CN104105689A - 5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1h-吡唑盐的叠缩合成 - Google Patents
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Abstract
本文提供了式(I)的5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐衍生物的叠缩合成、所述化合物(I)自身、以及它作为中间体在通式(IX)的1-烷基-4,5-二氨基吡唑盐的制备中的用途。式(IX)的化合物可用作氧化性毛发染料组合物中的前体染料。R为单或多取代或未取代的、直链或支化的、饱和或单或多不饱和的烷基基团。HZ和HZ'为有机酸或矿物酸。
Description
技术领域
本发明涉及式(I)的5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐衍生物的叠缩合成、所述化合物(I)自身、以及它作为中间体在通式(IX)的1-烷基-4,5-二氨基吡唑盐的制备中的用途。式(IX)的化合物可用作氧化性毛发染料组合物中的前体染料。
R为单或多取代或未取代的、直链或支化的、饱和或单或多不饱和的烷基基团。HZ和HZ’为矿物酸或有机酸。
背景技术
虽然在自然界少见,但是吡唑、其衍生物和生理上相容的盐已用于许多领域中,如药物、农药和毛发染料。由于发现这些吡唑衍生物的高潜能,许多专利公开已致力于吡唑和相关化合物的合成。
具体地,在氧化性毛发染色领域,通式(II)的1-取代的-4,5-二氨基吡唑及其盐已显示为令人关注的主要中间体,当在氧化性染色介质存在下与各种偶合剂一起使用时,提供多种颜色。
US6,452,019公开了用于制备4,5-二氨基-1-(2'-羟乙基)吡唑及其酸加成盐如硫酸的加成盐的改进方法。所述方法包括起始于(烷氧基亚甲基)氰基乙酸烷基酯和2-羟乙基肼,并且形成中间体化合物5-氨基-4-烷氧羰基-1-(2'-羟乙基)吡唑、5-氨基-4-羧基-1-(2'-羟乙基)吡唑、5-氨基-1-(2'-羟乙基)吡唑、5-氨基-1-(2'-羟乙基)4-亚硝基吡唑的步骤组合。
US5,663,366描述了用于制备式(D)的4,5-二氨基吡唑衍生物化合物的方法:
其中R1和R2独立地选自氢、具有一至六个碳原子的烷基、和具有二至四个碳原子的羟烷基,前提条件是R2不可为叔丁基。在所述方法中,a)3,5-二溴-4-硝基吡唑(A)首先通过在二甲基甲酰胺(DMF)中用C1-至C6-烷基卤化物、C2-至C4-羟烷基卤化物或苄基卤化物(方法I)或通过用C1-至C6-烷基硫酸盐、C2-至C4-羟烷基硫酸盐或苄基硫酸盐和苛性溶液(方法II)在1-位烷基化;b)在后续的步骤中,在作为溶剂的C1-至C6-烷基胺、C2-至C4-羟烷基胺或苄基胺的水溶液、醇溶液或水-醇溶液中,或在相应胺自身中,将通式(B)的N-取代的3,5-二溴-4-硝基吡唑在60℃至80℃温度下加热;并且c)通式(C)的化合物随后使用钯含量为10重量%的活性炭载钯催化剂氢化,以制得通式(D)的化合物。
Hans在期刊“Zeitschrift für Chemie”,10(10),386-8,1970中描述了吡唑衍生物的合成。
本发明描述了经由通式(I)的关键中间体形成通式(II)的1-取代的-4,5-二氨基吡唑的新型合成途径。
具体地,本发明提供了连续一锅合成法;一次加入一种试剂,并且其间无需处理。因此,由本发明提供的方法的主要优点是无需“处理”;即化学反应结束时为分离和纯化中间体而通常需要的若干操作。此外,我们可避免接触毒性中间体如肼。肼自身和一些烷基-和苯基-取代的衍生物在CLP法规1272/2008/EC Annex VI中被正式分类为致癌物Carc IB(DSD下以前的类别为carc cat2)。作为最后步骤,任何未反应的肼可经由存在于反应混合物中的过量亚硝基源降解成氮气。
发明内容
已开发了新方法,经由通式(I)的关键中间体合成通式(II)的化合物,其为叠缩一锅合成的加合物。因此,这允许以新颖、高收率、高性价比并且简单的方式制备通式(II)的所述化合物。叠缩方法包括以下步骤:
(a)经由1,4-迈克尔加成来合成中间体3-肼基丙腈(IV):
(b)经由缩合来合成中间体3-(2-亚烷基肼基)丙腈(VI):
其中R为单或多取代或未取代的、直链或支化的、饱和或单或多不饱和的烷基体系,
(c)经由(VI)的环化来合成中间体5-氨基-1-烷基-1H-吡唑(VII);
(d)经由亚硝化来合成中间体5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐(I);
其中R为单或多取代或未取代的、直链或支化的、饱和或单或多不饱和的烷基或杂烷基基团。更具体地,R可为C1-C11直链未取代的烷基基团,具体为C3至C7,尤其是戊基。
式(I)的中间体化合物可随后处理以形成式(IX)的4,5-氨基-1-n-己基-1H-吡唑的盐。本发明的这个和其它方面现将在下文非限制性具体实施方式中进一步论述。
附图说明
图1为5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑HCl盐(本文I-a)的1HNMR。
图2为4,5-氨基-1-n-己基-1H-吡唑半硫酸盐(本文IX-a)的1HNMR。
具体实施方式
定义
现将详细论述叠缩一锅合成中所涉及并且形成中间体的不同步骤。应当理解,在本发明范畴内,涉及许多可能和实际的互变异构化合物。应当理解,当该显色剂涉及具体的结构时,可包括所有合理的附加的互变异构结构。在本领域中,互变异构结构经常由一个单一结构来表示,并且本发明遵循该通例。
术语“取代的”是指选自C1-C12直链或支化碳链以及卤素,甲氧基-,乙氧基-,磷、硫或氮衍生的取代基的取代基。
应当理解,在顺序一锅合成中实施制备中间体化合物(I)的步骤,一次加入一种试剂,并且其间无需处理。反应步骤需要适宜的溶剂,如下所示。
I.第一步a)包括使用丙烯腈(III)和水合肼,经由1,4迈克尔加 成,来形成3-肼基丙腈(IV):
(a)合成中间体3-肼基丙腈(IV)
用于步骤a)的溶剂的非限制性例子包括戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、氯仿、二甲苯、甲基叔丁基醚、叔丁醇、二氯甲烷、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述溶剂为正丙醇。如果适宜,本发明不同反应中也可使用离子液体如1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIM)作为溶剂。
反应时间后,经由下文步骤b)立即转化所得反应混合物,无需任何处理以分离出(IV)。
II.第二步b)包括经由中间体(IV)和醛(V)的缩合来形成中间体 3-(2-亚烷基肼基)丙腈(VI):
(b)合成中间体3-(2-亚烷基肼基)丙腈(VI)
R为单或多取代或未取代的、直链或支化的、饱和或单或多不饱和的烷基或杂烷基基团。更具体地,R可为C1-C11直链未取代的烷基基团,具体为C3至C7,尤其是戊基。用于步骤b)的溶剂可与步骤a)中所用为相同的溶剂。
第二反应步骤b)后,实施缩合反应。所得水和溶剂可采用常规方法如蒸馏移除。也可加入额外的溶剂(例如甲苯)以形成共沸物,并且改善缩合步骤b)期间产生的水的移除。
中间体(IV)向中间体(VI)的转变完成后,将存在于反应容器中的不含溶剂的粗制中间体(VI)加入到下一步中。
III.第三步c)包括在碱存在下,经由中间体(VI)的环化来形成5- 氨基-1-烷基-1H-吡唑(VII):
(c)合成中间体5-氨基-1-烷基-1H-吡唑(VII)
用于步骤c)的溶剂的非限制性例子包括1,2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述溶剂选自正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇,更优选正丙醇。
用于步骤c)的碱的非限制性例子包括甲醇钠(=甲醇钠)、甲醇钾、甲醇锂、乙醇钠、乙醇钾、乙醇锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化亚铁或氢氧化亚铁、氢氧化铁或氢氧化铁(III)、氢氧化锌、氢氧化锂、碳酸氢钠、碱金属和碱土金属醇盐以及金属氢氧化物如叔丁醇钠、叔丁醇钾、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,优选的碱选自甲醇钠、甲醇钾和甲醇锂。
IV.第四步d)包括在酸存在下,经由中间体(VII)的亚硝化步骤来 形成中间体5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐(I):
(d)合成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐(I)
HZ可选自任何适宜的矿物酸或有机酸。用于步骤d)的酸HZ的非限制性例子包括HCl、CF3COOH、H2SO4、H2SO3、H2CO3、HNO3、CH3COOH、H3PO4、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述酸HZ选自HCl、H2SO4、H2SO3,更优选HCl。据信,如本领域中已知,由亚硝基源产生NO+-单元需要酸性条件。
用于步骤d)的溶剂的非限制性例子包括1,2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述溶剂优选为1,2-二甲氧基乙烷。
用于步骤d)的亚硝基源的非限制性例子包括3-甲基丁基亚硝酸盐、亚硝基磺酸、叔丁基亚硝酸盐、丁基亚硝酸盐、亚硝酸盐如亚硝酸钠和亚硝酸钾、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述亚硝基源优选为3-甲基丁基亚硝酸盐。
实施所述序列的最后步骤后,化合物(I)在其形成时沉淀出来,或通过用足量的溶剂粉化所述反应混合物使其沉淀出来。因此,在叠缩一锅合成结束时,反应容器包含溶于溶剂中的式(VII)的未反应中间体,和为沉淀形式的式(I)的所需化合物。简单的过滤能够分离出为盐形式的式(I)的化合物。
可用式(I)的化合物实施的附加反应的非限制性例子描述于下文中。实际上,如下需要,该反应序列成功完成后,化合物(I)可转变成其游离的碱,并且随后再转变成另一种盐。
V.第五步e)包括在碱存在下,经由碱处理中间体(I)来形成中间 体5-氨基-4-硝基-1-烷基-1H-吡唑(VIII):
(e)合成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑(VIII)
用于步骤e)的碱的非限制性例子包括氨,醇盐如甲醇钠、甲醇钾、甲醇锂,碱金属和碱土金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化亚铁或氢氧化铁(II)、氢氧化铁或氢氧化铁(III)、氢氧化锌、氢氧化锂,碳酸氢钠、乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、乙酸铵、叔丁醇钠、叔丁醇钾、以及它们的混合物。优选的碱可为氨。
用于步骤e)的溶剂的非限制性例子包括戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述溶剂可为水和甲醇的混合物。
VI.第六步f)包括在还原剂存在下从中间体(VIII)开始,然后用 酸HZ'进行酸处理,来形成4,5-氨基-1-烷基-1H-吡唑-HZ(IX):
(f)合成4,5-氨基-1-烷基-1H-吡唑(IX)
用于步骤f)的溶剂的非限制性例子包括戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述溶剂选自水和甲醇。
用于步骤f)的还原剂的非限制性例子包括氢源如肼、H2与金属催化剂,所述金属催化剂选自Fe、Pd/C、Pd/(OH)2、雷尼镍、PtO2、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述还原剂为H2和Pd/C的混合物。
HZ’可选自任何适宜的有机酸或矿物酸。用于步骤f)的酸HZ'的非限制性例子包括HCl、H2SO4、0.5H2SO4、H3PO4、CH3COOH、苹果酸、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述酸选自HCl和0.5H2SO4,更优选0.5H2SO4。0.5H2SO4是指约半摩尔量的吡唑原料反应实现半硫酸盐沉淀。
为了获得化合物(IX),上述步骤(e)+(f)的替代将为步骤(g);即经由碱处理来处理中间体(I)。步骤(g)描述于下文中:
VII.第七步g)包括在还原剂和碱存在下,经由碱处理中间体(I),
然后用酸HZ'进行酸处理,来形成4,5-氨基-1-烷基-1H-吡唑-HZ(IX):
(g)合成4,5-氨基-1-烷基-1H-吡唑(IX)
用于步骤g)的溶剂的非限制性例子包括戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述溶剂选自水和甲醇、以及它们的混合物。
用于步骤f)的还原步骤1)的还原剂的非限制性例子包括氢源如肼、H2与金属催化剂,所述金属催化剂选自Fe、Pd/C、Pd/(OH)2、雷尼镍、PtO2、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述还原剂为H2与Pd/C催化剂。
用于步骤g)的还原步骤1)的碱的非限制性例子包括氨,醇盐如甲醇钠、甲醇钾、甲醇锂,碱金属和碱土金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化亚铁或氢氧化铁(II)、氢氧化铁或氢氧化铁(III)、氢氧化锌、氢氧化锂,碳酸氢钠、乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、乙酸铵、叔丁醇钠、叔丁醇钾、以及它们的混合物。优选的碱可选自乙酸钠、三乙基胺或二异丙基乙胺。
用于步骤g)的步骤2)的酸HZ'的非限制性例子包括HCl、H2SO4、0.5H2SO4、H3PO4、CH3COOH、苹果酸、以及它们的混合物。在一个优选的实施例中,所述酸选自HCl、0.5H2SO4,更优选0.5H2SO4。
VIII.实例:向5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑-HCl(I-a)完全合
成应用叠缩一锅反应方法
以下是本发明方法和组合物的非限制性实例。实例的给出仅是为了举例说明之目的,不应被解释为是对本发明的限制,因为在不脱离本发明的实质和范围的情况下,其许多变型是可能的,这将被本领域的普通技术人员所认识到。除非另外指明,所有浓度均被列为重量%。
上述方法可用于合成式(I-a)的5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-吡唑-HCl。所述叠缩方法包括以下步骤:
(a)合成3-肼基丙腈(IV)
(b)合成3-(2-亚己基肼基)丙腈(VI-a)
(c)合成5-氨基-1-n-己基-1H-吡唑(VII-a)
(d)合成5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑-HCl(I-a)
对化合物(I-a)的后续反应的非限制性实例可为:
(e)合成5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑(VIII-a)
(f)合成4,5-二氨基-1-n-己基-1H-吡唑半硫酸盐(IX-a)
作为后续反应(e)+(f)的替代,对化合物(I-a)的反应可为:
(g)合成4,5-二氨基-1-n-己基-1H-吡唑(IX-a)
这些实例现将详述于下文中。
步骤(a)、(b)、(c)和(d):合成5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-
1H-吡唑×HCl(I-a)
该化合物的1HNMR谱图示于图1中。
步骤(e)合成5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑(VIII-a)
步骤(f)合成4,5-二氨基-1-n-己基-1H-吡唑×0,5H2SO4(IX-a)
(从5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑(VIII-a)(游离碱)开始)
该化合物的1HNMR谱图示于图2中。
步骤(g):使用乙酸钠合成4,5-氨基-1-n-己基-吡唑半硫酸盐-(I-
a)直接还原至(IX-a)
步骤(g’):使用三乙基胺合成4,5-氨基-1-n-己基-1H-吡唑半硫酸
盐-(I-a)直接还原至(IX-a)
结束语
本文所公开的量纲和值不可理解为严格限于所引用的精确值。相反,除非另外指明,每个这样的量纲旨在表示所述的值以及围绕该值功能上等同的范围。例如,所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
除非另外明确指明,公开为“优选的”的任何实施例不旨在限制要求保护的范围。
Claims (15)
1.一种用于合成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐(I)的叠缩方法,所述方法包括以下步骤:
a)使用丙烯腈(III)和水合肼,经由1,4迈克尔加成来合成中间体3-肼基丙腈(IV);
b)经由中间体(IV)和醛(V)的缩合来合成中间体3-(2-亚烷基肼基)丙腈(VI);
其中R为单或多取代或未取代的、直链或支化的、饱和或单或多不饱和的烷基基团,优选C1-C11直链未取代的烷基基团;
c)在碱存在下,经由中间体(VI)的环化来合成中间体5-氨基-1-烷基-1H-吡唑(VII);
d)在酸HZ存在下,经由中间体(VII)的亚硝化步骤来合成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-1H-吡唑盐(I);
2.根据权利要求1所述的叠缩方法,其中R为C3至C7未取代的直链烷基基团,优选戊基。
3.根据权利要求1或2所述的叠缩方法,其中用于步骤a)的所述溶剂选自1,2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、氯仿、二甲苯、甲基叔丁基醚、叔丁醇、二氯甲烷、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物,优选地,所述溶剂为正丙醇。
4.根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法,其中用于步骤b)的所述溶剂与用于步骤a)的所述溶剂是相同的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法,其中用于步骤c)的所述溶剂选自1,2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物,优选地,其中所述溶剂选自正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇,更优选正丙醇。
6.根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法,其中用于步骤c)的所述碱选自甲醇钠、甲醇钾、甲醇锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化亚铁或氢氧化亚铁、氢氧化铁或氢氧化铁(III)、氢氧化锌、氢氧化锂、碳酸氢钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、以及它们的混合物,优选地选自甲醇钠、甲醇钾和甲醇锂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法,其中用于步骤d)的所述酸HZ选自HCl、CF3COOH、H2SO4、H2SO3、0.5H2SO4、H2CO3、HNO3、CH3COOH、H3PO4、以及它们的混合物,优选地选自HCl、H2SO4、0.5H2SO4、H2SO3,更优选HCl。
8.根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法,其中用于步骤d)的所述溶剂选自1,2-二甲氧基乙烷、戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二烷、二乙基醚、四氢呋喃、甲基-四氢呋喃、正丁醇、异丙醇、正丙醇、乙醇、甲醇、水、以及它们的混合物,优选地,其中所述溶剂为1,2-二甲氧基乙烷。
9.根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法,其中用于步骤d)的所述亚硝基源选自3-甲基丁基亚硝酸盐、亚硝基磺酸、叔丁基亚硝酸盐、丁基亚硝酸盐、以及它们的混合物,优选地,所述亚硝基源为3-甲基丁基亚硝酸盐。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于合成5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-吡唑-HCl(I-a)的叠缩方法,其中所述方法包括以下步骤:
a)合成3-肼基丙腈(IV)
b)合成3-(2-亚己基肼基)丙腈(VI-a)
c)合成5-氨基-1-n-己基-吡唑(VII-a)
d)合成5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-吡唑-HCl(I-a)
11.一种用于制备4,5-二氨基-1-烷基-吡唑盐(IX)的方法,所述方法包括以下步骤:
-优选地通过根据前述权利要求中任一项所述的叠缩方法来合成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-吡唑盐(I)中间体,
其中所述方法还包括以下步骤:
e)经由碱处理来将所述5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-吡唑盐(I)转变成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-吡唑(VIII):
并且随后
f)在还原剂和酸HZ'存在下将所述5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-吡唑(VIII)转变成4,5-二氨基-1-烷基-吡唑盐(IX):
12.一种用于制备4,5-二氨基-1-烷基-吡唑盐(IX)的方法,所述方法包括以下步骤:
-优选地通过根据权利要求1-10中任一项所述的叠缩方法来合成5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-吡唑盐(I)中间体,
其中所述方法还包括以下步骤:
g)通过在碱存在下还原5-氨基-4-亚硝基-1-烷基-吡唑盐(I),然后用酸HZ’进行酸处理,来合成4,5-二氨基-1-n-烷基-1H-吡唑盐(IX):
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述酸HZ'为0.5H2SO4,并且R为戊基。
14.化合物5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑。
15.一种式5-氨基-4-亚硝基-1-n-己基-1H-吡唑HZ的盐,其中HZ为矿物酸或有机酸,优选地,其中HZ选自HCl、H2SO4、或H2SO3,更优选HCl。
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