Mannich反應中催化劑的研究進展

【摘 要】Mannich反應是一類非常重要的有機合成反應，不斷引起化學科研工作者的廣泛興趣，其產物Mannich堿是合成許多藥物和天然產物的重要中間體，在化工、藥物及天然產物合成中有廣泛應用。本文綜述了近年來Mannich反應中不同催化劑的優缺點，主要包括離子液體催化劑、對氨基苯磺酸鋁、磷鎢酸、三氟甲磺酸銅、氨基磺酸等。

【關鍵詞】Mannich反應 催化劑 中間體 氨烷基化反應 Mannich堿

【中圖分類號】O621 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）23-0125-02

Mannich反應為具有活性氫的化合物與甲醛（或其他醛）、胺進行縮合，生成氨甲基衍生物的反應，其通式為：

Mannich反應機理如下：

該反應通常是在Lewis酸或者質子酸的催化下進行的，但是這些傳統催化劑往往具有毒性和腐蝕性，并且很難回收利用，這就必然導致酸性廢物的排放和對環境的污染。因此，尋找一種對環境友好，并且易于回收利用的催化劑仍然是有機合成工作者關注的課題，本文對Mannich反應中不同催化劑的優缺點做了簡單總結。

一 離子液體作為催化劑

近年來，離子液體作為一種新興的綠色反應溶劑，越來越引起有機合成工作者的廣泛關注。這是由于離子液體與傳統有機溶劑相比，具有不易燃易爆，不揮發和較高的熱穩定性，以及對許多化合物有良好的溶解性等特點。

（1）芳香酮、甲醛、二甲胺鹽酸鹽三組分的Mannich反應：

NH（CH3）2·HC1

（2）芳香酮、芳香醛、芳香胺三組分的Mannich反應：

其中，X為：a.H；b.Cl；c.OCH3；d.NO2。

采用離子液體催化劑，反應不需要加入任何Lewis酸或質子酸催化劑即可發生，且離子液體至少可以循環使用5次。

二 對氨基苯磺酸鋁催化

有機金屬磺酸鹽具有耐水性和較高的催化活性，廣泛用于多種有機反應。在室溫條件下，對氨基苯磺酸鋁可有效催化苯乙酮、芳香醛和芳香胺的Mannich反應，三組分“一鍋法”合成了系列β-氨基酮衍生物，避免了傳統合成方法使用強酸作催化劑的不足，為β-氨基酮衍生物的合成提供了新途徑。

該方法操作簡單，條件溫和，收率高，催化劑活性好并且可以重復使用，符合綠色化學要求，對環境友好。

三 磷鎢酸為催化劑

以水為溶劑，磷鎢酸為催化劑催化芳香酮、芳香醛和芳香胺Mannich反應，合成了一系列的氨基酮衍生物。

該方法操作簡單，反應條件溫和，產率較高，催化劑價格低廉且用量少，對環境友好。

四 三氟甲磺酸銅催化

該反應以環己酮、芳香醛和芳香胺為原料，以三氟甲磺酸酮為催化劑，合成β-氨基酮衍生物。

三氟甲磺酸鹽與傳統的催化劑相比，它不需要添加濃鹽酸、Me3SiC1等任何輔助催化劑，穩定性較好，反應時間大大縮短僅需1.5h，其催化量只需化學劑量的10%～20%就能使反應順利完成，收率高且產物純凈。同時，由于反應結束后不需要經過水解，不會產生大量的“三廢”，所以反應的后處理也比較簡單，有利于環境的保護，反應結束后可再回收得到進行重復利用。

五 氨基磺酸催化

近年來，氨基磺酸由于具有不揮發、不易分解、廉價和弱酸性等性質，它在有機合成的許多領域取代了常規的酸催化劑。以下采用氨基磺酸作催化劑，芳香酮、環己酮、3-戊酮等酮類與芳香醛和芳香胺的三組分Mannich反應，反應式如下：

氨基磺酸廉價易得，催化活性高且用量少，穩定性好，其催化的Mannich反應對實驗要求不嚴格，且目標產物收率均不低，因其具有兩性離子的特性，使其易于回收再利用。

六 結束語

Mannich反應是合成藥物、天然產物和精細有機中間體的重要反應之一，在有機合成化學中占有十分重要的地位。它不僅在藥物、農藥、染料、涂料和炸藥等方面用途廣泛，而且是參與合成天然生物活性分子的重要中間體。但是Mannich反應使用的傳統催化劑如Y（OTf）3、Ln（OTf）3和Yb（OTf）3等往往具有毒性、腐蝕性、催化劑用量較大、催化效率不高、價格昂貴、污染環境等缺點，而目前研制的新型催化劑在某些方面有所突出，比如操作簡單、條件溫和、催化活性高、對環境友好等特點，然而也存在著制備較為復雜、產率不高等問題，因此，尋找一種更加高效、經濟、對環境友好且易于回收的催化劑仍然是目前重要的課題。

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〔責任編輯：林勁〕