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羟胺-O-磺酸

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羟胺-O-磺酸
英文名 Hydroxylamine-O-sulfonic acid
识别
CAS号 2950-43-8
PubChem 76284
ChemSpider 68763
SMILES
 
  • NOS(=O)(=O)O
EINECS 220-971-6
性质
化学式 H3NO4S
摩尔质量 113.09 g·mol−1
外观 白色至米色固体[1]
密度 2.2 g/cm3[2]
熔点 210 °C（分解）[1]
溶解性（水） 675 g/L，缓慢分解[2]
溶解性 可溶于甲醇和DMSO[3]
不溶于非极性溶剂[3]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

羟胺-O-磺酸是化学式 H3NO4S的无机化合物，可以由羟胺和发烟硫酸反应而成。[4]它是白色、可溶于水、易潮解的固体，以两性离子+H3NOSO3−存在。[5]它被用作胺化试剂，也用于把醛转化成腈，把环酮转化成内酰胺，以及各种含氮杂环的合成。[5][6][7]

制备

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实验室的羟胺-O-磺酸是由羟胺和发烟硫酸的反应制备的，[4]而工业生产羟胺-O-磺酸的生产过程也是这样。[8]

(NH3OH)2SO4 + 2SO3 → 2H2NOSO3H + H2SO4

羟胺和氯磺酸反应也可以得到羟胺-O-磺酸[5]。

结构

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类似氨基磺酸（H3N+SO3−）和氨基酸，羟胺-O-磺酸在固态下以两性离子 H3N+OSO3−的形式存在。[9]

反应

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羟胺-O-磺酸在碱性环境下是亲核体，在酸性条件下是亲电体。[6][10]

Reaktivität of Hydroxylamine-O-sulfonsäure als Elektrophil und als Nukleophil
Reaktivität of Hydroxylamine-O-sulfonsäure als Elektrophil und als Nukleophil

胺化反应

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羟胺-O-磺酸和伯胺、仲胺反应会分别产生对应的肼。举个例子，它和哌啶反应，生成N-氨基哌啶，产率96%。[11]

Synthesis of N-Aminopiperidin with HOSA
Synthesis of N-Aminopiperidin with HOSA

它和吡啶的反应则会生成1-氨基吡啶𬭩盐。[12]

Synthesis of 1-Aminopyridin with HOSA
Synthesis of 1-Aminopyridin with HOSA

苯并三唑被羟胺-O-磺酸N-胺化，产生1-氨基苯并三唑（主产物）和2-氨基苯并三唑。1-氨基苯并三唑被乙酸铅(IV)氧化会产生苯炔，然后迅速二聚成联苯烯。[13]

Synthesis of Benzyne and Biphenylene from 1-Aminobenzotriazole
Synthesis of Benzyne and Biphenylene from 1-Aminobenzotriazole

像是四唑的缺电子杂环化合物可以被羟胺-O-磺酸N-胺化，而更缺电子的5-硝基四唑则只能和更强的胺化试剂（如O-对甲苯磺酰基羟胺）反应。[14]

1-Aminotetrazol und 2-Aminotetrazol durch Aminierung of Tetrazol with HOSA
1-Aminotetrazol und 2-Aminotetrazol durch Aminierung of Tetrazol with HOSA

硫醚可以被羟胺-O-磺酸胺化成亚氨基硫醚（结构和亚砜相似但很不稳定），而膦则会被胺化成亚氨基膦（英语：phosphine imide）。[15]

Synthesis of Sulfiminen with HOSA
Synthesis of Sulfiminen with HOSA

羟胺-O-磺酸和亚磺酸盐在乙酸钠溶液中反应可以得到磺酰胺，产率很高。[16]

Synthesis of primären Sulfonamiden aus Sulfinaten
Synthesis of primären Sulfonamiden aus Sulfinaten

和羰基化合物的反应

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在室温下，羟胺-O-磺酸和酮、醛的反应会产生对应的肟-O-磺酸或其盐。[17]在更高温下，醛肟-O-磺酸会和硫酸发生消除反应，生成腈。[18]

Reaktion of HOSA with Carbonylverbindungen
Reaktion of HOSA with Carbonylverbindungen

脂肪酮在同样的条件下会产生酮肟，芳香酮则会通过贝克曼重排反应重排成酰胺。环酮和羟胺-O-磺酸在酸性条件（例如浓甲酸中）回流加热几个小时，可以得到内酰胺。[19]

2-Azacyclooctanon durch Reaktion of Cycloheptanon with HOSA
2-Azacyclooctanon durch Reaktion of Cycloheptanon with HOSA

在碱性条件和伯胺存在下，羟胺-O-磺酸可以和醛、酮（例如环己酮）[20]反应生成二氮杂环丙烷，而二氮杂环丙烷很容易被氧化成更稳定的二氮杂环丙烯。

3,3-Pentamethylendiaziridin durch Reaktion of Cyclohexanon mit HOSA
3,3-Pentamethylendiaziridin durch Reaktion of Cyclohexanon mit HOSA

这个反应可用于生产取代的二氮杂环丙烷，并有对映选择性。[21]

Synthesis of Diaziridinen with HOSA
Synthesis of Diaziridinen with HOSA

苯并异𫫇唑（英语：1,2-Benzisoxazole）可以由羟胺-O-磺酸和水杨醛反应而成，[22]而苯并异𫫇唑是抗精神病药利培酮和帕利哌酮以及抗癫痫药（英语：anticonvulsant）唑尼沙胺的母体化合物。

Synthesis of 1,2-Benzisoxazol aus Salicylaldehyd und HOSA
Synthesis of 1,2-Benzisoxazol aus Salicylaldehyd und HOSA

其它反应

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鲁米诺/氯化亚钴体系发出的光可以被羟胺-O-磺酸显著增强。[23]

参考资料

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  1. ^ 1.0 1.1 来源：Sigma-Aldrich Co., product no. 480975 .
  2. ^ 2.0 2.1 Datenblatt Hydroxylamin-O-sulfonsäure zur Synthese [Hydroxylamin-O-sulfonsäure zur Synthese安全信息单（MSDS）] (PDF). Herstellers Merck （德语）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Erdik, Ender; Saczewski, Jarosław, Hydroxylamine-O-sulfonic Acid, Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd, 2013-04-22, doi:10.1002/047084289x.rh058.pub2 
  4. ^ 4.0 4.1 Matsuguma, Harold J.; Audrieth, Ludwig F.; Wehrmeister, Herbert L. Hydroxylamine-O-Sulfonic Acid. Inorganic Syntheses 5. 1957: 122–125. ISBN 9780470132364. doi:10.1002/9780470132364.ch32. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Wiberg, Egon; Wiberg, Nils. Sulfur Compounds of Nitrogen. Inorganic Chemistry. Academic Press. 2001: 675–677. ISBN 978-0-12-352651-9. 
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  7. ^ Rademacher, P. Product Class 7: Hydrazines and Hydrazinium Salts (40.7.1.1.9.2 – Using Hydroxylamine-O-sulfonic Acids. Enders, Dieter; Schaumann, E. (编). Compounds with One Saturated Carbon–Heteroatom Bond: Amine N-Oxides, Haloamines, Hydroxylamines and Sulfur Analogues, and Hydrazines. Science of Synthesis: Houben-Weyl Methods of Molecular Transformations 40b. Georg Thieme Verlag. 2014: 1171. ISBN 978-3-13-172181-5. 
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  9. ^ Baenziger, Norman C.; Belt, Roger F.; Goebel, Carol V. Crystal structure of hydroxylamine-O-sulfonic acid. Inorg. Chem. 1967, 6 (3): 511–514. doi:10.1021/ic50049a017. 
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