简介
1-甲基-1-亚硝基脲是咖啡因合成的重要中间体，作为咖啡因合成工艺中的关键中间体，其决定了咖啡因的纯度、收率及成本。还原方法主要有铁粉还原、氢气高压催化还原和电化学还原3种。铁粉还原会造成严重的环境污染，催化加氢方法 需要使用造价昂贵的氢气站，且存在安全问题。电化学加氢还原工艺可以在温和的反应条件下进行，没有二次污染，也不需要氢气站，因此1-甲基-1-亚硝基脲成为新一代咖啡因绿色合成工艺的研究热点化合物[1]。
合成
图1 1-甲基-1-亚硝基脲的合成路线
方法一：在室温下，将N2O4/木炭（0.22克，1毫摩尔）加入到N-甲基脲（0.074克，1毫摩尔）在CH2Cl2（15毫升）中的搅拌溶液中。通过GC监测反应混合物显示其在4小时后完成。过滤反应混合物。在减压下蒸发溶剂，然后使用石油醚丙酮（9:1）作为洗脱剂通过硅胶短柱，得到1-甲基-1-亚硝基脲，产率0.93g，90%。mp 121-123°C。合成路线如图1所示。
方法二：在室温下将交联的PVP-N2O4（0.2克，1当量）加入到N-甲基脲（0.074克，1毫摩尔）在CH2Cl2（15毫升）中的搅拌溶液中。通过GC对反应混合物的监测显示反应在200分钟后完成。过滤混合物。在减压下蒸发溶剂，然后使用丙酮石油醚（1:9）作为洗脱剂通过硅胶短柱，得到1-甲基-1-亚硝基脲。收益率89%。mp 121-123°C。合成路线如图1所示。
方法三：为了制备1-甲基-1-亚硝基脲，将N-甲基脲（14.8g，200mmol）溶于H2O（120mL）中。加入NaNO2（15.2 g，220 mmol），并将混合物在冰浴中冷却至0°C。在1小时内滴加浓盐酸（26.7 mL，0.26 mol）。将混合物在0°C下搅拌30分钟。滤出已形成的沉淀物，用H2O（约20mL）洗涤，并在真空中干燥。获得浅米色粉末形式的1-甲基-1-亚硝基脲（16.4g，159mmol，79%），发现其足够纯以用于进一步反应。储存温度为-28°C。合成路线如图1所示[2]。
参考文献
[1] 陈榕,郑翔龙,胡熙恩. 1-甲基-1-亚硝基脲及其还原产物的物理化学性质 [J]. 化学试剂, 2011, 33 (11): 1003-1006. DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2011.11.015.
[2] Prechter, Agnes; et al. Hydrogen peroxide and arenediazonium salts as reagents for a radical Beckmann-type rearrangement. Synthesis (2011), (10), 1515-1525.