Sharpless不对称双羟基化反应(SharplessDihydroxylation)
Sharpless不对称双羟基化反应,常直接称为不对称双羟基化反应(AD反应),是巴里·夏普莱斯在Upjohn双羟基化反应的基础上,于年发现的以金鸡纳碱衍生物催化的烯烃不对称双羟基化反应。与Sharpless环氧化反应一样,该反应也是现代有机合成中最重要的反应之一。
典型的反应条件是以四氧化锇(OsO4)和二氢奎宁(DHQ)或二氢奎尼丁(DHQD)的手性配体衍生物作为催化剂,以计量的铁氰化钾、N-甲基吗啉N-氧化物(NMO)或叔丁基过氧化氢作为再氧化剂,并加入其他添加剂如碳酸钾和甲磺酰胺等。现实条件中常用非挥发性的锇酸盐K2OsO2(OH)4代替OsO4。市售的二羟化混合物试剂称为AD-mix,有AD-mixα[含(DHQ)2-PHAL]和AD-mixβ[含(DHQD)2-PHAL]两种。
大多数烯烃在上述条件下,能都以高产率、高ee值生成光学活性的邻二醇,而且反应条件温和,无需低温、无水、无氧等条件。DHQ和DHQD衍生物可分别用于一对对映异构邻二醇的合成,反应产物的立体构型可根据烯烃的结构进行预测。DHQ和DHQD的各类衍生物都可用作催化剂的手性配体,但最有效的配体是酞嗪(2,3-二氮杂萘)衍生物(DHQ)2-PHAL和(DHQD)2-PHAL。
AD-mix-β
AD-mix-α
反应机理
配体加速反应并传递手性信息。
在二羟基化产物通过水解从配合物中释放出来之后,金属发生再氧化。在此示例中使用亚氯酸钠,它可以再生两当量的催化剂。
如果烯烃浓度太高,则第二当量的底物可能在不存在手性配体的情况下结合至催化中心,并进行二羟基化。该副反应将降低对映选择性。
实验数据表明可能涉及两个单独的步骤。因此,在这些讨论中出现的问题是,关键步骤是通过最初的[3+2]加成还是通过[2+2]加成,然后是金属环的扩展而发生。
量子化学计算表明,OsO4的初始[3+2]加成在能量上更有利。然而,例如,在相关的Re(VII)氧化物添加中,该能量差明显较小。(D.V.Deubel,G.Frenking,Acc.Chem.Res.,,36,.DOI).
反应实例
CatalyticAsymmetricDihydroxylationofOlefinswithReusableOsO42-onIon-Exchangers:TheScopeandReactivityUsingVariousCooxidantsB.M.Choudary,N.S.Chodari,K.Jyothi,M.L.Kantam,J.Am.Chem.Soc.,,,-.
Methanesulfonamide:aCosolventandaGeneralAcidCatalystinSharplessAsymmetricDihydroxylationsM.H.Junttila,O.O.E.Hormi,J.Org.Chem.,,74,-.
SodiumChloriteasanEfficientOxidantandHydroxyIonPumpinOsmium-CatalyzedAsymmetricDihydroxylationM.H.Junttila,O.E.O.Hormi,J.Org.Chem.,,69,-.
IonicLiquidsasaConvenientNewMediumfortheCatalyticAsymmetricDihydroxylationofOlefinsUsingaRecoverableandReusableOsmium/LigandL.C.Branco,C.A.M.Afonso,J.Org.Chem.,,69,-.
ANewPracticalMethodfortheOsmium-CatalyzedDihydroxylationofOlefinsusingBleachastheTerminalOxidantG.M.Mehltretter,S.Bhor,M.Klawonn,C.Dbler,U.Sundermeier,M.Eckert,H.-C.Militzer,M.Beller,Synthesis,,-.