引言：
N-甲基脲是一种重要的化学试剂，广泛用于甲基化反应中。它在有机合成中发挥着关键作用，特别是在引入甲基基团到其他分子中。
简介：什么是N-甲基脲？
N-甲基脲（简称 NMU）是一种广泛用于化学合成的反应物。它作为甲基化剂参与将甲基转移到其他分子的反应。N-甲基脲的作用机制涉及其将甲基提供给特定底物，导致生成具有改变化学性质的新化合物。在这些反应中，N-甲基脲促进甲基的引入，从而影响目标分子的结构和反应性。在分子层面，N-甲基脲通过与底物中的特定官能团相互作用，改变其化学成分。因此，N-甲基脲作为合成各种有机化合物的试剂，有助于开发具有改性化学性质的新材料和物质。
1. N-甲基脲结构式与性质
N -甲基脲的CAS编号是多少？N-甲基脲，英文名称：Methylurea，CAS：598-50-5，分子式：C2H6N2O。N -甲基脲极易溶于水（20℃时为1000 g/L），在室温下相对稳定，但在高温或酸性条件下分解。N-甲基脲分子由一个中心的尿素基团（H2N-CO-NH2）和一个连接到氮原子的甲基（CH3）组成。这种结构赋予了N-甲基脲几个重要的特性：
（1）酰胺键：羰基碳和氮原子之间的双键使分子具有较高的稳定性。
（2）氢键：胺（NH2）和羰基（C=O）基团的存在使其能够与其他分子形成氢键，从而影响其溶解度及与生物分子的相互作用。
（3）甲基：作为电子供体的甲基基团能够影响分子的反应性，并可能作为化学修饰的靶点。
2. 甲基脲晶体结构
N-甲基脲具有下图所示的分子结构，是一种吸湿性非线性光学材料。文献中报道了许多 NMU 的共晶体和盐。最初，NMU 晶体结构是 1933 年首次提出的稳定形式，该结构于 1976 年由 Huiszoon 和 Tiemessen解析，最后由 Ch?cińska 等人在 8K 下进行精制。NMU 在正交晶系中结晶，具有手性（因此非中心对称）空间群 P212121。一些研究调查了尿素及其衍生物（包括 NMU）的熔化焓和熵以及固-固转变，其中仅报道了 NMU 的熔化焓。因此，可以注意到，这些研究中应用的热程序首先是冷却 NMU 样品，然后加热至熔化。在目前的研究中，实验提供了通过在不同淬火温度下的熔融结晶获得的两种亚稳态 NMU 多晶型的证据。
G. Baaklini等人通过 X 射线衍射和 DSC 分析报告了三种 NMU 多晶型之间的结构和稳定性关系。研究利用 X 射线和差示扫描量热法 (DSC) 技术研究了 N-甲基脲 (NMU) 的熔融结晶。除了已知的正交稳定晶型 I 外，在不同淬火温度下还获得了两种新的多晶型 (II 和 III)，它们结晶于中心对称空间群 P21/c。晶型 II 和 III 的晶体结构由 X 射线粉末衍射数据确定。研究发现晶型 II 和晶型 III 中氢键的性质相似；因此，提出了一种由剪切运动控制的一级机制，其中可以通过成核和生长在低温下发生转变。通过 DSC 分析研究了三种 NMU 晶型的相对热力学稳定性。晶型 II 和晶型 III 在约 ?118 ℃时表现出可逆的固-固相变。发现两种形式都与稳定的形式 I 具有单调相关性。
G. Baaklini等人提出了一种机制来解释 -118 ℃下的可逆转化：转变是一级的。事实上，熵和焓存在不连续变化，并伴有较小但显著的滞后效应。转变可以通过成核和生长进行，具有有限的剪切运动和自模板效应。DSC 和 X 射线衍射测量表明，形式 I 是最稳定的相（因此形式 II 和 III 与形式 I 单向相关）。该结果显然与形式 I 的晶体结构一致，该结构通过完整的三维氢键网络提供 NMU 分子最有效的堆积排列。然而，在快速结晶（例如熔融淬火）时，这种复杂的排列可能没有时间稳定下来，而形式 II 和 III 等具有较低堆积效率的替代结构在动力学上更受青睐。即使对于具有高度定向相互作用的小刚性分子（例如 NMU），也可以通过适当修改该化合物的结晶条件来揭示丰富的多态行为。事实上，已报道的三种 NMU 晶体结构可以看作是相同构建单元（通过 V 型氢键连接的 NMU 分子）或晶体工程概念中的“超分子合成子”的替代晶体堆积排列的结果。
参考：
[1]Kazachenko A S, Issaoui N, Holikulov U, et al. Noncovalent interactions in N-methylurea crystalline hydrates[J]. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 2024, 238(1): 89-114.
[2]Yavari I, Zabarjad-Shiraz N. Three-component reaction between triphenylphosphine, dialkyl acetylenedicarboxylates and urea or N-methylurea[J]. Molecular diversity, 2006, 10: 23-27.
[3]Baaklini G, Gbabode G, Clevers S, et al. Trimorphism of N-methylurea: crystal structures, phase transitions and thermodynamic stabilities[J]. CrystEngComm, 2016, 18(25): 4772-4778.
[4]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Methylurea
[5]百度百科
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