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Asymmetrische Dihydroxylierung Die im Englischen oft abgekürzt als SAD für Sharpless Asymmetric Dihydroxylation 1 ist ei

Asymmetrische Dihydroxylierung

Die Asymmetrische Dihydroxylierung (im Englischen oft abgekürzt als SAD für Sharpless Asymmetric Dihydroxylation) ist eine von Barry Sharpless entwickelte katalytische asymmetrische Oxidation eines Olefins zu einem cis-vicinalen Diol. Die hohe Enantioselektivität der Reaktion kommt durch den Einsatz eines chiralen Liganden zustande.

Reagenzien Bearbeiten

(DHQ)2PHAL, der chirale Ligand im AD-Mix α.
(DHQD)2PHAL, der chirale Ligand im AD-Mix β.

Die Reaktion wird mit einer katalytischen Menge Osmium(VIII)-oxid durchgeführt, das meistens als ein Os(VI)-Salz zugegeben wird und im Reaktionsverlauf von einem Kooxidans – K3Fe(CN)6 oder auch NMO – zur Os(VIII)-Spezies oxidiert wird.

Als chirale Liganden werden oft Dihydrochinin- oder Dihydrochinidinderivate zugesetzt, was im Handel als AD-Mix angeboten wird. AD-Mix α enthält neben K2OsO2(OH)4, K3Fe(CN)6 und K2CO3 den Liganden (DHQ)2PHAL in katalytischer Menge, während AD-Mix β als Liganden (DHQD)2PHAL enthält. Als Lösungsmittel wird ein Zwei-Phasen-Gemisch – beispielsweise tert-Butanol und Wasser – verwendet, um eine vorzeitige Reoxidation des cyclischen Osmats und den damit einhergehenden Verlust der Enantioselektivität zu verhindern. Zudem wird oft Methansulfonamid eingesetzt, das die Hydrolyse beschleunigt und als Phasentransferkatalysator fungiert.

Angriffsrichtungen des jeweiligen AD-Mixes.

Das Osmium(VIII)oxid wird über ein freies Elektronenpaar im sp3-Atomorbital des Stickstoffs eines Dihydrochinidins (siehe Grafik) gebunden, was eine Ligandenbeschleunigung zur Folge hat und die gesamte Reaktion über den Reaktionspfad des chiralen Komplexes ablaufen lässt. Dies wiederum hat die hohe Enantioselektivität zur Folge. Aufgrund der durch die Konformation des Liganden und des daran gebundenen Osmium(VIII)-oxids wird eine „chirale Tasche“ gebildet, ähnlich dem aktiven Zentrum eines Enzyms, in der sich das Olefin nur in einer bestimmten Konformation orientiert.

Reaktionsmechanismus Bearbeiten

Aus dem Olefin und dem Osmium(VIII)-oxid-Ligand-Komplex geht durch eine [3+2]-Cycloaddition ein fünfgliedriges cyclisches Intermediat hervor, das hydrolysiert und das Diol freisetzt. Zudem entsteht das reduzierte Osmat, welches von dem überstöchiometrisch zugesetzten Kooxidans reoxidiert wird.

Reaktionsmechanismus der Asymmetrischen Dihydroxylierung. Die cyclische Addition findet in der organischen Phase statt, während die Rückoxidation des Katalysators in der wässrigen Phase geschieht.

Siehe auch Bearbeiten

Andere Reaktionen von Barry Sharpless

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Laszlo Kurti, Barbara Czako: Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis: Background and Detailed Mechanisms. Elsevier Academic Press, ISBN 978-0-12-429785-2, S. 406.
  2. Makoto Minato, Keiji Yamamoto und Jiro Tsuji: Osmium Tetraoxide Catalyzed Vicinal Hydroxylation of Higher Olefins by Using Hexacyanoferrate(III) Ion as a Cooxidant. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 55, Nr. 2, 1990, S. 766–768, doi:10.1021/jo00289a066.
  3. Philippe Dupau, Robert Epple, Allen A. Thomas, Valery V. Fokin und K. Barry Sharpless: Osmium-Catalyzed Dihydroxylation of Olefins in Acidic Media: Old Process, New Tricks. In: Advanced Synthesis & Catalysis. Band 344, Nr. 3–4, Juni 2002, S. 421–433, ISSN 1615-4150, doi:10.1002/1615-4169(200206)344:3/4<421::AID-ADSC421>3.0.CO;2-F.
  4. Mikko H. Junttila und Osmo O. E. Hormi: Methanesulfonamide: A Cosolvent and a General Acid Catalyst in Sharpless Asymmetric Dihydroxylations. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 74, Nr. 8, 2009, S. 3038–3047, doi:10.1021/jo8026998.
  5. E. J. Corey, Mark C. Noe und Sepehr Sarshar: X-Ray Crystallographic Studies Provide Additional Evidence that an Enzyme-Like Binding Pocket is Crucial to the Enantioselective Dihydroxylation of Olefins by OsO4—bis-cinchona Alkaloid Complexes. In: Tetrahedron Letters. Band 35, Nr. 18, 2. Mai 1994, S. 2861–2864, doi:10.1016/S0040-4039(00)76644-5.
  6. Hartmuth C. Kolb, Pher G. Andersson und K. Barry Sharpless: Toward an Understanding of the High Enantioselectivity in the Osmium-Catalyzed Asymmetric Dihydroxylation (AD). 1. Kinetics. In: Journal of the American Chemical Society. Band 116, Nr. 4, 1994, S. 1278–1291, doi:10.1021/ja00083a014.

Literatur Bearbeiten

  • Hartmuth C. Kolb, Michael S. Van Nieuwenhze und K. Barry Sharpless: Catalytic Asymmetric Dihydroxylation. In: Chemical Reviews. Band 94, Nr. 8, 1994, S. 2483–2547, doi:10.1021/cr00032a009.
  • Reinhard Brückner: Reaktionsmechanismen. Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden. 2. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg und Berlin 2003, ISBN 3-8274-1189-0, S. 753–758.
  • Jie Jack Li und E. J. Corey: Name Reactions of Functional Group Transformations. Wiley Interscience, New York 2007, ISBN 978-0-471-74868-7, S. 67–83.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Asymmetrische Dihydroxylierung im Englischen oft abgekurzt als SAD fur Sharpless Asymmetric Dihydroxylation 1 ist eine von Barry Sharpless entwickelte katalytische asymmetrische Oxidation eines Olefins zu einem cis vicinalen Diol Die hohe Enantioselektivitat der Reaktion kommt durch den Einsatz eines chiralen Liganden zustande Inhaltsverzeichnis 1 Reagenzien 2 Reaktionsmechanismus 3 Siehe auch 4 Einzelnachweise 5 LiteraturReagenzien Bearbeiten nbsp DHQ 2PHAL der chirale Ligand im AD Mix a nbsp DHQD 2PHAL der chirale Ligand im AD Mix b Die Reaktion wird mit einer katalytischen Menge Osmium VIII oxid durchgefuhrt das meistens als ein Os VI Salz zugegeben wird und im Reaktionsverlauf von einem Kooxidans K3Fe CN 6 2 oder auch NMO zur Os VIII Spezies oxidiert wird Als chirale Liganden werden oft Dihydrochinin oder Dihydrochinidinderivate 3 zugesetzt was im Handel als AD Mix angeboten wird AD Mix a enthalt neben K2OsO2 OH 4 K3Fe CN 6 und K2CO3 den Liganden DHQ 2PHAL in katalytischer Menge wahrend AD Mix b als Liganden DHQD 2PHAL enthalt Als Losungsmittel wird ein Zwei Phasen Gemisch beispielsweise tert Butanol und Wasser verwendet um eine vorzeitige Reoxidation des cyclischen Osmats und den damit einhergehenden Verlust der Enantioselektivitat zu verhindern Zudem wird oft Methansulfonamid eingesetzt das die Hydrolyse beschleunigt und als Phasentransferkatalysator fungiert 4 nbsp Angriffsrichtungen des jeweiligen AD Mixes Das Osmium VIII oxid wird uber ein freies Elektronenpaar im sp3 Atomorbital des Stickstoffs eines Dihydrochinidins siehe Grafik gebunden was eine Ligandenbeschleunigung zur Folge hat und die gesamte Reaktion uber den Reaktionspfad des chiralen Komplexes ablaufen lasst Dies wiederum hat die hohe Enantioselektivitat zur Folge Aufgrund der durch die Konformation des Liganden und des daran gebundenen Osmium VIII oxids wird eine chirale Tasche gebildet ahnlich dem aktiven Zentrum eines Enzyms in der sich das Olefin nur in einer bestimmten Konformation orientiert 5 6 Reaktionsmechanismus BearbeitenAus dem Olefin und dem Osmium VIII oxid Ligand Komplex geht durch eine 3 2 Cycloaddition ein funfgliedriges cyclisches Intermediat hervor das hydrolysiert und das Diol freisetzt Zudem entsteht das reduzierte Osmat welches von dem uberstochiometrisch zugesetzten Kooxidans reoxidiert wird nbsp Reaktionsmechanismus der Asymmetrischen Dihydroxylierung Die cyclische Addition findet in der organischen Phase statt wahrend die Ruckoxidation des Katalysators in der wassrigen Phase geschieht Siehe auch BearbeitenAndere Reaktionen von Barry Sharpless Sharpless Asymmetrische Epoxidierung SAE Sharpless Asymmetrische Aminohydroxylierung SAA Einzelnachweise Bearbeiten Laszlo Kurti Barbara Czako Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis Background and Detailed Mechanisms Elsevier Academic Press ISBN 978 0 12 429785 2 S 406 Makoto Minato Keiji Yamamoto und Jiro Tsuji Osmium Tetraoxide Catalyzed Vicinal Hydroxylation of Higher Olefins by Using Hexacyanoferrate III Ion as a Cooxidant In The Journal of Organic Chemistry Band 55 Nr 2 1990 S 766 768 doi 10 1021 jo00289a066 Philippe Dupau Robert Epple Allen A Thomas Valery V Fokin und K Barry Sharpless Osmium Catalyzed Dihydroxylation of Olefins in Acidic Media Old Process New Tricks In Advanced Synthesis amp Catalysis Band 344 Nr 3 4 Juni 2002 S 421 433 ISSN 1615 4150 doi 10 1002 1615 4169 200206 344 3 4 lt 421 AID ADSC421 gt 3 0 CO 2 F Mikko H Junttila und Osmo O E Hormi Methanesulfonamide A Cosolvent and a General Acid Catalyst in Sharpless Asymmetric Dihydroxylations In The Journal of Organic Chemistry Band 74 Nr 8 2009 S 3038 3047 doi 10 1021 jo8026998 E J Corey Mark C Noe und Sepehr Sarshar X Ray Crystallographic Studies Provide Additional Evidence that an Enzyme Like Binding Pocket is Crucial to the Enantioselective Dihydroxylation of Olefins by OsO4 bis cinchona Alkaloid Complexes In Tetrahedron Letters Band 35 Nr 18 2 Mai 1994 S 2861 2864 doi 10 1016 S0040 4039 00 76644 5 Hartmuth C Kolb Pher G Andersson und K Barry Sharpless Toward an Understanding of the High Enantioselectivity in the Osmium Catalyzed Asymmetric Dihydroxylation AD 1 Kinetics In Journal of the American Chemical Society Band 116 Nr 4 1994 S 1278 1291 doi 10 1021 ja00083a014 Literatur BearbeitenHartmuth C Kolb Michael S Van Nieuwenhze und K Barry Sharpless Catalytic Asymmetric Dihydroxylation In Chemical Reviews Band 94 Nr 8 1994 S 2483 2547 doi 10 1021 cr00032a009 Reinhard Bruckner Reaktionsmechanismen Organische Reaktionen Stereochemie moderne Synthesemethoden 2 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg und Berlin 2003 ISBN 3 8274 1189 0 S 753 758 Jie Jack Li und E J Corey Name Reactions of Functional Group Transformations Wiley Interscience New York 2007 ISBN 978 0 471 74868 7 S 67 83 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Asymmetrische Dihydroxylierung amp oldid 221653289