论文部分内容阅读
氨基磺酸(NH2SO3H)是一种干燥的、固体的、不吸湿的、无臭的、不易腐蚀的晶体，物理性质稳定。该晶体在实验室存放多年性质都不会改变。氨基磺酸是由+H3N-SO3的两性离子形式组成，这已经通过X射线和中子衍射技术得到确认。它可以溶于水，在水中被高度电离形成强酸溶液。氨基磺酸不能溶于常用的非极性有机溶剂，如甲苯和四氢呋喃。由于氨基磺酸的工业化生产早已实现，所以氨基磺酸易于购买且价格便宜。
氨基磺酸对于那些需要高电离固体酸的反应特别适用，或者用于必须避免不溶性盐的沉淀反应中。氨基磺酸被广泛使用，在滴定中用作标准试剂，在工业中用作清洁剂，在生化中用作酶的抑制剂。
近些年来，氨基磺酸被作为一种很有前景的固体酸催化剂用于酸催化的反应，如官能团的保护与脱保护，乙酸异戊酯的合成以及聚醚的合成。此外，一些重要的有机转化反应在氨基磺酸的存在下也能反应得很好，包括Beckmann重排，分子间和分子内亚胺基的Diels-Alder反应以及Pechmann缩合反应和Biginelli缩合反应。
氨基磺酸作为新型的固体酸催化剂有如下一些优点：反应条件温和，不产生有害的污染物，环境友好：催化效率高，可以替代许多传统的酸催化剂用于多种不同的反应中；参与的反应一般操作简单，分离方便；氨基磺酸在很多反应中都可以回收，重复使用数次后催化活性依然很高，再加上其本身低廉的价格使得整个反应的成本大大降低。
本文利用氨基磺酸良好的催化性能，合成了4种不同体系的化合物超过80个，通过熔点，红外，核磁，元素分析等手段确认了结构。筛选出合适的溶剂，考察了反应温度，时间，反应物配比等对产率的影响，并讨论了反应的机理。实验结果如下：
1.以易得的芳香醛为起始物，通过经典的安息香缩合反应制得α-羟基酮，再经过氧化得到对称二酮，最后与邻苯二胺或取代邻苯二胺反应得到喹噁啉衍生物。最适溶剂为二氯甲烷。通过正交试验得到的优化条件为：n(二酮)：n(二胺)：n(氨基磺酸)=1:1:0.15，反应温度25℃，反应时间6 h。氨基磺酸在循环使用5次后，产率略微降低。
2.以氨基磺酸作催化剂，不论是芳香酮、环己酮或是3-戊酮，与芳香醛和芳香胺的三组分Mannich反应均可以顺利进行得到β-氨基酮。通过优化，得到三组分以及催化剂用量的最佳摩尔比为1:1:1:0.1，30℃为较理想的反应温度，乙醇作溶剂是最好的选择。
3.以氨基磺酸作为酸催化剂，在无溶剂室温条件下，羰基化合物、芳香胺及亚磷酸二乙酯-锅法合成了多个α-氨基膦酸酯。苯甲醛对位若有吸电子基团，产率很高。
4.以醛、邻苯二胺为原料，在氨基磺酸的催化下，室温下合成苯并咪唑衍生物。以芳香醛和杂环醛为原料都可以顺利地生成目的产物，但脂肪醛参与反应的时候，反应产物较多，不易分离纯化得到目标物。采用同样的反应条件，醛与邻苯二胺摩尔比为2:1时可以得到1，2-二取代产物：2-芳基-1-芳基甲基-1H-1，3-苯并咪唑。