Эпоксидирование по Шарплессу

Химическая реакция

Реакция эпоксидирования Шарплесса — это энантиоселективная химическая реакция получения 2,3-эпоксиспиртов из первичных и вторичных аллильных спиртов . Окислителем является трет -бутилгидропероксид . Метод основан на катализаторе, образованном из тетра(изопропоксида) титана и диэтилтартрата . ^{[1] [2] [3] [4] [5]}

Эпоксидирование по Шарплессу

2,3-Эпоксиспирты можно преобразовать в диолы , аминоспирты и эфиры . Реагенты для эпоксидирования Шарплесса имеются в продаже и относительно недороги. ^[6] К. Барри Шарплесс опубликовал статью о реакции в 1980 году и был удостоен Нобелевской премии по химии 2001 года за эту и связанную с ней работу по асимметричному окислению . Премию разделили с Уильямом С. Ноулзом и Рёдзи Ноёри .

Катализатор

5–10 мол.% катализатора является типичным. Необходимо присутствие 3Å молекулярных сит (3Å MS). ^[7] Структура катализатора не определена, хотя считается, что это димер [Ti(тартрат)(OR) ₂ ]. ^[8]

Избирательность

Эпоксидирование аллиловых спиртов является широко используемым преобразованием в тонком химическом синтезе. Хиральность продукта эпоксидирования Шарплесса иногда предсказывают с помощью следующей мнемоники . Прямоугольник нарисован вокруг двойной связи в той же плоскости, что и атомы углерода двойной связи (плоскость xy ), с аллиловым спиртом в нижнем правом углу и другими заместителями в их соответствующих углах. В этой ориентации (−) диэфиртартрат предпочтительно взаимодействует с верхней половиной молекулы, а (+) диэфиртартрат предпочтительно взаимодействует с нижней половиной молекулы. Эта модель, по-видимому, верна, несмотря на замещение на олефине. Селективность уменьшается с увеличением R ¹ , но увеличивается с увеличением R ² и R ³ (см. введение). ^[1]

Эпоксидирование по Шарплессу

Однако этот метод неверно предсказывает продукт аллильных 1,2-диолов. ^[9]

Нарушение модели Шарплесса

Кинетическое разрешение

Эпоксидирование Шарплесса может также дать кинетическое разделение рацемической смеси вторичных 2,3-эпоксиспиртов. В то время как выход процесса кинетического разделения не может быть выше 50%, энантиомерный избыток приближается к 100% в некоторых реакциях. ^{[10] [11]}

Кинетическое разрешение

Синтетическая полезность

Эпоксидирование Шарплесса жизнеспособно с большим диапазоном первичных и вторичных алкеновых спиртов. Кроме того, за исключением, отмеченным выше, данный диалкилтартрат будет предпочтительно присоединяться к той же стороне независимо от замещения на алкене . Чтобы продемонстрировать синтетическую полезность эпоксидирования Шарплесса, группа Шарплесса создала синтетические промежуточные продукты различных природных продуктов: метимицин, эритромицин , лейкотриен C-1 и (+)- диспарлюр . ^[12]

Утилита

В качестве одной из немногих высокоэнантиоселективных реакций в свое время было разработано множество манипуляций с 2,3-эпоксиспиртами. ^[13]

Эпоксидирование Шарплесса использовалось для полного синтеза различных сахаридов , терпенов , лейкотриенов , феромонов и антибиотиков . ^[6]

Главным недостатком этого протокола является необходимость присутствия аллилового спирта . Эпоксидирование Якобсена , альтернативный метод энантиоселективного окисления алкенов, преодолевает эту проблему и допускает более широкий спектр функциональных групп . ^{[ необходима цитата ]}

Ссылки, представляющие исторический интерес

• Кацуки, Т.; К. Барри Шарплесс (1980). «Первый практический метод асимметричного эпоксидирования». J. Am. Chem. Soc. 102 (18): 5974. doi :10.1021/ja00538a077.
• Gao, Y.; Hanson, RM; Klunder, JM; Ko, SY; Masamune, H.; Sharpless, KB (1987). «Каталитическое асимметричное эпоксидирование и кинетическое разделение: модифицированные процедуры, включая дериватизацию in situ». J. Am. Chem. Soc. 109 (19): 5765–5780. doi :10.1021/ja00253a032.

Смотрите также

• Асимметричное каталитическое окисление
• Эпоксидирование Джулии–Колонны  — для енонов
• Эпоксидирование Якобсена  — для нефункционализированных алкенов

Ссылки

1. Diego J. Ramón и Miguel Yus (2006). «На арене энантиоселективного синтеза комплексы титана носят лавровый венок». Chem. Rev. 106 ( 6): 2126–2208. doi :10.1021/cr040698p. PMID  16771446.
2. Джонсон, РА; Шарплесс, КБ (1991). «Реакции присоединения с образованием связей углерод–кислород: (ii) Асимметричные методы эпоксидирования». Compr. Org. Synth . 7 : 389–436. doi :10.1016/B978-0-08-052349-1.00196-7. ISBN 978-0-08-052349-1.
3. Hüft, E. (1993). «Энантиоселективное эпоксидирование с пероксидным кислородом». Top. Curr. Chem . Topics in Current Chemistry. 164 : 63–77. doi :10.1007/3-540-56252-4_25. ISBN 978-3-540-56252-8.
4. Кацуки, Т.; Мартин, В.С. (1996). «Асимметричное эпоксидирование аллильных спиртов: реакция эпоксидирования Кацуки-Шарплесса». Org. React . 48 : 1–300. doi :10.1002/0471264180.or048.01. ISBN 0471264180.
5. Пфеннингер, А. (1986). «Асимметричное эпоксидирование аллильных спиртов: эпоксидирование Шарплесса». Синтез . 1986 (2): 89–116. doi :10.1055/s-1986-31489.
6. A. Pfenninger (1986). "Асимметричное эпоксидирование аллильных спиртов: эпоксидирование по Шарплессу". Синтез . 1986 (2): 88–116. doi :10.1055/s-1986-31489.
7. * Хилл, Дж. Г.; Шарплесс, КБ; Экзон, СМ; Регенье, Р. (1985). "Энантиоселективное эпоксидирование аллиловых спиртов: (2s,3s)-3-пропилоксиранметанол". Org. Synth. 63 : 66. doi :10.15227/orgsyn.063.0066.
8. Финн, МГ; Шарплесс, КБ (1991). «Механизм асимметричного эпоксидирования. 2. Структура катализатора». J. Am. Chem. Soc . 113 : 113–126. doi :10.1021/ja00001a019.
9. Такано, С.; Ивабучи, И.; Огасавара, К. (1991). «Инверсия энантиоселективности в режиме кинетического разрешения асимметричной реакции эпоксидирования Кацуки-Шарплесса». J. Am. Chem. Soc. 113 (7): 2786–2787. doi :10.1021/ja00007a082.
10. Китано, Y.; Мацумото, T.; Сато, F. (1988). «Высокоэффективное кинетическое разделение γ- и β-триметилсилиловых вторичных аллильных спиртов с помощью асимметричного эпоксидирования без резких переходов». Tetrahedron . 44 (13): 4073–4086. doi :10.1016/S0040-4020(01)86657-6.
11. Мартин, В.; Вудард, С.; Кацуки, Т.; Ямада, И.; Икеда, М.; Шарплесс, КБ (1981). «Кинетическое разделение рацемических аллильных спиртов энантиоселективным эпоксидированием. Путь к веществам абсолютной энантиомерной чистоты?». J. Am. Chem. Soc. 103 (20): 6237–6240. doi :10.1021/ja00410a053.
12. Росситер, Б.; Кацуки, Т.; Шарплесс, КБ (1981). «Асимметричное эпоксидирование обеспечивает кратчайшие пути к четырем хиральным эпоксидным спиртам, которые являются ключевыми промежуточными продуктами в синтезах метимицина, эритромицина, лейкотриена С-1 и диспарлюра». J. Am. Chem. Soc. 103 (2): 464–465. doi :10.1021/ja00392a038.
13. Sharpless, KB ; Behrens, CH; Katsuki, T.; Lee, AWM; Martin, VS; Takatani, M.; Viti, SM; Walker, FJ; Woodard, SS (1983). "Стерео и региоселективные открытия хиральных 2,3-эпоксиспиртов. Универсальные пути к оптически чистым натуральным продуктам и лекарствам. Необычные кинетические разрешения". Pure Appl. Chem. 55 (4): 589. doi : 10.1351/pac198855040589 .

Внешние ссылки

• Реакция асимметричного эпоксидирования Шарплесса