[發(fā)明專利]咖啡因的合成方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011034879.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114315833A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞江;郭朋朋;張彥巧;袁翠翠;劉芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津藥業(yè)研究院股份有限公司
• 主分類號(hào): C07D473/12
• 分類號(hào): C07D473/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種咖啡因的合成方法，涉及化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。咖啡因的合成方法，包括如下步驟：(a)將茶堿加入堿溶液中，制成茶堿鹽的堿溶液；(b)將茶堿鹽的堿溶液和甲基化試劑分別各自以一定的流速同時(shí)通入微通道反應(yīng)器，兩者在微通道反應(yīng)器內(nèi)混合并進(jìn)行甲基化反應(yīng)，得到咖啡因。本發(fā)明通過(guò)對(duì)各反應(yīng)物料的精確控制，反應(yīng)過(guò)程中不需要反復(fù)補(bǔ)加堿來(lái)調(diào)節(jié)pH值，避免了繁瑣的操作，減少?gòu)U液的產(chǎn)生，不需要占用大量反應(yīng)釜，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中傳質(zhì)效率高，反應(yīng)速度快，散熱快，安全系數(shù)高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種咖啡因的合成方法。

背景技術(shù)

咖啡因，化學(xué)名為1,3,7-三甲基-3,7-二氫-1H-嘌呤-2,6-二酮，是一種黃嘌呤生物堿化合物，其分子式為C₈H₁₀N₄O₂，分子量為194.19，結(jié)構(gòu)式如下：

咖啡因是茶葉、咖啡豆、可可中存在的主要生物堿，是一種中樞神經(jīng)興奮類藥物，是世界上普遍被使用的精神藥品之一。咖啡因也還被廣泛用于食品、化妝品等領(lǐng)域，日常生活中的很多食品、飲料中都含有咖啡因，它起到振奮精神、減緩疲勞的作用，在工作強(qiáng)度大，壓力重的社會(huì)環(huán)境下，人們對(duì)含咖啡因的飲料尤為喜愛(ài)，咖啡因的廣泛應(yīng)用使得其市場(chǎng)需求越來(lái)越大，因此，咖啡因的研究對(duì)工業(yè)生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益都有重要意義。

咖啡因由Runge于1820年從可可豆中提取得到，后來(lái)又從茶葉中提取得到。其化學(xué)結(jié)構(gòu)由Stenhouse研究確定，1899年由Fische首先合成。我國(guó)在1950年從茶葉中提取得到咖啡因，1958年采用合成法生產(chǎn)，主要有兩種工藝路線，依起始原料不同分為氰乙酸和氯乙酸兩種。(1)以氯乙酸為原料經(jīng)成鹽、氰化、酸化等處理，然后與二甲脲進(jìn)行縮合反應(yīng)，最后經(jīng)亞硝化、還原、甲酰化、閉環(huán)和甲基化等反應(yīng)合成咖啡因。(2)氰乙酸首先與二甲脲縮合、環(huán)合后，經(jīng)亞硝化、還原、甲酰化和甲基化等反應(yīng)合成咖啡因。不論采用哪種路線，合成咖啡因的最后一步都是用茶堿(1,3-二甲基黃嘌呤)在堿性條件下使用硫酸二甲酯進(jìn)行甲基化而得到，反應(yīng)式如下：

在該步反應(yīng)中，需要保持反應(yīng)體系在弱堿性，而硫酸二甲酯反應(yīng)過(guò)程中會(huì)使體系酸化，這需要多次補(bǔ)加NaOH溶液。工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)操作繁瑣，而且需要占用大量反應(yīng)釜，反應(yīng)過(guò)程中集熱量大、散熱慢，有安全隱患。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種咖啡因的合成方法，以期至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

本發(fā)明提供了一種咖啡因的合成方法，包括如下步驟：

(a)將茶堿加入堿溶液中，制成茶堿鹽的堿溶液；

(b)將茶堿鹽的堿溶液和甲基化試劑分別各自以一定的流速同時(shí)通入微通道反應(yīng)器，兩者在微通道反應(yīng)器內(nèi)混合并進(jìn)行甲基化反應(yīng)，得到咖啡因。

本發(fā)明所述的茶堿鹽的堿溶液可以是澄清的溶液，也可以是混懸液(漿液)。

本發(fā)明使用康寧微通道反應(yīng)器，型號(hào)：康寧微通道G1反應(yīng)器，材質(zhì)：碳化硅材質(zhì)。微通道反應(yīng)器包含若干個(gè)微通道反應(yīng)模塊，每個(gè)微通道反應(yīng)模塊的體積約為8.2mL。可以根據(jù)反應(yīng)進(jìn)程來(lái)選擇微通道反應(yīng)模塊的具體模塊數(shù)。

本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器制備咖啡因的一般流程為：將反應(yīng)物料分別用進(jìn)料泵，通過(guò)連接管，分別控制一定的流速，依次通入微通道各反應(yīng)模塊中，在一定的溫度和常壓下進(jìn)行反應(yīng)，在微通道系統(tǒng)出口處收集流出的反應(yīng)液，再經(jīng)后處理，得到咖啡因固體產(chǎn)品。依據(jù)各反應(yīng)物料的進(jìn)料量、進(jìn)料流速等，控制使得各反應(yīng)物料間的投料的摩爾配比能夠精確控制。

進(jìn)一步的，包括如下步驟：