[发明专利]一种由3-甲基黄嘌呤甲基化制备可可碱的方法

说明书

本发明为一种由3‑甲基黄嘌呤甲基化制备可可碱的方法。该方法包括以下步骤：向反应釜加入3‑甲基黄嘌呤、碳酸二甲酯和溶剂，在120～210℃、搅拌条件下，反应2～11小时；冷却至室温后，过滤、洗涤滤饼，然后将其在50～70℃减压干燥，得到的固体即为粗可可碱；所述的溶剂为水和低共熔溶剂中的一种或两种。本发明不需调节pH值，不使用任何催化剂，降低了生产成本，3‑甲基黄嘌呤最高可达89.9％，可可碱选择性为98.2％。

技术领域：

本发明涉及有机合成领域，尤其是涉及一种可可碱的制备方法。

背景技术：

可可碱是一种黄嘌呤生物碱化合物，常态呈白色针状结晶或结晶性粉末，其化学名为3,7-二甲基黄嘌呤，分子式为C₇H₈N₄O₂，分子量为180.16。

可可碱可作为苦味剂用于食品添加剂，并且作为一种黄嘌呤类的中枢兴奋药，其本身具有利尿、心肌兴奋、血管舒张、平滑肌松弛等作用。另外，可可碱还可用作制备己酮可可碱的初始原料。己酮可可碱是一种甲基黄嘌呤的衍生物，可改善血液流动，并用于治疗间歇性跋行和血管性痴呆病。

通常，可可碱的制备方法包括：(1)由黄嘌呤甲基化制备可可碱。将黄嘌呤溶于氢氧化钠水溶液中，控制pH值8.2-8.5，滴加硫酸二甲酯(DMS)进行甲基化反应。(2)由3-甲基黄嘌呤甲基化制备可可碱。将3-甲基黄嘌呤溶于氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾等碱性水溶液中，然后滴加DMS进行甲基化反应。

典型的甲基化试剂有碘甲烷、溴甲烷、DMS和氯甲烷等，这些甲基化试剂大都具有毒性，因此其使用在工业生产中受到限制。但是，在现有工业技术中，制备可可碱所采用的甲基化反应试剂仍为DMS，反应过程中会产生大量废水，需要在排放前进行复杂的处理；而且DMS及其反应后生成的致癌性副产物硫酸单甲酯均具有较高的毒性，不符合绿色化学化工的发展趋势。

发明内容：

本发明的目的是针对当前技术存在的不足，提供一种由3-甲基黄嘌呤甲基化制备可可碱的方法。该方法在将碳酸二甲酯(DMC)作为甲基化试剂基础上，不使用任何催化剂，采用水、低共熔溶剂、或者二者任意比例的混合物为溶剂。在此溶剂的环境下，3-甲基黄嘌呤与DMC的反应活性高，同时还可避免过度甲基化反应，提高了生成可可碱的选择性。本发明不需调节pH值，降低了生产成本，3-甲基黄嘌呤最高可达89.9％，可可碱选择性为98.2％。

本发明的技术方案为：

一种由3-甲基黄嘌呤甲基化制备可可碱的方法，包括以下步骤：

向反应釜加入3-甲基黄嘌呤、碳酸二甲酯和溶剂，在120～210℃、搅拌条件下，反应2～11小时；冷却至室温后，过滤、洗涤滤饼，然后将其在50～70℃减压干燥，得到的固体即为粗可可碱。

其中，摩尔比为3-甲基黄嘌呤：碳酸二甲酯＝1:2～50；每0.01摩尔3-甲基黄嘌呤加入5～60mL溶剂。

所述的溶剂为水和低共熔溶剂中的一种或两种。

所述的低共熔溶剂为氯化胆碱/尿素、氯化胆碱/乙二醇、四丁基溴化铵/乙二醇或四丁基溴化铵/三甘醇。

所述的低共熔溶剂为氯化胆碱/尿素时，摩尔比为氯化胆碱：尿素＝1：2；为氯化胆碱/乙二醇时，摩尔比为氯化胆碱：乙二醇＝1：2；为四丁基溴化铵/乙二醇时，摩尔比为四丁基溴化铵：乙二醇＝1：4，为四丁基溴化铵/三甘醇时，摩尔比为四丁基溴化铵：三甘醇＝1：4。

本发明的实质性特点为：