸调节PH＝9左右的弱碱性条件，产生大量的硫酸钠无机废盐，对环保处理造成巨大压力。

因此，需要开发一种高效、环保的1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环方法，以克服现有技术之不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷，提供一种咖啡因中间体1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环反应方法，该闭环反应方法具有高效、环保、收率更高、后续产品质量好的优点。

本发明所述技术问题是由以下技术方案实现的。

一种咖啡因中间体1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环反应方法，即二甲FAU的闭环反应方法，该闭环反应方法使用含有乙基胺的催化剂体系在水中催化1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪发生闭环反应，所述二甲FAU：水：催化剂体系的重量比为1:4～8:0.5～2。

本发明所述的咖啡因中间体1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环反应方法，在第一种方案中，所述含有乙基胺的催化体系中仅含有乙基胺，该乙基胺选自三乙胺、二乙胺，优选三乙胺。

上述第一种方案中，所述二甲FAU：水：催化剂体系的重量比为1:5:1；

所述闭环反应压力为0.1～0.5MPa，优选0.25MPa；

所述闭环反应温度为85～120℃，优选100℃；

所述闭环反应时间为60～120min，优选90min。

本发明所述的咖啡因中间体1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪的闭环反应方法，在第二种方案中，所述含有乙基胺的催化体系中含有乙基胺与1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑鎓氯盐。

上述第二种方案中，所述乙基胺与1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑鎓氯盐的重量比为1:0.01～0.05；优选三乙胺与1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑鎓氯盐的重量比为1:0.02或二乙胺与1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑鎓氯盐的重量比为1:0.03。

上述第二种方案中，所述二甲FAU：水：催化剂体系的重量比为1:5:0.5；

所述闭环反应压力为0.05～0.3MPa，优选0.06MPa；

所述闭环反应温度为70～80℃，优选75℃；

所述闭环反应时间为50～60min，优选55min。

本申请人长期致力于咖啡因中间体的合成研究，在研究过程中惊奇的发现，采用含有乙基胺的催化剂体系在水中催化1,3-二甲基-4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪发生闭环反应，与现有技术相比，具有以下明显优点：

1、三乙胺作为催化剂替代离子膜碱，通过简单蒸馏，即可实现催化剂三乙胺的回收，进而可循环利用，可以避免消耗大量的离子膜碱，大幅降低硫酸钠无机废盐的产生，降低环保处理压力和产品生产成本；

2、有机碱三乙胺作为催化剂，对二甲FAU的闭环反应具有良好的催化活性，在PH＝10～11条件下，即可实现二甲FAU闭环反应，减少了工艺过程中中间体的碱性降解，大幅提升中间体产品收率，可达95.6％。