人名反应综述

不对称 Henry 反应综述 化学化工学院 2013 级 1 班：吕凤文 摘要：Henry 反应，又称为nitroaldol 反应，是一个经典的人名反应；是有机合成中一类 重要的碳碳键构建反应；是亲核试剂硝基烷烃对亲电试剂羰基化合物加成的反应。不对称 Henry反应是合成光学活性硝摹化合物的有效手段， 目前报道的催化不对称Henry反应的有机 催化剂主要有手性胍、手(硫)脲衍生物、金鸡纳碱衍生物等，取得了良好的催化活性和对映 选择性．Henry 反应的产物β-硝基醇可以经过进一步转化而生成合成上具有重要意义的很 多中间体。本文主要研究有机催化不对称Henry反应中的有机催化剂。 关键词：不对称 Henry 反应有机催化综述 1.不对称合成 1.1手性 手性是自然界中的一种基本现象。 手性分子是缺少对称内部平面的一类分子， 因而具有 不能重合的镜像。 手性最常见的是分子中含有不对称碳原子。 1 光学活性一词源于偏振光与 手性材料间的相互作用。Jean-Baptiste Bio 最早在1985 年发现，（-）构型的光学异构体 溶液能够使偏振光平面逆时针旋转某一角度， 而 （+） 构型的则会产生反方向的旋转。 1848 年， Pasteur 演绎出这种现象的分子基础。他观察到酒石酸有两种互为镜像的晶体并将其拆开， 随后他又发现， 这些互为镜像形态的晶体的溶液能旋转偏振光的平面： 其中一种能够使偏振 光向右旋转，另一种溶液能够使偏振光向左旋转。 他指出，偏振光的旋转是由非对称性引起 的，两种酒石酸必定具有实物与镜像的关系， 他指出该化合物的分子和其晶体一样， 也应该 是互为镜像关系。 1873 年 Lord Kelven 提出了手性（chirality）这个术语。 在自然界， 许多具有生理活性的物质是含有不对称碳原子的手性分子。 在天然产物中手性分 子往往以一种对映体的形式存在，这种现象称为手性优择。手性优择是一种自然界的属性， 然而产生这一属性的起源、 机理和过程至今仍是一个未解之谜。 手性优择使得作为生命活动 的重要基础物质如核酸、蛋白质、酶和多糖等具有不对称的性质。手性化合物举例（图 1）： ONH OH HO HN2H HO (2) Cl R (1) O N NH NH O (3) O (4) O HN2 OH O (5) NH NH OH N2H OH (6) 1.2 不对称合成 不对称合成（Asymmetric Synthesis 或Chiral Synthesis）是指在有机合成中，引入 一个或更多新需要的手性元素。不对称合成主要有三类：手性池合成（Chiral Pool Synthesis），很多天然产物的立体控制的全合成，往往选择一个手性物为起始原料；手性 辅剂（chiralAuxiliaries），使用手性辅剂，与起始原料形成加合物通过物理上的位阻效 应而实现手性控制，手性辅剂类似于保护基团，需要增加加成和离去步骤从而降低了产率， 也降低了原子利用率； 不对称催化（Asymmetric Catalysis），最早的不对称催化是1904 年 Willy Marckwald 报道的二甲马钱子碱盐催化的2-乙基-2-甲基-来酸的对称脱羧反应， 由少 量的手性的光学纯的催化剂促进的反应，能够产生大量的光学纯或者富集的产物。 1.3 不对称Henry 反应 Henry 反应（Henry Reaction）也叫做硝基-羟醛缩合反（nitro-aldol reaction）， 是有机化学里很重要的经典的C-C 键形成的反应。 Henry 反应是由Louis Henry在1895 年发 现的，是指在碱性条件下，硝基烷烃对醛或酮的加成生成β -硝基醇的反应。因为产物在合 成上非常有用，它们可以非常简单的转化为其他有用的合成中间体。（如图2）： NO2 O2NR3 R3 R2=H -H2O O2N R1 R4 H+ R1 R2 O R3 R1 HO R4 O R3 R4 R1 O2N R4=H [OX] R3 R4 OH R1 R2O R2 R2=H nef R1 R2 NH2 R3 R4 OH β -硝基醇作为其他有机合成中间体得有效来源 1．4 有机小分子催化的不对称Henry 反应 近十年来，以不含金属的手性有机小分子催化的不对称合成反应得到了突飞猛进的发 展， 有机催化的不对称合成反应已成为国内外研究最为活跃的领域之一， 与20世纪下半叶得 到巨大发展的过渡金属催化剂相比，有“模拟酶”之称的有机催化剂具有独特的优点：可避 免有毒金属对合成产品的污染； 它们通常价廉、易得且无毒，并且催化剂容易被负载从而易 于被回收和再次利用； 对水和氧气相对稳定， 所以有机催化的反应通常不需要惰性气体保护、 绝对无水等反应条件；部分有机催化剂可以催化多种不同类型的反应，适用范围广。 2.不对称Henry 反应的有机催化剂 2.1具有胍结构的有机催化剂 1994年Najera等人首次报道了使用具有光学活性的胍类有机催化剂催化不对称Henry反 应的新催化体系及其在(|R)．印枳碱不对称合成中的应用不对称Henry反应（图3）。尽管对 于硝基甲烷与芳香族醛或脂肪族醛的产物PP％不高于54％，但是这给不对称Henry反应带来 一种新的理念。大约十年后，Allingham等人报道合成了一些C2对称的手性胍用于不对称 Henry反应，但是效果仍然不理想(20％Pe)。 NEt2 N N NH N N H Ph Ph R1 RNRR2 NHR Ph NRNHR N H 图3 Najera首次合成的胍类有机催化剂 随后Nagasawa等人又报道了一些线性结构的胍． 硫脲双功能催化剂。 结构为用胍和硫脲基团 同时连接到手性分子上(如苯基丙氨酸)用于催化不对称Henry反应。 在适当的条件用10m01％ 的十八烷基取代的催化剂22在KI作为辅剂条件下， 在甲苯和氢氧化钟水溶液的两相环境中促 使硝基甲烷和支链的脂肪醛反应得到的产物收率和PP％值分别为70％～91％和82～92％。 然 而对于不带支链的脂肪醛得到的PP％值相对较低(55％)。为了说明新形成的(R)．构型的手 性中心，研究者认为反应是通过反式构型过渡态23而不是顺式过渡态24进行。(图4) NR2Cl F3C H N H N N H SBn N H BnS H N H N CF3 CF3 OH CF3 RCHO CH3NO2,KOH(5-10mol%) RKI-H2O(50%mol) NHC18H37 NO2 (R) N H O N H N O N O H HN Ph S Ar 图4 Nagasawa合成的线·性结构的胍．硫脲双功能催化剂及应用 进一步对这种催化剂的应用研究发现， 在相似条件下这种催化剂对仅a-氨基或羟基醛与硝基 甲烷反应时具有更好的催化效果，得到的主产物为反式β -硝基醇随后该工作小组发现了由 硝基甲烷和一系列醛在(S,S-22)作用下发生Henry反应，得到的主产物是S-构型β -硝基醇 PP％值范围为84～99％f33】。产物的立体化学结构与推测的过渡态一致。 NR2Cl F3C H N H N N H SBn N H BnS H N