簡介
Henry反應是由Henry等於1895年發現的，是指在鹼催化下硝基烷烴對醛或者酮的羰基進行1,2-加成反應，可以生成β－硝基醇化合物。官能團富集的硝基醇產物可以通過多種轉化得到各種用途的化合物，如通過還原可得到氨基醇，脫硝基可以得到醇，脫水可以得到硝基烯烴，氧化可以得到硝基酮等。
1992年，Sasai等報導了第一例不對稱Henry反應，之後各種類型的催化體系不斷出現，獲得了很高的產率、對映選擇性和非對映選擇性。
Henry反應是一類重要的構建碳碳鍵的有機反應,目前已開發了很多不對稱Henry反應的催化劑,取得了比較好的效果。但在底物的選擇上,對於普通酮的不對稱Henry反應,還缺乏有效的辦法,即使一般的酮Henry反應也少有報導。大多數催化劑是金屬絡合物類型的,有機小分子催化已成為手性合成的研究熱點,開發高效、廉價易得的小分子催化劑應是下一步研究的一個重點。
非均相催化、生物酶催化和水相反應符合綠色化學的發展方向,取得了初步的成果。通過改變反應條件實現產物的手性控制,具有很好的實用價值,目前結果顯示光學純度還不夠,這些方面的工作也值得深入研究。
金屬絡合物催化
1、Binol類催化劑
Shibasaki在1992年首次報導了不對稱催化的Henry反應。使用(S)-(-)-Binol和La(O-t-Bu)生成的手性鑭絡合物催化Henry反應。在La(O-t-Bu)的四氫呋喃(THF)溶液中,加入(S)-(-)-Binol(1.5equiv.),室溫攪拌2h,得到所需的手性催化劑。在－42℃,手性催化劑(0.1equiv.),LiCl(2equiv.)和H2O (10 equiv.)存在下,催化環己醛和硝基甲烷的縮合反應,產率和ee值分別為91%和90%。苯丙醛和異丙基醛的Henry反應也可以獲得73%和85%的ee值。
2、雙核鋅類催化劑
Trost研究小組報導了一類新型的雙核鋅催化劑,這類催化劑是由相應的酚與2equiv.的二乙基鋅反應製得,然後直接套用於硝基甲烷和醛的反應中。經最佳化結果表明,THF中反應結果最好,而甲苯、二氯甲烷、乙醚只能獲得中等的對映選擇性。低溫下(－20℃)反應明顯好於5℃,增加硝基甲烷的量可以顯著提高反應產率而對其立體選擇性影響不大,把催化劑的使用量從5%降到2.5%, ee值幾乎沒有變化而產率有所下降。套用於不同的醛的Henry反應, ee值可達78%到93%。
作者還進一步考察了不同結構雙核鋅催化劑對Henry反應的影響,研究表明除了配體酚羥基對位為甲氧基的結果較差外,其它配體都給出了高的立體選擇性。
3、Salen類及Schiff鹼類催化劑
Yamada小組使用Salen-Co催化醛與硝基甲烷的Henry反應,得到較好的手性催化效果,尤其是對於鄰鹵素取代苯甲醛為底物的反應,ee值能達到90%以上,但對於苯甲醛效果較差,產率和ee值分別為36%和62%。Yamada小組還合成了一系列結構類似於Salen-Co絡合物的催化劑。
有機小分子催化劑
1、金雞納鹼
Deng等報導了使用金雞納鹼類催化劑,催化α-酮酯與硝基甲烷的Henry反應，溶劑CHCl,－20℃,ee值可達97%。改變底物的種類,不僅是烯基的α-酮酯,而且其他烷基和芳基的α-酮酯,都能取得很高的產率和對映選擇性。
2、手性脲和硫脲類
脲和硫脲是一類重要的有機小分子催化劑。Takemoto首次報導了使用手性硫脲來催化亞胺Henry(aza-Henry)反應,作者使用鄰位帶有二甲胺基的硫脲,自身具有一定的鹼性,因而無須另外添加鹼,但反應時間較長。溶劑為二氧六環,THF,CHCl都能取得比較好的選擇性。
這類催化劑對底物有一定的局限,只限於亞胺上的N被P(O)Ph保護的底物。推測催化過程的機理為:硫脲上的兩個NH與硝基甲烷之間形成氫鍵,再加上附近基團的位阻限制反應進攻的方向,利用鄰近叔胺上的鹼性促使Henry反應得以順利進行。
酶催化
Griengl等首次報導了酶催化的不對稱Henry反應。使用的是羥基腈裂解酶。這種酶在自然界中是催化腈醇的合成和斷裂。套用於一系列的醛和硝基甲烷的Henry反應,ee值高達99%,產率77%。室溫下反應,使用的是叔丁基甲基醚(TBME)和水的兩相體系,pH值對反應的產率和ee值有比較顯著的影響。
作者還研究了苯甲醛和硝基乙烷的反應,也取得很好的結果,anti∶syn可達9∶1，anti異構體的ee值達95%。但這種催化劑對吡啶醛的反應沒有選擇性。
非均相負載催化劑
由於非均相催化有利於催化劑的回收和產物的分離,符合綠色化學的要求,非均相催化是最近有機反應研究中比較熱門的一個領域。
Abdi等在矽土和中孔MCM-41上負載Binol-La-Li,催化一系列醛與硝基甲烷的Henry反應,ee值達55%～84%,而且固相催化劑只需經過簡單的過濾就可重複使用,實驗表明經4次循環使用ee值沒有顯著的下降(67%降到62%)。Bandini等報導了PEG負載的Cu催化劑[11b-Cu(OAc)絡合物],催化醛與硝基甲烷的Henry反應,獲得了較高的對映選擇性,ee值為84%～93%。催化劑循環使用5次,催化效果沒有明顯的下降。
